第十章-復合加工

1、1第10章 復 合 加 工210.1 概概 述述復合加工的方法大多是在機械加工的同時應用流體力學、化學、光學、電力、磁力和聲波等能源進行綜合加工。早期出現(xiàn)的復合加工都是用來解決難切削材料的加工以及提高其加工效率的，20世紀70年代后期以來的研究則大多著眼于改善加工質量。最普遍使用的復合加工大多是在定形切削刃的切削加工、非定形切削刃的磨料加工和電火花及電解加工等常規(guī)加工方法基礎上，同時或反復使用其他能量的加工方法。此外，也有不用上述常規(guī)的加工方法而僅依靠化學、光學和液動力等作用的復合加工。310.2 復合切削加工復合切削加工(切削復合加工切削復合加工)(1) 加熱切削通過對工件局部瞬時加熱，改變

2、其物理力學性能和表層的個相組織以降低工件在切削區(qū)材料的強度，提高其塑性使切削加工性能改善。它是對鑄造高錳鋼、無磁鋼和不銹鋼等難切材料進行高效切削的一種方法。常用的有等離子弧加熱輔助車削和激光輔助車削。 4(2) 機械超聲振動復合加工。這種復合加工是指將超聲振動附加在機械加工上。在切削過程中，刀具與工件周期性地接觸與離開，切削速度的大小和方向在不斷地變化。由于切削速度的變化和加速度的出現(xiàn)，使得振動切削具有切削力大大減小，切削溫度明顯降低，刀具壽命可以提高，加工精度和表面質量可以提高等特點，特別是在難加工材料(如耐熱鋼、不銹鋼等硬韌性材料)加工中，收到了異乎尋常的效果：常見的有超聲振動車削、超聲振

3、動鉆削等。 510.3 化學機械復合加工化學機械復合加工化學機械復合加工中常用的有下列兩種：(1) 機械化學拋光(CMP)。機械化學拋光(CMP)的加工原理是利用比工件材料軟的磨料(如對Si3N4陶瓷用Cr2O3，對Si晶片用SiO2)，由于運動的磨粒本身的活性以及因磨粒與工件間在微觀接觸區(qū)的摩擦產(chǎn)生的高壓、高溫，使能在很短的接觸時間內出現(xiàn)固相反應，隨后這種反應生成物被運動的磨粒的機械摩擦作用去除，其去除量約可微小至0.1nm級。因為磨粒軟于工件，故不是以磨削的作用來去除材料。如果把軟質磨粒懸浮于化學溶液中進行濕式加工，則會同時出現(xiàn)溶液和磨粒兩者生成的反應物，但因磨粒的吸水性而使其表面活性和接

4、觸點溫度降低，故加工效率比單用軟磨粒與適量拋光劑的干式加工為低。(2) 化學機械拋光?；瘜W機械拋光的工件原理是由溶液的腐蝕作用形成化學反應薄層，然后由磨粒的機械摩擦作用去除。610.4 超聲電火花超聲電火花(電解電解)復合加工復合加工10.4.1 超聲電火花復合加工簡介1. 加工原理利用電火花對小孔、窄縫進行精微加工時，及時排除加工區(qū)的蝕除產(chǎn)物成了保證電火花精微加工能順利進行的關鍵所在。當蝕除產(chǎn)物逐漸增多時，電極間隙狀態(tài)變得十分惡劣，電極間搭橋、短路屢屢發(fā)生，使進給系統(tǒng)一直處于進給回退的非正常振蕩狀態(tài)，使加工不能正常進行。72. 影響超聲電火花復合加工效果的因素1) 加工面積的影響試驗證明：超

5、聲電火花復合加工只適用于小面積的穿孔或窄縫加工，當加工面積增大時，生產(chǎn)率反而不如普通電火花加工，這是由于在進行大面積電火花加工時，高頻小振幅的超聲振動并不能使電極中心部位的加工產(chǎn)物迅速排除，容易造成搭橋、短路等非正常放電，試驗證明，一般當加工直徑小于0.5mm時，復合加工的效果才漸趨明顯。83. 超聲電火花復合加工的應用舉例超聲電火花復合加工主要用于小孔或窄縫的精微加工。例如，采用超聲-RC發(fā)生器加工直徑為0.25mm的小孔時，孔深為0.4mm，加工時間僅為8s，當加工深孔時，孔徑為0.25mm，孔深為6mm(L/D=25)，加工時間為7min，當加工孔徑為0.1mm，孔深為7mm時(L/D=

6、70)，加工時間僅為20min。又如利用方波脈沖加工異型噴絲孔，孔深為0.5mm，原需20min，加超聲后，僅用20s即可完成。910.4.2 超聲電解復合加工 在電解加工中，一旦在工件表面形成鈍化膜，加工速度就會下降，如果在電解加工中引入超聲振動，鈍化膜就會在超聲振動的作用下遭到破壞，使電解加工能順利進行，促進生產(chǎn)率的提高。另外，如果在小孔、窄縫加工中引入超聲振動，則可促使電解產(chǎn)物的排放，同樣也有利于生產(chǎn)率的提高。這種用超聲振動改善電解加工過程的加工工藝，就是超聲電解復合加工。1010.4.3 超聲電解復合拋光 超聲電解復合拋光的加工原理圖 1工具；2電解電源；3電解液；4、8工件；5結合劑

7、；6磨料；7工件；8陽極薄膜；9電極間隙及電解液 超聲電解復合拋光是超聲波加工和電解加工復合而成的一種復合加工方法。它可以獲得優(yōu)于靠單一電解或單一超聲波拋光的拋光效率和表面質量。 1110.4.4 超聲電火花復合拋光 超聲電火花復合拋光是超聲波加工和電火花加工復合而成的一種復合加工方法。這種復合拋光的加工效率比純超聲機械拋光要高出3倍以上，表面粗糙度值Ra可達0.20.1m。特別適合于小孔、窄縫以及小型精密表面的拋光。 1210.5 電化學機械復合加工電化學機械復合加工電化學機械復合加工包括電解磨削、電解珩磨、電解研磨等加工工藝，它們的材料去除機理基本相似。1310.5.1 電解磨削復合加工

8、電解磨削的工作原理圖 1導電砂輪；2電解液；3導電基體；4磨料；5陽極膜； 6絕緣板；7工作臺；8工件；9電刷 1410.5.2 電解珩磨復合加工電解珩磨的原理如右圖所示。在普通珩磨機上增設直流電源和電解液循環(huán)系統(tǒng)，加工時將工件接電源的正極，工具珩磨頭接電源的負極并作旋轉及往復運動。1510.5.3 電解研磨復合加工 電解研磨原理圖 1弧形陰極；2工件；3研磨條 電解研磨是將電解加工與機械研磨相結合的一種復合加工方法，用來對外圓、內孔、平面進行表面光整加工以至鏡面加工。1610.6 復合加工的技術發(fā)展趨勢復合加工的技術發(fā)展趨勢復合加工是對傳統(tǒng)中常用的單一的機械加工、電加工和激光加工等方法的重要發(fā)展和補充。隨著精密機