第7章制造技術的開展DevelopmentofManufacturingTechnology本章主要內容：機械制造技術的開展趨勢、精細加工與超精細加工、非傳統加工方法。17.1先進制造技術及開展AdvancedManufacturingTechnologyandDevelopment27.1.1現代機械制造技術的特點現代制造技術即用先進的制造技術(AdvancedManufacturingTechnology，AMT)來替代傳統的制造技術。先進制造技術〔AMT〕是一種以優質、高效、低能耗、干凈和靈敏性為典型特征的新的機械制造技術。注重、開展和運用這種先進的制造技術對于一個國家國民經濟程度的開展有著艱苦的意義。3一、AMT的產生背景AMT首先由美國于20世紀80年代末提出。長期以來，美國政府只對根底研討、衛生安康、國防技術等給予經費支持，而對產業技術不予支持，主張產業技術經過市場競爭，由企業自主開展20世紀70年代，一批美國學者不斷鼓吹美國已進入“后工業化社會〞，以為制造業是“夕陽工業〞，主張經濟重心由制造業轉向高科技產業和第三產業4結果：導致美國在經濟上的競爭力下降，貿易逆差巨增，日本家電、汽車大量涌入并占領了美國市場。〔20世紀60年代美國汽車產量占世界汽車總產量的2/3，而到了80年代下降到缺乏1/3〕。20世紀80年代,美國政府開場認識到問題的嚴重性。白宮一份報告稱“美國經濟衰退已要挾到國家平安〞MIT的一份報告寫到“經濟競爭歸根結底是制造技術和制造才干的競爭〞，“一個國家要生活好，必需消費好〞，闡明美國知識界與政府之間獲得了共識。5

1988年,美國政府投資進展大規模“21世紀制造企業戰略〞研討,并于其后不久提出了“先進制造技術〞開展目的，制定并實施了“先進制造技術方案〔ATP〕〞和“制造技術中心方案〔MTC〕〞1991年，白宮科學技術政策辦公室發表“美國國家關鍵技術〞報告，重新確立了制造業的位置1993年，克林頓在硅谷發表題為“促進美國經濟增長的技術——加強經濟實力的新方向〞的演說，對制造業給予了本質性強有力的支持。6

“制造業仍是美國的經濟根底，美國曾多年是制造業的世界領袖，不受挑戰。但近十年我們的實力每況愈下…美國企業和政府對制造技術投資缺乏，與其它外國競爭者相比，美國公司在整個研討開發方案中忽視了與工藝有關的研討開發…忽視了現有技術和竅門的傳播…〞隨著美國在“先進制造技術方案〔ATP〕〞和“制造技術中心方案〔MTC〕〞的實施和推行，從而獲得了明顯的效果。7

汽車2mm工程，使轎車車身精度到達豐田程度。1994年，美國汽車產量重新超越日本，重新占領歐、美市場美國Inter公司成為世界最大的芯片制造商〔在此之前芯片消費也不敵日本，包括海灣戰爭中大出風頭的“愛國者〞導彈上運用的芯片也是日本制造的〕20世紀90年代，經濟繼續增長，失業率降低到歷史最低程度提出了一系列的先進制造技術的新實際、新思想，如：CE，LP，AM，…8

對AMT而言，至今尚無明確的和一致公認的定義，經過對其特征的分析和多年的實際總結，可以以為：◆AMT是制造業不斷吸收信息技術和現代管理技術的成果，將其綜合運用于產品設計、加工、檢測、管理、銷售、運用、效力乃至回收的制造全過程，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈敏消費，提高對動態多變市場的順應才干和競爭力的制造技術的總稱。二、AMT的定義、要點和特征AMT的定義9提高制造企業對市場的順應才干和競爭力；強調信息技術、現代管理技術與制造技術的有機結合信息技術、現代管理技術在整個制造過程中綜合運用AMT要點AMT特征◆AMT是一項綜合性技術AMT不是一項詳細的技術，而是利用系統工程思想和方法將各種相關技術集合成一個整體的，特別強調計算機技術、信息技術等的綜合運用以及人、技術、管理的有機結合。10

◆AMT是一項動態技術AMT沒有一個固定的方式，它要與企業的詳細情況相結合。同時AMT也不是一成不變的，而是動態開展的，它要不斷地吸收和利用各種高新技術成果，并將其浸透到制造系統的各個部分和整個過程，使其不斷趨于完善。◆AMT是面向工業運用的技術AMT有明顯的需求導向特征，不以追求技術高新度為目的，重在實踐效果。11

◆AMT是面向21世紀的技術AMT是制造技術開展的新階段，它保管了傳統制造技術中有效要素，吸收并充分利用了一切高新技術，使其產生了質的飛躍。AMT強調環保技術，符合可繼續開展的戰略。◆AMT是面向全球競爭的技術經過提高企業綜合效益和對市場的快速反響才干，到達提高競爭力的目的。127.1.2現代機械制造技術的開展趨勢◆信息技術對AMT開展起著越來越重要的作用信息技術是各種先進制造技術的重要支撐，信息技術向制造技術的注入與交融，必將促進AMT的不斷開展。◆現代設計技術將迅速開展和不斷完善包括CAD，CAE，DFX，強壯設計，優化設計，智能設計，反求工程，面向全生命周期的設計等。13

◆資料成形向精細、低耗、清潔方向開展資料成形技術將使毛坯從接近零件外形向直接制成工件精細成形或稱凈成形的方向開展。據國際機械加工技術協會預測，本世紀初，塑性成形與磨削加工相結合，將取代大部分中小零件的切削加工。運用改性技術，將獲得各種特殊性能要求的外表〔涂〕層，同時減少能耗并消除污染。◆加工技術向超精細、超高速方向開展14

◆綠色制造將成為21世紀制造業重要特征包括：綠色產品設計技術〔產品在全生命周期符合環保、人類安康、能耗低、資源利用率高的要求〕；綠色制造技術〔在整個制造過程，對環境負面影響最小，廢棄物和有害物質的排放最小，資源利用效率最高〕；產品的回收和循環再制造〔例如，汽車等產品的裝配和回收技術，以及生態工廠的循環式制造技術等〕。◆虛擬制造將獲得廣泛運用用虛擬制造環境中生成的軟產品原型替代傳統的硬樣品進展實驗，從而縮短產品的設計與制造周期，降低本錢，提高系統快速呼應市場變化的才干。157.2精細制造技術PrecisionManufacturingTechnology167.2.1概述◆精細加工：在一定的開展時期，加工精度和外表質量到達較高程度的加工工藝。一、定義◆超精細加工：在一定的開展時期，加工精度和外表質量到達最高程度的加工工藝。17◆瓦特改良蒸汽機——鏜孔精度1mm20世紀40年代——最高精度1μm20世紀末——精細加工：≤0.1μm，Ra≤0.01μm〔亞微米加工〕超精細加工：≤0.01μm，Ra≤0.001μm〔納米加工〕◆微細加工——微小尺寸的精細加工超微細加工——微小尺寸的超精細加工二、加工精度的開展18圖7-3到達的加工精度和年代的關系普通加工精細加工超精細加工超高精細磨床超精細研磨機離子束加工分子對位加工車床,銑床卡尺加工設備丈量儀器精細車床磨床百分尺比較儀坐標鏜床坐標磨床氣動測微儀光學比較儀金剛石車床精細磨床光學磁尺電子比較儀超精細磨床精細研磨機激光測長儀圓度儀輪廓儀激光高精度測長儀掃描電鏡電子線分析儀加工誤差〔μm〕10010110210-210-110-3190019201940196019802000年份19三、精細與超精細加工的意義精細與超精細加工技術是一個國家制造業程度的重要標志。例：美國哈勃望遠鏡外形精度0.01μm；超大規模集成電路最小線寬0.1μm，日本金剛石刀具刃口鈍圓半徑達2nm……精細加工與超精細加工技術是新技術的生長點。精細與超精細加工技術涉及多種根底學科和多種新興技術，其開展無疑會帶動和促進這些相關科學技術的開展。20精細加工與超精細加工技術是先進制造技術的根底和關鍵。例：美國陀螺儀球圓度提高一個數量級，使制造精度到達0.1μm，粗糙度Ra0.01μm，從而使洲際導彈的命中精度從500m控制在50～150m范圍內；英國飛機發電機轉子葉片加工誤差從60μm降至12μm，使發電機緊縮效率從89%提高到94%；假設能齒形誤差從3-4μm減小1μm，那么單位齒輪箱分量所能傳送的扭矩可提高一倍……21四、精細與超精細加工的特點直接式進化加工：利用低于工件精度的設備、工具，經過工藝手段和特殊工藝配備，加工出所需工件。適用于單件、小批消費。間接式進化加工：借助于直接式“進化〞加工原那么，消費出第二代任務母機，再用此任務母機加工工件。適用于批量消費。◆“進化〞加工原那么背吃刀量小于晶粒大小，切削在晶粒內進展，與傳統切削機理完全不同。◆微量切削機理22傳統切削與磨削方法存在加工精度極限，超越極限需采用新的方法。◆特種加工與復合加工方法運用越來越多要到達加工要求，需綜合思索工件資料、加工方法、加工設備與工具、測試手段、任務環境等諸多要素，是一項復雜的系統工程，難度較大。◆構成綜合制造工藝廣泛采用計算機控制、順應控制、再線檢測與誤差補償技術，以減小人的要素影響，保證加工質量。◆與自動化技術聯絡嚴密23精細與超精細加工設備造價高，難成系列。經常針對某一特定產品設計〔如加工直徑3m射電天文望遠鏡的超精細車床，加工尺寸小于1mm微型零件的激光加工設備〕。◆與高新技術產品嚴密結合精細檢測是精細與超精細加工的必要條件，并經常成為精細與超精細加工的關鍵。◆加工與檢測一體化247.2.2精細加工與超精細加工的方法一、金剛石超精細加工技術切削在晶粒內進展切削力＞原子結合力〔剪切應力達13000N/mm2〕。刀尖處溫度極高，應力極大，普通刀具難以接受。高速切削〔與傳統精細切削相反〕，工件變形小，表層高溫不會涉及工件內層，可獲得高精度和好外表質量◆機理、特點25用于銅、鋁及其合金精細切削〔切鐵金屬，由于親協作用，產生“碳化磨損〞，影響刀具壽命和加工質量〕加工各種紅外光學資料如鍺、硅、ZnS和ZnSe等加工有機玻璃和各種塑料典型產品：光學反射鏡、射電望遠鏡主鏡面、大型投影電視屏幕、照像機塑料鏡片、樹脂隱形眼鏡鏡片等◆運用◆關鍵技術：加工設備和刀具26★加工設備要求高精度、高剛度、良好穩定性、抗振性及數控功能等。如美國Moore公司M-18AG金剛石車床，主軸采用空氣靜壓軸承，轉速5000轉/分，徑跳＜0.1μm；液體靜壓導軌，直線度達0.05μ/100mm；數控系統分辨率0.01μ。車床主軸裝在橫向滑臺〔X軸〕上，刀架裝在縱向滑臺〔Z軸〕上。可處理兩滑臺的相互影響問題，而且縱、橫兩挪動軸的垂直度可以經過裝配調整保證，消費本錢較低，已成為當前金剛石車床的主流規劃。T形規劃27金剛石車床主要性能目的數控系統分辯率/μm400×2005000～1000050000.1～0.01≤0.2/100≤0.1≤0.1≤1/150≤2/100徑向1140軸向1020640720最大車削直徑和長度/mm最高轉速r/mm最大進給速度mm/min反復精度(±2σ)/μm主軸徑向圓跳動/μm滑臺運動的直線度/μm主軸前靜壓軸承〔φ100mm〕的剛度/〔N/μm〕主軸后靜壓軸承〔φ80mm〕的剛度/〔N/μm〕縱橫滑臺的靜壓支承剛度/〔N/μm〕表7-5金剛石車床主要性能目的主軸軸向圓跳動/μm橫滑臺對主軸的垂直度/μm28◆金剛石刀具超精切削刀具資料：天然金剛石，人造單晶金剛石金剛石的晶體構造：規整的單晶金剛石晶體有八面體、十二面體和六面體，有三根4次對稱軸，四根3次對稱軸和六根2次對稱軸。a〕4次對稱軸和〔100〕晶面L4〔100〕〔110〕L2L3〔111〕b〕2次對稱軸和〔110〕晶面c〕3次對稱軸和〔111〕晶面八面體的晶軸和鏡晶面29金剛石刀具刃磨：通常在鑄鐵研磨盤上進展研磨；晶向選擇應使晶向與主切削刃平行；圓角半徑越小越好〔實際可到達1nm〕。金剛石車刀構造和刀具角度如下圖30二、超硬磨料砂輪精細與超精細磨削◆砂輪資料：金剛石，立方氮化硼〔CBN〕可加工各種高硬度、高脆性金屬及非金屬資料〔鐵金屬用CBN〕耐磨性好，耐用度高，磨削才干強，磨削效率高磨削力小，磨削溫度低，加工外表好◆特點：31分整形與修銳〔去除結合劑，顯露磨粒〕兩步進展常用方法—①用碳化硅砂輪〔或金剛石筆〕修整，獲得所需外形；②電解修銳〔適用于金屬結合劑砂輪〕，效果好，并可在線修整。◆砂輪修整：◆ELID〔ElectrolyticIn-ProcessDressing〕——由日本東京大學理化研討所發明的電解在線修銳法的砂輪修銳效果為最好。32進給＋－ELID磨削原理電源金剛石砂輪〔鐵纖維結合劑〕冷卻液冷卻液電刷運用ELID磨削，冷卻液為一種特殊電解液。通電后，砂輪結合劑發生氧化，氧化層阻止電解進一步進展。在切削力作用下，氧化層零落，顯露了新的鋒利磨粒。由于電解修銳延續進展，砂輪在整個磨削過程堅持同一鋒利形狀。33砂帶：帶基資料為聚碳酸脂薄膜，其上植有細微砂粒。砂帶在一定任務壓力下與工件接觸并作相對運動，進展磨削或拋光。有開式和閉式兩種方式，可磨削平面、內外圓外表、曲面等。接觸輪硬磁盤—裝在主軸真空吸盤上砂帶磨削表示圖V砂帶砂帶輪卷帶輪F-徑向進給f-徑向振動◆精細與超精細砂帶磨削34幾種砂帶磨削方式a〕砂帶無心外圓磨削〔導輪式〕工件導輪接觸輪自動輪砂帶工件接觸輪自動輪砂帶b〕砂帶定心外圓磨削〔接觸輪式〕c〕砂帶定心外圓磨削〔接觸輪式〕工件接觸輪自動輪砂帶接觸輪砂帶工件d〕砂帶內圓磨削〔回轉式〕工件支承板自動輪砂帶任務臺e〕砂帶平面磨削〔支承板式〕f〕砂帶平面磨削〔支承輪式〕支承輪工件砂帶接觸輪35砂帶磨削特點1〕砂帶與工件柔性接觸，磨粒載荷小，且均勻，工件受力、熱作用小，加工質量好〔Ra值可達0.02μm〕。3〕強力砂帶磨削，磨削比〔切除工件分量與砂輪磨耗分量之比〕高，有“高效磨削〞之稱。4〕制造簡單，價錢低廉，運用方便。5〕可用于內外外表及成形外表加工。2〕靜電植砂，磨粒有方向性，尖端向上，摩擦生熱小，磨屑不易堵塞砂輪，磨削性能好。36微細加工——通常指1mm以下微細尺寸零件的加工，其加工誤差為0.1μm～10μm。精度表示方法——普通尺寸加工，其精度用誤差尺寸與加工尺寸比值表示；微細加工，其精度用誤差尺寸絕對值表示。“加工單位〞——去除一塊資料的大小，對于微細加工，加工單位可以到分子級或原子級。微切削機理——切削在晶粒內進展，切削力要超越晶體內分子、原子間的結合力，單位面積切削阻力急劇增大。7.2.3微細加工技術37熱流動加工〔火焰，高頻，熱射線，激光〕壓鑄，擠壓，放射，澆注微離子流動加工熱外表流動粘滯性流動摩擦流動變形加工(流動加工)化學鍍，氣相鍍〔電鍍，電鑄〕氧化，氮化〔陽極氧化〕〔真空〕蒸鍍，晶體增長，分子束外延燒結，摻雜，滲碳，〔侵鍍，熔化鍍〕濺射堆積，離子堆積〔離子鍍〕離子濺射注入加工化學(電化學)附著化學(電化學)結合熱附著分散(熔化)結合物理結合注入結合加工(附著加工)車削，銑削，鉆削，磨削蝕刻，化學拋光，機械化學拋光電解加工，電解拋光電子束加工，激光加工，熱射線加工分散去除加工，熔化去除加工離子束濺射去除加工，等離子體加工機械去除化學分解電解蒸發分散與熔化濺射分別加工(去除加工)加工方法加工機理微細與超微細加工機理與加工方法38◆主要采用銑、鉆和車三種方式，可加工平面、內腔、孔和外圓外表。◆刀具：多用單晶金剛石車刀、銑刀。銑刀的回轉半徑〔可小到5μm〕靠刀尖相對于回轉軸線的偏移來得到。當刀具回轉時，刀具的切削刃構成一個圓錐形的切削面。微細機械加工39微小位移機構，微量挪動應可小至幾十個納米。高靈敏的伺服進給系統。要求低摩擦的傳動系統和導軌支承系統，以及高跟蹤精度的伺服系統。高的定位精度和反復定位精度，高平穩性的進給運動。低熱變形構造設計。刀具的穩定夾持和高的安裝精度。高的主軸轉速及動平衡。◆微細機械加工設備穩定的床身構件并隔絕外界的振動干擾。具有刀具破損檢測的監控系統。40FANUCROBOnanoUi型微型超精細加工機床：機床有X、Z、C、B四個軸，在B軸回轉任務臺上添加A軸轉臺后，可實現5軸控制，數控系統的最小設定單位為1nm。可進展車、銑、磨和電火花加工。旋轉軸采用編碼器半閉環控制，直線軸那么采用激光全息式全閉環控制。為了降低伺服系統的摩擦，導軌、絲杠螺母副以及伺服電機轉子的推力軸承和徑向軸承均采用氣體靜壓構造。41圖7-36FANUC微型超精細加工機床42電極線沿著導絲器中的槽以5～10mm/min的低速滑動，可加工圓柱形的軸。如導絲器經過數字控制造相應的運動，還可加工出各種外形的桿件。◆線放電磨削法〔WEDG〕WEDG可加工的各種截形桿微細電加工WEDG任務原理Ⅰ－ⅠⅠⅠ工件金屬絲導絲器43離子束4.刻蝕〔構成溝槽〕5.堆積〔構成電路〕6.剝膜〔去除光致抗蝕劑〕3.顯影、烘片〔構成窗口〕窗口2.曝光〔投影或掃描〕掩膜電子束圖7-41電子束光刻大規模集成電路加工過程◆光刻加工〔電子束光刻大規模集成電路〕1.涂膠〔光致抗蝕劑〕氧化膜光致抗蝕劑基片44要求：定位精度0.1μm，反復定位精度0.01μm導軌：硬質合金滾動體導軌，或液〔氣〕靜壓導軌任務臺：粗動—伺服電機+滾珠絲杠微動—壓電晶體電致伸縮機構圖7-42電致伸縮微開任務臺XY0Py1Py2Px微開任務臺任務臺微動的構成：X運動：Py1＝Py2Px長度變化Y運動：Py1＝Py2Py1長度變化Z轉動：Py1≠Py2◆加工設備〔電子束光刻大規模集成電路〕457.3特種加工技術NontraditionalmachiningTechnology467.3.1概述特種加工又稱非傳統加工，通常被了解為別于傳統切削與磨削加工方法的總稱。非傳統加工方法產生于二次大戰后，由于以下有兩方面的問題傳統機械加工方法難于處理：1〕難加工資料的加工問題。宇航工業等對資料高強度、高硬度、高韌性、耐高溫、耐高壓、耐低溫等的要求，使新資料不斷涌現。2〕復雜形面、薄壁、小孔、窄縫等特殊工件加工問題。47為處理上面兩方面問題，出現了非傳統加工方法。非傳統加工方法將電、磁、聲、光等物理量及化學能量或其組合直接施加在工件被加工的部位上，從而使資料被去除、累加、變形或改動性能等。非傳統加工方法特點：非傳統加工方法主要不是依托機械能，而是用其它能量〔如電能、光能、聲能、熱能、化學能等〕去除資料。非傳統加工方法由于工具不受顯著切削力的作用，對工具和工件的強度、硬度和剛度均沒有嚴厲要求。48普通不會產生加工硬化景象。且工件加工部位變形小，發熱少，或發熱僅局限于工件表層加工部位很小區域內，工件熱變形小，加工應力也小，易于獲得好的加工質量。加工中能量易于轉換和控制，有利于保證加工精度和提高加工效率。非傳統加工方法的資料去除速度，普通低于常規加工方法，這也是目前常規加工方法仍占主導位置的主要緣由。49機械過程利用機械力，使資料產生剪切、斷裂，以去除資料。如超聲波加工、水放射加工、磨料流加工等。非傳統加工方法分類〔按加工機理和采用的能源劃分〕：熱學過程經過電、光、化學能等產生瞬時高溫，熔化并去除資料，如電火花加工、高能束加工、熱力去毛刺等。50電化學過程利用電能轉換為化學能對資料進展加工，如電解加工、電鑄加工〔金屬離子堆積〕等。化學過程利用化學溶劑對資料的腐蝕、溶解，去除資料，如化學蝕刻、化學銑削等。復合過程利用機械、熱、化學、電化學的復協作用，去除資料。常見的復合方式有：◎機械化學復合——如機械化學拋光、電解磨削、電鍍珩磨等。51◎機械熱能復合——如加熱切削、低溫切削等。◎熱能化學能復合——如電解電火花加工等。◎其它復合過程——如超聲切削、超聲電解磨削、磁力拋光〔以下圖示〕等。工件〔陶瓷滾柱〕磁性資料磁極振動運動磁力拋光表示圖NS52拓寬現有非傳統加工方法的運用領域。探求新的加工方法，研討和開發新的元器件。優化工藝參數，完善現有的加工工藝。向微型化、精細化開展。開展趨勢采用數控、自順應控制、CAD/CAM、專家系統等技術，提高加工過程自動化、柔性化程度。53EI收錄文章數比較70年代80年代90年代20841104232142244424214441321252353316激光加工電火花加工超聲加工電化學加工★以下圖反映了學術界和工程界對幾種非傳統加工方法的關注程度。54任務原理：利用工具電極與工件電極之間脈沖性火花放電，產生瞬時高溫，工件資料被熔化和氣化。同時，該處絕緣液體也被部分加熱，急速氣化，體積發生膨脹，隨之產生很高的壓力。在這種高壓作用下，曾經熔化、氣化的資料就從工件的外表迅速被除去。◆4個階段：1〕介質電離、擊穿，構成放電通道；2〕火花放電產生熔化、氣化、熱膨脹；3〕拋出蝕除物；4〕間隙介質消電離〔恢復絕緣形狀〕。7.3.2電火花加工55電極資料——要求導電，損耗小，易加工；常用資料：紫銅、石墨、鑄鐵、鋼、黃銅等，其中石墨最常用。任務液——主要功能緊縮放電通道區域，提高放電能量密度，加速蝕物排出；常用任務液有煤油、機油、去離子水、乳化液等。放電間隙——合理的間隙是保證火花放電的必要條件。為堅持適當的放電間隙，在加工過程中，需采用自動調理器控制機床進給系統，并帶開工具電極緩慢向工件進給。任務要素56脈沖寬度與間隔——影響加工速度、外表粗糙度、電極耗費和外表組織等。脈沖頻率高、繼續時間短，那么每個脈沖去除金屬量少，外表粗糙度值小，但加工速度低。通常放電繼續時間在2μs至2ms范圍內，各個脈沖的能量2mJ到20J〔電流為400A時〕之間。電火花加工類型電火花線切割加工：用延續挪動的鉬絲〔或銅絲〕作工具陰極，工件為陽極。機床任務臺帶開工件在程度面內作兩個方向挪動，可切割出二維圖形。同時，絲架作小角度擺動，可切割出斜面。57延續挪動的鉬絲〔或銅絲〕作工具陰極，工件為陽極。機床任務臺帶開工件在程度面內作兩個方向挪動，切割出二維圖形。電火花線切割原理圖XY儲絲筒導輪電極絲工件58電火花線切割加工加工過程顯示59電火花線切割機床60不受加工資料硬度限制，可加工任何硬、脆、韌、軟的導電資料。加工時無顯著切削力，發熱小，適于加工小孔、薄壁、窄槽、形面、型腔及曲線孔等，且加工質量較好。脈沖參數調整方便，可一次裝夾完成粗、精加工。易于實現數控加工。電火花加工特點61電火花加工運用電火花成形加工：電火花打孔常用于加工冷沖模、拉絲模、噴嘴、噴絲孔等。型腔加工包括鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模等型腔加工，以及葉輪、葉片等曲面加工。電火花線切割：廣泛用于加工各種硬質合金和淬硬鋼的沖模、樣板、各種外形復雜的板類零件、窄縫、柵網等。62任務原理：工件接陽極，工具〔銅或不銹鋼〕接陰極，兩極間加直流電壓6～24V，極間堅持0.1～1mm間隙。在間隙處通以6～60m/S高速流動電解液，構成極間導電通路，工件外表資料不斷溶解，溶解物及時被電解液沖走。工具陰極不斷進給，堅持極間間隙。7.3.3電解加工63不受資料硬度的限制，能加工任何高硬度、高韌性的導電資料，并能以簡單的進給運動一次加工出外形復雜的形面和型腔。加工形面、型腔消費率高〔與電火花加工比高5～10倍〕。采用振動進給和脈沖電流等新技術，可進一步提高消費效率和加工精度。陰極在加工中損耗小。加工外表質量好，無毛刺、剩余應力和變形層。設備投資大，有污染，需防護。電解加工特點64模具型腔、槍炮膛線、發電機葉片、花鍵孔、內齒輪、小而深的孔加工，電解拋光、倒棱、去毛刺等。電解加工運用工件與磨輪堅持一定接觸壓力，突出的磨料使磨輪導電基體與工件之間構成一定間隙。電解液從中流過時，工件產生陽極溶解，外表生成一層氧化膜，其硬度遠比金屬本身低，易被刮除，顯露新金屬外表，繼續進展電解。電解作用與磨削作用交替進展，實現加工。電解磨削65

電解磨削效率比機械磨削高，且磨輪損耗遠比機械磨削小，特別是磨削硬質合金時，效果更明顯。導電磨輪電解液電刷任務臺工件絕緣板導電基體磨料陽極膜66真空條件下，利用電流加熱陰極發射電子束，經控制柵極初步聚焦后，由加速陽極加速，經過透鏡聚焦系統進一步聚焦，使能量密度集中在直徑5～10μm斑點內。高速而能量密集的電子束沖擊到工件上，被沖擊點處構成瞬時高溫〔幾分之一微秒時間內升高至幾千攝氏度〕，工件外表部分熔化、氣化直至被蒸發去除。1、電子束加工任務原理7.3.4高能束加工67電子束束徑小〔最小直徑可達0.01～0.05mm〕，而電子束長度可達束徑幾十倍，故可加工微細深孔、窄縫。資料順應性廣〔原那么上各種資料均能加工〕，特別適用于加工特硬、難熔金屬和非金屬資料。非接觸加工，無工具損耗；無切削力，加工時間極短，工件無變形。加工速度高，切割1mm厚鋼板，速度可達240mm/min。特點及運用在真空中加工，無氧化，特別適于加工高純度半導體資料和易氧化的金屬及合金。加工設備較復雜，投資較大。多用于微細加工。682、激光加工任務原理激光是一種受激輻射而得到的加強光。其根本特征：◎強度高，亮度大◎波長頻率確定，單色性好◎相關性好，相關長度長◎方向性好，幾乎是一束平行光當激光束照射到工件外表時，光能被吸收，轉化成熱能，使照射斑點處溫度迅速升高、熔化、氣化而構成小坑，由于熱分散，使斑點周圍金屬熔化，小坑內金屬蒸氣迅速膨脹，產生微型爆炸，將熔融物高速噴出并產生一個方向性很強的反沖擊波，于是在被加工外表上打出一個上大下小的孔。69加工資料范圍廣，適用于加工各種金屬資料和非金屬資料，特別適用于加工高熔點資料，耐熱合金及陶瓷、寶石、金剛石等硬脆資料。加工性能好，工件可分開加工機進展加工，可透過透明資料加工，可在其他加工方法不易到達的狹小空間進展加工。非接觸加工方式，熱變形小，加工精度較高。可進展微細加工。激光聚焦后焦點直徑實際上可小至1μ以下，實踐上可實現φ0.01mm的小孔加工和窄縫切割。激光加工特點70加工速度快，效率高。激光加工不僅可以進展打孔和切割，也可進展焊接、熱處置等任務。激光加工可控性好，易于實現自動控制。加工設備昂貴。激光加工運用激光打孔◎廣泛運用于金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承、陶瓷、玻璃等非金屬資料，和硬質合金、不銹鋼等金屬資料的小孔加工。71◎激光打孔具有高效率、低本錢的特點，特別適宜微小群孔加工。◎焦點位置對孔的質量影響：假設焦點與加工外表之間間隔很大，那么激光能量密度顯著減小，不能進展加工。假設焦點位置偏離加工外表1mm，可以進展加工，此時加工出孔的斷面外形隨焦點位置不同而發生變化。圖7-72焦點位置對孔外形影響72