撞击效应：离子刻蚀 溅射效应：离子镀膜 注入效应：离子注入
2、特点： •纳米级精确控制 •污染少 •加工应力和变形极小 •易于实现自动化 •适合材料范围广 •设备成本高，效率低。
原子电离产生离子束流
气态原子
高频放电 电弧放电 等离子体 放电 电子轰击
等离子体
负电极引出等 离子体束流
3、离子束加工装置
磨蚀
抛磨
2、超声数控加工技术-----DMG公司 Ultrsonic系列产品
工作原理：通过超声加工主轴产生振动，根据主轴类型的不同， 金刚石刀具的振动频率在每秒17.5000—48,000次。这样就把工件 表面敲成微粒。这种方法比传统加工方法高出5倍。刀具和工件之 间不断的接触和分离，大大降低了加工作用力和热负荷，保护了 刀具和工件。在新研制的HSK 刀柄的基础上集成超声发射系统， 使传统的铣削加工与超声振动加工可以在同一机床上完成。
二氧化碳激光器是以CO2气体作为 工作物质的气体激光器。放电管通常是 由玻璃或石英材料制成，里面充以CO2 气体和其他辅助气体（主要是氦气和氮 气，一般还有少量的氢或氙气）；电极 一般是镍制空心圆筒；谐振腔的一端是 镀金的全反射镜，另一端是用锗或砷化 镓磨制的部分反射镜。当在电极上加高 电压（一般是直流的或低频交流的）， 放电管中产生辉光放电，锗镜一端就有 激光输出，其波长为10.6微米附近的中 红外波段；一般较好的管子。一米长左 右的放电区可得到连续输出功率40～60 瓦。CO2激光器具有比较大的功率和比 较高的能量转换效率，输出波段正好是 大气窗口，具有输出光束的光学质量高， 相干性好，线宽窄，工作稳定等优点。 这是一种重要的激光器。
三、电子束加工应用
1、高速打孔 直径极小，效率极高 2、加工型孔和特殊复杂型表面 3、电子束焊接 能量密度高，焊接速度快 4、电子束刻蚀
5、电子束光刻 电子束曝光
第四节 离子束加工 1、原理：
在真空条件下，将离子源产生的离子束经 过加速聚焦，打击到工件表面，对工件进行 加工。
本质：微观机械撞击能量
单脉冲打孔 多脉冲打孔
影响因素：
（1）输出功率与照射时间 （2）焦距与发散角
光斑直径
（3）焦点位置 焦点逐步提高，孔深增加，位置过高，能量分散。
（4）光斑内能量分布
（5）激光多次照射
（6）工件材料 工件材料热学物理常数 工件表面粗糙度
激光打孔主要特点
1.可加工精度高、深径比大的微小孔 2.能加工小到几微米小孔 3.可加工各种异形孔 4.能在各种金属和非金属材料上打孔 5.容易实现自动化，加工效率高
超声波加工、高速射流加工
高能束加工：利用高能量密度束流（激光束、电 子束、离子束）作为热源，对材料进行加工。
激光束（laser beam）
电子束（electron beam）
三束加工
离子束（ion beam）
复合加工：运用两种或多种加工方法，通过不同的作用原理对材料 进行改性和去除的加工。
第二节 激光加工技术
特点：
1.极其微细的聚焦，0.1m，精密微细加工。 2.电子束能量密度很高，106~109W/cm2，加工材 料范围广。
3.非接触式加工，不产生宏观变形，加工精度高。 4.加工生产率高 5.易于计算机控制 6.真空加工，污染少。 7.设备和加工成本高
二、电子束加工装置
1、电子枪系统 发射高速电子流 2、真空系统 3、控制系统 4、电源系统
1、电火花加工
工具：电极 基于正负电极间脉冲放电 时电腐蚀现象对材料进行 加工。
2、电火花线切割加工 工具：移动钼丝
3、电解加工 利用金属在电解液中产生阳极溶解原理实现金
属零件成形加工
二、机械复合加工
1、电解在线修整磨削 细粒度超硬磨料（金刚石和CBN）金属结合剂砂轮 冷却液电解在线修整砂轮

2、超声切削、磨削、研磨和抛光 降低工具和工件之间的摩擦，减小切削阻力。 低频、大振幅：断屑 高频、小振幅：改善表面加工质量、提高效率 •超声切削 •超声磨削 •超声钻削 •超声珩磨
4、激光表面处理 激光相变硬化
利用激光束作为热源照射待强化工件表面，使工 件表层材料产生相变甚至熔化，激光束移开后， 表层热量迅速向内部传递形成极高的冷却速度， 使表面硬化，提高零件耐磨性、耐腐蚀性和疲劳 强度。 激光表面合金化
利用激光束扫描照射作用，将一种或多种合金元 素与基材表面快速熔凝，形成一层具有特殊性能 的表面合金层，提高零件抗磨损、耐腐蚀和抗高 温氧化等性能。
加工物理过程： 1.材料对激光的吸收和能量转换 2.材料的加热溶化、气化 3.蚀除产物的抛出
特点：
1.适应性强，可以加工任何材料，如各种金属、非 金属材料，钢材、陶瓷、硬质合金、金刚石等。 2.加工精度高，聚焦到微米级，适合于微细加工。 3.能量密度高，热作用时间短，非接触加工，无加 工变形和工具损耗。 4.加工速度快，效率高，实现高速打孔和切割。 5.容易实现自动化控制。 6.节能和节省材料。 7.可通过光学透明介质对工件进行加工。
特种加工：利用光、电、声、热、化学、磁、原子能等能 量直接施加在被加工部位，从而使材料被去除、变形及改 变性能。
特点： （1）利用热的分解、溶解、汽化的热特种加工；
电火花加工、电子束、离子束和激光加工 （2）利用电化学溶解和析出的电化学特种加工；
电解加工 （3）利用化学溶解的化学特种加工；
化学切削、研磨 （4）特殊机械破坏加工；
•离子源 •真空系统 •控制系统 •电源
电子轰击产生离子
发射电子
3、离子束加工应用 •离子束刻蚀
工件作为靶材 氩离子轰击工件去除材料 刻蚀0.1m线条
离子镀覆：离子轰击靶材溅射涂覆工件 离子注入：离子钻入工件改变表层性能。
离子涂覆：真空超硬、耐磨、润滑涂层技术
第五节 复合加工技术 一、基础知识
3、加热切削
•通电加热 •感应加热 •等离子体和激光加热 •导电加热
4、磁力研磨 磁性磨料在磁场中形成磁性刷子精加工 适用于零件表面光整加工、棱边倒角和去毛刺 用于外表面或内表面加工 管道内壁表面粗糙度Ra0.2m以下高光洁度
5、超声电火花磨削 适用于各种导电陶瓷材料和超硬材料磨削加工
6、电解电火花磨削 导电砂轮 导电电解液磨削液 专用电源
2、激光切割 工件与激光束相对移动
激光切割分类： 脉冲激光切割：金属材料 连续激光切割：非金属材料
激光切割主要特点 1.能够切割难加工材料：高熔点材料、耐高温材料 和硬脆材料 2.切割精度高 3.非接触切割，变形小 4.切割速度高 5.切割深宽比大 6.切口质量优良 7.容易实现数控。
3、激光焊接 与切割比较，能量密度较低，105~106W/cm2， 工件加工区烧熔。 激光焊接分类： 脉冲激光：点焊 连续激光：缝焊
Ultrasonic 70-5/100-5 系列：
在此机床上可完成超 声5轴加工和一般的铣 削加工。
新型5轴超声系列进行 X/Y/Z 轴行程最大达 1000mm 的 5 轴 完 全 加 工时，可保证最高的 灵活性。
七、磨料水射流加工
旭升四轴水刀
四轴水切割机床是在普通三轴机床切割头上增加旋转轴C ，在数控系统 的控制下斜度切割头沿图形法线方向跟随，既可保证切口与工件上下面垂 直，还能实现切割正负坡口。坡口角度大小可在±5°范围内手动调节， 解决了常规水切割产生的切边斜度问题扩大了水切割在精加工领域的使用 范围。
三、激光加工设备 1、激光器：电能转变成光能，产生激光束。
用固体激光材料作 为工作物质的激光器。
固体激光器的工作物质， 由光学透明的晶体或玻 璃作为 固体激光器基质
材料，掺以激活离子或 其他激活物质构成。这 种工作物质一般应具有 良好的物理－化学性质、 窄的荧光谱线、强而宽 的吸收带和高的荧光量 子效率。
第三章 高能束加工及复合加工技术
第一节 概述
高硬度、高强度、高韧性等新型难加工材料 精密、微细、形状复杂零件
特种加工（Non-Traditional Machining,NTM）
高能束加工（high energy density beam,HEDB） 复合加工（combined machining,CM）
2、激光器电源： 提供激光器所需能量及控制功能。
3、光学系统： 激光聚焦系统和观察瞄准系统。
4、机械系统： 三座标工作台和机电控制系统。
应用： 1.激光打孔 2.激光切割 3.激光焊接 4.激光表面处理
三、激光加工技术的应用 1、激光打孔
激光打孔方法 复制法：采用与被加工孔形状相同的光点进行复 制打孔。 轮廓迂回法：被加工表面形状由光束和被加工零 件相对位移的轨迹决定。
一、激光产生及其特性 激光laser： light amplification by stimulated emission of radiation 受激辐射产生光能的放大 激光在聚焦处功率密度高达107~1011W/cm2
LASERTEC 80 FineCutting ：
LASERTEC 80 FineCutting 精密切削的 突出特点在于： 加工精度高，定位速度快， 在X轴Y轴以及线性回转轴 上具有高动态性能。整台 机床的设计方案着眼于精 密：X / Y 组合工作台采用 了直线电机技术，坚固的 机床底座具有三点支承， 所有移动轴都配有直接位 移测量系统，高动态性能 的扭矩电机，间距自动调 节装置以及操作简便的控 制系统。确保最佳的切削 质量：激光束沿 Z 轴方向 行走，因此，形成的激光 束具有短且连续的光学路 径。
LASERTEC 80 PowerDrill
对汽轮叶片上加工冷 却空气孔。
LASERTEC 80 Shape:
在一台机床上进行激光加工和激光钻孔
Lead αI 系列悬臂激光切割机
激光切割机 加工样件
二、激光加工的基本原理及特点
原理：利用材料在激光聚焦照射下瞬时急剧熔化和 汽化，并产生很强的冲击波，使被熔化物喷溅实现 材料去除