5.4 特种加工简介
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1.特种加工的含义:特种加工是指利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源来进行加工的非传统加工方法;它与传统切削加工的不同特点主要有:1)不是主要依靠机械能;2)工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度;3)在加工过程中,工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用(工件不承受机械力,特别适合于精密加工低刚度零件)。
特种加工的优势:1)特种加工技术可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属、非金属材料或复合材料,2)特别适合于加工复杂、微细表面和低刚度的零件;3)还可以用于进行超精密加工、镜面加工、光整加工以及纳米级(原子级)的加工。
2.结合加工(增材加工)的例子:电镀、电铸、快速成形加工、激光焊接等。
3.天然金刚石刀具是精密与超精密加工的基本刀具。
4.超精密加工的实现条件:1)超精密加工的机理与工艺方法;2)超精密加工工艺装备;3)超精密加工工具;4)超精密加工中的工件材料;5)精密测量及误差补偿技术;6)超精密加工工作环境、条件等。
5.超精密机床的主轴部件:主轴部件是保证超精密机床加工精度的核心。
超精密加工对主轴的要求是极高的回转精度,转动平稳,无振动,而满足该要求的关键在于所用的精密轴承。
高精度的滚动轴承主轴制造困难,因此现在多使用液体静压轴承和空气静压轴承。
1)液体静压轴承主轴优点:具有回转精度高、刚度较高、转动平稳、无振动的特点(被广泛用于超精密机床)缺点:1.油温随转速的升高而升高,造成热变形,影响主轴精度 2.静压油回油时将空气带入油源,形成微小气泡悬浮在油中,不易排出,因而降低了液体静压轴承的刚度和运动性。
2)空气静压轴承主轴优点:具有很高的回转精度,在高速转动时温升甚小,基本达到恒温状态,因此造成的热变形误差很小;缺点:与液体静压轴承相比,空气轴承刚度低,承受载荷较小。
6.主轴的驱动方式:1)柔性联轴器驱动;2)内装式同轴电动机驱动。
7.常用的导轨部件:超精密机床常采用平面导轨结构的液体静压导轨和空气静压导轨,滚动导轨也有着广泛的应用。
特种加工第一节特种加工综述一、特种加工产生背景随着工业生产及科学技术的发展,工业产品向高精度、高速度、高温、高压等方向发展,使用的材料越来越难于加工,零件形状更加复杂,零件尺寸精度要求愈来愈高,粗糙度值要求愈来愈小。
因此,仅仅依靠传统的切削加工方法,就很难满足要求。
为了解决各种难加工材料的加工问题,如对硬质合金、钛合金、不锈钢的加工;为了解决特殊、复杂表面和精密细小零件的加工,如汽轮机叶片、立体成型表面的锻模、细小孔的喷丝头等的加工;为了解决对表面质量、精度等有特殊要求的零件加工问题,特种加工新工艺逐步发展起来。
二、特种加工的特点特种加工是指切削加工以外的一些新的加工方法。
它与传统的机械加工方法相比,有以下特点:(一)特种加工不是依靠机械能,而是利用电能、声能、光能或化学能来除去工件上多余材料。
(二)机械加工用的工具硬度是不能低于加工材料的,但特种加工用的工具硬度却可以低于被加工材料的硬度,实现了“以柔克刚”。
(三)特种加工中工具与工件间不存在显著的机械切削力,不产生宏观切屑,不产生强烈的弹、塑性变形,故可获得很低的表面粗糙度Ra值。
三、各种特种加工方法的比较表7-1就各种特种加工方法的工艺能力和经济性、适用的工件形状和材料进行了综合比较。
本章就电火花加工、电解加工、激光加工的工作原理、特点及应用场合作简单介绍。
注:○最适合△适合×不适合第二节电火花加工一、电火花加工的基本原理电火花加工是基于在工具与工件之间形成脉冲火花放电时产生的电腐蚀来除去多余金属,以达到加工目的。
图7-1为电火花加工装置原理图,脉冲发生器1的两极分别接在工具电极2与工件3上,当两极在工作液4中靠近时,极间电压击穿间隙而产生火花放电,在放电通道中瞬时产生大量的热,达到很高的温度(10000℃),使表面局部金属熔化甚至气化而被蚀除,形成一个微小的凹坑。
多次放电的结果,电极和工件的表面由无数极小凹坑所组成,如图7-2所示。