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先進(jìn)制造工藝特種加工-wenkub

2023-03-11 14:14:14 本頁(yè)面
 

【正文】 精加工 。 機(jī)床工作臺(tái)帶動(dòng)工件在水平面內(nèi)作兩個(gè)方向移動(dòng) ,可切割出二維圖形( 圖 765) 。 ? 工作要素 ? 脈沖寬度與間隔 ——影響加工速度 、 表面粗糙度 、 電極消耗和表面組織等 。 電火花加工 幾種代表性特種加工方法 圖 763 電火花加工原理圖 進(jìn)給系統(tǒng) 放電間隙 工具電極 工件電極 直流脈沖電源 工作液 Real 9 圖 764 電火花加工機(jī)床 10 ? 電極材料 ——要求導(dǎo)電 , 損耗小 , 易加工;常用材料:紫銅 、 石墨 、 鑄鐵 、 鋼 、 黃銅等 , 其中石墨最常用 。 8 ? 工作原理: 利用工具電極與工件電極之間脈沖性火花放電 ,產(chǎn)生瞬時(shí)高溫 , 工件材料被熔化和氣化 。 ? 優(yōu)化工藝參數(shù) , 完善現(xiàn)有的加工工藝 。 ◎ 熱能化學(xué)能復(fù)合 ——如電解電火花加工等 。 ? 化學(xué)過(guò)程 利用化學(xué)溶劑對(duì)材料的腐蝕 、 溶解 , 去除材料 , 如化學(xué)蝕刻 、 化學(xué)銑削等 。 ? 非傳統(tǒng)加工方法特點(diǎn) 5 ? 機(jī)械過(guò)程 利用機(jī)械力 , 使材料產(chǎn)生剪切 、 斷裂 , 以去除材料 。 ? 一般不會(huì)產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象 。 ? 為解決上面兩方面問(wèn)題 , 出現(xiàn)了非傳統(tǒng)加工方法 。 ? 非傳統(tǒng)加工方法 產(chǎn)生于二次大戰(zhàn)后 。 兩方面問(wèn)題傳統(tǒng)機(jī)械加工方法難于解決: 1) 難加工材料的加工問(wèn)題 。 ? 非傳統(tǒng)加工方法將電 、 磁 、 聲 、 光等物理量及化學(xué)能量或其組合直接施加在工件被加工的部位上 , 從而使材料被去除 、 累加 、 變形或改變性能等 。 且工件加工部位變形小 ,發(fā)熱少 , 或發(fā)熱僅局限于工件表層加工部位很小區(qū)域內(nèi) ,工件熱變形小 , 加工應(yīng)力也小 , 易于獲得好的加工質(zhì)量 。 如超聲波加工 、 水噴射加工 、 磨料流加工等 。 6 ? 復(fù)合過(guò)程 利用機(jī)械 、 熱 、 化學(xué) 、 電化學(xué)的復(fù)合作用 , 去除材料 。 ◎ 其它復(fù)合過(guò)程 ——如超聲切削 、 超聲電解磨削 、磁力拋光 ( 圖 761) 等 。 ? 向微型化 、 精密化發(fā)展 。 同時(shí) , 該處絕緣液體也被局部加熱 , 急速氣化 , 體積發(fā)生膨脹 , 隨之產(chǎn)生很高的壓力 。 ? 工作液 ——主要功能壓縮放電通道區(qū)域 , 提高放電能量密度 , 加速蝕物排出;常用工作液有煤油 、 機(jī)油 、 去離子水 、 乳化液等 。 脈沖頻率高 、 持續(xù)時(shí)間短 , 則每個(gè)脈沖去除金屬量少 , 表面粗糙度值小 , 但加工速度低 。 同時(shí) ,絲架可作小角度擺動(dòng) , 可切割出斜面 。 ? 易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工 。 14 工作原理: 工件接陽(yáng)極 , 工具 ( 銅或不銹鋼 ) 接陰極 , 兩極間加直流電壓 6~ 24V,極間保持 ~ 1mm間隙 。 ? 加工形面 、 型腔生產(chǎn)率高 ( 與電火花加工比高 5~ 10倍 ) 。 ? 設(shè)備投資大 , 有污染 , 需防護(hù) 。 電解作用與磨削作用交替進(jìn)行 , 實(shí)現(xiàn)加工 。 圖 769 電子束加工原理圖 控制柵極 加速陽(yáng)極 電子束斑點(diǎn) 旁熱陰極 聚焦系統(tǒng) 工件 工作臺(tái) 電子束加工 工作原理(圖 769) 18 ? 電子束束徑小 ( 最小直徑可達(dá) ~ ) , 而電子束長(zhǎng)度可達(dá)束徑幾十倍 , 故可加工微細(xì)深孔 、 窄縫 。 ? 在真空中加工 , 無(wú)氧化 , 特別適于加工高純度半導(dǎo)體材料和易氧化的金屬及合金 。 其基本特征: ◎ 強(qiáng)度高 , 亮度大 ◎ 波長(zhǎng)頻率確定 , 單色性好 ◎ 相干性好 , 相干長(zhǎng)度長(zhǎng) ◎ 方向性好 , 幾乎是一束平行光 ? 工作原理 (圖 770) 激光加工 ?當(dāng)激光束照射到工件表面時(shí) , 光能被吸收 , 轉(zhuǎn)化成熱能 ,使照射斑點(diǎn)處溫度迅速升高 、 熔化 、 氣化而形成小坑 , 由于熱擴(kuò)散 , 使斑點(diǎn)周圍金屬 熔化 , 小坑內(nèi)金屬蒸氣迅速膨脹 ,產(chǎn)生微型爆炸 , 將熔融物高速噴出并產(chǎn)生一個(gè)方向性很強(qiáng)的反沖擊波 , 于是在被加工表面上打出一個(gè)上大下小的孔 。 ? 可進(jìn)行微細(xì)加工 。 ? 激光加工可控性好 , 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 。 ◎ 焦點(diǎn)位置對(duì)孔的質(zhì)量影響:若焦點(diǎn)與加工表面之間距離很大,則激光能量密度顯著減小,不能進(jìn)行加工。 ? 激光焊接 ◎ 與打孔相比 , 激光焊接所需能量密度較低 , 因不需將材料氣化蝕除 , 而只要將工件的加工區(qū)燒熔使其粘合在一起 。 Real 24 圖 774 激光焊接車身 圖 773 激光切割 25 ? 利用工具端面作超聲( 16~ 25kHz) 振動(dòng) , 使工作液中的懸浮磨粒對(duì)工件表面撞擊拋磨來(lái)實(shí)現(xiàn)加工 。 ? 工具與工件不需作復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng),機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。采用超聲復(fù)合加工(如超聲車削,超聲磨削,超聲電解加工,超聲線切割等)可提高加工效率。 177。因此,全球性的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整呈現(xiàn)出一種集資源優(yōu)化利用與環(huán)境保護(hù)治理于一體化的新的制造模式 ———綠色制造 GM GreenManufacture,這就是向 資源利用合理化,廢棄物生產(chǎn)少量化,對(duì)環(huán)境無(wú)污染、少污染 的方向發(fā)展的綠色戰(zhàn)略趨勢(shì)。未來(lái)制造模式的特點(diǎn)是:以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變;多層管理向扁平網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變;固定制造組織向動(dòng)態(tài)組織轉(zhuǎn)變;質(zhì)量符合觀向全面滿意觀轉(zhuǎn)變;集中制造向分散網(wǎng)絡(luò)化制造轉(zhuǎn)變。如傳統(tǒng)的車削和磨削由于采用了新的工藝,整個(gè)加工過(guò)程都未使用冷卻液,則這種 干切削就可稱為可持續(xù)制造技術(shù) 。此外,在機(jī)械裝備的全壽命周期費(fèi)用中,機(jī)械裝備的后半生(使用、維修、報(bào)廢)費(fèi)用占到 50%~70%。 原材料 ②③ 初級(jí)生產(chǎn)商 制造商 再制造商 用戶(維修) 再制造 再循環(huán) 再利用 ① ② ③ 圖 3 機(jī)電產(chǎn)品的物流示意圖 37 ◆ 再利用主要是指對(duì)經(jīng)檢驗(yàn)合格的廢舊產(chǎn)品零部件的直接利用。由圖看出,一個(gè)完整的再制造過(guò)程可以劃分為三個(gè)階段:①拆卸階段;②將已拆卸的零部件進(jìn)行檢查,再制造維修;③將維修好的零部件進(jìn)行重新組裝。 43 ◆ 誤差信號(hào)發(fā)生裝置產(chǎn)生出被補(bǔ)償對(duì)象固有誤差的誤差圖,作為補(bǔ)償系統(tǒng)中附加誤差的依據(jù); ◆ 信號(hào)同步反向裝置保證附加的誤差輸入與補(bǔ)償對(duì)象的固有誤差同步反向,即在任一時(shí)刻,這兩個(gè)誤差在理論上大小相等而相位相差 180度。當(dāng)被噴涂的材料經(jīng)噴嘴以粒子流形式高速噴射到基體表面而涂敷到表面上,顆粒間的結(jié)合大部分是機(jī)械結(jié)合,存在一定數(shù)量的孔隙。爆炸波令粒子飛行速度最高達(dá) 1500 m/s,超音速噴涂可使粒子飛行速度最高達(dá) 1770 m/s,涂層致密度及結(jié)合力可大大提高。如高爐熱風(fēng)支管、汽車曲軸、柴油機(jī)缸套。綠色加工可分為節(jié)約資源(含能源)的加工技術(shù)和環(huán)保型加工技術(shù)。加工韌性材料時(shí)尤其要解決好斷屑問(wèn)題。工作臺(tái)上的傾斜蓋板用絕熱材料制成,在機(jī)床上配置過(guò)濾系統(tǒng)排出灰塵,對(duì)機(jī)床主要部位進(jìn)行隔離。 干式切削與磨削 ? 干切削技術(shù) 在切削 (含磨削 )加工過(guò)程中,不使用冷卻潤(rùn)滑液或使用少量的冷卻潤(rùn)滑 MQL(小于 50 ml/加工小時(shí) ),且加工質(zhì)量和加工時(shí)間與濕式切削相當(dāng)或更好的切削技術(shù)稱為干式切削。 ◆ 采用刀具涂層技術(shù);涂層刀具分兩大類:一類是 “硬 ”涂層刀具,如 TiN、 TIC和 Al203等涂層刀具。 ◆ 刀具幾何形狀設(shè)計(jì); 應(yīng)使刀具有較大的前角和刃傾角,配以適宜的負(fù)倒棱或前刀面加強(qiáng)單元。干切削機(jī)床的基礎(chǔ)大件要采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)并盡量由熱膨脹系數(shù)小的材料制成,必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)一步采取熱平衡和熱補(bǔ)償?shù)却胧? ?干切削加工工藝 干切削通常是在大氣氛圍中進(jìn)行,但在特殊氣體氛圍中(如氮?dú)?、冷風(fēng)或采用干式靜電冷卻技術(shù))而不使用切削液進(jìn)行的切削也取得了良好的效果。其基本原理是通過(guò)電離器將壓縮空氣離子化、臭氧化(所消耗的功率不超過(guò) 25W),然后經(jīng)由噴嘴送至切削區(qū),在切削點(diǎn)周圍形成特殊氣體氛圍。 57 ?高速干切削技術(shù) 它是在高速切削技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合干切削技術(shù)或微量切削液的準(zhǔn)干切削技術(shù),將高速切削與干切削技術(shù)有機(jī)地融合,結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn),并對(duì)它們的不足進(jìn)行了有效補(bǔ)償?shù)囊豁?xiàng)新興先進(jìn)制造技術(shù)。 ◆ 加工中心在鋼件上干式鉆孔,解決排屑與斷鉆頭等問(wèn)題的措施有:加大排屑槽,加大鉆頭的背錐以增大容屑空間,采用TiN涂層刀具可鉆 φ65 mm的孔。 但具體實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難 。點(diǎn)磨削是利用超高線速度( 120~ 250m/s)
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