特種加工
特種加工方法是指區(qū)別于傳統(tǒng)切削加工方法,利用化學(xué)、物理(電、聲、光、熱、磁)或電化學(xué)方法對工件材料進(jìn)行加工的一系列加工方法的總稱。這些加工方法包括:化學(xué)加工(CHM)、電化學(xué)加工(ECM)、電化學(xué)機(jī)械加工(ECMM)、電火花加工(EDM)、電接觸加工(RHM)、超聲波加工(USM)、激光束加工(LBM)、離子束加工(IBM)、電子束加工(EBM)、等離子體加工(PAM)、電液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料噴射加工(AJM)、液體噴射加工(HDM)及各類復(fù)合加工等。
分類 | 原理 | 特點及應(yīng)用范圍 |
電火花加工 | 電火花加工是利用工具電極和工件電極間瞬時火花放電所產(chǎn)生的高溫熔蝕工件表面材料來實現(xiàn)加工的。電火花加工機(jī)床一般由脈沖電源、自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)、機(jī)床本體及工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)等部分組成。工件固定在機(jī)床工作臺上。脈沖電源提供加工所需的能量,其兩極分別接在工具電極與工件上。當(dāng)工具電極與工件在進(jìn)給機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下在工作液中相互靠近時,極間電壓擊穿間隙而產(chǎn)生火花放電,釋放大量的熱。工件表層吸收熱量后達(dá)到很高的溫度(10000℃以上),其局部材料因熔化甚至氣化而被蝕除下來,形成一個微小的凹坑。工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)強(qiáng)迫清潔的工作液以一定的壓力通過工具電極與工件之間的間隙,及時排除電蝕產(chǎn)物,并將電蝕產(chǎn)物從工作液中過濾出去。多次放電的結(jié)果,工件表面產(chǎn)生大量凹坑。工具電極在進(jìn)給機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下不斷下降,其輪廓形狀便被“復(fù)印”到工件上(工具電極材料盡管也會被蝕除,但其速度遠(yuǎn)小于工件材料)。 | ①加工硬、脆、韌、軟和高熔點的導(dǎo)電材料;②加工半導(dǎo)體材料及非導(dǎo)電材料;③加工各種型孔、曲線孔和微小孔;④加工各種立體曲面型腔,如鍛模、壓鑄模、塑料模的模膛;⑤用來進(jìn)行切斷、切割以及進(jìn)行表面強(qiáng)化、刻寫、打印銘牌和標(biāo)記等。 |
電解加工 | 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。工件接直流電源正極,工具接負(fù)極,兩極之間保持狹小間隙(0.1mm~0.8mm)。具有一定壓力(0.5MPa~2.5MPa)的電解液從兩極間的間隙中高速15m/s~60m/s)流過。當(dāng)工具陰極向工件不斷進(jìn)給時,在面對陰極的工件表面上,金屬材料按陰極型面的形狀不斷溶解,電解產(chǎn)物被高速電解液帶走,于是工具型面的形狀就相應(yīng)地“復(fù)印”在工件上。 | ① 工作電壓小,工作電流大;②以簡單的進(jìn)給運動一次加工出形狀復(fù)雜的型面或型腔;③可加工難加工材料;④生產(chǎn)率較高,約為電火花加工的5~10倍;⑤加工中無機(jī)械切削力或切削熱,適于易變形或薄壁零件的加工;⑥平均加工公差可達(dá)±0.1mm左右;⑦附屬設(shè)備多,占地面積大,造價高;⑧電解液既腐蝕機(jī)床,又容易污染環(huán)境。 電解加工主要用于加工型孔、型腔、復(fù)雜型面、小直徑深孔、膛線以及進(jìn)行去毛刺、刻印等。 |
激光加工 | 對工件的激光加工由激光加工機(jī)完成。激光加工機(jī)通常由激光器、電源、光學(xué)系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)等組成。激光器(常用的有固體激光器和氣體激光器)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?,產(chǎn)生所需的激光束,經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后,照射在工件上進(jìn)行加工。工件固定在三坐標(biāo)精密工作臺上,由數(shù)控系統(tǒng)控制和驅(qū)動,完成加工所需的進(jìn)給運動。 | ① 不需要加工工具;② 激光束的功率密度很高,幾乎對任何難加工的金屬和非金屬材料都可以加工;③ 激光加工是非接觸加工,工件無受力變形;④ 激光打孔、切割的速度很高,加工部位周圍的材料幾乎不受切削熱的影響,工件熱變形很小。⑤激光切割的切縫窄,切割邊緣質(zhì)量好。激光加工已廣泛用于金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承、發(fā)散式氣冷沖片的多孔蒙皮、發(fā)動機(jī)噴油咀、航空發(fā)動機(jī)葉片等的小孔加工以及多種金屬材料和非金屬材料的切割加工。 |
超聲波加工 | 超聲波加工是利用超聲頻(16KHz~25KHz)振動的工具端面沖擊工作液中的懸浮磨料,由磨粒對工件表面撞擊拋磨來實現(xiàn)對工件加工的一種方法。超聲發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩,通過換能器將此超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動,借助于振幅擴(kuò)大棒把振動的位移幅值由0.005mm~0.01mm放大到0.01~0.15mm,驅(qū)動工具振動。工具端面在振動中沖擊工作液中的懸浮磨粒,使其以很大的速度,不斷地撞擊、拋磨被加工表面,把加工區(qū)域的材料粉碎成很細(xì)的微粒后打擊下來。雖然每次打擊下來的材料很少,但由于打擊的頻率高,仍有一定的加工速度。由于工作液的循環(huán)流動,被打擊下來的材料微粒被及時帶走。隨著工具的逐漸伸入,其形狀便“復(fù)印”在工件上。 | 在加工難切削材料時,常將超聲振動與其它加工方法配合進(jìn)行復(fù)合加工,如超聲車削、超聲磨削、超聲電解加工、超聲線切割等。這些復(fù)合加工方法把兩種甚至多種加工方法結(jié)合在一起,能起到取長補(bǔ)短的作用,使加工效率、加工精度及工件的表面質(zhì)量顯著提高。 |