下冊第四章.ppt

1、第四章精密加工和特種工藝第一節(jié)精密加工磨削加工作為精加工的方法，一般的加工精度在IT5IT6 Ra 0.10.2m以內(nèi)。 工件的加工精度要求更高時(shí)，請采用精密加工工藝。 精密加工有精加工和光精加工兩種。 深加工：零配件在精加工時(shí)，從工件表面切取較薄的材料，提高尺寸精度和表面粗度的工藝方法稱為精加工。 精加工有研磨和珩磨等。 光整加工：零配件表面不切除或切除超薄金屬材料，提高表面粗度。 光整加工包括加工蘇珍珠巖磨粉機(jī)和研磨等。 一、研磨：在磨料和工件之間加入磨料，研磨加工工件表面的方法，即磨料在一定壓力下與工件的表現(xiàn)之間進(jìn)行復(fù)雜的相對運(yùn)動，通過磨料的機(jī)械和化學(xué)作用，從工件的表現(xiàn)中切除較薄的材料，

2、達(dá)到高尺寸精度和小表面粗度的目的。 磨料：常用的是剛玉、碳化硅等，能發(fā)揮機(jī)械切削作用。 其粒子在粗研時(shí)為80 120#； 精研時(shí)選擇150 240#。 研磨劑：研磨劑是由研磨劑、研磨液、輔助填充劑等混合而成，有液狀、膏狀、固體3種。 常用磨具材料為鑄鐵元素、軟鋼、黃銅、塑料或硬木。 最常用的是鑄鐵元素磨具，適用于各種材料的加工，具有生產(chǎn)率高、成本低的特點(diǎn)。 磨具材料比工件材料柔軟，部分磨料的磨料必須嵌入磨具表面，以便能夠摩擦工件表面。 1磨料和磨料：磨料：起到蒸發(fā)制冷和潤滑的作用，磨料均勻地分布在磨料表面。 常用的燈油、汽油、油等。 輔助填充劑：在金屬表面產(chǎn)生極薄的柔軟化合物薄膜，易于用磨料切

3、除工件表面的突出部分，提高研磨效果和表面品質(zhì)。 常用的是硬脂精酸等化學(xué)材料。 2研磨方法：研磨是通過磨削工具與工件之間的復(fù)雜相對運(yùn)動，使細(xì)磨料在工件表面上進(jìn)行不規(guī)則地切除工件表面突出部分的磨削運(yùn)動，得到較小的表面粗度。 研磨方法有手動研磨和機(jī)械研磨兩種。 手動研磨，是拿著磨具研磨工件表面。 機(jī)械研磨用研磨機(jī)研磨。 3、研磨的特點(diǎn)和應(yīng)用：設(shè)備研具簡單。 研磨可以用專用的研磨機(jī)進(jìn)行，也可以用簡單改造的車床或鉆床進(jìn)行，也可以用手工作業(yè)進(jìn)行。 精度高，粗糙度值小。 研磨尺寸和形狀誤差可以在0.10.3m、Ra0.025m以下。 生產(chǎn)性低，加工產(chǎn)量小。 一般加工產(chǎn)量在0.010.03m以下。 研磨加工應(yīng)

4、用廣泛，平面、內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋表面和齒輪表面等多種常見表面可以研磨精加工。 很多精密的嵌合件為了得到嵌合精度的要求，經(jīng)常需要經(jīng)過嵌合件的嵌合磨削。 在現(xiàn)代工業(yè)中，拋光廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、精密儀器校正器、電子工業(yè)、光學(xué)儀器和陶瓷器件。 二、珩磨：用帶油石珩磨頭對孔進(jìn)行精加工稱珩磨。 珩磨頭由工作母機(jī)主軸回轉(zhuǎn)，沿軸向往復(fù)運(yùn)動，油石以一定的壓力從孔的內(nèi)面切取薄材料，達(dá)到提高孔的尺寸精度和表面粗度的目的。 珩磨的特點(diǎn)：生產(chǎn)率高。 珩磨頭有多個(gè)磨削棒參加云同步的磨削，不斷改變磨削方向，可使磨料磨具長時(shí)間保持銳利的狀態(tài)，珩磨效率高。 精度高，粗糙度值小。 珩磨可提高孔的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量

5、，一般尺寸精度可達(dá)IT64，Ra0.40.05m。 但是，珩磨頭和工作母機(jī)的主軸浮動連接(圖4-3 )，不能提高孔的位置精度。 珩磨的零配件表面具有耐磨性。 珩磨的零配件表面有交叉的網(wǎng)眼，容易形成油膜，因此磨損慢。 研磨頭的構(gòu)造復(fù)雜。 珩磨主要用于孔的深加工，加工范圍廣，可加工大孔和深孔。加工孔的直徑在5500mm以上，加工產(chǎn)量一般為0.005 0 . 08mm。 三、超級照片磨齒機(jī)(光整加工): 加入細(xì)磨粒、低硬度的油石磨齒機(jī)，在一定的壓力下對工件表面進(jìn)行光整加工的方法稱為超級照片磨齒機(jī)。 加工時(shí)工件旋轉(zhuǎn)，油石以一定的力輕輕地按壓在工件表面，一邊軸進(jìn)給一邊軸方向微小振動，達(dá)到對工件的微觀不均

6、勻的表面進(jìn)行光研磨的效果。 超光磨粉機(jī)的特點(diǎn)：加工產(chǎn)量極少，一般為3 10m，生產(chǎn)率高，一般加工時(shí)間僅為3060秒，表面質(zhì)量好，Ra0.012m； 設(shè)備簡單，操作方便。 但是，超級珍珠巖磨粉機(jī)只能提高表面品質(zhì)，不能提高尺寸精度和形狀精度。 超光研經(jīng)常用于精加工，應(yīng)用也比較廣泛，不僅能加工軸類零件的外圓柱面，還能加工圓錐面、孔、平面、球面等。 四、研磨：在高速旋轉(zhuǎn)的研磨輪上涂抹研磨膏，對工件表面進(jìn)行光整加工的方法稱為研磨。 拋光輪一般用毛氈、橡膠、皮革、布、紙板等制作。 研磨膏由研磨劑、油酸、軟潤滑工等制成。 研磨時(shí)將工件按壓在高速旋轉(zhuǎn)的研磨輪上，在研磨膏的作用下，在金屬表面形成薄的軟膜，如果不

7、用比工件材料柔軟的研磨材料切除工件表面留下痕跡，則在云同步上，工件表面材料因高速摩擦而高溫和擠出，產(chǎn)生塑性流動，可以得到非常明亮的表面。 研磨的特點(diǎn)：方法簡便，經(jīng)濟(jì)，不使用特殊設(shè)備，曲面加工容易，只提高粗糙度，不能改變零配件的尺寸精度、形狀精度和位置精度，工作條件差。 研磨應(yīng)用：研磨主要用于零配件表面的裝飾加工，或采用研磨方法去除前工序的加工痕跡，提高零配件的疲勞強(qiáng)度。 研磨零配件表面的形狀也可以是平面、外周、孔、各種成形面等。 五、各種精密加工方法的比較：研磨珩磨超光研磨加工設(shè)備研磨珩磨機(jī)超光研磨機(jī)(手動) (手動)的加工品質(zhì)精度高(IT53 )精度高(IT64 )不能提高精度的精度(尺寸、

8、形位) (尺寸、形狀) 表面粗度0.10.0080.40.050.10.050.20.1 (ram )生產(chǎn)率最低高批量小批量(手動)大量不限于大量(機(jī)械)，第二節(jié)特種工藝特種工藝相對于以往的切削加工，以往的切削加工是利用機(jī)械能量去除工件的工件韌性過高、零配件結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、尺寸過小或零配件剛性過低，難以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的切削加工方法。 特種工藝是為解決這些個(gè)難題而發(fā)展起來的一種新的加工方法。 特種工藝是直接利用電能、光能、聲能、熱能、化學(xué)能或多種能量復(fù)合形式進(jìn)行加工的方法。 常用的特種工藝有電火花加工、電解加工、超聲加工、激光加工、電子束加工和離子束加工等。 另一方面，電火花加工(Electrical

9、Discharge Machining，EDM ) :電火花加工是在一定的液體介質(zhì)中，利用脈沖放電對導(dǎo)電材料進(jìn)行蝕刻去除加工，使零配件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達(dá)到技術(shù)要求的加工方法。 1 )電火花加工原理：電火花加工是基于脈沖放電的腐蝕原理而發(fā)生的。 如圖所示，當(dāng)手工工具電極和工作電極在絕緣液體介質(zhì)中接近時(shí)，極間電壓在兩極間的“相對最近的點(diǎn)”被電離破壞，形成脈沖性火花放電，在放電路徑中產(chǎn)生瞬時(shí)的高溫，金屬局部地熔化或氣化，放出因放電爆炸力而熔化的金屬，蝕刻除去金屬極間介質(zhì)的電離，破壞電極材料的熔化，汽化熱膨脹電極材料的放出絡(luò)離子化恢復(fù)絕緣和介電強(qiáng)度。因此，電火花加工是一種大量微放電痕跡逐漸積累的

10、金屬去除加工方式。 2 )電火花加工的必要條件(1)手工工具電極和工件電極總是保持一定的間隙過大，工作電壓不能破壞，電流為零的間隙過小，容易形成短路接觸，極間電壓接近零。 (2)火花放電必須在狹窄范圍內(nèi)限定脈沖性和間隙性的各放電點(diǎn)，避免表面燒傷。 (3)火花放電必須在一定的絕緣介質(zhì)中進(jìn)行，在達(dá)到擊穿電壓之前保持非導(dǎo)電性，使后世的火花間隙放電而消除電離的云同步起到將浮游切屑從蒸發(fā)制冷和工件間隙帶出的作用。 3 )電火花加工的特點(diǎn)和應(yīng)用： (1)能夠加工特殊復(fù)雜形狀的零配件。 由于加工過程中手工工具電極與工件電極不直接接觸，機(jī)械加工時(shí)無宏命令切削力，適合低剛性零配件及微細(xì)加工加工. 此外，由于可簡

11、單地將手工工具電極的形狀轉(zhuǎn)印到工件上，因此特別適合復(fù)雜的型腔、模具等復(fù)雜的表面形狀的加工。 (2)由于適用于難切削材料的加工，通過放電產(chǎn)生的熱量溶解除去金屬，因此加工時(shí)沒有顯著的機(jī)械切削力，加工材料的難易度與材料的硬度無關(guān)，能夠用柔軟的刀具加工硬、硬的工件。 電火花可以加工以往加工方法難以加工的小孔、薄壁、窄槽、各種型孔和型腔等零配件表面；(3)工件的安裝和操作方便，可以用一臺電火花機(jī)床一次完成粗加工和精加工。 (4)電火花加工是特種工藝中應(yīng)用最廣泛的一種，但主要局限于導(dǎo)電材料可以加工；(5)加工速度較慢。 (6)有電極消耗。 3 )電火花加工的應(yīng)用： (1)電火花穿孔加工可加工各種?？?、深孔

12、、斜孔、彎曲孔以及小孔和細(xì)孔。 (2)放電模腔的加工主要用于模具、擠出模具、沖模等模具模腔的加工，模具的尺寸范圍幾乎沒有限制。 (3)電火花加工也適用于模面加工、電火花雕刻、電火花鏜孔、電火花磨削和電火花表面強(qiáng)化。 預(yù)加工螺紋加工型腔，(4)電火花線切割加工只能加工通孔，容易加工小孔、形狀復(fù)雜的狹縫以及各種形狀復(fù)雜的零配件。 4 )電火花加工的分類，1 .用適合放電成型工件形狀的特殊形狀的電極手工工具加工該工件的電火花加工。 適用于各種孔、槽模具，刻字、表面強(qiáng)化、油漆作等切割加工適用于各種打孔機(jī)模具、粉末冶金模具及工件、各種十字大板塊、吸鐵石鋼及硅鋼板的打孔機(jī)片、鉬、鎢、半導(dǎo)體或貴重金屬。 成

13、型加工的應(yīng)用實(shí)例2、電火花線切割加工電火花線切割加工是在電火花線切割加工的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，把細(xì)合十禮層(直徑0.02mm-0.03mm鉬合十禮層)用作手工工具電極，并按照規(guī)定的軌跡進(jìn)行脈沖放電，切割工件的加工方法。 不需要應(yīng)用電火花線切割加工的主要特點(diǎn)和電火花線切割加工成型手工工具電極，縮短了生產(chǎn)周期，特別適合全新產(chǎn)品試制和多品種批次零配件加工。 主要切割淬火鋼、硬質(zhì)合金等各種高硬度、高強(qiáng)度、高韌性、高脆性的導(dǎo)電材料。 因?yàn)殡姌O線細(xì)，可以加工微細(xì)的異形孔、狹縫、復(fù)雜形狀的零配件，也可以傾斜切斷。 由于狹縫狹窄，可對工件進(jìn)行定徑套加工，預(yù)計(jì)可再利用。 因此，電火花線的切割加工主要用于加工打孔機(jī)

14、模具、沖裁模具、數(shù)字大板塊盤、各種形狀復(fù)雜的模面、模腔、狹窄的槽等零配件。 5 )電火花加工的主要工藝指標(biāo)與切削加工相比，電火花加工中的工藝和工藝殘奧表較為復(fù)雜。 加工速度、手工工具損耗、表面質(zhì)量和加工精度等是影響電火花加工效率和加工質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)。加工速度：關(guān)于合理選擇脈沖能量、脈沖頻率、工件極性及其他工藝殘奧儀表的手工工具損耗：關(guān)于合理選擇手工工具材料、手工工具極性、脈沖寬度、脈沖電流和絕緣液體介質(zhì)的表面質(zhì)量：關(guān)于單一脈沖能量大小， 與工件材料和加工方法有關(guān)的加工精度：與工作母機(jī)的制造誤差、工件的安裝誤差、放電間隙的大小和一致性、加工過程的“二次放電”等因素有關(guān)。 電火花加工時(shí)的脈沖能量、

15、脈沖寬度、脈沖電流等脈沖殘奧表可以粗加、中精加工和精加工的不同階段，并可根據(jù)加工精度的需要任意調(diào)節(jié)。 一般來說，電火花成形加工的平均尺寸精度達(dá)到0.05mm，最高精度達(dá)到0.005mm。 電火花線切割加工的平均尺寸精度為0.01mm，最高精度為0.005mm。 二、電解加工(Electrochemical Machining，ECM )、1 )電解加工原理：電解加工是利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽極溶解的電化學(xué)原理對工件進(jìn)行成形加工的一種方法。 電解加工時(shí)，工件連接直流穩(wěn)壓電源的正極，手工工具連接負(fù)極，兩極間保持0.1-1mm的間隙，具有一定壓力(0.5-2.5MPa )的電解液從兩極間以高速流動(

16、5-60m/s )。 在加工過程中，手工工具負(fù)極的突出部分與工件正極的兩級間隙最小，電流密度最大，根據(jù)法拉第法則，工件正極的溶解度與通過的電流量成正比。 因此，與工件上的手工工具負(fù)的突出部分對應(yīng)的部位比其他部位熔化得快，伴隨著手工工具的輸送，工件沿著手工工具端部的型面持續(xù)熔化，手工工具的端部形狀被轉(zhuǎn)印到工件上。 2 )電解加工機(jī)：電解加工機(jī)由工作母機(jī)本體、直流穩(wěn)壓電源、電解液供給系統(tǒng)三部分構(gòu)成。 工作母機(jī)主體應(yīng)具有一盞茶的剛性和可靠的進(jìn)給穩(wěn)定性和良好的防腐蝕性、密封性、絕緣性和排風(fēng)裝置。 直流穩(wěn)壓電源需要適當(dāng)?shù)娜萘俊⒘己玫姆€(wěn)定作用精度和可靠的短路保護(hù)。 輸出電流為500A-20000A，輸出電

17、壓為6-24V，具備電源快的(10-20s )切斷電源的短路保護(hù)具。 電解液供給系統(tǒng)可以連續(xù)供給一盞茶的產(chǎn)水量和溫度適當(dāng)?shù)母蓛舻碾娊庖骸?因此，該系統(tǒng)必須由電解液供給泵、電解槽、過濾煙嘴、熱交換設(shè)備等構(gòu)成。 2 )電解加工的特點(diǎn)： (1)電解加工可通過簡單的一次種子文件運(yùn)動加工出形狀復(fù)雜的腔；(2)加工出各種高強(qiáng)度、高硬度、高韌性的金屬材料(5)手工工具不消耗，可以長期使用；(6)與電火花加工相比，生產(chǎn)率高(高度5-10倍)，但加工精度低；(7)電解加工的影響因素多，精度難以穩(wěn)定，電解液腐蝕作用、處理和回收困難。 3 )電解加工的應(yīng)用：電解加工主要用于形狀復(fù)雜的模面、?？?、模腔加工、切口、切割、刻印等。 各類型的面、模孔、型腔加工、切入和切斷、三、超聲加工(USM) 1)超聲加工原理：超聲加工將工件放入有磨料的混懸劑，利用手工工具端面進(jìn)行醫(yī)學(xué)超聲頻率振動，如圖磨料混懸劑加工的圖所示，加工時(shí)， 振膜式傳感器將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)超聲轉(zhuǎn)換成小振幅的機(jī)械振動，振動電喇叭將小振幅擴(kuò)大到0.01-0.15mm，隨后云同步，手工工具不斷振動沖擊磨削，工件與手工工具之間的磨粒以高速度不斷碰撞和磨