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精密机械加工技术简介威廉williamhill官网在线登录
威廉williamhill官网在线登录• 与传统的机械加工相比,特种加工的不 同点是: • (1) 不是主要依靠机械能,而是主 要用其他能量(如电、化学、光、声、热等) 去除金属材料。 • (2) 加工过程中工具和工件之间不 存在显著的机械切削力,故加工的难易与 工件硬度无关。
• 超声波抛光是利用工具端面做超声振动, 通过磨料悬浮液对硬脆材料进行光整加工, 加工精度 0.01~0.02µm,表面粗糙度 Ra0.1µm。超声抛光 设备简单,操作、维 修方便,工具可用较软的材料制作,而且 不需作复杂的运动,主要用来加工硬脆材 料,如不导电的非金属材料,当加工导电 的硬质金属材料时,生产率较低。
也称金刚石刀具切削(SPDT),用高精密的机床 和单晶金刚石刀具进行切削加工,主要用于铜、 铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工,如计 算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反 光镜等,比一般切削加工精度要高1~2个等级。 例如用精密车削加工的液压马达转子柱塞孔圆 柱度为0.5~1µm,尺寸精度1~2µm;红外反光 镜的表面粗糙度 Ra0.01~0.02µm,还具有较 好的光学性质。从成本上 看,用精密切削加工 的光学反射镜,与过去用镀铬经磨削加工的产 品相比,成本大约是后者的一半或几分之一。
• 5.1 钢铁的氧化、磷化处理 • 5.2 铝和铝合金的阳极氧化或化学氧化
随着社会生产的需要和科学技术的进步,20 世纪40年代,前苏联科学家拉扎连柯夫妇研究开 关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因,发 现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化 而被腐蚀掉,开创和发明了电火花加工。
目前,精密加工是指加工精度为 1~0.1µm,表面粗糙度为 Ra0.1~0.01µm的加工技术,但这 个界限是随着加工技术的进步不断 变化的,今天的精密加工可能就是 明天的一般加工。
精密加工所要解决的问 题,一是加工精度,包 括形位公差、尺寸精度 及表面状况,有时有无 表面缺陷也是这一问题 的核心;
• (1)喷丸强化:喷丸强化又称受控喷丸, 它是在受喷材料的再结晶温度下进行的一 种冷加工方法,加工过程由弹丸在很高温 度下撞击受喷工件表面而完成。
• (2)表面热处理:是指仅对工件表层进行 热处理,以改变其组织和性能的工艺。 • (3)化学热处理:是将金属或合金工件置 于一定温度的活性介质中保温,使一种或 几种元素渗入它的表层,以改变其化学成 分、组织和性能的热处理工艺。
• 与传统的机械加工相比,特种加工的不 同点是: • (3) 各种加工方法可以任意复合、扬 长避短,形成新的工艺方法,更突出其优 越性,便于扩大应用范围。如目前的电解 电 火 花 加 工 (ECDM) 、 电 解 电 弧 加 工 (ECAM) 就是两种特种加工复合而形成的 新加工方法。
正因为特种加工工艺具有上述特点,所 以就总体而言,特种加工可以加工任何硬 度、强度、韧性、脆性的金属或非金属材 料,且专长于加工复杂、微细表面和低刚 度的零件。 目前,国际上对特种加工技术的研究主 要表现在以下几个方面:
• (4)等离子扩散处理:又称离子轰击热 处理,是指在压力低于0.1MPa的特定气 氛中利用工件(阴极)和阳极之间产生 的辉光放电进行热处理的工艺。 • (5)离子注入表面改性:将所需的 气体或固体蒸气在真空系统中离化,引 出离子束后,用数千电子伏至数百电子 伏加速直接注入材料,达一定深度,从 而改变表面的成分和结构,达到改善性 能之目的。
但许多因素对精密切削的效果有影 响,所以要达到预期的效果很不容 易。同时,金刚石刀具切削较硬的 材料时磨损较快,如切削黑色金属 时磨损速度比切削铜快104倍,而 且加工出的工件的表面粗糙度和 几 何形状精度均不理想。
但磨削加工后,被加工的表面在磨 削力及磨削热的作用下金相组织要 发生变化,易产生加工硬化、淬火 硬化、热应力层、残余应力层和磨 削裂纹等缺陷。
• 工件材料必须具有均匀性和性能的一致性, 不允许存在内部或外部的微观缺陷。
• 精密测量是精密加工和超精密加工的必要 条件,有时要采用在线检测、在位检测以 及在线、精密与超精密加工方法
1、基于新原理的加工方法 2、开发精密的机械机构 3、开发高精度的测试系统 4、开发适用于精密加工并能获得 高精度、高表面质量的新型材料
• 2.1 加工对象与环境 • 精密加工和超精密加工都是以精密元件为加工对 象,加工时必须具有超稳定的加工环境。体环境 要求为: • (1)恒温:保证加工区极高的热稳定性。 • (2)防震:保证加工系统具有较高的动态稳定性。 • (3)超净:必须有与加工相对应的超净工作环境。
(1) 微细化。目前,国际上对微细电火花 加工、微细超声波加工、微细激光加工、 微细电化学加工等的研究正方兴未艾,特 种微细加工技术有望成为三维实体微细加 工的主流技术威廉williamhill官网在线登录。
• (2) 特种加工的应用领域正在拓宽。例如, 非导电材料的电火花加工,电火花、激光、 电子束表面改性等。
(3) 广泛采用自动化技术。充分利用 计算机技术对特种加工设备的控制系统、 电源系统进行优化,建立综合参数自适 应控制装置、数据库等,进而建立特种 加工的CAD/CAM和FMS系统,这是当前 特种加工技术的主要发展趋势。用简单 工具电极加工复杂的三维曲面是电解加 工和电火花加工的发展方向。目前已实 现用四轴联动线切割机床切出扭曲变截 面的叶片。随着设备自动化程度的提高, 实现特种加工柔性制造系统已成为各工 业国家追求的目标。
• (5)电火花涂敷:通过电极材料与金属零件 表面的火花放电作用,把作为火花放电电极的 导电材料熔渗于工件表层,从而形成含电极材 料的合金化涂层,提高工件表层的性能。 • (6)陶瓷涂敷:是以氧化物、碳化物、金 属陶瓷和其他无机物为基体的高温涂层,用于 金属表面主要在室温和高温起耐蚀、耐磨等作 用。 • (7)真空蒸镀:将工件放入真空室,并用 一定方法加热,使镀膜材料蒸发或升华,飞至 工件表面凝聚成膜。
用油石砂条组成的珩磨头,在一定 压力下沿工件表面往复运动,加工 后的表面粗糙度可达Ra0.4 ~0.1 µm,最好可到Ra0.025µm,主要 用来 加工铸铁及钢,不宜用来加工 硬度小、韧性好的有色金属。
通过介于工件和工具间的磨料及加工液, 工件及研具作相互机械摩擦,使工件达 到所要求的尺寸与精度的加工方法。精 密研磨与抛光对于金属和非金属工件都 可以达到其他加工方法所不能达到的精 度和表面粗糙度,被研磨表面的粗糙度 Ra≤0.025µm加工变质层很小,表面质 量高,精密研磨的设备简单,主要用于 平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求 的配偶件的加工,也可用于量规、量块、 喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。
是利用机械、化学、电化学的方法 对工件表面进行的一种微细加工, 主要用来降低工件表面粗糙度,常 用的方法有:手工或机械抛光、超 声波抛光、化学抛光威廉williamhill官网在线登录、电化学抛光 及电化学机械复合加工等。
• 手工或机械抛光是用涂有磨膏的抛光器, 在一定的压力下,与工件表面做相对运动, 以实现对工件表面的光整加工。加工后工 件表面粗糙度Ra≤0.05µm,可用于平面、 柱面、曲面及模具型腔的抛光加工。手工 抛光的加工效果与操作者的熟练程度有关。
• (1)机床主轴应具有极高的回转精度及很 高的刚性和热稳定性; • (2)机床的进给系统应能提供超精确的匀 速直线运动,保证在超低速条件下进给均 匀,不发生爬行;
• (3)为了在超精密加工时实现微量进给, 超精密机床必须配备位移精度极高的微量 进给机构; • (4)超精密加工机床广泛采用了微机控制 系统、自适应控制系统,避免了手工操作 引起的随机误差。
• 电化学抛光是利用电化学反应去除切削加 工所残留的微观不平度,以提高零件表面 光亮度的方法。它比机械抛光具有较高的 生产率和小的表面粗糙度:一般可达 Ra0.2µm,若原始表面为Ra0.4~0.2µm, 则 抛光后可提高到Ra0.1~0.08µm,加工后 工件具有较好的物理机械性能,使用寿命 长,但电化学抛光只能加工导电的材料。
• 化学抛光是通过硝酸和磷酸等氧化剂,在 一定的条件下,使被加工的金属表面氧化, 使表面平整化和光泽化。化学抛光设备简 单,可以加工各种形状的工件,效率较高, 加工的表面粗糙度一般为Ra≤0.2µm,但腐 蚀液对人体和设备有损伤,污染环境,需 妥善处理。主要用来对不锈钢、铜、铝及 其合金的光亮修饰加工。
• 4.1 概述 • 表面技术通过以下两个途径来提高材料抵 御环境作用的能力和赋予材料表面某种功 能特性。
• (1)施加各种覆盖层; • (2)用机械、物理威廉williamhill官网在线登录、化学等方法,改变材 料表面的形貌、化学成分、相组织、微观 结构、缺陷状态或应力状态,即采用各种 表面改性技术。
我国的特种加工技术起步较早。20世 纪50年代中期我国工厂已设计研制出电 火花穿孔机床,60年代末上海电表厂张 维良工程师在阳极—机械切割的基础上发 明了我国独创的快走丝线切割机床,上 海复旦大学研制出电火花线切割数控系 统。但是由于我国原有的工业基础薄弱, 特种加工设备和整体技术水平与国际先 进水平有不少差距,每年还需从国外进 口300台以上高档电加工机床。
• (1)电镀:电镀主要用于提高制件的抗蚀性、 耐磨性、装饰,或者使制件具有一定的功能。 • (2)堆焊:是在金属零件表面或边缘,熔焊 上耐磨、耐蚀或特殊性能的金属层,修复外形不 合格的金属零件及产品,提高使用寿命,降低生 产成本,或者用它制造双金属零部件的工艺技术。 •
• (3)涂装:它是用一定方法将涂料敷于工 件表面而形成涂膜的过程。 • (4)热喷涂:将金属、合金、金属陶 瓷及陶瓷材料加热到熔融或部分溶融,以 高的动能使其雾化成微粒并喷至工件表面, 形成牢固的镀覆层。
用精确修整过的砂轮在精密磨床上进行 的微量磨削加工,金属的去除量可在亚 微米级甚至更小,可以达到很高的尺寸 精度、形位精度和很低的表面粗糙度值。 尺寸精度0.1~0.3µm,表面粗糙度 Ra0.2~0.05µm,效率高。应用范围广 泛,从软金属到淬火钢、不锈钢、高速 钢等难切削材料,及半导体、玻璃、陶 瓷等硬脆非金属材料,几乎所有的材料 都可利用磨削进行加工。
二是加工效率,有些加 工可以取得较好的加工 精度,却难以取得高的 加工效率。
精密加工应该包括微 细加工和超微细加工、 光整加工等加工Fra Baidu bibliotek术。
传统的精密加工方法有布轮抛光、砂 带磨削、超精细切削、精细磨削、珩 磨、研磨、超精研抛技术、磁粒光整 等。
是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进 行加工,属于涂附磨具磨削加工的范畴, 有生产率高、表面质量好、使用范围广 等特点。国外在砂带材料及制作工艺上 取得了很大的成就,有了适应于不同场 合的砂带系列,生产出通用和专用的砂 带磨床,而且自动化程度不断提高(已有 全自动和自适应控制的砂带磨床),但国 内砂带品种少,质量也有待提高,对机 床还处于改造阶段。
• 后来,由于各种先进技术的不断应用,产生了 多种有别于传统机械加工的新加工方法。这些新 加工方法从广义上定义为特种加工(NTM,NonTraditional Machining),也被称为非传统加工技 术,其加工原理是将电、热、光、声、化学等能 量或其组合施加到工件被加工的部位上,从而实