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电火花加工丨电解加工丨激光加工丨超声波加工

--特种加工方法

供稿:中国工控网 2016/8/23 14:38:16

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一、电火花加工

⒈加工原理

电火花加工利用工具电极和工件电极间脉冲性电火花放电产生的高温去除工件上多余的材料,使工件获得预定的尺寸和表面粗糙度要求。

生产中应用最广的电火花加工方法有两类,一类是用具有一定形状的电极工具(常用的电极工具材料是石墨、铜或是它们的合金)进行加工的电火花穿孔或电火花成型加工;另一类是用细丝(一般为钼丝、钨丝或铜丝)电极加工二维轮廓形状的电火花线切割加工。电火花线切割加工还可按电极丝的走丝速度分为快速走丝和慢速走丝两类。

⒉工艺特点及应用范围

电火花加工工具不和工件直接接触,没有切削力作用,对机床加工系统的刚度要求不高;电火花加工可加工任何导电材料的工件,不受工件材料强度、硬度、脆性和韧性的影响,为耐热钢、淬火钢、硬质合金等难加工材料的加工提供了有效的加工手段。电火花加工的应用范围很广,可加工各种型孔、曲线孔、微小孔及各种曲面型腔,还可用于切割、刻字和表面强化等。

二、电解加工

⒈加工原理

电解加工是利用金属在电解液中受到电化学阳极溶解将工件加工成形的。

⒉工艺特点及应用范围

电解加工的生产效率极高,约为电火花加工的5~10倍;电解加工可以加工形状复杂的型面(例如汽轮机叶片)或型腔(例如模具);电解加工中工具不和工件直接接触,加工中无切削力作用,加工表面无冷作硬化,无残余应力,加工表面周边无毛刺,能获得较高的加工精度和表面质量,表面粗糙度Ra可达0.2~1.25μm,工件的尺寸误差可控制在范围内;电解加工中工具电极无损耗,可长期使用。

电解加工存在的主要问题是:(1)电解液过滤、循环装置庞大,占地面积大;(2)电解液具有腐蚀性,须对机床设备采取周密的防腐措施。

电解加工广泛应用于加工型孔、型面、型腔、炮筒膛线等,并常用于倒角和去毛刺。另外,电解加工与切削加工相结合(例如电解磨削,电解珩磨,电解研磨等),往往可以取得很好的加工效果。

三、激光加工

1.加工原理

激光的亮度极高,方向性极好,波长的变化范围小,可以通过光学系统把激光聚集成

一个极小的光束,其能量密度可达108~1010W/cm2(金属达到沸点所需的能量密度为105~106W/cm2)。激光照射在工件表面上,光能被加工表面吸收,并迅速转换成热能,使工件材料被瞬间熔化、汽化去除。

激光加工设备由电源、激光发生器、光学系统和机械系统等组成。

2.工艺特点及应用范围

激光加工是利用高能激光束进行加工的,不存在工具的磨损问题,工件也无受力变形。激光束能量密度高,可加工各种金属材料和非金属材料,例如硬质合金、陶瓷、石英、金刚石等。激光适于在硬质材料上打小孔,常用于打金刚石拉丝模、宝石轴承、发动机喷油嘴、航空发动机叶片上的小孔;除打孔外,激光还广泛用于切割、焊接和热处理。

四、超声波加工

⒈加工原理

超声波加工是利用工具端面的超声频振动(振动频率为19,000~25,000Hz),驱动工作液中的悬浮磨料撞击加工表面的加工方法。

⒉工艺特点及应用范围

超声波加工既能加工导电材料,也能加工不导电体和半导体材料,例如玻璃、陶瓷、石英、锗、硅、玛瑙、宝石、金刚石等;超声波加工机床的结构相对简单,操作维修方便。超声波加工存在的主要问题是生产效率相对较低。

超声波加工适于加工脆硬材料,尤其适于加工不导电的非金属硬脆材料,例如玻璃、陶瓷等。

为提高生产效率,降低工具损耗,在加工难切削材料时,常将超声振动和其它加工方法相结合进行复合加工,例如超声波切削、超声波电解加工、超声波线切割等。

五、快速原型与制造技术(RP&MRapidPrototypingandManufacturingtechnologies

快速原型与制造技术(快速成型)是利用计算机辅助设计建立的数据库中的信息来生成零件的分层截面轮廓数据,然后在计算机控制下,按分层截面轮廓将材料逐层累加成形。快速原型与制造技术可以快速制取任意复杂形状的零件,而且无需刀具、夹具。目前,由于材料和经济性等原因,这种工艺方法主要用来快速制造零件原型,供设计评估和样件展示用,也可用来快速制造电火花加工模具型面用的工具电极。直接用工程材料快速制造机器零件的快速制造方法正在研究开发中。快速原型及制造技术主要有以下几种不同的成形方法:

1.立体光刻法(SLStereolithography

2.分层实体制造法(LOMLaminatedObjectManufacturing

3.激光选区烧结法(SLSSelectiveLaserSintering

4.熔积法(FDMFusedDepositionModelling


审核编辑(王雪)
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