【正文】 第七章 其他特種加工技術(shù) 習(xí)題 1. 請比較說明各種特種加工方法的加工原理 。 離子刻蝕可達(dá)納米級精度 ， 離子鍍膜可控制在亞微米級精度 ， 離子注入的深度和濃度亦可精確地控制 。 3) 離子鍍 (又稱離子濺射輔助沉積 ) 離子同時轟擊靶材和工件表面 ， 目的是為了增強(qiáng)膜材與工件基材之間的結(jié)合力 。 第七章 其他特種加工技術(shù) 離子束加工的物理基礎(chǔ)是離子束射到材料表面時所發(fā)生的撞擊效應(yīng) 、 濺射效應(yīng)和注入效應(yīng) 。 拉制電子束速度和磁場強(qiáng)度 ， 即可控制曲率半徑 。 (4) 電子束加工需要整套的專用設(shè)備和真空系統(tǒng) ， 價格較貴 ， 故在生產(chǎn)中受到一定程度的限制 。 第七章 其他特種加工技術(shù) 2． 特點(diǎn)與應(yīng)用 電子束加工的特點(diǎn)如下： (1) 電子束能夠極其微細(xì)地聚焦 (可達(dá) l～ μm)， 故可進(jìn)行微細(xì)加工 。 第七章 其他特種加工技術(shù) 圖 717 超聲波加工的型孔、腔孔類型 ( a ) 加工圓孔 ( b ) 加工型腔 ( c ) 加工異形孔 ( d ) 套料加工 ( e ) 加工微細(xì)孔第七章 其他特種加工技術(shù) 圖 718 超聲波切割加工 1234 54321( a ) 超聲切割單晶硅片示意圖1— 變幅桿； 2— 工具 ( 薄鋼片 ) ；3— 磨料液； 4— 工件 ( 單晶硅 )( b ) 刀具1— 變幅桿； 2— 焊縫； 3— 鉚釘；4— 導(dǎo)向片； 5— 軟鋼刀片( c ) 切割成的陶瓷模塊第七章 其他特種加工技術(shù) 圖 719 超聲波清洗裝置 1234567891— 清洗槽；2— 變幅桿；3— 壓緊螺釘；4— 壓電陶瓷換能器；5— 鎳片 ( ＋ ) ；6— 鎳片 ( － ) ；7— 接線螺釘；8— 墊圈；9— 鋼墊塊第七章 其他特種加工技術(shù) 其他常用特種加工技術(shù) 電子束加工 1. 加工原理 電子束加工是利用高速電子的沖擊動能來加工工件的 ， 如圖 720所示 。 常用的磨料有碳化硼 、 碳化硅 、 氧化硒或氧化鋁等；常用的工作液是水 ， 有時用煤油或機(jī)油 。 變幅桿的常見形式如圖 716所示 ， 加工中工具頭與變幅桿相連 ， 其作用是將放大后的機(jī)械振動作用于懸浮液磨料對工件進(jìn)行沖擊 。聲學(xué)部件主要由換能器、振幅擴(kuò)大棒及工具組成。 第七章 其他特種加工技術(shù) 2. 超聲波加工設(shè)備 超聲波加工裝置如圖 715所示 。 表面粗糙度 Ra值很小 ， 可達(dá) μm， 加工精度可達(dá) ～ mm， 而且可以加工薄壁 、 窄縫 、 低剛度的零件 。 2) 特點(diǎn) 超聲波加工的主要特點(diǎn)如下： (1) 適合于加工各種硬脆材料 ， 特別是某些不導(dǎo)電的非金屬材料 ， 例玻璃 、 陶瓷 、 石英 、 硅 、 瑪瑙 、 寶石 、 金剛石等 。所謂空化現(xiàn)象 ， 是指當(dāng)工具端面以很大的加速度離開工件表面時 ， 加工間隙內(nèi)形成負(fù)壓和局部真空 ， 在磨料液內(nèi)形成很多微空腔；當(dāng)工具端面以很大的加速度接近工件表面時 ， 空泡閉合 ， 引起極強(qiáng)的液壓沖擊波 ， 從而使脆性材料產(chǎn)生局部疲勞 ， 引起顯微裂紋 。 激光淬火變形小 ， 還能解決低碳鋼的表面淬火強(qiáng)化問題 。 激光焊接一般無需焊料和焊劑 ， 只需將工件的加工區(qū)域 “ 熱熔 ” 在一起即可 ， 如圖 712所示 。 3) 激光打標(biāo) 激光打標(biāo)是指利用高能量的激光束照射在工件表面 ， 光能瞬時變成熱能 ， 使工件表面迅速產(chǎn)生蒸發(fā) ，從而在工件表面刻出任意所需要的文字和圖形 ， 以作為永久防偽標(biāo)志 (如圖 711所示 )。 激光切割大多采用大功率的 CO2激光器 ， 對于精細(xì)切割 ， 也可采用 YAG激光器 。 激光打孔的質(zhì)量主要與激光器輸出功率和照射時間 、焦距與發(fā)散角 、 焦點(diǎn)位置 、 光斑內(nèi)能量分布 、 照射次數(shù)及工件材料等因素有關(guān) 。 這類加工任務(wù) ， 用常規(guī)的機(jī)械加工方法很困難 ， 有的甚至是不可能的 ， 而用激光打孔 ， 則能比較好地完成任務(wù) 。 第七章 其他特種加工技術(shù) 2) 導(dǎo)光聚焦系統(tǒng) 根據(jù)被加工工件的性能要求 ， 光束經(jīng)放大 、 整形 、 聚焦后作用于加工部位 ， 這種從激光器輸出窗口到被加工工件之間的裝置稱為導(dǎo)光聚焦系統(tǒng) 。 1) 激光器 激光器是激光加工的重要設(shè)備，它的任務(wù)是把電能轉(zhuǎn)變成光能，產(chǎn)生所需要的激光束。 (3) 可用反射鏡將激光束送往遠(yuǎn)離激光器的隔離室或其它地點(diǎn)進(jìn)行加工 。 在這樣的高溫下 ， 任何材料都將瞬時急劇熔化和汽化 ， 并爆炸性地高速噴射出來 ， 同時產(chǎn)生方向性很強(qiáng)的沖擊 。 圖 77(a)、 (b)分別為立軸矩臺平面磨削 、 臥軸矩臺平面磨削的示意圖 。 因?yàn)殡娊饽ハ骷庸ぶ?， 一方面工件尺寸或形狀是靠磨輪刮除鈍化膜得到的 ， 故能獲得比電解加工好的加工精度；另一方面 ， 材料的去除主要靠電解加工 ， 加工中產(chǎn)生的磨削力較小 ， 不會產(chǎn)生磨削毛刺 、 裂紋等現(xiàn)象 ， 故加工工件的表面質(zhì)量好 。 不同之處在于：電解磨削中 ， 陽極鈍化膜的去除是靠磨輪的機(jī)械加工去除的 ， 電解液腐蝕力較弱；而一般電解加工中的陽極鈍化膜的去除 ，是靠高電流密度去破壞 (不斷溶解 )或靠活性離子 (如氯離子 )進(jìn)行活化 ， 再由高速流動的電解液沖刷帶走的 。 加工原理如圖 76所示 。 其中圖 (a)為電鑄過程中的陰極母模簡圖 ， 圖 (b)為母模進(jìn)行引導(dǎo)線及包扎絕緣處理圖 ， 圖 (c)為電鑄 ， 圖 (d)為電鑄產(chǎn)品后處理圖 。 第七章 其他特種加工技術(shù) 4) 恒溫控制系統(tǒng) 電鑄時間很長 ， 所以必須設(shè)置恒溫控制設(shè)備 。 常用硅整流 ， 電壓為 6～ 12 V左右 ， 并可調(diào) 。 2． 電鑄設(shè)備 鑄設(shè)備 (如圖 74所示 )主要包括電鑄槽 、 直流電源 、 攪拌和循環(huán)過濾系統(tǒng) 、 恒溫控制系統(tǒng)等 。 如電鑄鎳 ， 一般需要一周左右 。 (2) 母模材料不限于金屬 ， 有時還可用制品零件直接作為母模 。 第七章 其他特種加工技術(shù) 電鑄原理如圖 74所示 ， 在直流電源的作用下 ， 金屬鹽溶液中的金屬離子在陰極獲得電子而沉積在陰極母模的表面 。 加工完一個葉片 ， 退出陰極 ， 經(jīng)分度后再加工下一個葉片 。 NaClO3電解液的散蝕能力小 ， 故加工精度高 ， 對機(jī)床 、 設(shè)備等的腐蝕很小 ， 廣泛地應(yīng)用于高精度零件的成型加工 。 第七章 其他特種加工技術(shù) NaCl 電解液價廉易得，對大多數(shù)金屬而言，其電流效率均很高，加工過程中損耗小并可在低濃度下使用，應(yīng)用很廣。 同時電解液也擔(dān)負(fù)著及時把加工間隙內(nèi)產(chǎn)生的電解產(chǎn)物和熱量帶走的任務(wù) ， 起到更新和冷卻的作用 。 1) 直流電源 電解加工常用的直流電源為硅整流電源和晶閘管整流電源 ， 其主要特點(diǎn)及應(yīng)用見表 72。 第七章 其他特種加工技術(shù) (4) 陰極工具在理論上不損耗 ， 基本上可長期使用 。 只要是金屬 ， 不管其硬度和強(qiáng)度多大 ， 都可加工 。這時，工件陽極開始溶解。 電解加工可以加工復(fù)雜成型模具和零件 ， 例如汽車 、