特种加工--机电

特种加工的特点不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量去除金属材料：工具硬度可以低于被加工材料的硬度；加工工程中工机具和工件之间不存在显著的机械切削力。特种加工可加工性结构工艺性影响提高了材料的可加工性；改变了零件的典型工艺路线缩短了新产品试用周期；影响了产品零件的结构设计；重新衡量传统结构工艺性的好坏；特种加工引起了机械制造工艺技术领域内的哪些变革。1)材料的可加工性2)工艺路线的安排3)新产品的试制过程4)产品零件设计的结构5)零件结构的工艺性好坏的衡量标准电火花加工的概念和基本原理。电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工。电火花加工是基于在绝缘的工作液中工具和工件之间脉冲性火花放点局部、瞬时产生的高温，使工件表面的金属熔化、气化、抛离工件表面的原理。电火花加工的特点。1）是不接触加工2）加工过程中没有宏观切削力3)可以“以柔克刚”电火花加工设备的机床本体的主要组成。1）床身和立柱2）工作台3）主轴头4）主轴头和工作台的主要附件与一般电火花加工工艺相比较，采用平动头电火花加工的特点。尺寸加工不再受放电间隙的限制；采用一个电击就能由粗至精直接加工出一副型腔；有利于电蚀产物的排除，提高加工稳定性；工具电击相对于工件移动，可使加工的表面粗糙度大大改善，特别是低平面处；可以加工出清棱清角的型孔和型腔。影响电火花加工精度的主要因素。与传统的机械加工一样，机床本身的各种误差，工件和工具电极的定位、安装误差都会影响到电火花加工的精度。另外，与电火花加工工艺有关的主要因素是放电间隙的大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定等。电火花加工对金属材料进行尺寸加工必须解决哪些问题。1、由于在电火花加工的不同阶段，金属蚀除的速度不同，因此必须具有工具电极的自动进给和调节装置，使工具和工件之间保持合适的放电间隙；2、火花放电必须是瞬时的、单极性、脉冲放电；3、火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。线切割加工的基本原理和分类。电火花线切割加工原理是利用连续移动的金属丝作为工具电极，与工件间产生脉冲放电时形成的电腐蚀切割零件的加工方法。1）按控制方式分类：有靠模仿形控制，光电跟踪控制，数字程序控制及微机控制等，前两种方法现在已经很少采用；2）按脉冲电源形式：有RC电源，晶体管电源，分组脉冲电源及自适应控制电源等，RC电源现在已经不再使用；3）按加工特点分：有大中小型，以及普通直壁切割与锥度切割型等；4）按走丝速度分：有低速走丝方式和高速走丝方式。线切割应用范围1加工各类模具2）加工二维直纹曲面的零件3）加工三维直纹曲面的零件4）各种导电材料和半导体材料以及稀有、贵重金属的切断5加工微细槽、任意曲线窄缝数控线切割加工的主要工艺指标。1）切割速度2）表面粗糙度3）放电间隙4）加工精度5）电极丝损耗量影响电火花线切割加工的主要因素。1）工作液2）电极丝3）穿丝孔4）线切割工艺参数5）工件的装夹穿丝孔在线切割加工工艺中的作用1）用于加工凹模前的穿丝2）减少凸模加工中的变形量和防止因材料变形而发生夹丝现象3）保证被加工部分与其它有关部位的位置精度电火花线切割加工的切割方式。1）直壁切割2）锥度切割3）上下异型面切割电化学加工的原理。电化学加工也称电解加工，是利用金属在外电场作用下的高速局部阳极溶解实现电化学反应，对金属材料进行加工的方法。电解研磨加工。把电解加工与机械研磨结合在一起形成电解研磨加工。采用钝化型电解液，利用机械研磨去除表面微观各高点的钝化膜，使其露出基体金属并再次形成新的钝化膜，实现表面的镜面加工。电铸加工的主要应用范围复制精细的表面轮廓花纹，如唱片模及纸币，证券，邮票的印刷版。复制注塑用的模具，电火花型腔加工用的电极工具。制造复杂，高精度的空心零件和薄壁零件，如波导管，筛网，滤网，剃须刀网罩等。制造表面粗糙度标准度标准样板块，反光镜，表盘，异形孔喷嘴等特殊零件。刷镀加工的原理。用一个同阳极连接并能提供电镀需要的电解液的电极或刷，在作为阴极的制件上移动进行选择电镀的方法。刷镀加工设备的主要组成。1）电源2）镀笔3）镀液及泵4）回转台论述超声波加工的基本原理和特点。超声波加工基本原理超声波加工也称超声加工，是利用工具端面作超声频振动，并通过悬浮液中的磨料加工脆硬材料的一种加工方法。加工特点：①适于加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料（如陶瓷、玻璃、宝石、金刚石等），扩大了模具材料的选用范围。②工具可用较软的材料做成较复杂的形状，不需要工具相对亍工件作复杂的运动，机床结构也就简单，操作也方便。③由于去除加工材料是靠极细小磨粒的瞬时局部的撞击作用，故工件的表面的宏观作用力很小，不会引起变形和烧伤，表面粗糙度值较较小，加工精度可达0.01～0.02mm。④可以加工薄壁、窄缝、低刚度等工件。超声波加工设备的主要组成部分。1）超声波发生器2）超声波振动系统3）机床本体4）磨料工作液循环系统超声波焊接。超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。超声波加工的应用1）型孔、型腔加工2）切割加工3）复合加工4）超声波清洗5）超声波焊接激光加工激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。30、激光加工的基本原理将激光束照射到工件表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。激光加工的特点。①非接触加工，无工具磨损，不需要中途更换工具，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的；②激光束能量密度高，加工速度快，工件变形小、热影响区小，后续加工量小；③它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点材料，可加工材料范围广泛；④激光束易于导向、聚焦，实现作各方向变换，极易与数控系统配合对复杂工件进行加工；⑤易与传统生产工艺组合，形成生产线，是一种极为灵活的加工技术。⑥使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好激光加工基本设备的主要组成。1）激光器2）激光器电源3）光学系统4）机械系统激光表面处理。通过对工件表面进行设计和激光改进处理，从而改善其表面性能的方法。它是利用激光束快速、局部地加热工件，实现局部急热或急冷，可在大气、真空等环境中进行处理。通过改变激光参数，可解决不同的表面处理工艺问题。工件变形极小，是一种非接触式处理方法。激光表面合金化。激光表面合金化，是利用高能密度的激光束快速加热熔化特性，使基材表层和添加的合金元素熔化混合，从而形成以原基材为基的新的表面合金层。化学加工化学加工是利用酸、碱或盐的溶液对工件材料的腐蚀溶解作用，以获得所需形状、尺寸或表面状态的工件的特种加工。分为：成形加工（化学铣削和光化学腐蚀加工法）和表面加工（化学抛光和化学镀膜）化学铣削加工的原理和特点先把工件非加工表面用耐腐蚀性涂层保护起来，露出需要加工的表面，浸入到化学溶液中进行腐蚀，使金属按特定的部位溶解去除，达到加工目的。特点：1）可加工任何难切削的金属材料，而不受任何硬度和强度的限制，如铝合金，钼合金，镁合金，不锈钢等；适于大面积加工，可同时加工多件；加工过程中不会产生应力，裂纹，毛刺等缺陷，表面粗糙度可达到Ra2.5~1.25um;加工操作方法比较简单。光刻加工的原理和工艺。光刻是利用光致抗蚀剂的光化学反应特点，将掩膜版上的图形精确地印制在涂有光致抗蚀剂的衬底表面，再利用光致抗蚀剂的耐腐特性，对衬底表面进行腐蚀，可获得极为复杂的精细图形。化学抛光的原理。一般是用硝酸或磷酸等氧化剂溶液，在一定条件下，使工件表面氧化，此氧化层又能逐渐溶入溶液，表面微凸起出被氧化较快而较多，微凹处则被氧化慢而少。同样凸起处的氧化层又比凹处更多，更快的扩散，溶解于酸性溶液中，因此使加工表面逐渐被整平，达到表面平滑化和光泽化。化学抛光的特点。可以大面积或多件抛光薄壁，低刚度零件，可以抛光内表面和形状复杂的零件，不需外加电源，设备，操作简单，成本低。其缺点是化学抛光效果比电解抛光效果差，且抛光液用后处理较麻烦。电子束加工原理。电子束加工是在真空条件下，利用电子枪中产生的电子经加速、聚焦后能量密度极高的极细束流高速冲击到工件表面上极小的部位，并在几分之一微秒时间内，其能量大部分转换为热能，使工件被冲击部位的材料达到几千摄氏度，致使材料局部熔化或蒸发，来去除材料。电子束加工装置的主要组成1）电子枪2）真空系统3）控制系统和电源电子束焊接。电子束焊接技术是将高能电子束作为加工热源，用高能量密度的电子束轰击焊件接头处的金属,使其快速熔融,然后迅速冷却来达到焊接的目的。离子束加工应用1）刻蚀加工2）镀膜加工3）离子注入加工离子注入加工。离子注入是向工件表面直接注入离子，它不受热力学限制，可以注入任何离子，且注入量可以精确控制，注入的离子是固溶在工件材料中，含量可达10%~40%，注入深度可达1um甚至更深。离子束加工的特点。1）是一种精密微细的加工方法。2）非接触式加工，不会产生应力和变形。3）加工速度很快，能量使用率可高达90％。4）加工过程可自动化。5）在真空腔中进行，污染少，材料加工表面不氧化。6）电子束加工需要一整套专用设备和真空系统，价格较贵。电子束热处理。电子束热处理也是把电子束作为热源，但适当控制电子束的功率密度，使金属表面加热而不熔化，达到热处理的目的