返回返回第四章 精密加工和特种加工简介金属工艺学（下册）1返回返回第一节第一节 精整和光整加工精整和光整加工精整加工精整加工是指在精加工之后从工件上切除很薄的材是指在精加工之后从工件上切除很薄的材料层，以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的的料层，以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的的加工方法，如加工方法，如研磨和珩磨研磨和珩磨等。等。光整加工光整加工是指不切除或从工件上切除极薄材料是指不切除或从工件上切除极薄材料层，以减小工件表面粗糙度为目的的加工方法，层，以减小工件表面粗糙度为目的的加工方法，如如超级光磨超级光磨（有的资料称（有的资料称超精加工超精加工）和）和抛光抛光等。等。 2返回返回一、研磨一、研磨 1.1.加工原理加工原理 在研具与工件之间置以研磨剂，对工件表面进行精整加在研具与工件之间置以研磨剂，对工件表面进行精整加工的方法。工的方法。尺寸公差等级可达尺寸公差等级可达IT5IT5IT3IT3，RaRa值可达值可达0.10.10.008 0.008 m m 。 原理：原理：研具与工件表面之问作复杂的相对运动，通过研磨研具与工件表面之问作复杂的相对运动，通过研磨剂的剂的机械及化学机械及化学作用，从工件表面上切除一层材料，从而作用，从工件表面上切除一层材料，从而达到很高的精度和很小的粗糙度。达到很高的精度和很小的粗糙度。 研具材料：研具材料：可以用铸铁、软钢、黄铜、塑料或硬木制造，可以用铸铁、软钢、黄铜、塑料或硬木制造，但最常用的是但最常用的是铸铁铸铁研具。研具。 3返回返回 将液状研磨剂涂敷或连续加注于研具表面，使磨料将液状研磨剂涂敷或连续加注于研具表面，使磨料 (W14W5)在工件与研具间不断地滑动与滚动，从而实在工件与研具间不断地滑动与滚动，从而实 现对工件的切削。湿研现对工件的切削。湿研应用较多应用较多。一、研磨一、研磨1研磨的种类研磨的种类 湿研湿研 干研干研 将磨料将磨料(W3.5W0.5)均匀地压嵌在研具表层上，研磨均匀地压嵌在研具表层上，研磨 时需在研具表面涂以时需在研具表面涂以少量的润滑剂少量的润滑剂。干研多用于。干研多用于精研精研。 半干研半干研所用研磨剂为糊状的研磨膏，粗、精研均可采用。所用研磨剂为糊状的研磨膏，粗、精研均可采用。4返回返回铸铁：研磨淬硬和不淬硬的钢件铸铁：研磨淬硬和不淬硬的钢件 及铸铁件。及铸铁件。黄铜：研磨各种软金属。黄铜：研磨各种软金属。1) 研具材料研具材料一、研磨一、研磨5返回返回磨料起磨料起机械切削机械切削作用，由游离分散的磨粒作自由滑动、滚动和冲击来完成的。作用，由游离分散的磨粒作自由滑动、滚动和冲击来完成的。常用：金刚石、刚玉、碳化硅等常用：金刚石、刚玉、碳化硅等氧化铝（刚玉）：白色透明，外形呈多角状；粗抛光和精抛光氧化铝（刚玉）：白色透明，外形呈多角状；粗抛光和精抛光碳化硅（金刚砂）：绿色，颗粒较粗；用于磨光和粗抛碳化硅（金刚砂）：绿色，颗粒较粗；用于磨光和粗抛金刚石金刚石: 颗粒尖锐、锋利，磨削作用佳，寿命长，变形层少；适用于各种材料颗粒尖锐、锋利，磨削作用佳，寿命长，变形层少；适用于各种材料的粗、精抛光。的粗、精抛光。粒度：粗研时为粒度：粗研时为240W20，精研时为精研时为W20以下。以下。 研磨剂由研磨剂由磨料、研磨液磨料、研磨液和和辅助填料辅助填料等混合而成，等混合而成，有有液态、膏状液态、膏状和和固态固态三种三种 一、研磨一、研磨6返回返回磨粒与微粉磨粒与微粉粒度指磨料颗料的大小。粒度分磨粒与粒度指磨料颗料的大小。粒度分磨粒与微粉两组。磨粒用筛选法分类，它的粒微粉两组。磨粒用筛选法分类，它的粒度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来度号以筛网上一英寸长度内的孔眼数来表示。例如表示。例如 60 # 60 # 粒度的的磨粒，说明粒度的的磨粒，说明能通过每英寸长有能通过每英寸长有 60 60 个孔眼的筛网，个孔眼的筛网，而不能通过每英寸而不能通过每英寸 70 70 个孔眼的筛网。个孔眼的筛网。微粉用微粉用显微测量法显微测量法分类，它的粒度号以分类，它的粒度号以磨料的实际尺寸来表示（磨料的实际尺寸来表示（ W W ）。）。 7返回返回一、研磨一、研磨研磨液研磨液：冷却和润滑作用，并使磨粒较均匀地分布在研具表面。：冷却和润滑作用，并使磨粒较均匀地分布在研具表面。常用：煤油、汽油、机油等常用：煤油、汽油、机油等辅助填料：使金属表面产生极薄的、较软的化合物薄膜，以辅助填料：使金属表面产生极薄的、较软的化合物薄膜，以便工件表面凸峰容易被磨粒切除，提高研磨效率和表面质量便工件表面凸峰容易被磨粒切除，提高研磨效率和表面质量 常用：硬脂酸、油酸等化学活性物质。常用：硬脂酸、油酸等化学活性物质。 8返回返回研磨方法：研磨方法：手工研磨手工研磨和和机械研磨机械研磨。 手工研磨：手工研磨： 由工人手持研具或工件进行研磨，例如研磨外圆面。由工人手持研具或工件进行研磨，例如研磨外圆面。机械研磨：在研磨机上进行。机械研磨：在研磨机上进行。右图所示为其工作示意图。右图所示为其工作示意图。 9返回返回2研磨的特点及应用研磨的特点及应用 研磨具有以下特点：研磨具有以下特点：1.1.加工简单，不需复杂设备；加工简单，不需复杂设备；2.2.可以达到高的尺寸精度、形状精度和小的表面粗糙度，可以达到高的尺寸精度、形状精度和小的表面粗糙度， 但不能提高工件各表面间的位置精度；但不能提高工件各表面间的位置精度；3.3.生产率较低，加工余量一般不超过生产率较低，加工余量一般不超过0.010.010.03mm0.03mm；4.4.研磨剂易于飞溅，污染环境。研磨剂易于飞溅，污染环境。 应用：应用：用于常见表面的精整加工；用于常见表面的精整加工；作为精密零件的最终加工。作为精密零件的最终加工。10返回返回二、二、珩磨珩磨 1加工原理：加工原理： 珩磨是利用带有油石的珩珩磨是利用带有油石的珩磨头对磨头对孔孔进行精整加工的方进行精整加工的方法。法。 右图所示为珩磨加工示意图右图所示为珩磨加工示意图尺寸公差尺寸公差 等级可达等级可达IT6IT4，Ra值可达值可达0.20.025 m 。11返回返回右图所示为一种结构较简单的珩磨头。右图所示为一种结构较简单的珩磨头。珩磨液的作用：珩磨液的作用：可以及时地排出切屑和切削热，可以及时地排出切屑和切削热，降低切削温度和减小表面粗糙度。降低切削温度和减小表面粗糙度。 珩磨珩磨铸铁和钢件铸铁和钢件： 通常用煤油加少量通常用煤油加少量(10(102020) )机油或机油或 锭子油锭子油( (用于高速锭子润滑的低粘度润滑油用于高速锭子润滑的低粘度润滑油) )作珩磨液；作珩磨液；珩磨珩磨青铜等脆性材料青铜等脆性材料：可以用水剂珩磨液。：可以用水剂珩磨液。 12返回返回2珩磨的特点和应用珩磨的特点和应用 (1)生产率较高生产率较高 (2)精度高精度高 (3)珩磨表而耐磨损珩磨表而耐磨损 (4)珩磨头结构较复杂珩磨头结构较复杂 特点：特点：应用：应用：主要用于主要用于孔的精整加工孔的精整加工，加工范围广，可以加工深孔。，加工范围广，可以加工深孔。 还可以加工外圆、平面、球面、齿面等。还可以加工外圆、平面、球面、齿面等。对于某些特殊孔，珩磨是典型的精整加工方法。对于某些特殊孔，珩磨是典型的精整加工方法。13返回返回三、三、超级光磨超级光磨 1 1加工原理：加工原理： 超级光磨是用装有超级光磨是用装有细磨粒、低硬度细磨粒、低硬度油石油石的磨头，的磨头，在一定压力下对工件表面进行光整加工的方法。在一定压力下对工件表面进行光整加工的方法。 光磨液光磨液( (一般为煤油加锭子油）：一般为煤油加锭子油）：（1 1）冷却、润滑及清除切屑）冷却、润滑及清除切屑（2 2）形成油膜，以便自动终止切削作用）形成油膜，以便自动终止切削作用 14返回返回2超级光磨的特点及应用超级光磨的特点及应用 超级光磨具有如下特点：超级光磨具有如下特点： (1)设备简单，操作方便设备简单，操作方便 (2)加工余量极小加工余量极小 (3)生产率较高生产率较高(4)表面质量好表面质量好 超级光磨的应用很广泛：超级光磨的应用很广泛：汽车和内燃机零件、轴承、精密量具等小粗糙度表面汽车和内燃机零件、轴承、精密量具等小粗糙度表面 ；不仅能加工轴类零件的外圆柱面，还能加工圆锥面、孔、不仅能加工轴类零件的外圆柱面，还能加工圆锥面、孔、平面和球面等。平面和球面等。 15返回返回四、四、抛光抛光 1 1加工原理加工原理 在高速旋转的抛光轮上涂以磨膏，对工件表面在高速旋转的抛光轮上涂以磨膏，对工件表面进行精整加工的方法。进行精整加工的方法。 抛光轮抛光轮：一般用毛毡、橡胶、皮革、布或压制纸板做成；：一般用毛毡、橡胶、皮革、布或压制纸板做成；磨磨 膏膏：由磨料：由磨料( (氧化铬、氧化铁等氧化铬、氧化铁等) )和油酸、软脂等配制而成。和油酸、软脂等配制而成。抛光过程：抛光过程：抛光时，将工件压于高速旋转的抛光轮上，在磨膏介质的作用下，抛光时，将工件压于高速旋转的抛光轮上，在磨膏介质的作用下，金属表面产生的一层极薄的软膜，可以用比工件材料软的磨料切除，金属表面产生的一层极薄的软膜，可以用比工件材料软的磨料切除，而不会在工件表面留下划痕。加之高速摩擦，使工件表面出现高温，而不会在工件表面留下划痕。加之高速摩擦，使工件表面出现高温，表层材料被挤压而发生塑性流动，从而可以填平表面原来的微观不平，表层材料被挤压而发生塑性流动，从而可以填平表面原来的微观不平，获得很光亮的表面获得很光亮的表面( (呈镜面状呈镜面状) )。 16返回返回2 2抛光特点及应用抛光特点及应用 抛光具有如下特点：抛光具有如下特点： (1)(1)方法简便而经济方法简便而经济 (2)(2)容易对曲面进行加工容易对曲面进行加工 (3)(3)仅能减小表面粗糙度值而不能保持或提高原加工精度仅能减小表面粗糙度值而不能保持或提高原加工精度 (4)(4)劳动条件较差劳动条件较差 应用：应用：抛光主要用于零件表面的抛光主要用于零件表面的装饰加工装饰加工，或者用于消除前道工序，或者用于消除前道工序的的加工痕迹加工痕迹，以提高零件的，以提高零件的疲劳强度疲劳强度，而而不是不是以提高精度为目的以提高精度为目的。 17返回返回综述：综述： 研磨、珩磨、超级光磨和抛光所起的作用是不同的。研磨、珩磨、超级光磨和抛光所起的作用是不同的。 抛光仅能提高工件表面的光亮程度，而对工件表面粗糙度的改善并无益处。抛光仅能提高工件表面的光亮程度，而对工件表面粗糙度的改善并无益处。 超级光磨超级光磨仅能减小仅能减小工件的表面粗糙度而工件的表面粗糙度而不能提高不能提高其尺寸和形状精度。其尺寸和形状精度。研磨和珩磨则研磨和珩磨则不但可以不但可以减小工件表面的粗糙度，也可以在减小工件表面的粗糙度，也可以在一定程度一定程度上提高上提高其尺寸和形状精度。其尺寸和形状精度。从从应用范围应用范围来看：来看：研磨、珩磨、超级光磨和抛光都可以用来加工各种各样的表面，研磨、珩磨、超级光磨和抛光都可以用来加工各种各样的表面，但珩磨则主要用于孔的精整加工。但珩磨则主要用于孔的精整加工。从从所用工具和设备所用工具和设备来看：来看：抛光最简单，研磨和超级光磨稍复杂，而珩磨则较为复杂。抛光最简单，研磨和超级光磨稍复杂，而珩磨则较为复杂。从从生产效率生产效率来看，抛光和超级光磨最高，珩磨次之，研磨最低。来看，抛光和超级光磨最高，珩磨次之，研磨最低。实际生产根据具体情况选用合适的精整或光整加工方法。实际生产根据具体情况选用合适的精整或光整加工方法。 返回返回18返回返回第二节第二节 特种加工特种加工 特种特种加工是指那些加工是指那些不属于传统不属于传统加工工艺范畴的加工方法。加工工艺范畴的加工方法。 分类：分类：特种加工种类较多，这里仅介绍电火花加工、电解加工、特种加工种类较多，这里仅介绍电火花加工、电解加工、超声加工和高能束超声加工和高能束( (激光、电子束、离子束激光、电子束、离子束) )加工等。加工等。 19返回返回 特种加工特点特种加工特点 不用机械能,与加工对象的机械性 能无关 非接触加工 细微加工工件表面质量高 不存在加工中的机械应变或大面 积的热应变20返回返回 特种加工的应用特种加工的应用 特种加工主要应用于如下场合： 加工各种高硬度、高强度、高脆性、 高韧性等难加工材料。 加工各种复杂零件的表面及细微结 构。 加工各种有特殊要求的精密零件。21返回返回 特种加工的分类特种加工的分类电火花加工电火花加工 电化学加工电化学加工 激光加工激光加工 等离子弧加工等离子弧加工 电火花形成加工电火花形成加工 电火花线切割加工电火花线切割加工 电电 铸铸 涂涂 镀镀 电解加工电解加工 激光切割、打孔激光切割、打孔 激光处理、表面改性激光处理、表面改性 电子束加工电子束加工 切割、打孔、焊接切割、打孔、焊接 离子束加工离子束加工 化学加工化学加工 电解磨削电解磨削超声加工超声加工 蚀刻、镀覆、注入蚀刻、镀覆、注入 化学铣削化学铣削 光光 刻刻 切割（喷镀）切割（喷镀） 切割、打孔、雕刻切割、打孔、雕刻 22返回返回一、一、电火花加工电火花加工 1.1.加工原理加工原理 基于基于脉冲放电蚀除原理脉冲放电蚀除原理进行加工，也称进行加工，也称放电加工放电加工或或电蚀加工。电蚀加工。 当工具电极当工具电极( (简称工具简称工具) )与工件电极与工件电极( (简称工件简称工件) )在在绝缘液体绝缘液体中靠近时，中靠近时，极间电压将在两极间极间电压将在两极间“相对最靠近点相对最靠近点”电离击穿，形成脉冲放电。电离击穿，形成脉冲放电。在放电通道中瞬时产生大量的热能，使金属局部熔化甚至气化，在放电通道中瞬时产生大量的热能，使金属局部熔化甚至气化，并在放电爆炸力的作用下，把熔化的金属抛出去，达到蚀除金属的目的。并在放电爆炸力的作用下，把熔化的金属抛出去，达到蚀除金属的目的。23返回返回2.电火花加工机床电火花加工机床简介简介 四大组成部分：四大组成部分： (1)(1)脉冲电源脉冲电源；(2)(2)间隙自动调节器；间隙自动调节器； (3)(3)机床本体；机床本体； (4)(4)工作液工作液( (多用煤油或矿物油多用煤油或矿物油) )及其循环过滤系统。及其循环过滤系统。 24返回返回3电火花加工的特点及应用电火花加工的特点及应用 电火花加工具有如下特点：电火花加工具有如下特点：(1)主要用于加工硬、脆、韧、软、高熔点的主要用于加工硬、脆、韧、软、高熔点的导电材料导电材料；(2)加工时加工时“无切削力无切削力”，有利于小孔、窄槽以及各种复杂截面，有利于小孔、窄槽以及各种复杂截面的型孔、曲线孔、型腔等的加工，以及薄壁工件的加工，也适的型孔、曲线孔、型腔等的加工，以及薄壁工件的加工，也适合于精密微细加工；合于精密微细加工；(3)当脉冲宽度不大时，对整个工件而言热影响小，可以提高加当脉冲宽度不大时，对整个工件而言热影响小，可以提高加工质量，适于加工工质量，适于加工热敏性强的材料热敏性强的材料；(4)可方便地调节可方便地调节脉冲参数脉冲参数，能在同一台机床上连续进行多道工，能在同一台机床上连续进行多道工序加工。序加工。电火花加工的应用范围很广：电火花加工的应用范围很广：可以用来可以用来加工型腔及各种孔加工型腔及各种孔，如锻模模膛、异，如锻模模膛、异形孔、喷丝孔等，也可以进行切断和切割。形孔、喷丝孔等，也可以进行切断和切割。 25返回返回 数控电火花线切割加工数控电火花线切割加工 在电火花加工的基础上用线状电极（钼丝或铜丝）靠火花放电对工件进行切割，故称为电火花线切割，简称线切割。 26返回返回线切割加工27返回返回 数控电火花线切割加工原理数控电火花线切割加工原理 原原 理：理： 利用上下高速移动的金属导线（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电、切割成形。 28返回返回29返回返回 电火花放电过程中如此高的温度钼丝为何没有熔断 ？ 钼丝不易溶化的原因：1. 高速的上下移动使之迅速离开高温 2. 工作液不断地冲洗也达到了降温的作 用3.这属于正极性，钼丝接负极不易被腐蚀30返回返回 （1）适用于各种形状的冲模。（2）可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的 工件。（3）加工样板和成型刀具。（4）加工粉末冶金模、镶拼型腔模、拉丝模、 波纹板成型模。（5）加工硬质材料、切割薄片，切割贵重金属 材料。（6）加工凸轮、特殊的齿轮。（7）适用于小批量、多品种零件的加工。线切割加工的应用线切割加工的应用 31返回返回32返回返回学生优秀创新作品展示33返回返回双排大节距滚子链链轮的加工34返回返回二、二、电解加工电解加工 1加工原理：加工原理： （电化学加工）利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学反应原理，（电化学加工）利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学反应原理，对金属材料进行成形加工的一种方法。对金属材料进行成形加工的一种方法。 工件为阳极工件为阳极(接直流电源正极接直流电源正极)，工具为阴极工具为阴极(接直流电源负极接直流电源负极)，在两极之间的狭小删隙内，有高速电解液在两极之间的狭小删隙内，有高速电解液通过。当工具阴极不断向工件进给时，通过。当工具阴极不断向工件进给时，在相对于阴极的工件表面上，金属材料按阴极在相对于阴极的工件表面上，金属材料按阴极型面的形状不断地溶解，电解产生物被高速电型面的形状不断地溶解，电解产生物被高速电解液带走，于是在工件的相应表面上就加工出解液带走，于是在工件的相应表面上就加工出和阴极型面近似相反的形状。和阴极型面近似相反的形状。 电解加工参数：电解加工参数：低的工作电压低的工作电压(624v)；大的大的T作电流作电流(某些场合可高达某些场合可高达20,000A)；狭小的加工间隙狭小的加工间隙(0.l0.8mm)；高的电解液流速高的电解液流速(560m/s) 。35返回返回2.电解加工机床简介电解加工机床简介 组成部分：组成部分： (1)机床本体机床本体 (2)直流稳压电源直流稳压电源 (3)电解液系统电解液系统 作用：作用：连续而平稳地向加工区供给足够流量和合适温度的干净电解液。连续而平稳地向加工区供给足够流量和合适温度的干净电解液。组成：组成：电解液泵、电解液槽、过滤器、热交换器以及其他管路附件。电解液泵、电解液槽、过滤器、热交换器以及其他管路附件。 36返回返回3电解加工的特点及应用电解加工的特点及应用 电解加工具有如下特点：电解加工具有如下特点： (1)能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或型腔型面或型腔， 如锻模、叶片等；如锻模、叶片等；(2)能加工高硬度、高强度和高韧性等能加工高硬度、高强度和高韧性等难切削的金属材料难切削的金属材料， 如淬火钢、高温合金；如淬火钢、高温合金；(3)加工中无机械切削力或切削热，适合于加工中无机械切削力或切削热，适合于易变形或薄壁零件易变形或薄壁零件的加的加 工；工；(4)加工后零件表而无剩余应力和毛刺，表面粗糙度加工后零件表而无剩余应力和毛刺，表面粗糙度Ra值为值为0.2 0.8m；(5)工具阴极不损耗；工具阴极不损耗；(6)由于影响电解加工的因素较多，难于实现高精度的稳定加工；由于影响电解加工的因素较多，难于实现高精度的稳定加工；(7)电解液对机床有腐蚀作用，电解产物的处理和回收困难。电解液对机床有腐蚀作用，电解产物的处理和回收困难。 应用：应用：加工型孔、型腔、复杂型面、小而深的孔，以及套加工型孔、型腔、复杂型面、小而深的孔，以及套料、去毛刺、刻印等。料、去毛刺、刻印等。37返回返回 电解加工和电火花加工在应用范围上有电解加工和电火花加工在应用范围上有许多相似之处，所不同的是电解加工的生产许多相似之处，所不同的是电解加工的生产率较高，加工精度较低，且机床费用较高。率较高，加工精度较低，且机床费用较高。 因此，电解加工适用于因此，电解加工适用于成批和大量生产成批和大量生产，电火花加工主要用于电火花加工主要用于单件小批加工单件小批加工。综综 述述38返回返回4 4电解磨削简介电解磨削简介 是是电解作用和机械磨削电解作用和机械磨削作用相结合的一种复合加工方法。作用相结合的一种复合加工方法。 应用：应用：磨削高强度、高硬度、热敏性和磁性磨削高强度、高硬度、热敏性和磁性材料。材料。例如：例如：硬质合金、高速钢、不锈钢、硬质合金、高速钢、不锈钢、钛合金、镍基合金等；钛合金、镍基合金等；也可用于内孔、外圆、平面、成形面也可用于内孔、外圆、平面、成形面等各种磨削加工。等各种磨削加工。工件接直流电源阳极，导电磨轮接直流工件接直流电源阳极，导电磨轮接直流电源阴极，两者保持一定的接触压力，电源阴极，两者保持一定的接触压力，由磨轮表面凸出的磨料保持一定的电解由磨轮表面凸出的磨料保持一定的电解间隙，并向间隙中供给电解液。间隙，并向间隙中供给电解液。 39返回返回三、三、超声加工超声加工1 1加工原理：加工原理： 利用工具的高频振动，通过磨料对工件进行加工。利用工具的高频振动，通过磨料对工件进行加工。 加工时，工具以一定的压力作加工时，工具以一定的压力作用在工件上，加上区送入磨料液，用在工件上，加上区送入磨料液，高频振动的工具端面捶击工件表面高频振动的工具端面捶击工件表面上的磨料，通过磨料将加工区的材上的磨料，通过磨料将加工区的材料粉碎。磨料液的循环流动，带走料粉碎。磨料液的循环流动，带走被粉碎下来的材料微粒，并使磨料被粉碎下来的材料微粒，并使磨料不断更新。工具逐渐深人到材料中，不断更新。工具逐渐深人到材料中，工具形状便复现在工件上，如图工具形状便复现在工件上，如图b b所所示。示。 右图右图a a为加工原理。为加工原理。40返回返回2 2超声加工机床超声加工机床简介简介 组成：组成：(1)(1)超声发生器超声发生器 (2)(2)超声振动系统超声振动系统 包括超声换能器和变幅杆。包括超声换能器和变幅杆。 (3)(3)机床本体机床本体 加工机床有立式和卧式两种。加工机床有立式和卧式两种。 特点：特点：1)1)工具与工件间相互作用力小；工具与工件间相互作用力小； 2)2)加工机床的主要运动有：加工机床的主要运动有： 工作进给运动；工作进给运动；调整运动调整运动 3)3)工作台带有盛放磨料液的工作槽；工作台带有盛放磨料液的工作槽； 4)4)加工机床还应具备冷却装置。加工机床还应具备冷却装置。 41返回返回3 3超声加工的特点及应用超声加工的特点及应用 超声加工具有如下特点：超声加工具有如下特点： （1 1）主要适用于加工各种）主要适用于加工各种不导电的硬脆材料不导电的硬脆材料； （2 2）易于加工出各种复杂形状的）易于加工出各种复杂形状的内表面和成形表面内表面和成形表面； （3 3）加工过程中，工具对加工材料的宏观作用力小，热影响小；）加工过程中，工具对加工材料的宏观作用力小，热影响小； （4 4）磨料硬度一般应比加工材料高，而工具材料的硬度可以低于加）磨料硬度一般应比加工材料高，而工具材料的硬度可以低于加工材料的硬度。工材料的硬度。 应用：应用：主要用于硬脆材料的孔加工套料、切割、雕刻以及研磨主要用于硬脆材料的孔加工套料、切割、雕刻以及研磨金刚石拉丝模等金刚石拉丝模等 此外，在加工难切硬质金属材料及贵重脆性材料时，利用工具作高频振动，此外，在加工难切硬质金属材料及贵重脆性材料时，利用工具作高频振动，还可以与其他加工方法还可以与其他加工方法( (如切削加工和电加工如切削加工和电加工) )配合，进行复合加工。配合，进行复合加工。 一般超声加工的孔径范围约一般超声加工的孔径范围约0.10.190mm90mm，深度可达深度可达100mm100mm以上。加工孔的以上。加工孔的尺寸误差小于尺寸误差小于(0.02(0.020.05)mm0.05)mm。 42返回返回四、高能束加工简介四、高能束加工简介 定义定义利用被聚焦到加工部位上的高能量密度射束，去除工利用被聚焦到加工部位上的高能量密度射束，去除工 件上多余材料的特种加工方法。件上多余材料的特种加工方法。分类分类包括激光加工、电子束加工和离子束加工等。包括激光加工、电子束加工和离子束加工等。1 1激光加工激光加工的基本原理、特点及应用的基本原理、特点及应用 （1 1）激光特性：亮度高、方向性好、单色性好、发散角小，理论上）激光特性：亮度高、方向性好、单色性好、发散角小，理论上可以聚焦到尺寸与光的波长相近的小斑点上，亮度高，其焦点处的功可以聚焦到尺寸与光的波长相近的小斑点上，亮度高，其焦点处的功率密度可达率密度可达10103 310107 7W Wmmmm2 2，温度可高至万度左右。温度可高至万度左右。 （1 1）加工原理：）加工原理：当工作物质受到光泵的激发后，吸收特当工作物质受到光泵的激发后，吸收特定波长的光，发生粒子数反转；少量激定波长的光，发生粒子数反转；少量激发粒子自发辐射发出光子，即感应所有发粒子自发辐射发出光子，即感应所有其他激发粒子产生受激辐射跃迁，造成其他激发粒子产生受激辐射跃迁，造成光放大。并通过由光放大。并通过由1 1、4 4组成的谐振腔的组成的谐振腔的反馈作用产生振荡，由反馈作用产生振荡，由谐振腔一端谐振腔一端输出输出激光。通过透镜将激光。通过透镜将激光束聚焦到激光束聚焦到待加工待加工表面，就可以进行加表面，就可以进行加工工。43返回返回（2 2）激光加工的特点：）激光加工的特点： (1)(1)几乎对所有的金属材料和非金属材料都可以加工；几乎对所有的金属材料和非金属材料都可以加工；(2)(2)加工速度极高；加工速度极高； (3)(3)加工时不需用刀具，属于非接触加工，无机械加工变形；加工时不需用刀具，属于非接触加工，无机械加工变形；(4)(4)可通过空气、惰性气体或光学透明介质进行加工。可通过空气、惰性气体或光学透明介质进行加工。 （3 3）应用：）应用： 可用于金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、陶瓷、玻璃可用于金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、陶瓷、玻璃等非金属材料和硬质合金、不锈钢等非属材料的小孔加等非金属材料和硬质合金、不锈钢等非属材料的小孔加工，以及多种金属材料和非金属材料的切割或成形切割工，以及多种金属材料和非金属材料的切割或成形切割加工等。加工等。 特别适用对坚硬材料进行微小孔的加工，孔的直特别适用对坚硬材料进行微小孔的加工，孔的直径一般为径一般为0.010.011mm1mm，最小孔径可达最小孔径可达0.00l mm0.00l mm，孔的深孔的深径比可达径比可达5050100100； 也可加工异形孔。也可加工异形孔。44返回返回2 2电子束加工电子束加工的基本原理、特点及应用的基本原理、特点及应用 （1 1）加工原理）加工原理在真空条件下，由电子枪旁热阴极发射的电在真空条件下，由电子枪旁热阴极发射的电子，在高电压子，在高电压(80(80200 200 kvkv) )作用下被加速到作用下被加速到很高的速度很高的速度(1(12 21 13 3光速光速) )，然后通过电，然后通过电子透镜聚焦形成高能量密度子透镜聚焦形成高能量密度(10(106 610107 7W Wmm)mm)的电子束。的电子束。当电子束冲击到工件时，在极短的时间内使当电子束冲击到工件时，在极短的时间内使受冲击部位的温度升高到几千摄氏度以上，受冲击部位的温度升高到几千摄氏度以上，足以使任何材料瞬间熔化、气化，从而达到足以使任何材料瞬间熔化、气化，从而达到材料去除加工的目的。材料去除加工的目的。故而，电子束是利用电子的动能转换成热能故而，电子束是利用电子的动能转换成热能对材料进行加工的。对材料进行加工的。45返回返回（2 2）电子束加工具有如下特点：）电子束加工具有如下特点： 对任何材料都能进行加工；对任何材料都能进行加工； 加工速度快；加工速度快； 非接触加工；非接触加工；能加工微细的深孔、窄缝等；能加工微细的深孔、窄缝等； 加工点上化学纯度高；加工点上化学纯度高； 可控制性能好。可控制性能好。 （3 3）应用：）应用： 用于不锈钢、耐热钢、台金钢、陶瓷、玻璃和宝石等材料用于不锈钢、耐热钢、台金钢、陶瓷、玻璃和宝石等材料的打孔或切槽。除了加工圆孔、通孔之外，还可以加工异形的打孔或切槽。除了加工圆孔、通孔之外，还可以加工异形孔、锥孔、盲孔和窄缝等。孔、锥孔、盲孔和窄缝等。生产中要注意采取安全防护措施。生产中要注意采取安全防护措施。 46返回返回3 3离子束加工离子束加工的基本原理、特点及应用的基本原理、特点及应用（1 1）加工原理）加工原理首先把氩首先把氩( (ArAr) )、氪、氪(Kr)(Kr)、氙、氙( (xexe) )等等惰性气体注入低真空惰性气体注入低真空( (约约1 Pa)1 Pa)的电的电离室中，用高频放电、电弧放电、离室中，用高频放电、电弧放电、等离子体放电或电子轰击等方法使等离子体放电或电子轰击等方法使其电离成等离子体，接着用加速电其电离成等离子体，接着用加速电极将离子呈束状拉出并使之加速。极将离子呈束状拉出并使之加速。然后离子束进入高真空然后离子束进入高真空( (约约10104 4Pa)Pa)的加工室，并用静电透镜聚成细束的加工室，并用静电透镜聚成细束向工件表面冲击，从工件表面打出向工件表面冲击，从工件表面打出原子或分子，从而达到原子或分子，从而达到溅射去除加溅射去除加工工的目的。的目的。 47返回返回（2 2）离子束加工具有如下特点：）离子束加工具有如下特点： 能够进行能够进行微细加工微细加工，并能精密地控制加工效果；，并能精密地控制加工效果； 污染少，特别适合于易氧化的金属、合金和半导体材料的加工污染少，特别适合于易氧化的金属、合金和半导体材料的加工 ；加工应力很小，工件不变形，适合于脆性、半导体和高分子加工应力很小，工件不变形，适合于脆性、半导体和高分子材料的加工。材料的加工。 （3 3）应用：）应用：用于精微的穿孔、蚀刻、切割、铣削、研磨和抛光。用于精微的穿孔、蚀刻、切割、铣削、研磨和抛光。例如集成电路、声表面器件、磁泡器件、超导器件、光电器例如集成电路、声表面器件、磁泡器件、超导器件、光电器件、光集成器件等微电子器件的图形蚀刻，石英晶体振荡器、件、光集成器件等微电子器件的图形蚀刻，石英晶体振荡器、压电传感器等的减薄，金刚石触引的成形，非球面透镜的加压电传感器等的减薄，金刚石触引的成形，非球面透镜的加工等等。工等等。48