1、项目九项目九 现代加工技术现代加工技术课题一课题一 概述概述课题二课题二 电解加工电解加工课题三课题三 激光加工激光加工课题四课题四 电火花加工电火花加工课题五课题五 超声加工超声加工课题六课题六 电子束加工及水射流加电子束加工及水射流加课题一课题一 概述概述 现代加工是指直接利用机械能、电能、热能、光能、声能、现代加工是指直接利用机械能、电能、热能、光能、声能、化学能机电化学能等进行加工的总称化学能机电化学能等进行加工的总称(有时可称特种加工有时可称特种加工)。与传统的切削加工的区别在于与传统的切削加工的区别在于:不是主要依靠机械能，而是主不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量去除工件上的多
2、余材料要用其他能量去除工件上的多余材料;工具硬度可以低于被加工具硬度可以低于被加工材料的硬度工材料的硬度;加工过程中工具与工件之间一般不存在显著的加工过程中工具与工件之间一般不存在显著的切削力。切削力。特种加工分类方法很多特种加工分类方法很多.按能量来源和作用原理可分类如下按能量来源和作用原理可分类如下:返回下一页课题一课题一 概述概述机械能机械能高速切削加工高速切削加工电、热电、热电火花加工、电子束加工、等离子束加下电火花加工、电子束加工、等离子束加下电、机械电、机械离子束加工离子束加工电化学电化学电解加工电解加工电化学、机械电化学、机械电解磨削、阳极机械磨削电解磨削、阳极机械磨削机械机械超
3、声加下超声加下热热激光加热激光加热声光声光流体、机械流体、机械磨料流动加工、磨料喷射加下磨料流动加工、磨料喷射加下化学化学化学加工化学加工液流液流液力加工液力加工上一页返回下一页课题一课题一 概述概述 传统的机械加工，除磨削以外一般都安排在淬火热处理工序传统的机械加工，除磨削以外一般都安排在淬火热处理工序之前，特种加工的出现，改变了这一成不变的程序。由于特之前，特种加工的出现，改变了这一成不变的程序。由于特种加工工具往往不直接接触工件，其硬度可以低于被加工材种加工工具往往不直接接触工件，其硬度可以低于被加工材料的硬度，而且为了避免淬火引起的变形，可将某些工序放料的硬度，而且为了避免淬火引起的变
4、形，可将某些工序放在淬火后加工效果更好。例如，电火花线切割加工、电火花在淬火后加工效果更好。例如，电火花线切割加工、电火花成行加工和电解加工等。成行加工和电解加工等。特种加工还对工艺过程的安排产生了影响，如粗、精加工分特种加工还对工艺过程的安排产生了影响，如粗、精加工分开以及工序集中与分散等产生了影响。由于特种加工时没有开以及工序集中与分散等产生了影响。由于特种加工时没有显著的切削力，所以机床、夹具、工具、工件的刚度、强度显著的切削力，所以机床、夹具、工具、工件的刚度、强度不是主要矛盾，即使是复杂的、精度要求高的加工表面也常不是主要矛盾，即使是复杂的、精度要求高的加工表面也常常用一个复杂工具，
5、简单的运动轨迹常用一个复杂工具，简单的运动轨迹.一次安装一次安装.一道工序就一道工序就加工出来了。加工出来了。上一页返回课题二课题二 电解加工电解加工 一、电解加工的原理一、电解加工的原理 电解加工是利用金属在电解液中的电解加工是利用金属在电解液中的“阳极溶解阳极溶解”作用使工作用使工件加工成形的，其原理如件加工成形的，其原理如图图9一一1所示。工件接直流电源的正所示。工件接直流电源的正极，工具接负极，两极间保持较小的间隙极，工具接负极，两极间保持较小的间隙(0.1 0.8 mm)，电解液以一定的压力电解液以一定的压力(0.5一一2 MPa)和速度和速度(5一一60 m/s)从间隙流过。从间隙
6、流过。电解加工成形的原理如电解加工成形的原理如图图9-2所示。电解加工刚开始时，工所示。电解加工刚开始时，工件毛坯的形状与工具形状不同，两电极之间间隙不相等，如件毛坯的形状与工具形状不同，两电极之间间隙不相等，如图图9-2(a)所示，间隙小的地方电场强度高，电流密度大所示，间隙小的地方电场强度高，电流密度大(图图中竖线密中竖线密)，金属溶解速度也较快，金属溶解速度也较快;反之，间隙较大处加工速反之，间隙较大处加工速度就慢。度就慢。返回下一页课题二课题二 电解加工电解加工二、电解加工的特点二、电解加工的特点 (1)加工范围广，能加工任何高强度、高硬度、高韧性的加工范围广，能加工任何高强度、高硬度
7、、高韧性的导电材料，如硬质合金、淬火钢、不锈钢、耐热合金等难加导电材料，如硬质合金、淬火钢、不锈钢、耐热合金等难加工的材料。工的材料。(2)生产率高，是特种加工中材料去除速度最快的方法之生产率高，是特种加工中材料去除速度最快的方法之一，为电火花加工的一，为电火花加工的5-10倍倍 (3)加工过程中无切削力和切削热，也没有因此给工件带加工过程中无切削力和切削热，也没有因此给工件带来的变形，因而可以加工刚性差的薄壁零件。加工表面残留来的变形，因而可以加工刚性差的薄壁零件。加工表面残留应力和毛刺小，能获得较光洁的表面和一定的加工精度。应力和毛刺小，能获得较光洁的表面和一定的加工精度。上一页返回下一页
8、课题二课题二 电解加工电解加工 (4)加工过程中工具阳极基本上无损耗，可长期保持工具加工过程中工具阳极基本上无损耗，可长期保持工具的精度。的精度。(5)电解加工不需要复杂的成形运动，即可加工复杂的空电解加工不需要复杂的成形运动，即可加工复杂的空间曲面间曲面 (6)只能加工导电的金属材料，对加工窄缝、小孔及棱角只能加工导电的金属材料，对加工窄缝、小孔及棱角很尖的表面则比较困难，加工精度受到限制。很尖的表面则比较困难，加工精度受到限制。(7)复杂加工表面的工具电极的设计和制造比较费时，因复杂加工表面的工具电极的设计和制造比较费时，因而在单件、小批生产中的应用受到限制。而在单件、小批生产中的应用受到
9、限制。(8)附属设备较多，占地面积大、投资大，电解液腐蚀机附属设备较多，占地面积大、投资大，电解液腐蚀机床，容易污染环境，须采取一定的防护措施。床，容易污染环境，须采取一定的防护措施。上一页返回下一页课题二课题二 电解加工电解加工三、电解加工的应用三、电解加工的应用 电解加工主要应用于切削加工困难的领域，如难以加工的电解加工主要应用于切削加工困难的领域，如难以加工的材料、形状复杂的表面和刚性较差的薄板的加工等。常用的材料、形状复杂的表面和刚性较差的薄板的加工等。常用的工艺有工艺有:电解穿孔、电解成形、电解去毛刺、电解切割、电解电解穿孔、电解成形、电解去毛刺、电解切割、电解抛光、电解刻蚀等抛光、
10、电解刻蚀等 1.电解穿孔电解穿孔 对于一些形状复杂、尺寸较小的微孔对于一些形状复杂、尺寸较小的微孔(四方孔、六方孔、四方孔、六方孔、椭圆、半圆等形状的通孔和不通孔椭圆、半圆等形状的通孔和不通孔)是很难采用机械加工方法是很难采用机械加工方法加工的，但如果采用电解加工则往往容易解决，既可保证加加工的，但如果采用电解加工则往往容易解决，既可保证加工质量，又可提高生产率。工质量，又可提高生产率。上一页返回下一页课题二课题二 电解加工电解加工 2.电解成形电解成形 电解加工可以使用成形阴极电解加工可以使用成形阴极(工具工具)对复杂的工件形腔一次对复杂的工件形腔一次成形，生成率高，表面粗糙度值小，可以节省
11、大部分修磨工成形，生成率高，表面粗糙度值小，可以节省大部分修磨工时，但加工精度不高，可控制在时，但加工精度不高，可控制在0.1-0.2 mm，目前多应，目前多应用于锻模模腔加工，如汽车和拖拉机的连杆、曲轴、十字轴、用于锻模模腔加工，如汽车和拖拉机的连杆、曲轴、十字轴、凸轮轴等零件以及气轮机和发动机的叶片、链轮以及摆线齿凸轮轴等零件以及气轮机和发动机的叶片、链轮以及摆线齿轮等复杂零件的加工。轮等复杂零件的加工。上一页返回课题三课题三 激光加工激光加工下一页返回一、激光加工的原理一、激光加工的原理 激光是一种亮度高、方向性好、单色性好的相干光激光是一种亮度高、方向性好、单色性好的相干光)因此激因此
12、激光束具有发散角小、单色性好、亮度集中的特性光束具有发散角小、单色性好、亮度集中的特性.图图9一一3，激光加工就是利用这种原理进行细微的打孔、切，激光加工就是利用这种原理进行细微的打孔、切割工作的。割工作的。二、激光加工的特点与应用二、激光加工的特点与应用 1.激光加工的特点激光加工的特点 (1)加工范围广。由于激光加工的功率密度是各种加工方法加工范围广。由于激光加工的功率密度是各种加工方法中最高的一种，几乎能加工任何金属和非金属材料，如高熔中最高的一种，几乎能加工任何金属和非金属材料，如高熔点材料、耐热合金、硬质合金、有机玻璃及陶瓷、宝石、金点材料、耐热合金、硬质合金、有机玻璃及陶瓷、宝石、
13、金刚石等硬脆材料。刚石等硬脆材料。课题三课题三 激光加工激光加工上一页 下一页返回 (2)操作简单。激光加工不需要真空条件，可在各种环境操作简单。激光加工不需要真空条件，可在各种环境下进行下进行 (3)适合于精密加工。激光聚焦后的焦点直径小至几微米，适合于精密加工。激光聚焦后的焦点直径小至几微米，形成极细的光束，可以加工深而小的微孔和窄缝。形成极细的光束，可以加工深而小的微孔和窄缝。(4)无工具损耗。激光加工不需要加工工具，是非接触加无工具损耗。激光加工不需要加工工具，是非接触加工，工件不受明显的切削力，可对刚性差的薄壁零件进行加工，工件不受明显的切削力，可对刚性差的薄壁零件进行加工。工。(5
14、)加工速度快、效率高，可减少热打一散带来的热变形加工速度快、效率高，可减少热打一散带来的热变形 (6)可控性好，易于实现加工自动化可控性好，易于实现加工自动化 (7)激光加工装置小巧简单，维修方便激光加工装置小巧简单，维修方便课题三课题三 激光加工激光加工上一页 下一页返回 2.激光加工的应用激光加工的应用 在机械加工中利用激光能量高度集中的特点，可进行打孔、在机械加工中利用激光能量高度集中的特点，可进行打孔、切割、焊接、雕刻和表面处理，利用激光的单色性还可进行切割、焊接、雕刻和表面处理，利用激光的单色性还可进行精密测量。精密测量。(1)激光打孔。激光打孔是激光加工中应用最广的方法。激光打孔。
15、激光打孔是激光加工中应用最广的方法。(2)激光切割。激光切割与激光打孔的原理基本相同，都激光切割。激光切割与激光打孔的原理基本相同，都是将激光能量聚焦在很微小的范围内把工件是将激光能量聚焦在很微小的范围内把工件“烧穿烧穿”，但切，但切割时要移动工件或激光束，沿切口连续打一排小孔即把工件割时要移动工件或激光束，沿切口连续打一排小孔即把工件割开。激光可以切割各种金属、陶瓷、玻璃、半导体材料以割开。激光可以切割各种金属、陶瓷、玻璃、半导体材料以及布、纸、橡胶、木材等各种材料，切割效率很高，切缝很及布、纸、橡胶、木材等各种材料，切割效率很高，切缝很窄，并可十分方便地切割出各种曲线形状窄，并可十分方便地
16、切割出各种曲线形状课题三课题三 激光加工激光加工上一页返回(3)激光焊接。激光焊接与激光打孔的原理有所不同，不需激光焊接。激光焊接与激光打孔的原理有所不同，不需将材料将材料“烧穿烧穿”，只需把材料烧熔，使其熔合在一起即可，只需把材料烧熔，使其熔合在一起即可，因此所需的能量比打孔小些。激光焊接时间短，生产率高，因此所需的能量比打孔小些。激光焊接时间短，生产率高，没有焊渣，被焊材料不易氧化，热影响小，不仅能焊接同种没有焊渣，被焊材料不易氧化，热影响小，不仅能焊接同种材料，而且还可焊接不同种材料，这是普通焊接无法实现的。材料，而且还可焊接不同种材料，这是普通焊接无法实现的。(4)激光雕刻。激光雕刻与
17、切割基本相同。只是工件的移动激光雕刻。激光雕刻与切割基本相同。只是工件的移动由两个坐标的数控系统传动，可在平板上蚀出所需图样，一由两个坐标的数控系统传动，可在平板上蚀出所需图样，一般多用于印染行业及美术作品。般多用于印染行业及美术作品。(5)激光表面处理激光表面处理主要是用激光对金属工件表激光表面处理激光表面处理主要是用激光对金属工件表面进行扫描加热。面进行扫描加热。激光加工是一门崭新技术，是一种极有发展前途的新工艺。激光加工是一门崭新技术，是一种极有发展前途的新工艺。课题四课题四 电火花加工电火花加工下一页返回一、数控加工工艺内容的选择一、数控加工工艺内容的选择 1.适于数控加工的内容适于数
18、控加工的内容 在选择时，一般可按下列顺序考虑在选择时，一般可按下列顺序考虑:(1)通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容;(2)通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容选择内容;(3)通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择课题四课题四 电火花加工电火花加工上一页 下一页返回一、一、电火花加工的基本原理电火花加工的基本原理1.基本原理基本原理图图9-4所示为电火花
19、穿孔成形加工原理及设备组成所示为电火花穿孔成形加工原理及设备组成如如图图9一一5(a)所示。一个放电结束后，经过一段时间间隔，所示。一个放电结束后，经过一段时间间隔，使工件液恢复绝缘后，第二个脉冲电压又加到两极上，又会使工件液恢复绝缘后，第二个脉冲电压又加到两极上，又会在间隙最小处击穿放电，在间隙最小处击穿放电，电蚀出一个小凹坑，这样随着高的频率连续不断地重复放电，电蚀出一个小凹坑，这样随着高的频率连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，就可将工具电极的形状复制到工具电极不断地向工件进给，就可将工具电极的形状复制到工件上，加工出所需要的工件，整个加工表面由无数个极细工件上，加工出所需要的
20、工件，整个加工表面由无数个极细微的小凹坑所组成，如微的小凹坑所组成，如图图9一一5(b)所示所示课题四课题四 电火花加工电火花加工上一页 下一页返回 2.电火花加工的特点电火花加工的特点 (1)可用软工具电极来加工任何硬度的导电性工件材料，可用软工具电极来加工任何硬度的导电性工件材料，如淬火钢、不锈钢、耐热合金和硬质合金等。如淬火钢、不锈钢、耐热合金和硬质合金等。(2)加工过程中无显著的切削力，因而可加工小孔、深孔、加工过程中无显著的切削力，因而可加工小孔、深孔、窄缝和薄壁弹性件，可以不致因工具或工件刚度太低而无法窄缝和薄壁弹性件，可以不致因工具或工件刚度太低而无法加工。加工。(3)脉冲参数可
21、以任意调节。加工中只要更换工具电极，脉冲参数可以任意调节。加工中只要更换工具电极，就可以在同一台机床上通过改变电规准就可以在同一台机床上通过改变电规准(电压、电流、脉冲宽电压、电流、脉冲宽度、脉冲间隔等电参数度、脉冲间隔等电参数)连续进行粗、半精和精加工连续进行粗、半精和精加工.课题四课题四 电火花加工电火花加工上一页 下一页返回二、电火花穿孔、成形加工机床二、电火花穿孔、成形加工机床 电火花加工机床主要由主机、脉冲电源、自动进给调节系电火花加工机床主要由主机、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液过滤循环系统几部分组成。电火花加工机床如统、工作液过滤循环系统几部分组成。电火花加工机床如图图9-6
22、所示，主要由机床总体、液压油箱、工作液箱、电源箱所示，主要由机床总体、液压油箱、工作液箱、电源箱等部分组成等部分组成)机床总体部分包括床身、立柱、主轴头、工作台机床总体部分包括床身、立柱、主轴头、工作台及工作液槽等及工作液槽等)工作液过滤循环系统一般采用强迫循环，使电蚀产物从间隙工作液过滤循环系统一般采用强迫循环，使电蚀产物从间隙中及时排除，并将工作液经过过滤后循环使用，以保证工作中及时排除，并将工作液经过过滤后循环使用，以保证工作液的清洁，防止引起短路或非正常电弧放电。液的清洁，防止引起短路或非正常电弧放电。课题四课题四 电火花加工电火花加工上一页 下一页返回三、电火花穿孔加工三、电火花穿孔
23、加工 电火花穿孔加工是应用最广的一种电火花加工方法，常用电火花穿孔加工是应用最广的一种电火花加工方法，常用来加工冲模、拉丝模和喷嘴上的各种小孔。来加工冲模、拉丝模和喷嘴上的各种小孔。电火花穿孔加工的精度取决于工具电极的尺寸和放电间隙。电火花穿孔加工的精度取决于工具电极的尺寸和放电间隙。用电火花加工较大的孔时，应先粗加工孔，留适当的加工用电火花加工较大的孔时，应先粗加工孔，留适当的加工余量，一般单边余量为余量，一般单边余量为0.5-1mm。若加工余量太大，生产。若加工余量太大，生产效率低效率低;加工余量太小，电火花加工时电极定位困难。加工余量太小，电火花加工时电极定位困难。课题四课题四 电火花加
24、工电火花加工上一页 下一页返回 五、电火花线切割加工五、电火花线切割加工电火花线切割加工简称线切割，是在电火花穿孔成形加工的电火花线切割加工简称线切割，是在电火花穿孔成形加工的基础上发展起来的基础上发展起来的 电火花线切割加工与电火花穿孔成形加工相比较，具有以下电火花线切割加工与电火花穿孔成形加工相比较，具有以下特点特点:省掉了成形的工具电极，降低了成形工具电极的制造费省掉了成形的工具电极，降低了成形工具电极的制造费用，缩短了生产准备周期。用，缩短了生产准备周期。由于电极丝比较细，可以加工窄缝窄槽和微型孔，用它由于电极丝比较细，可以加工窄缝窄槽和微型孔，用它切断贵重金属可以节约材料，而且余料还
25、可以利用，提高了切断贵重金属可以节约材料，而且余料还可以利用，提高了材料的利用率材料的利用率课题四课题四 电火花加工电火花加工上一页返回切割时几乎没有切削力，所以，可以用于切割极薄的工件切割时几乎没有切削力，所以，可以用于切割极薄的工件由于采用移动的长电极丝加工，使单位长度电极丝的损耗由于采用移动的长电极丝加工，使单位长度电极丝的损耗较少，从而对加工精度的影响较小电火花线切割加工的不足较少，从而对加工精度的影响较小电火花线切割加工的不足之处是不能加工盲孔类零件表面和阶梯成形表面之处是不能加工盲孔类零件表面和阶梯成形表面(立体成形表立体成形表面面)。课题五课题五 超声加工超声加工下一页返回一、超
26、声加工的工作原理一、超声加工的工作原理 由超声发生器产生高频电振荡由超声发生器产生高频电振荡(一般为一般为16-30 kHz)，施，施加于超声换能器上，将高频电振荡转换成超声频振动。超声加于超声换能器上，将高频电振荡转换成超声频振动。超声振动通过变幅杆放大振幅，并驱动以一定的静压力在工作表振动通过变幅杆放大振幅，并驱动以一定的静压力在工作表面上的工具产生相应频率的振动。工具端部通过磨料不断地面上的工具产生相应频率的振动。工具端部通过磨料不断地捶击工件，使加工区的工件材料粉碎成很细的微粒，被损坏捶击工件，使加工区的工件材料粉碎成很细的微粒，被损坏的磨料悬浮液带走，工具便逐渐进入到工件中，从而加工
27、出的磨料悬浮液带走，工具便逐渐进入到工件中，从而加工出与工具相应的形状见与工具相应的形状见图图9-7所示所示课题五课题五 超声加工超声加工上一页 下一页返回二、超声加工的主要特点二、超声加工的主要特点不受材料是否导电的限制工具对工件的作用力小、热影响小，不受材料是否导电的限制工具对工件的作用力小、热影响小，因而可加工薄壁、窄缝和薄片工件因而可加工薄壁、窄缝和薄片工件;被加工材料的脆性越大越被加工材料的脆性越大越容易加工，材料越硬或强度、韧性越大则越难加工容易加工，材料越硬或强度、韧性越大则越难加工;由于工件由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度应比被加工材料材料的碎除主要靠磨料的作用，
28、磨料的硬度应比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料;可以与其它多种可以与其它多种加工方法结合应用，如超声振动切削、超声电火花加工和超加工方法结合应用，如超声振动切削、超声电火花加工和超声电解加工等。声电解加工等。课题五课题五 超声加工超声加工上一页返回三、超声加工的应用三、超声加工的应用 超声加工主要用于各种脆性材料，如玻璃、石英、陶瓷、超声加工主要用于各种脆性材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等的打孔硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等的打孔(包括圆孔、异形孔和包括圆孔、异形孔和弯曲孔等弯曲孔等)、切割、开槽、套料、雕刻、成批小零件
29、去毛刺、切割、开槽、套料、雕刻、成批小零件去毛刺、模具表面抛光和砂轮修整等方面。模具表面抛光和砂轮修整等方面。变幅杆起着放大振幅和聚能的作用，按截面积变化规变幅杆起着放大振幅和聚能的作用，按截面积变化规律有锥形、指数曲线形、悬链线形，阶梯形等。机床本体律有锥形、指数曲线形、悬链线形，阶梯形等。机床本体一般有立式和卧式两种类型，超声振动系统则相应地垂直一般有立式和卧式两种类型，超声振动系统则相应地垂直放置和水平放置。放置和水平放置。课题六课题六 电子束加工及水射流加电子束加工及水射流加下一页返回一、电子束加工一、电子束加工1.电子束加工原理电子束加工原理在真空条件下，将具有很高速度和能量的电子射
30、线聚集在真空条件下，将具有很高速度和能量的电子射线聚集(一次一次或二次聚焦或二次聚焦)到被加工材料上，电子的动能大部分转变为热能，到被加工材料上，电子的动能大部分转变为热能，使被冲击部分材料的温度升高至熔点，瞬时熔化、汽化及蒸使被冲击部分材料的温度升高至熔点，瞬时熔化、汽化及蒸发而去除，达到加工目的。其原理如发而去除，达到加工目的。其原理如图图9-8所示所示 2.电子束加工的特点是电子束加工的特点是:(1)由于在极小的面积上具有高能量由于在极小的面积上具有高能量(能量密度可达能量密度可达106-109W/cm)，故可加工微孔、窄缝等，其生产率比电火花，故可加工微孔、窄缝等，其生产率比电火花加工
31、高数十倍至数百倍。加工高数十倍至数百倍。课题六课题六 电子束加工及水射流加电子束加工及水射流加上一页 下一页返回(2)加工中电子束的压力很微小，主要是靠瞬时蒸发，所以加工中电子束的压力很微小，主要是靠瞬时蒸发，所以工件产生的应力及应变均甚小。工件产生的应力及应变均甚小。(3)电子束加工是在真空度为电子束加工是在真空度为1.33 x 10-1一一1.33 x10-3 Pa的真空加工室中进行的，加工表面无杂质渗入，不氧化，的真空加工室中进行的，加工表面无杂质渗入，不氧化，加工材料范围广泛，特别是适宜加工易氧化的金属和合金材加工材料范围广泛，特别是适宜加工易氧化的金属和合金材料以及纯度要求高的半导体
32、材料。料以及纯度要求高的半导体材料。(4)电子束的强度和位置比较容易用电、磁的方法实现控制，电子束的强度和位置比较容易用电、磁的方法实现控制，加工过程容易实现自动化，可进行程序控制和仿形加工加工过程容易实现自动化，可进行程序控制和仿形加工课题六课题六 电子束加工及水射流加电子束加工及水射流加上一页 下一页返回 3.电子束加工装置电子束加工装置 电子束加工装置的基本结构由电子枪、真空系统、控制系电子束加工装置的基本结构由电子枪、真空系统、控制系统和电源等部分组成统和电源等部分组成 (1)电子枪。这是获得电子束的核心部件。由电子发射阴电子枪。这是获得电子束的核心部件。由电子发射阴极、控制栅极和加速
33、阳极等组成。发射阴极用钨或钮制成，极、控制栅极和加速阳极等组成。发射阴极用钨或钮制成，在加热状态下可发射大量电子。控制栅极为一中间有孔的圆在加热状态下可发射大量电子。控制栅极为一中间有孔的圆筒件，其上加以较阴极为负的偏压，其作用既能控制电子束筒件，其上加以较阴极为负的偏压，其作用既能控制电子束的强度，又具有初步聚焦作用加速阳极通常接地，为了使电的强度，又具有初步聚焦作用加速阳极通常接地，为了使电子流得到更大的加速运动，常在阴极上施加很高的负电压。子流得到更大的加速运动，常在阴极上施加很高的负电压。课题六课题六 电子束加工及水射流加电子束加工及水射流加上一页 下一页返回(2)真空系统。只有在高真
34、空室内才能实现电子的高速运动，真空系统。只有在高真空室内才能实现电子的高速运动，防止发射阴极及工件表面被氧化，需要真空系统经常保证电防止发射阴极及工件表面被氧化，需要真空系统经常保证电子束加工系统的高真空度要求，一般真空度为子束加工系统的高真空度要求，一般真空度为1.33 x10-2-1.33 x 104Pa(3)控制系统。其主要作用是控制电子束聚焦直径、束流强控制系统。其主要作用是控制电子束聚焦直径、束流强度、束流位置和工作台位置。电子束经过聚焦而成为很细的度、束流位置和工作台位置。电子束经过聚焦而成为很细的束斑，它决定着加工点的孔径或缝宽大小。束斑，它决定着加工点的孔径或缝宽大小。课题六课
35、题六 电子束加工及水射流加电子束加工及水射流加上一页 下一页返回二、水射流加工二、水射流加工 1.水射流加工基本原理水射流加工基本原理 水射流加工是利用高速水流对工件的冲击来侵蚀材料的。水射流加工是利用高速水流对工件的冲击来侵蚀材料的。如如图图9-9所示。采用带有添加剂的水，以高达所示。采用带有添加剂的水，以高达3倍声速的速倍声速的速度冲击工件进行加工或切削水由水泵抽出，通过增压器增度冲击工件进行加工或切削水由水泵抽出，通过增压器增2.材料去除速度和加工精度材料去除速度和加工精度 切割速度主要由工件材料决定，并与功率大小成正比，和切割速度主要由工件材料决定，并与功率大小成正比，和材料的厚度成反
36、比。加工精度主要受机床精度的影响，切缝材料的厚度成反比。加工精度主要受机床精度的影响，切缝比喷嘴孔径大比喷嘴孔径大0.025 mm,加工复合材料时，采用的射流速度要高，喷嘴直径要小，加工复合材料时，采用的射流速度要高，喷嘴直径要小，并具有小的前角，压射距离小。并具有小的前角，压射距离小。课题六课题六 电子束加工及水射流加电子束加工及水射流加上一页 下一页返回 3.水射流加工设备水射流加工设备 水射流加工设备和元件要求能够承受系统压力达到水射流加工设备和元件要求能够承受系统压力达到400一一800 MPa，液压系统通过小的柱塞泵使液体增压到，液压系统通过小的柱塞泵使液体增压到1 500一一4 0
37、00 MPa,增压后的液体，通过内外径之比达增压后的液体，通过内外径之比达5一一10的不锈钢管道和特殊的管道配件，再经过针型阀，通过喷嘴的不锈钢管道和特殊的管道配件，再经过针型阀，通过喷嘴进行加工。进行加工。4.喷嘴喷嘴 通过喷嘴把高压液体转变成高速射流，为了使侵蚀最小，喷通过喷嘴把高压液体转变成高速射流，为了使侵蚀最小，喷嘴材料应是极其坚硬的，但为了有光滑的轮廓结构，材料应嘴材料应是极其坚硬的，但为了有光滑的轮廓结构，材料应具有韧性和易机械加工性。具有韧性和易机械加工性。图图9一一10所示为喷嘴的组件所示为喷嘴的组件课题六课题六 电子束加工及水射流加电子束加工及水射流加上一页返回 5.实际应
38、用实际应用 水射流加工的液体流束直径为水射流加工的液体流束直径为0.05-0.38 mm，可以加，可以加工很薄、很软的金属和非金属材料，例如加工铜、铝、铅、工很薄、很软的金属和非金属材料，例如加工铜、铝、铅、塑料、木材、橡胶、纸等多种材料。塑料、木材、橡胶、纸等多种材料。由于水射流加工的切缝较窄，故可节约材料和降低加工成本。由于水射流加工的切缝较窄，故可节约材料和降低加工成本。又由于加工温度较低，因而可以加工木板和纸品，还能在一又由于加工温度较低，因而可以加工木板和纸品，还能在一些化学加工的保护层表面上画线等。些化学加工的保护层表面上画线等。图图9-1 电解加工原理图电解加工原理图 返回图图9一一2 电极加工成形原理示意图电极加工成形原理示意图 返回图图9一一3 激光加工原理示意图激光加工原理示意图 返回图图9一一4 电火花加工原理示意图电火花加工原理示意图 返回图图9-5 电火花加工局部放大图电火花加工局部放大图 返回图图9-6 电火花加工机床示意图电火花加工机床示意图 返回图图9-7 超声加工原理超声加工原理 返回图图9一一8 电子束加工原理示意图电子束加工原理示意图 返回图图9一一9 水射流加工原理及结构水射流加工原理及结构 返回图图9-10 喷嘴喷嘴 返回
