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特種加工基本原理及發(fā)展方向(參考版)

2024-11-04 12:18本頁面
  

【正文】 以多種能量同時作用 , 相互取長補(bǔ)短的復(fù)合加工技術(shù) , 如電解磨削、電火花磨削、電解放電加工、超聲電火花加工等 ,需要不斷。必須花大力氣處理并利用廢氣、廢液、廢渣 , 向“ 綠色 ” 加工的方向發(fā)展。、污染問題是影響和限制有些特種加工應(yīng)用、發(fā)展的嚴(yán)重障礙。、開發(fā)新工藝方法及復(fù)合工藝。高新技術(shù)的發(fā)展促使高新技術(shù)產(chǎn)品向超精密化與小型化方向發(fā)展 , 對產(chǎn)品零件的精度與表面粗糙度提出更嚴(yán)格的要求。充分利用計算機(jī)技術(shù)對特種加工設(shè)備的控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化 , 加大對特種加工的基本原理、加工機(jī)理、工藝規(guī)律、加工穩(wěn)定性等深入研究的力度 , 建立綜合工藝參數(shù)自適應(yīng)控制裝置、數(shù)據(jù)庫等(如超聲、激光等加工), 進(jìn)而建立特種加工的 CAD /CAM與 FMS(Flexible ManufacturingSystem,柔性制造系統(tǒng))系統(tǒng) , 使加工設(shè)備向自動化、柔性化方向發(fā)展 , 這是當(dāng)前特種加工技術(shù)的主要發(fā)展方向。 它是利用加工工具的超聲頻振動,通過磨料懸浮液加工硬脆材料的一種成形方法、 , m,它適宜加工任何脆硬材料,可加工各種孔和型腔,也可進(jìn)行套料切割、開槽和雕刻等,由于超聲波加工的生產(chǎn)效率比電火花加工低,而加工精度和表面粗糟度相對較好,所以常用于對工件的拋磨和光整加工。如對脆性材料的物理化學(xué)特性多樣的研究,可以開發(fā)出對脆性材料進(jìn)行無微細(xì)裂紋且經(jīng)濟(jì)性高的有效的工藝,并可預(yù)測出各種不同的復(fù)合加工工藝的物理參數(shù)和磨料特性下的表面精整質(zhì)量、形狀精度和材料去除率,以利于對加工過程進(jìn)行優(yōu)化控制。發(fā)展虛擬制造技術(shù)。復(fù)合加工的技術(shù)發(fā)展趨勢:復(fù)合加工是對傳統(tǒng)中常用的單一的機(jī)械加工、電加工和激光加工等方法的重要發(fā)展和補(bǔ)充。復(fù)合加工的方法大多是在機(jī)械加工的同時,應(yīng)用流體力學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、電力、磁力和聲波等能量進(jìn)行綜合加工。(CM,Combined Machinin)是指用多種能量組合進(jìn)行材料去除的工藝方法,以便能提高加工效率或獲得很高的尺寸精度、形狀精度和表面完整性。如今,電解加工技術(shù)已成為研制先進(jìn)的航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵制造技術(shù)之一。(ECM,Electrochemical Machining)屬于電化學(xué)加工范疇,它是利用金屬在電解液中發(fā)生“陽極溶解”的原理,將零件加工成形的。它已廣泛用于加工各種模具、曲面零件、異形孔和盲孔,用電火花切割可切割沖模,二次曲面或空間曲面的零件,用電火花鏜、磨可加工高精度的小孔、外圓、內(nèi)外螺紋和齒輪等。電火花加工方法,按其加工過程中工具與工件相對運(yùn)動的方式和加工用途的不同,可分為電火花穿孔和成形加工、電火花線切割、電火花磨削、電火花同步回轉(zhuǎn)加工及電火花強(qiáng)化與刻字等幾大類。總能量的一部分也釋放到工具電極上造成工具磨損。它是將工具電極和工件置于絕緣的工作液中,工件和工具分別接直流脈沖電源正極和負(fù)極,加上電壓,因電極之間的放電效應(yīng),產(chǎn)生火花放電對金屬產(chǎn)生腐蝕來進(jìn)行加工。由于特種加工技術(shù)具有其它常規(guī)加工技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)代加工技術(shù)中,占有越來越重要的地位。熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化、熱影響區(qū)及毛刺等表面缺陷均比機(jī)械切削表面小。它們瞬時能量密度高,可以直接有效地利用各種能量,造成瞬時或局部熔化,以強(qiáng)力、高速爆炸、沖擊去除材料。特種加工技術(shù)只需簡單的進(jìn)給運(yùn)動即可加工出三維復(fù)雜型面。因?yàn)楣ぞ吲c工件不直接接觸,加工時無明顯的強(qiáng)大機(jī)械作用力,故加工脆性材料和精密微細(xì)零件、薄壁零件、彈性元件時,工具硬度可低于被加工材料的硬度。與常規(guī)機(jī)械加工方法相比它具有許多獨(dú)到之處。本文介紹了概念、特點(diǎn)、分類以及近些年應(yīng)用于特種加工的一些新方法、新工藝。18.電火花型腔加工的工藝方法有:(單電極加平動法)、(多電極更換法)、(分解電極法)、(簡單電極數(shù)控創(chuàng)成法)等。16.精密和超精密磨料加工分為(固結(jié)磨料)加工和(游離磨料)加工兩大類。14.常用的超聲變幅桿有(圓錐形)、(指數(shù)形)及(階梯形)三種形式。12.實(shí)現(xiàn)超精密加工的技術(shù)支撐條件主要包括:(超精密加工機(jī)理與工藝方法)、(超精密加工機(jī)床設(shè)備)、(超精密加工工具)、(精密測量和誤差補(bǔ)償)、高質(zhì)量的工件材料、超穩(wěn)定的加工環(huán)境條件等。10.電火花加工按工件和工具電極相對運(yùn)動的關(guān)系可分為:電火花(穿孔成形加工)、電火花(線切割加工)、電火花(磨削加工)、電火花(展成加工)、電火花表面強(qiáng)化和刻字等類型。08.電火花加工型腔工具電極常用的材料有:(純銅)、(石墨)、(銅鎢合金)等。(磨料在超聲振動作用下的機(jī)械撞擊和拋磨)作用來去除材料的,同時產(chǎn)生的液壓沖擊和空化現(xiàn)象也加速了蝕除效果,故適于加工(硬脆)材料。04.電火花加工蝕除金屬材料的微觀物理過程可分為(介質(zhì)電離擊穿)、(介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化)、(蝕除物拋出)和(間隙介質(zhì)消電離)四個階段。02.精密和超精密加工機(jī)床主軸軸承的常用形式有(液體靜壓軸承)和(空氣靜壓軸承)。三、填空題01.超精密機(jī)床導(dǎo)軌部件要求有極高的直線運(yùn)動精度,不能有爬行。4電火花成形加工的主要工藝指標(biāo)有加工速度,加工深度,表面粗糙度和電極損耗 等4電火花成型加工中罕用的電極材料有石墨、紫銅、銀鎢合金、銅鎢合金、鋼 等,一般精密、小電極用紫銅來居工,而大的電極用石墨。3數(shù)控電火花成形加工工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)的工作方式有吸入式、噴入式兩種。3數(shù)控電火花成形加工機(jī)床主要由主機(jī)、工作液箱和數(shù)控電源柜等部分組成。3當(dāng)加工沖孔模具時,以沖孔的凸模為基準(zhǔn),凸模的間隙補(bǔ)償量 凸 = r絲+δ電,凹模 的間隙補(bǔ)償量 凹 = r絲+δ電δ配。3電極絲垂直度找正的常見方法有用找正塊進(jìn)行火花法找正和用校正器進(jìn)行校正兩重。3穿絲孔是電極絲相對工件運(yùn)動的起點(diǎn),同時也是程序執(zhí)行的起點(diǎn),一般選在工件上的基準(zhǔn)點(diǎn)處,穿絲孔罕用直徑一般為 3至10mm。電加工參數(shù)包括峰直電流、脈沖寬度、脈沖間隔等。2線切割3B格式編程中加工逆圓弧時也有四重加工指:NRNRNRNR4。2線切割3B格式編程中加工直線時有四重加工指令:LLLL4。2電火花線切割3B編程格式中,B表示分隔符,X表示X軸坐標(biāo)的絕對直,Y表示Y軸坐標(biāo)的絕對直,J表示加工線段計數(shù)長度,G表示加工線段計數(shù)方向,Z表示加工指令。2數(shù)控電火花線切割機(jī)床的編程,主要采用ISO編程、3 B編程、自動編程三重格式編寫。工作液起排屑、冷卻、絕緣等作用。脈沖電源波形及三個重要參數(shù)峰值電流、脈沖寬度、脈沖間隔。1電火花線切割加工罕用的夾具主要有磁性夾具和專用夾具。1線切割加工時,工件的裝夾方式有懸臂式撐持裝夾,垂直刃口撐持裝夾,橋式撐持裝夾,和板式撐持裝夾。1線切割加工中罕用的電極絲有鉬絲、鎢絲、銅絲和鎢鉬合金絲。1高速走絲線切割機(jī)主要由機(jī)床、脈沖電源、控制系統(tǒng)三大部分組成。另一類是低速走絲電火花線切割機(jī)或單向走絲電火花線切割機(jī),一般走絲速度低于 ,用于加工高精度的模具和零件。1根據(jù)走絲速度,電火花線切割機(jī)通常分為兩大類:一類是高速走絲電火花線切割機(jī)或往復(fù)走絲電火花線切割機(jī),這類機(jī)床的電極作高速往復(fù)運(yùn)動,一般走絲速度為 8——10m/s,用于加工中、低精度的模具和零件。1電火花線切割加工中被切割的工件作為 工件電極,電極絲作為 工具電極。數(shù)控電火花線切割機(jī)床能加工各種高硬度、高強(qiáng)度、高韌度和高熔點(diǎn)的導(dǎo)電材料。特種加工是直接利用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法。電化學(xué)加工包括從工件上去除金屬的電解加工和向工件上沉積金屬的電鍍、涂覆加工兩大類。電火花加工中常用的電極結(jié)構(gòu)形式是整體電極、組合電極、鑲拼式電極。數(shù)控電火花機(jī)床數(shù)控?fù)u動的伺服方式有自由搖動、步進(jìn)搖動、鎖定搖動。(4分)1快速成型的數(shù)據(jù)接口主要有:快速成型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式即STL格式 和 快速成型設(shè)備的通用數(shù)據(jù)接口即CLI 格式。(2分)1線切割控制系統(tǒng)作用主要是:1)自動控制電極絲相對于工件的運(yùn)動軌跡;2)自動控制伺服的進(jìn)給速度。(2分)快走絲線切割機(jī)床的工作液廣泛采用的是 乳化液,其注入方式為 噴入式。(2分)電火花加工是利用電火花放電腐蝕金屬的原理,用工具電極對工件進(jìn)行復(fù)制加工的工藝方法,其應(yīng)用范圍分為兩大類:穿孔加工、型腔加工。(3分)電火花加工的自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由以下幾部分組成:測量環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、放大驅(qū)動環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)、調(diào)節(jié)對象。(3分)在電火花加工中,提高電蝕量和加工效率的電參數(shù)途徑有:提高脈沖頻率、增加單個脈沖能量、減少脈沖間隔。(1分)電火花加工原理是基于 工具和工件(正、負(fù)電極)之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象,來蝕除多余的金屬,以達(dá)到對零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量等預(yù)定的加工要求。當(dāng)加工間隙△減小并趨近于零時,由于電解產(chǎn)物的影響,陽極金屬蝕除速度并不會趨于無窮大,實(shí)際加工速度將隨△減小反而降低。為了有效移除電解產(chǎn)物,保證加工的持續(xù)進(jìn)行,可采用工具電極間歇回退加工方式來強(qiáng)化加工間隙內(nèi)部電解液的更新。在微小加工間隙時不能簡單地根據(jù)陽極金屬理想蝕除速度公式來確定加工間隙和加工速度等參數(shù),否則會得出與實(shí)際情況矛盾的結(jié)果。當(dāng)加工間隙△繼續(xù)減小,趨近于零時,加工速度隨..△近似呈現(xiàn)線性減小,這是由于在加工間隙很小時,間隙空間內(nèi)容污(反應(yīng)產(chǎn)物)能力弱,陽極金屬蝕除速度迅速降低,有效加工時間很短,此時反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟成為加工過程的控制步驟,加工速度主要受電解產(chǎn)物移除速度的影響。較小,電解產(chǎn)物生成速度較慢,對間隙內(nèi)加工條件的影響較小,此時電化學(xué)反應(yīng)步驟是加工過程的控制步驟,加工速度主要受影響。因此間歇回退加工過程實(shí)際由電化學(xué)反應(yīng)步驟和反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟交替控制,加工速度的計算和優(yōu)化必須綜合考慮由法拉第電解定律得出的陽極金屬蝕除速度和反應(yīng)產(chǎn)物的移除速度的影響。在圖1中,T為每次回退(含快退、快進(jìn)過程)所需時間,由伺服控制裝置的響應(yīng)速度決定;T,為兩次回退之問的進(jìn)給加工時間。間歇回退方式對單電極和陣列電極加工都適用,在微細(xì)電解加工研究中得到了較多的應(yīng)用。但由于在電極端部中心處離心力接近零,電解產(chǎn)物無法順利排出,故仍需依賴間歇回退來強(qiáng)化電解液更新“。電極高速旋轉(zhuǎn)時,由于電解液具有一定粘性,旋轉(zhuǎn)電極的邊界將拽引著周圍的流體隨它一起作圓周運(yùn)動,加強(qiáng)了間隙內(nèi)電解液的對流,改善了流場。此時僅對加工區(qū)進(jìn)行外部沖液只能移除掉加工區(qū)域外部和淺表處的反應(yīng)產(chǎn)物,加工間隙 內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物仍會蓄積。2電解產(chǎn)物移除策略為了有效地移除電解產(chǎn)物,保證加工的持續(xù)進(jìn)行,常規(guī)電解加工主要利用高壓、高速的電解液流動來帶走反應(yīng)產(chǎn)物(包括反應(yīng)熱)。如這些電解產(chǎn)物不能及時有效地被移除掉而蓄積在加工間隙中,其中的金屬沉淀產(chǎn)物還會逐漸在陽極表面沉積,形成一層薄膜,阻礙反應(yīng)的發(fā)生;陰極上生成的氫氣逐漸積聚,這樣不只是減慢了反應(yīng)速度,甚至可能在陰、陽極問搭成連續(xù)的氣泡橋或形成空穴,而使加工中斷。(5b)反應(yīng)后液相傳質(zhì)步驟——可溶性反應(yīng)產(chǎn)物從電極表面向溶液內(nèi)部遷移。(4)表面隨后轉(zhuǎn)化步驟——反應(yīng)粒子在電極表面或表面附近液層進(jìn)行反應(yīng)后的轉(zhuǎn)化,如反應(yīng)產(chǎn)物從電極表面脫附、復(fù)合、分解、歧化或其他化學(xué)變化。(2)表面前置轉(zhuǎn)化步驟——反應(yīng)粒子在電極表面或表面附
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