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机械制造工程原理(第九章)


金刚石车刀
金刚石刀具刃磨:金刚石砂轮,铸铁研磨盘
9.2 精密磨削加工 9.2.1 金刚石砂轮和CBN砂轮磨削
金刚石砂轮精密磨削用于:玻璃、陶瓷等脆性材料 CBN砂轮精密磨削用于:钢
9.2.2 精密砂带抛光
开式砂带抛光 表面粗糙度可达Ra0.02m
9.2.3 游离磨料研磨抛光
已加工表面可达Ra0.005m,尺寸精度0.01m 研磨剂:W40~W0.5的磨料+润滑剂 研具:软材料――铸铁、铜、软钢
9.2.4 珩磨
大批大量生产中孔的精加 工方法 珩磨对象:铸铁、钢
9.2.5 超精研
存在三个运动 研磨过程分四个阶段:强烈切削阶段、正常切削阶段、 微弱切削阶段、自动停止切削阶段
9.3 超声波加工
利用工件端面存在的超声 波振动(16~25kHz), 使工作液中的悬浮磨粒撞 击工件表面,实现加工 换能器――磁致伸缩原理, 振幅0.005~0.01mm 变幅杆――扩大振幅,到 0.01~0.15mm
电火花加工适用于导电性好的金属材料。例如,耐火 钢、淬火钢、硬质合金等
9.6.2 线切割加工
加工原理与电火花加工相同,其区别只是电极为钼丝。 钼丝:一般切割机0.08~0.12mm,大型切割机0.3mm
9.7 电子束加工和离子束加工 9.7.1 电子束加工
加工原理:将具有很高速度和能量的电子射线聚焦 到被加工材料上,电子动能大部分转化为热能,被 冲击部分瞬时溶化、气化、蒸发 加工特点: 适合微孔、窄缝等细小处 工件应力、应变很小 在真空中加工,故适合易氧化金属、合金及高纯度 半导体材料加工
优点:能准确复制表面轮廓和微细纹路;能获得好的 尺寸精度和表面粗糙度。 缺点:生产周期长。 应用范围:制造形状复杂、精度高的空心零件;复制 精细的表面轮廓
9.6 电火花与线切割
9.6.1 电火花加工 利用工具电极和工件电极间瞬间放电所产生的高温来 熔蚀工的放电间隙:0.01~0.20mm 放电区瞬间温度在10000℃以上 每秒钟放电数千次到数万次
第九章 精密超精密加工和特种加工
9.1 金刚石超精密切削
金刚石刀具是有色金属(软金属)精加工的主要方 法。达到Ra0.01m,尺寸精度0.1m 金刚石刀具种类: 天然金刚石 人造金刚石:涂层金刚石(薄膜、厚膜),聚晶金 刚石。
1) 2)
金刚石刀具特点:
(1)金刚石切削刃锋利性好。刃口半径非常小,一般新 刃 磨 好 的 金 刚 石 刀 具 , 其 切 削 刃 刃 口 半 径 =0.1 ~ 0.5m。 (2)金刚石刀片的摩擦小。金刚石与各种金属、非金属 材料摩擦的磨损量仅为硬质合金试件的1/50~1/800, 极低的摩擦系数可减小切削力和变形量,从而获得良 好的加工表面质量。 (3)金刚石硬度高,耐磨性好。 (4)金刚石导热性好,降低了钻削区温度。
变幅杆增幅原理:截面积减小,导致能量密度增大,引起振幅增 大 能量密度 J =
W 1 2 = kA S 2
W――能量 S――变幅杆截面积 K――系数
应用:加工硬脆的非金属材料,如玻璃、陶瓷、石英、 金刚石等
9.4 电解加工 加工原理:金属在电解液中“阳极溶解”
工件接正极,工具接负极 两极间保持间隙0.1~1mm 直流电源:5~25V 工具进给速度:0.5~3mm/min 电解液:NaCl电解液
优点:不受材料硬度、强度和韧性限制,可加工难加 工材料;可加工复杂形面;无切削力,可加工薄壁零 件 缺点:设备投资大、耗电量大,电解液有腐蚀性。
9.5 电铸加工
(1)电铸加工原理
电铸是在原模上电解沉积金属,然后分离以制造和复制金属制品 的加工工艺。 其基本原理与电镀相同,但过程有不同之处
(2)电铸加工的特点和应用范围
固体激光器、CO2激光器 激光加工特点: 1) 无刀具,无排屑、断屑等问题 2) 可对难加工材料进行加工 3) 热变形、热影响区很小 4) 通用性强:打孔、切割、焊接
9.9 快速成形制造技术
9.9.1 快速成形制造原理 三维CAD模型→分层、 切片→分层制造→“层 积成体”
9.9.2 快速成形制造的主要方法
1) 2) 3)
加工装置:电子枪 、 真空系统、控制系统、 电源系统
9.7.2 离子束加工
加工原理:经过加速、聚焦的离子束,冲击加工表面, 实现加工目的 离子质量大,速度低,撞击工件材料时,将引起变形、 分离、破坏等机械作用。
9.8 激光加工
激光单色性、方向性好,通过光学系统可以聚焦成极小的光斑 (直径几m~几十m) 被照射斑点内材料在千分之几秒或更短的时间内迅速被溶化、气 化
1) 2) 3) 4) 立体光刻法(SLA) 分层实体制造法(LOM) 选择性烧结法(SLS) 熔融沉积制造法(FDM) 北京隆源自动成型系统公司、清华大学、华中理工 大学 应用:模型分析、木模制造、模具制造
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