清華大學(xué)機(jī)械制造工藝第2章(編輯修改稿)
2025-06-15 11:05 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電解磨削－ 特點(diǎn) （ 1） 克服了電解加工精度不高的弱點(diǎn) ， 集中了電解加工和機(jī)械磨削的優(yōu)點(diǎn) 。 其加工精度平均為 mm，最高可達(dá) mm， 表面粗糙度 Ra值平均為 ，最高可達(dá) ； （ 2） 其磨削效率一般高于機(jī)械磨削 ， 而砂輪的損耗遠(yuǎn)比機(jī)械磨削小 。 3） 用途 ：電解磨削適合于磨削高強(qiáng)度 、 高硬度 、熱敏性和磁性材料 ， 如硬質(zhì)合金 、 高速鋼 、 不銹鋼 、鈦合金 、 鎳基合金等 。 激光加工 （ LBM） ? 利用光能量進(jìn)行加工的一種方法 。 它可以用于打孔 、切割 、 雕刻 、 焊接 、 熱處理等 。 加工原理與特點(diǎn) 激光加工的應(yīng)用 激光－基本知識(shí) ? 普通光源的發(fā)光 ： 自發(fā)輻射為主 ， ? 激光的發(fā)射 ： 受激輻射為主 。 （ 1） 激光是能量密度非常高的單色光 ， 通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)聚焦成平行度很高的微細(xì)光束 ， 可得到極大的能量密度 （ 108～ 1010 W/cm2） 。 （ 2） 當(dāng)激光照射到工件表面 ， 光能被工件吸收并迅速轉(zhuǎn)化為熱能 ， 產(chǎn)生 10000℃ 以上的高溫 ， 從而能在極短的時(shí)間內(nèi)使各種物質(zhì)熔化和氣化 。 激光加工原理 ? 固體激光器中激光的產(chǎn)生和工作原理圖 。 （ 1） 激光器 ： 把電能轉(zhuǎn)變成光能 ， 產(chǎn)生激光束 。 （ 2） 由工作物質(zhì) 、 激勵(lì)能源 、 全反射鏡和部分反射鏡四部分組成 。 激光加工原理 2 ① 工作物質(zhì)：固體 ， 如 釔鋁石榴石 等 。 ② 激勵(lì)能源 ， 光泵 （ 脈沖氙燈 ） ：它 將工作物質(zhì)內(nèi)部原子中的粒子由低能級(jí)激發(fā)到高能級(jí) ， 使 其 造成“ 粒子數(shù)反轉(zhuǎn) ” 分布 ， 并受激輻射產(chǎn)生激光 。 激光加工原理 3 ③ 激光在光學(xué)諧振腔 （ 全反射與部分反射鏡 ） 內(nèi)來(lái)回反射 ， 激發(fā) ， 反饋放大； ④ 由部分反射鏡的一端輸出激光 。 激光加工原理 4 3） 通過(guò)透鏡聚焦形成高能激光 ， 照射到工件表面上 。 4） 對(duì)不透明的物質(zhì) ， 大部分光能被加工表面吸收并轉(zhuǎn)換成的熱能 ， 使照射區(qū)域的物質(zhì)熔化 與 氣化 ， 形成小凹坑 。 隨著激光能量的被吸收 ， 凹坑中金屬蒸氣迅速膨脹 ， 產(chǎn)生微型爆炸 ， 把熔融物高速?lài)娚涑鰜?lái) 。熔融物高速?lài)娚渌a(chǎn)生的反沖壓力又在工件內(nèi)部形成一個(gè)方向性很強(qiáng)的沖擊波 。 （ 5） 工件材料在高溫熔融和沖擊波的綜合作用下 ， 蝕除了部分物質(zhì) ， 打出錐度小孔 。 激光加工－工藝特點(diǎn) 1） 功率密度高 ， 幾乎能加工所有材料 。 如高溫合金 。 2） 加工速度快 （ 打孔僅用 ） 、 熱影響區(qū)小 ， 無(wú)加工變形 ， 易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工 。 3） 可透過(guò)玻璃等透明材料對(duì)工件進(jìn)行加工 ， 如焊接真空管內(nèi)部的器件等 。 4） 能聚焦成極細(xì)的激光束 ， 可進(jìn)行精密細(xì)微加工 。 打孔孔徑為 ～ 1 mm， 最小可達(dá) ， 長(zhǎng)徑比可達(dá) 501100。 切割時(shí) ， 切縫寬度只有 ～ ，切割金屬的厚度可達(dá) 10 mm以上 。 激光加工的應(yīng)用－打孔 1） 打微型小孔 ： （ 177。 ） ， YAG激光加工 。 （ 1） 脈沖激光 ， 多次重復(fù)照射完成打孔加工； （ 2） 焦點(diǎn)位置將嚴(yán)重影響加工后的孔形； ① 當(dāng)焦點(diǎn)低于加工面時(shí) ， 加工孔是圓錐形 （ a）） ； ② 當(dāng)焦點(diǎn)正落在加工面上時(shí) ， 加工孔直徑相同 （ b） ； ③ 當(dāng)焦點(diǎn)高于加工面時(shí) ， 加工孔呈腰鼓形 （ c） 。 激光打孔特點(diǎn) 2） 特點(diǎn) ： （ 1） 效率非常高 ， 特別是對(duì)金剛石和寶石等特硬材料； 。 （ 2） 尺寸精度可達(dá) IT7， Ra值為 ～ 。 （ 3） 打孔以后 ， 被蝕除的材料會(huì)重新凝固 ， 應(yīng)采取了吹氣或吸氣措施 ， 以排除蝕除產(chǎn)物 。 激光加工的應(yīng)用－切割 1） 與 激光打孔的原理基本相同 ， 功率密度為 105～107W/cm2。 ? 工件與激光束之間 按 所需切割的形狀沿 X， Y方向進(jìn)行相對(duì)移動(dòng) 。 2） 可在激光照射部位同時(shí)噴吹氧 （ 對(duì)金屬 ） 、 氮 （ 對(duì)非金屬 ） 等氣體 ， 吹去熔化物 來(lái) 提高加工效率 。 ? 對(duì)金屬吹氧 ， 還可利用氧與高溫金屬的反應(yīng) ， 促進(jìn)照射點(diǎn)的熔化； 激光切割－特點(diǎn) （ 1） 具有切縫窄 、 速度快 、 熱影響區(qū)小 、 成本低等優(yōu)點(diǎn) ， 方便地切割出各種曲線(xiàn)形狀 。 （ 2） 可加工飛機(jī)蒙皮 、 蜂窩結(jié)構(gòu) 、 直升機(jī)旋翼
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