机械加工工艺基础（三、四）,佟永祥机械制造基础教研室,第三章 特种加工,3.1特种加工概述3.2电火花加工3.3电解加工（阅读）3.4超声波加工3.5激光加工3.6电子束加工（阅读）3.7离子束加工（阅读）3.8复合加工 （阅读）,第三章 教学重点,1.电火花加工、超声波加工、激光加工的特点和应用；,第三章 特种加工,3.1 特种加工概述3.1.1 特种加工的产生为了解决一些加工技术问题：（1）各种难切削材料的加工问题。 各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属及非金属材料的加工。（2）各种特殊复杂表面的加工问题。 立体成形表面, 小孔、窄缝等的加工。,第三章 特种加工,（3）各种超精、光整或具有特殊要求零件的加工问题。 为解决以上诸多问题，发展了特种加工，如电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工等。,第三章 特种加工,这些直接借助电能、热能、声能、光能、电化学能、化学能及特殊机械能等多种能量或其复合实现材料切除的加工技术称为特种加工技术。,第三章 特种加工,3.1.2 特种加工的特点及应用特种加工特点：（1）特种加工的工具与被加工零件基本不接触。可加工精密微细结构、硬脆材料的零件。工具材料的硬度可低于工件材料。,第三章 特种加工,（2）特种加工不产生宏观切屑，也不产生强烈的弹性变形和塑性变形。（3）主要是利用化学、电化学、热、光、声、电等能量来去除被加工零件上的多余材料。（4）加工能量易于控制和转换。,第三章 特种加工,特种加工技术的主要应用： （1）难加工材料，例如耐热不锈钢、高强钢、钛合金、工程陶瓷、复合材料、红宝石、金刚石、硬化玻璃等高强度、高硬度、高脆性、高熔点的材料。 （2）低刚度零件，例如弹性元件、薄壁零件等的加工。,第三章 特种加工,（3）难加工零件，例如复杂零件的型孔、三维型腔、窄缝等的加工。（4）以高能量密度束流实现切割、焊接、制孔、喷涂、刻蚀、表面改性及精细加工。,第三章 特种加工,3.1.3 特种加工对机械制造工艺技术的影响1.特种加工改变了零件的典型工艺路线 。2.特种加工影响了产品零件的结构设计 。3.需要重新衡量传统结构工艺性的好、坏。4.在试制新产品时有利于缩短试制周期 。,第三章 特种加工,3.2 电火花加工电火花加工是利用工具和工件之间脉冲性电火花放电时的电腐蚀现象，来除去工件上的多余金属，以实现加工的目的。因为放电过程可见到火花，故称之为电火花加工。日本、英国、美国称之为放电加工，前苏联称之为电蚀加工。,第三章 特种加工,3.2.1 电火花加工的原理3.2.2 电火花加工的特点（1）可加工任何硬、脆、韧、高熔点的导电材料。（2）工具电极与工件不接触，无明显的宏观作用力，工具材料也不必比工件材料硬。特别是能够加工淬火的零件。,第三章 特种加工,（3）可在同一台机床上连续进行粗、半精、精和精微加工。（4）直接利用电能进行加工。（5）脉冲放电的持续时间非常短，放电时产生热量的传播范围很小，工件表面的热影响区也特别小。,第三章 特种加工,3.2.3 电火花加工的应用1.电火花型腔加工 2.电火花穿孔加工3.电火花线切割加工4.其他电火花加工其他电火花加工方法还有电火花磨削，电火花镗削，电火花铣削，电火花表面强化，电火花同步共扼回转加工及电火花内螺旋表面加工等 。,第三章 特种加工,3.4 超声波加工超声波是指频率超过16000Hz的振动波。超声波加工是将工件置于有磨料的悬浮液中，利用工具端面作超声振动，并通过悬浮液中的磨料加工脆硬材料的一种加工方法。,第三章 特种加工,3.4.1 超声波加工的原理 3.4.2 超声波加工的特点（1）适合加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料，对导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金也能加工，但生产率低。（2）工件只受磨料瞬时局部冲击力的作用，没有横向摩擦力，有利于加工薄壁或刚性差的工件。,第三章 特种加工,（3）加工精度高、表面质量好。尺寸精度可达0.02 mm，表面粗糙度Ra值可达0.1m。（4）可进行各种微细加工。（5）工具可用较软的材料做成较复杂的形状。（6）生产率较低。,第三章 特种加工,3.4.3 超声波加工的应用超声波加工硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、宝石及金刚石等。超声波抛磨和光整加工。1.型孔、型腔加工 2.超声波清洗3.超声波抛磨 4.超声波焊接5.超声波切割,第三章 特种加工,3.5 激光加工激光加工是利用激光聚焦照射到工件上后产生的高温来去除工件材料的特种加工方法。,第三章 特种加工,3.5 激光加工激光加工是利用激光聚焦照射到工件上后产生的高温来去除工件材料的特种加工方法。3.5.1 激光加工的原理3.5.2 激光加工的特点（1）激光加工不需要工具。,第三章 特种加工,（2）加工中没有机械力的作用。（3）加工速度快，效率高，热影响小。（4）可以加工任何金属和非金属材料。（5）可透过玻璃等透明介质对工件进行加工，如工件需要在真空中加工等。（6）能进行微细加工。（7）没有加工污染。,第三章 特种加工,3.5.3 激光加工的应用.激光打孔.激光焊接 3.激光切割 4.激光表面热处理,第四章 特型表面加工,4.1 螺纹加工4.2 齿形加工4.3 成形面加工,第四章 特型表面加工,4.1 螺纹加工4.1.1 概述1.螺纹的分类螺纹按用途可分为：联接螺纹和传动螺纹两类。此外还可分为圆柱螺纹和圆锥螺纹，外螺纹和内螺纹，粗牙螺纹和细牙螺纹等。制定了相应的国际、国家及行业标准。,第四章 特型表面加工,（1）联接螺纹用于零件间的固定连接。普通螺纹截面形状呈三角形。（2）传动螺纹用于传递动力、运动和位移。常用梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。,第四章 特型表面加工,螺纹的加工方法 ：4.1.2 车削螺纹车削螺纹是常用的螺纹加工方法。普通车床、数控车床都能加工螺纹。加工精度可达48级，表面粗糙度Ra值可达0.80.32m。多用于单件小批生产。,第四章 特型表面加工,常用螺纹车刀,第四章 特型表面加工,4.1.3 铣螺纹铣螺纹多用于大径和螺距较大的梯形螺纹和模数螺纹的加工。加工精度可达68级，表面粗糙度Ra值可达3.26.3m。生产效率比车削螺纹高，在大批大量生产中应用。,第四章 特型表面加工,盘形铣刀铣螺纹 旋风铣削螺纹,第四章 特型表面加工,梳形螺纹铣刀铣螺纹数控机床铣削螺纹,第四章 特型表面加工,4.1.4 攻螺纹和套螺纹攻螺纹和套螺纹是应用广泛的一种螺纹加工方法。加工精度可达68级，表面粗糙度Ra值可达1.66.3m。单件小批生产中，多用手工操作；成批大量生产中，可在车床、钻床、攻丝机和专用机床上加工。,第四章 特型表面加工,1.攻螺纹攻螺纹是用丝锥在孔壁上加工内螺纹。对于小尺寸的标准内螺纹，攻螺纹几乎是唯一有效的加工方法。,第四章 特型表面加工,2.套螺纹套螺纹是用板牙加工外螺纹。 4.1.5 螺纹切头切螺纹（阅读）,第四章 特型表面加工,4.1.6 磨螺纹磨螺纹在螺纹磨床上对螺纹进行精加工的方法。磨螺纹加工精度可达34级，表面粗糙度Ra值可达0.20.8m。,第四章 特型表面加工,磨螺纹根据砂轮外形不同，分为单线砂轮磨削和多线砂轮磨削 。,第四章 特型表面加工,4.1.7 滚压螺纹滚压螺纹是一种无切削加工方法。工件在滚压工具的压力作用下产生塑性变形，在其表面滚压出所需要的螺纹。4.1.8 电火花加工螺纹（阅读）,第四章 特型表面加工,4.2 齿形加工4.2.1 概述齿轮是机械传动系统中的重要零件，用来传递运动和动力，应用相当广泛。,第四章 特型表面加工,齿形的切削加工 4.2.2 铣齿铣齿的方法属于成形法，它是利用一定模数的盘状或指状成形铣刀，在通用铣床上对齿轮齿间进行铣削加工的方法。,第四章 特型表面加工,1.铣齿工作原理（阅读）2.齿轮铣刀,第四章 特型表面加工,3.铣齿的应用铣齿一般用于单件小批生产和机修工作中加工转速低、精度要求不高的齿轮。加工精度为9级以下，齿面粗糙度Ra值为6.33.2m铣齿可加工直齿、斜齿和人字形齿轮，以及圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗轮等。,第四章 特型表面加工,4.铣齿的工艺特点（1）生产成本低。齿轮铣刀结构简单，在普通铣床上即可加工。（2）生产效率较低。铣刀每切一齿槽都要重复消耗一段切入、退刀和分度的辅助时间。（3）加工精度低。铣刀的刀齿轮廓是近似齿形，存在加工原理误差；分度头的分度误差，引起分齿不均。,第四章 特型表面加工,4.2.3 插齿和滚齿插齿和滚齿的方法属于包络法，是在专用机床上进行的，是齿形加工的主要方法。 1.插齿插齿原理（阅读）插齿刀,第四章 特型表面加工,插齿的应用插齿适合加工直齿内外圆柱齿轮、双联或多联齿轮、齿条、扇形齿轮等。既适用于单件小批生产，也适用于大批大量生产。,第四章 特型表面加工,2.滚齿滚齿原理（阅读）与滚刀,第四章 特型表面加工,滚齿的应用滚齿用于加工直齿或斜齿的外啮合圆柱齿轮及蜗轮，既适用于单件小批生产，也适用于大批大量生产。,第四章 特型表面加工,3.滚齿与插齿工艺特点比较（1）加工原理相同。均属包络法。（2）加工精度和齿面粗糙度基本相同。（3）插齿齿面粗糙度值比滚齿小。（4）滚齿的运动精度比插齿高。,第四章 特型表面加工,（5）插齿的齿形精度比滚齿高。（6）滚齿的生产率高于插齿。（7）滚齿与插齿的应用不同。插齿可加工滚齿不能加工的内齿轮和小间距的多联齿轮，滚齿可加工插齿不能加工的蜗轮和轴向尺寸较大的齿轮轴。（8）生产类型相同。滚齿和插齿在单件小批及大批大量生产中均广泛应用。,第四章 特型表面加工,4.2.4 齿形精加工 （自学）常用的齿形精加工方法有：剃齿、珩齿、磨齿和研齿。1.剃齿2.珩齿3.磨齿4.研齿,第四章 特型表面加工,4.3 成形面加工4.3.1 概述机械加工中的零件种类繁多、形态各异，有些零件的表面不是由平面、圆柱面或圆锥面等基本表面组成，往往还包含着一些复杂形状的表面，我们将这些复杂的形面统称为成形表面。,第四章 特型表面加工,成形表面按其几何特征，分为以下三种类型：（1）回转成形面。（2）直线成形面。（3）立体成形面。,第四章 特型表面加工,4.3.2 成形面的加工方法成形面的加工方法很多，应根据零件的尺寸、形状及生产批量等来选择。按加工原理的不同，分为如下五种加工方法。,第四章 特型表面加工,1.成形刀法成形刀法是用与被加工工件轮廓形状相符的成形刀具直接加工出成形面的一种方法。 用于刚度好，批量大工件的加工。,第四章 特型表面加工,2.手动控制法手动控制法是由手工操纵机床，刀具相对于工件作成形运动而加工出成形面的一种方法。 用于精度要求不高、单件小批生产的各种成形面。,第四章 特型表面加工,3.靠模法是刀具由一传动机构带动，跟随一靠模轮廓线移动，而加工出与该靠模轮廓线相符的成形面的一种加工方法。靠模法适用于大批大量生产。,第四章 特型表面加工,4.数控加工法是利用数控机床加工成形面的一种加工方法。用于中小批各种成形面的加工。,第四章 特型表面加工,5.特种加工法特种加工法适宜加工形状微小、结构复杂的成形面，或由高硬度、高韧性及高脆性材料组成的成形面。,电 火 花 加 工,电火花成形与穿孔加工,电火花线切割加工,超 声 波 加 工,激 光 加 工,激 光 打 孔,激 光 切 割,