精密与特种加工(第1讲)

欢迎来到《精密与特种加工》的世界主讲人：蔡兰蓉联系方式：28117226E-mail:[e-mail]办公室：数控二楼主讲人：蔡兰蓉欢迎来到《精密与特种加工》的世界成绩评定：平时成绩：50%出勤、课堂提问、实验成绩等期末成绩：50%笔试或论文教材：《特种加工》哈尔滨工业大学刘晋春教学计划：课堂授课：24学时实验教学：8学时教学大纲：特种加工技术：30学时精密切削磨削技术：2学时请你认真思考以下产品的加工方法!请你认真思考以下产品的加工方法!请你认真思考以下产品的加工方法!请你认真思考以下产品的加工方法!请你认真思考以下产品的加工方法!雕刻的水晶作品请你认真思考以下产品的加工方法!雕刻的水晶作品请你认真思考以下产品的加工方法!请你认真思考以下产品的加工方法!请你认真思考以下产品的加工方法!请你认真思考以下产品的加工方法!加工整体叶轮请你认真思考以下产品的加工方法!请你认真思考以下产品的加工方法!请你认真思考以下产品的加工方法!请你认真思考以下产品的加工方法!第一章概论什么叫特种加工：又叫非传统加工技术，一般指传统的切削加工方法以外的一些新的加工方法。当传统切削加工方法对产品（或材料）无法实施或保证不了规定的精度要求时，而应用物理的（力、热、声、光、电）或化学的方法进行加工的手段。一般指电火花加工、电化学加工、超声波加工、激光加工以及电子束加工、离子束加工等。第一节特种加工的产生⒈传统切削加工的特点：靠刀具材料比工件硬、耐磨靠机械能切除工件上多余材料第一节特种加工的产生切削这么硬的材料，车刀很快就蹦刃第一节特种加工的产生随着航空航天、核能、电子及汽车、机械工业的迅速发展，各种新材料和复杂形状的精密零部件大量涌现，对机械制造提出了新的要求：第一节特种加工的产生1）解决各种难切削材料的加工问题•如硬质合金、鈦合金、耐热钢、金刚石、宝石等。第一节特种加工的产生2）解决各种特殊复杂表面的加工问题•喷气涡轮机叶片、巡航导弹整体涡轮、模具，特殊断面的型孔、喷丝头等。第一节特种加工的产生3）解决具有特殊要求零件的加工问题•如薄壁、细长轴等低刚度零件。第一节特种加工的产生传统切削加工方法很难甚至无法承担上述加工任务人们开始探索新的加工方法第一节特种加工的产生不仅用机械能，而且还采用：......电电化学光声化学能其它能量第一节特种加工的产生特种加工本质和特点：⒈主要用其它能量（电、光、化学、声、热等）去除材料。⒉工具硬度可以低于被加工材料的硬度。⒊工具和工件间不接触、不存在明显作用力。第二节特种加工的分类第二节特种加工的分类第二节特种加工的分类1）电能与热能作用方式有：电火花成形与穿孔加工、电火花线切割加工、电子束加工和离子束加工。2）电能与化学能作用方式有：电解加工、电铸加工和刷镀加工。3）化学能与机械能作用方式有：电解磨削、电解珩磨。4）声能与机械能作用方式有：超声波加工。5）光能与热能作用方式有：激光加工。6）电能与机械能作用方式有：离子束加工。7）液流能与机械能作用方式有：挤压珩磨和水射流切割。第三节特种加工对材料可加工性和结构性的影响提高了材料的加工性材料的加工性不再与硬度、强度等成直接、比例关系。第三节特种加工对材料可加工性和结构性的影响改变了零件的典型工艺路线成形加工淬火淬火成形加工第三节特种加工对材料可加工性和结构性的影响对产品零件的结构设计带来很大影响镶拼结构整体结构第三节特种加工对材料可加工性和结构性的影响提高了材料的加工性材料的加工性不再与硬度、强度等成直接、正比关系。第三节特种加工对材料可加工性和结构性的影响对传统的结构工艺性的好与坏需要重新衡量方孔、小孔、深孔、弯孔、窄缝喷油嘴小孔、喷丝头小异形孔，涡轮叶片大量的小冷却深孔，窄缝，静压轴承、静压导轨的内油型腔第二章电火花加工电火花加工（ElectricalDischargeMachining,EDM）（放电加工或电蚀加工）：利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温来熔蚀材料。第一节电火花加工的基本原理及其分类一、电火花加工的原理和设备组成1．电火花加工原理：工件和工具之间脉冲性放电的电腐蚀现象来蚀除多余金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。第一节电火花加工的基本原理及其分类一、电火花加工的原理和设备组成2．加工条件：(1)工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的间隙，为0.02-0.1mm。A间隙过大极间电压不能击穿两极间介质而不能产生火花放电，间隙过小则会引起拉弧烧伤或短路。B工件、工具电极不断被蚀除间隙将不断扩大。要求工具不但要随着工件材料的不断蚀除而进给。C必须要有自动进给调节系统来保持恰当的放电间隙。第一节电火花加工的基本原理及其分类一、电火花加工的原理和设备组成2．加工条件：(2)瞬时的脉冲放电，延续时间1μs～1000μs后，需停歇一段时间。A放电停歇使热量来不及扩散到其余部分，放电蚀除点局限在很小范围，实现微细加工。B持续电弧放电，会烧伤工件表面，而无法作尺寸加工。第一节电火花加工的基本原理及其分类一、电火花加工的原理和设备组成2．加工条件：(3)在绝缘液体介质中进行。绝缘强度为103～107Ω·㎝。A有利于产生脉冲性火花放电B排除放电间隙中的电蚀物C对工具及工件表面起冷却作用一、电火花加工的原理和设备组成3．设备组成：1-工件2-脉冲电源3-自动进给调节装置4-工具5-工作液6-过滤器7-工作液泵8-被蚀除的材料一、电火花加工的原理和设备组成4．工作原理：1）工具和工件与电源的两极相接，均浸在有一定绝缘度的流体介质（通常用煤油或矿物油）中。2）脉冲电压加到两极之间，在工具电极向工件电极运动中，将极间最近点的液体介质击穿，形成火花放电。3）由于放电通道截面积很小，通道中的瞬时高温使材料熔化和气化。单个脉冲能使工件表面形成微小凹坑，而无数个脉冲的积累将工件上的高点逐渐熔蚀。4）随着工具电极不断地向工件作进给运动，工具电极的形状便被复制在工件上。5）加工过程中所产生的金属微粒，则被流动的工作液流带走。6）总能量的一小部分也释放到工具电极上形成一定的工具损耗。第一节电火花加工的基本原理及其分类二、电火花加工的特点及其应用⒈优点：⑴适合于任何难切削导电材料的加工材料的可加工性取决于导电性和其热学特性，几乎与力学性能无关。⑵可以加工特殊、复杂形状的零件工具工件不接触，无机械作用力可加工低刚度工件。工具形状复制到工件上可加工复杂型腔模具。第一节电火花加工的基本原理及其分类二、电火花加工的特点及其应用⒈优点：⑴适合于任何难切削导电材料的加工⑵可加工特殊、复杂形状的零件⒉缺点：⑴被加工材料为导电材料，可在一定条件下加工半导体和非导体材料⑵加工速度慢，主要用于精加工⑶存在电极损耗第一节电火花加工的基本原理及其分类类别工艺方法特点用途备注1电火花穿孔成形加工1.工具和工件件主要有一个相对的伺服进给运动2.工具为成形电极，与被加工表面有相同的截面或形状1.型腔加工：加工各类型腔模及各种复杂的型腔零件2.穿孔加工：加工各种冲模、挤压模、粉末冶金模、各种异形孔及微孔等约占电火花机床总数的30%，典型机床有D7125、D7140等电火花穿孔成形机床2电火花线切割加工1.工具电极为沿着其轴线方向移动着的线状电极2.工具与工件在两水平方向同时有相对伺服进给运动1.切割各种冲模和具有直纹面的零件2.下料、截割和窄缝加工3.直接加工出零件约占电火花机床总数的60%，典型机床有DK7725、DK7740等数控电火花线切割机床第一节电火花加工的基本原理及其分类类别工艺方法特点用途备注3电火花内孔、外圆和成形磨削1.工具与工件有相对的旋转运动2.工具与工件间有径向和轴向的进给运动1.加工高精度、表面粗糙度值小的小孔，如拉丝模、挤压模、微型轴承内环、钻套等2.加工外圆、小模数滚刀约占电火花机床总数的3%，典型机床有D6310电火花小孔内圆磨床4电火花同步共轭回转加工1.成形工具与工件均作旋转运动，但两者角速度相等或成整数倍，接近的放电点可有切向相对运动速度2.工具相对工件可作纵、横向进给运动以同步回转，展成回转、倍角速度回转等不同方式，加工各种复杂形面的零件，如高精度的异形齿轮，精密螺纹环规、高精度、高对称、表面粗糙度值小的内、外回转体表面等约占电火花机床总数的1%以下，典型机床有JN-2,JN-8等内外螺纹加工机床第一节电火花加工的基本原理及其分类类别工艺方法特点用途备注5电火花高速小孔加工1.采用Φ0.3mm～Φ3mm空心管状电极，管内冲入高压水基工作液2.细管电极旋转1.加工速度可高达60mm/min，深径比可达1：100以上2.线切割预穿丝孔3.深径比很大的小孔，如喷嘴等约占电火花机床总数的2%，典型机床有D7003A电火花高速小孔加工机床6电火花铣削加工工具电极相对工件作平面或空间运动，类似常规铣削1.适合用简单电极加工复杂形状2.由于加工效率不高，一般用于加工较小零件各种多轴数控电火花加工机床有此功能