精密加工和现代加工简介(精品).ppt

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1、第四章第四章 精密加工和现代加工简介精密加工和现代加工简介 近近年年来来随随着着科科技技的的进进步步和和生生产产的的发发展展，出出现现的的许许多多由由坚坚硬硬而而又又难难加加工工材材料料制制成成的的，具具有有精精密密公公差差尺尺寸寸和和低低表表面面粗粗糙糙度度的的复复杂杂零零件件的的加加工工，许许多多新新的的加加工工方方法法应应运运而而生生。这这些些方方法法本本章章指指精精密密加加工工和和“现现代代加加工工方方法法”或或“特种加工工艺特种加工工艺”。1 1 精整和光整加工精整和光整加工 精精整整加加工工是是生生产产中中常常用用的的精精密密加加工工，它它是是指指在在精精加加工工之之后后从从工工件

2、件上上切切除除很很薄薄的的材材料料层层，以以提提高高工工件件精精度度和和减减少表面粗糙度值为目的的加工方法，如研磨、珩磨等。少表面粗糙度值为目的的加工方法，如研磨、珩磨等。光光整整加加工工是是指指不不切切除除或或从从工工件件上上切切除除极极薄薄材材料料层层，以以降降低低表表面面粗粗糙糙度度为为目目的的的的加加工工方方法法，如如超超精精加加工工、抛抛光光等。等。一、研磨一、研磨 1.1.1.1.加工原理加工原理加工原理加工原理 研磨是用研磨工具和研磨剂，从工研磨是用研磨工具和研磨剂，从工件上研去一层极薄表面层的精加工方法。件上研去一层极薄表面层的精加工方法。采采用用不不同同的的研研磨磨工工具具（

3、如如研研磨磨心心棒棒、研研磨磨套套、研研磨磨平平板板等等）可可对对内内圆圆、外外圆圆和和平平面面等等进进行行研研磨磨。图图示示为为研研磨磨外外圆圆的的工工具具。研研磨磨套套2 2由由夹夹套套1 1夹夹持持，它它的的孔孔内内有有螺螺旋旋槽槽可可贮贮藏藏研研磨磨剂剂。其其上上还还有有一一条条内内外外相相通通的的直直槽槽，使使其其有一定胀缩性。有一定胀缩性。为了磨料能嵌入研磨套的内表面，为了磨料能嵌入研磨套的内表面，研磨套研磨套的材应软的材应软些，些，常用的是铸铁常用的是铸铁。研磨时先在工具表面涂上一层均匀。研磨时先在工具表面涂上一层均匀的研磨剂，将该工具套在工件上，并调节好配合的松紧的研磨剂，将该

4、工具套在工件上，并调节好配合的松紧程度，然后让工件旋转，手持研磨工具在轴向来回移动，程度，然后让工件旋转，手持研磨工具在轴向来回移动，直至达到研磨的要求为止直至达到研磨的要求为止 。研研磨磨剂剂是是很很细细的的磨磨料料（粒粒度度为为W14W14W15W15）、研研磨磨液液和辅助材料的混合剂。和辅助材料的混合剂。二、珩磨二、珩磨 常常用用的的有有液液态态研研磨磨剂剂、研研磨磨膏膏和和固固体体研研磨磨剂剂（研研磨皂）三种。主要起研磨、吸附、冷却和润滑等作用。磨皂）三种。主要起研磨、吸附、冷却和润滑等作用。2.2.2.2.研磨的特点与应用研磨的特点与应用研磨的特点与应用研磨的特点与应用 经经研研磨磨

5、后后的的工工件件表表面面，尺尺寸寸精精度度可可达达IT4IT4 IT1IT1级级；表表面面粗粗糙糙度度值值可可减减小小到到0.10.0060.10.006mm。形形状状精精度度亦亦可可相相应提高。应提高。生产效率低，加工余量小。生产效率低，加工余量小。研磨剂易飞溅，污染环境。研磨剂易飞溅，污染环境。在现代制造业中研磨应用很广，许多精密量块、量在现代制造业中研磨应用很广，许多精密量块、量规、齿轮、钢球、喷油嘴、石英晶体、陶瓷元件、光学规、齿轮、钢球、喷油嘴、石英晶体、陶瓷元件、光学镜头及棱镜等零件均需研磨。镜头及棱镜等零件均需研磨。1.1.1.1.加工原理加工原理加工原理加工原理 利用珩磨工具对

6、工件表面施加一定压利用珩磨工具对工件表面施加一定压力，珩磨工具同时作往复振动、相对旋转和直线往复运动力，珩磨工具同时作往复振动、相对旋转和直线往复运动 三、超精加工三、超精加工GB （又名又名：超级光磨）：超级光磨），切除工件上极小余量的工件精加工方法。，切除工件上极小余量的工件精加工方法。2.2.2.2.特特特特点点点点与与与与应应应应用用用用 一一般般珩珩磨磨后后可可将将工工件件的的形形状状和和尺尺寸寸精精度度提提高高一一级级，表表面面粗粗糙糙度度R Ra a值值可可达达0.20.20.0250.025mm。珩珩磨磨加加工工的的工工件件表表面面质质量量特特性性好好、加加工工精精度度和和加加

7、工工效效率率高，加工应用范围广、经济性好。高，加工应用范围广、经济性好。1.1.1.1.加工原理加工原理加工原理加工原理 用细粒度的磨具对工件施加一定压力，用细粒度的磨具对工件施加一定压力，并作往复振动和慢速纵向进给运动，以实现微量磨削的一并作往复振动和慢速纵向进给运动，以实现微量磨削的一种光整加工方法。种光整加工方法。磨具与工件之间的运动如下：磨具与工件之间的运动如下：工件作低速旋转运动，工件作低速旋转运动，工工3 32020m/min;m/min;油石磨具作往复振动，每分钟振动油石磨具作往复振动，每分钟振动30012003001200次，次，四、抛光四、抛光振幅为振幅为3 35 5mmmm

8、；磨具作纵向进给运动，进给量磨具作纵向进给运动，进给量f f纵纵为为0.10.10.15 0.15 mm/rmm/r。2.2.2.2.特点与应用特点与应用特点与应用特点与应用 超精加工能加工钢、铸铁、铜合超精加工能加工钢、铸铁、铜合金、铝合金、陶瓷金、铝合金、陶瓷 、玻璃、硅和锗等各种金属与非金、玻璃、硅和锗等各种金属与非金属，可以加工外圆、平面、内孔和各种曲面。尤其适用属，可以加工外圆、平面、内孔和各种曲面。尤其适用加工内燃机曲轴、凸轮轴、活塞、活塞销等的光整加工。加工内燃机曲轴、凸轮轴、活塞、活塞销等的光整加工。超超精精加加工工可可在在普普通通车车床床、外外圆圆磨磨床床上上进进行行，对对于

9、于批批量量较较大大的的生生产产则则宜宜在在专专用用机机床床上上进进行行。工工作作时时应应充充分分地地加润滑油，以便形成油膜和清洗极细地磨屑。加润滑油，以便形成油膜和清洗极细地磨屑。超超 精精 加加 工工 后后 地地 工工 件件 表表 面面 粗粗 糙糙 度度 R Ra a值值 约约 在在0.10.0060.10.006mm之间。之间。抛光是利用机械、化学或电化学地作用，使工件获抛光是利用机械、化学或电化学地作用，使工件获的光亮、平整表面的加工方法的光亮、平整表面的加工方法 2 2 现代加工现代加工 （又名：特种加工）（又名：特种加工）（又名：特种加工）（又名：特种加工）抛光的主要工具用品有软轮和

10、磨膏等。抛光的主要工具用品有软轮和磨膏等。软软轮轮用用皮皮革革、毛毛毡毡、帆帆布布等等材材料料叠叠制制而而成成，具具有有一一定定的的弹弹性性，以以便便抛抛光光时时能能按按工工件件形形状状而而变变形形，增增加加抛抛光光面面积积或或加加工工曲曲面面。磨磨膏膏由由磨磨料料和和油油脂脂（包包括括硬硬脂脂酸酸、煤煤油油、石石蜡蜡等等）配配置置而而成成。磨磨料料的的种种类类取取决决于于工工件件材材料料，如如：钢钢制制零零件件抛抛光光可可选选用用氧氧化化铁铁粉粉及及刚刚玉玉；铸铸铁铁件件抛抛光光可可选选用用氧氧化化铁铁粉粉及及碳碳化化硅硅粉粉；有有色色合合金金抛抛光光宜宜选选用用氧氧化化铬及金刚砂。铬及金刚

11、砂。抛抛光光是是安安排排在在工工件件精精加加工工之之后后进进行行，抛抛光光之之后后的的工工件件，粗粗糙糙度度R Ra a值值可可达达0.10.10.0120.012m,m,并并能能明明显显增增加加光光亮亮度，但不能甚至不能保持原有的精度。度，但不能甚至不能保持原有的精度。抛光可在抛光机或砂带磨床上进行。抛光可在抛光机或砂带磨床上进行。现现代代加加工工方方法法是是不不仅仅用用机机械械能能而而且且更更多多的的应应用用电电能能、化学能、声能、光能、磁能等进行加工。这些加工方法，化学能、声能、光能、磁能等进行加工。这些加工方法，一、电火花加工一、电火花加工 在在某某种种意意义义上上说说，即即不不使使用

12、用普普通通刀刀具具来来切切削削工工件件材材料料，而而是是直直接接利利用用能能量量进进行行加加工工，与与传传统统的的切切屑屑加加工工相相比比较较，具有以下特点：具有以下特点：切切除除材材料料的的能能量量不不主主要要靠靠机机械械能能，主主要要为为其其他他形式的能量；形式的能量；“以以柔柔克克刚刚”。工工具具材材料料的的硬硬度度可可低低于于工工件件材材料的硬度，或者有传统意义的刀具。料的硬度，或者有传统意义的刀具。在在加加工工过过程程中中，工工具具与与工工件件之之间间不不存存在在显显著著的的机械切削力。相应的切削物理现象不明显。机械切削力。相应的切削物理现象不明显。加加工工能能量量易易于于控控制制、

13、转转换换，可可复复合合成成新新的的工工艺艺技术，适应加工范围广。技术，适应加工范围广。1.1.1.1.基本原理基本原理基本原理基本原理 电火花加工是基于脉冲放电蚀除原电火花加工是基于脉冲放电蚀除原理产生的，故又称放电加工或电蚀加工。理产生的，故又称放电加工或电蚀加工。图图示示为为电电火火花花加加工工原原理理图图。由由脉脉冲冲电电源源、自自动动进进给给调节装置、工作液循环系统、工具电极等组成。调节装置、工作液循环系统、工具电极等组成。加加工工时时，脉脉冲冲电电源源的的一一极极接接工工具具电电极极，另另一一极极接接工工件件电电极极。两两极极均均浸浸入入具具有有一一定定绝绝缘缘度度的的液液体体介介质

14、质（常常用用煤煤油油或或矿矿物物油油）中中。工工具具电电极极由由自自动动进进给给调调节节装装置置控控制制，以以保保证证工工具具与与工工件件在在正正常常加加工工时时维维持持一一很很小小的的放放电电间间隙隙（0.010.050.010.05）。当当脉脉冲冲电电压压(100(100v v左左右右)加加到到两两极极之之间间，由由于于工工具具电电极极和和工工件件之之间间的的表表面面不不是是完完全全平平滑滑的的，而而是是存存在在着着凹凹凸凸不不平平处处，便便将将当当时时条条件件下下极极间间最最近近点点的的液液体体介介质质击击穿穿，形形成成放放电电通通道道。由由于于通通道道的的截截面面积积很很小小，放放电电

15、时时间间极极短短，致致使使能能量量高高度度集集中中（10106 610107 7w/w/2 2）,放放电电区区域域产产生生的的瞬瞬间间高高温温(5000(5000 o oC C)足足以以使使材材料料熔熔化化甚甚至至汽汽化化，以以致致形形成成一一个个小小凹凹坑坑。第第一一次次脉脉冲冲放放电电结结束束之之后后，间间隔隔极极短短时时间间，第第二二个个脉脉冲冲又又在在另另一一极极间间最最近近点点击击穿穿放放电电。如如此此周周而而复复始始高高频频率率地地循循环环下下去去，工工具具电电极极不不断断地地向向工工件件进进给给，它它的的形形状状最最终终就就复复制制在在工工件件上上，形形成成所所需需要要的的加工表

16、面。当然工具也有损耗。加工表面。当然工具也有损耗。2.2.电火花加工的特点电火花加工的特点 可加工任何硬、脆、软、韧和高熔点的导电材可加工任何硬、脆、软、韧和高熔点的导电材料料，如硬质合金、导电陶瓷、不锈钢、钛合金、工业纯，如硬质合金、导电陶瓷、不锈钢、钛合金、工业纯铁、人造聚晶金刚石等，还可加工半导体和非导体材料。铁、人造聚晶金刚石等，还可加工半导体和非导体材料。加加工工时时，工工具具与与工工件件不不接接触触，“切切削削力力”极极小小。故故适适合合于于低低刚刚度度工工件件和和微微细细结结构构的的加加工工。特特别别适适合合加加工工复杂截面的形孔和形腔。复杂截面的形孔和形腔。由由于于脉脉冲冲放放

17、电电持持续续时时间间极极短短，加加工工表表面面的的影影响响极小。故极小。故可加工热敏感性很强的材料可加工热敏感性很强的材料；加加工工的的表表面面，由由许许多多小小的的弧弧坑坑组组成成，有有助助于于油油膜形成，改善润滑。膜形成，改善润滑。调调整整脉脉冲冲参参数数，可可以以在在同同一一台台机机床床上上依依次次进进行行粗、精加工；粗、精加工；易于实现自动控制。易于实现自动控制。二、电解加工二、电解加工 3.3.3.3.电火花加工的应用电火花加工的应用电火花加工的应用电火花加工的应用 电电电电火火火火花花花花加加加加工工工工在在在在国国国国防防防防、民民民民用用用用和和和和科科科科学学学学研研研研究究

18、究究中中中中的的的的应应应应用用用用极极极极为为为为广广广广泛泛泛泛，并并并并且且且且应应应应用用用用形形形形式式式式也也也也正正正正朝朝朝朝着着着着多多多多样样样样化化化化方方方方向向向向发发发发展展展展。归归归归纳纳纳纳起起起起来来来来大大大大体体体体有有有有；成成成成形形形形穿穿穿穿孔孔孔孔加加加加工工工工、磨磨磨磨削削削削加加加加工工工工、线线线线电电电电极极极极加加加加工工工工、展展展展成加工、非金属电火花加工和表面强化等。成加工、非金属电火花加工和表面强化等。成加工、非金属电火花加工和表面强化等。成加工、非金属电火花加工和表面强化等。1.1.基本原理基本原理 电解加工是利用金属在电

19、解液中发电解加工是利用金属在电解液中发生阳极溶解的原理生阳极溶解的原理,将零件加工成形的一种将零件加工成形的一种方法方法 。电电解解加加工工的的过过程程如如图图。加加工工时时,工工件件接接直直流流电电源源的的正正极极(阳阳极极)，按按形形状状要要求求制制成成的的工工具具接接负负极极(阴阴极极)两两极极间间保保持持0.110.11mmmm的的间间隙隙，具具有有一一定定压压力力（0.52.50.52.5MpaMpa）的的电电解解液从两极间隙中高速液从两极间隙中高速(560(560m/s)m/s)流过。流过。接接通通直直流流电电源源后后，工工具具阴阴极极的的凸凸出出部部分分与与工工件件阳阳极极的的电

20、极间隙最小，此处的电流密度最大，单位时间内消耗电极间隙最小，此处的电流密度最大，单位时间内消耗的的电电量量最最多多。根根据据法法拉拉第第定定律律，金金属属阳阳极极的的溶溶解解量量与与通通过过的的电电量量成成正正比比。因因此此工工件件上上与与工工具具阴阴极极凸凸起起部部位位的的对对应应部部位位比比其其他他地地方方溶溶解解迅迅速速,并并随随即即被被高高速速的的电电解解液液冲冲走走。同同时时工工具具阴阴极极以以一一定定速速度度(0.53(0.53mm/min mm/min)向向工工件件进进给给,达达到预定的加工深度时到预定的加工深度时,就获得所需要的加工形状。就获得所需要的加工形状。2.2.电解加工

21、的特点电解加工的特点 加加工工范范围围广广，不不受受材材料料本本身身硬硬度度、强强度度的的限限制制，高硬、高强度及韧性的导电材料。可加工各种复杂形面。高硬、高强度及韧性的导电材料。可加工各种复杂形面。加加工工中中无无机机械械切切削削力力和和切切削削热热的的作作用用。工工件件不不会会产生残余应力、变形及加工变质层，也没有飞边毛剌。产生残余应力、变形及加工变质层，也没有飞边毛剌。加工精度可达加工精度可达0.10.1mmmm至至0.010.01mmmm；表面粗糙度表面粗糙度RaRa值值一般可达一般可达0.80.8mm，最小最小RaRa值可达值可达0.10.1mm。在在加加工工中中，工工具具只只发发生

22、生氢氢气气和和沉沉淀淀而而无无溶溶解解作作用用，理论上无损耗，使用寿命长。理论上无损耗，使用寿命长。3.3.电解加工的应用电解加工的应用 生生产产率率较较高高，为为电电火火花花加加工工的的510510倍倍，有有时时甚甚至至高于机械切削。高于机械切削。电电解解加加工工的的附附属属设设备备多多，造造价价高高，占占地地面面积积大大，加加工工稳稳定定性性不不高高。电电解解液液有有腐腐蚀蚀性性，电电解解产产物物有有污污染染，也应引起重视。也应引起重视。近年来电解加工工艺的应用研究有很大发展，除了在近年来电解加工工艺的应用研究有很大发展，除了在加工炮膛膛线外，在花键孔、深孔、内齿轮、链轮、叶片、加工炮膛膛

23、线外，在花键孔、深孔、内齿轮、链轮、叶片、异形零件及模具等方面获得广泛的应用。异形零件及模具等方面获得广泛的应用。形腔加工形腔加工形腔加工形腔加工 电火花加工的生产率较低，因此对精电火花加工的生产率较低，因此对精度要求不太高的矿山机械、农机、拖拉机零件用锻模，度要求不太高的矿山机械、农机、拖拉机零件用锻模，正逐渐采用电解加工。正逐渐采用电解加工。电解整体叶轮电解整体叶轮电解整体叶轮电解整体叶轮，叶身形面形状，叶身形面形状复杂复杂，精度要求高，精度要求高，加工量大，用电解加工，比机械加工工期短、效率高，加工量大，用电解加工，比机械加工工期短、效率高，三、超声加工三、超声加工 又名又名又名又名超声

24、波加工超声波加工超声波加工超声波加工质量好。质量好。电解磨削电解磨削电解磨削电解磨削 是靠阳极金属的电化学溶液（占是靠阳极金属的电化学溶液（占95959898）和机械磨削作用（占）和机械磨削作用（占 2 25 5）相结合进）相结合进行的复合加工。它集中了两者的优点，用于磨削各种硬行的复合加工。它集中了两者的优点，用于磨削各种硬质合金、量具、涡轮叶片榫头、蜂窝结构件、轧辊、拉质合金、量具、涡轮叶片榫头、蜂窝结构件、轧辊、拉丝磨孔等复杂形面的零件。丝磨孔等复杂形面的零件。电电电电解解解解去去去去毛毛毛毛刺刺刺刺 代代替替传传统统的的钳钳工工操操作作，提提高高工工效效，节约费用节约费用 电电解解加加

25、工工还还应应用用于于深深深深孔孔孔孔的的的的扩扩扩扩孔孔孔孔加加加加工工工工、形形形形孔孔孔孔加加加加工工工工以以以以及抛光及抛光及抛光及抛光等工艺过程中。等工艺过程中。1.1.1.1.基本原理基本原理基本原理基本原理 它是利用超声振动为工具进行加工的。它是利用超声振动为工具进行加工的。它是利用超声振动为工具进行加工的。它是利用超声振动为工具进行加工的。加加工工时时，在在工工件件和和工工具具之之间间加加入入液液体体（水水或或煤煤油油）和和磨磨料混合的悬浮液，并使工具以很小的力料混合的悬浮液，并使工具以很小的力F F轻轻压在工件上。轻轻压在工件上。2.2.2.2.超声加工的特点超声加工的特点超声

26、加工的特点超声加工的特点 超超声声波波发发生生的的超超声声频频振振荡荡，通通过过换换能能器器转转换换成成1600016000H Hz z以以上上的的超超声声频频纵纵向向振振动动，并并借借助助于于变变幅幅杆杆把把振振幅幅放放大大到到0.050.10.050.1mmmm左左右右。变变幅幅杆杆驱驱动动工工具具作作超超声声振振动动，并并以以工工具具端端面面迫迫使使工工作作液液中中悬悬浮浮的的磨磨粒粒以以很很大大的的速速度度不不断断撞撞击击和和研研磨磨工工件件表表面面，把把工工件件加加工工区区域域内内的的材材料料破破碎碎成成很很细细的微粒并打击下来。的微粒并打击下来。既既然然是是基基于于局局部部的的撞撞

27、击击作作用用，可可见见，越越是是硬硬脆脆的的材材料料，受受到到的的破破坏坏越越大大，也也就就越越好好加加工工。反反之之，脆脆性性和和硬硬度不大的塑性材，由于有缓冲作用而难加工。度不大的塑性材，由于有缓冲作用而难加工。工工工工具具具具可可可可用用用用相相相相对对对对较较较较软软软软的的的的材材材材料料料料（如如4545号号钢钢），做做成成较较复复杂杂的的形形状状，故故工工具具和和工工件件间间无无须须复复杂杂的的相相对对运运动动，因因此此超超声波机床的结构简单，操作、维修也方便。声波机床的结构简单，操作、维修也方便。适适适适合合合合加加加加工工工工薄薄薄薄壁壁壁壁、窄窄窄窄缝缝缝缝、低低低低刚刚刚

28、刚度度度度工工工工件件件件 加加工工过过程程中中工工具对工件材料的宏观作用力小，热影响小，不致引起变具对工件材料的宏观作用力小，热影响小，不致引起变 3.3.超声加工的应用超声加工的应用 形形及及烧烧伤伤，表表面面粗粗糙糙度度也也较较低低，RaRa值值可可达达10.110.1m,m,加加工工精度可达精度可达0.020.01 0.020.01 mm mm。磨磨粒粒硬硬度度一一般般应应比比被被加加工工材材料料高高，虽虽加加工工精精度度高高，但工具磨损大，生产效率低。但工具磨损大，生产效率低。超超声声加加工工虽虽生生产产率率低低，但但其其加加工工精精度度、表表面面粗粗糙糙度度都都较较理理想想，能能加

29、加工工半半导导体体，非非导导体体的的硬硬脆脆材材料料，如如石石英英、宝宝石、钨及钨合金、玛瑙等。石、钨及钨合金、玛瑙等。另另外外，如如宝宝石石轴轴承承、拉拉丝丝模模、喷喷丝丝头头，还还可可以以用用于于超超声抛光、光整加工、复合加工等许多方面。声抛光、光整加工、复合加工等许多方面。四、高能束加工简介四、高能束加工简介 高能束加工是利用被聚焦到加工部位上的高能量密度射束，去除工件上多余材料的加工方法。1.1.1.1.激光加工的基本原理、特点及应用激光加工的基本原理、特点及应用激光加工的基本原理、特点及应用激光加工的基本原理、特点及应用 激激激激光光光光是是是是20202020世世世世纪纪纪纪606

30、06060年年年年代代代代初初初初出出出出现现现现的的的的一一一一种种种种光光光光源源源源。“激激激激光光光光”（Laser,Laser,Laser,Laser,即即即即Light Light Light Light Amplification Amplification Amplification Amplification by by by by stimulated stimulated stimulated stimulated Emission Emission Emission Emission of of of of RadiationRadiationRadiationRadi

31、ation的缩写）的缩写）的缩写）的缩写）,意思是利用辐射受激得到的加强光。意思是利用辐射受激得到的加强光。意思是利用辐射受激得到的加强光。意思是利用辐射受激得到的加强光。相相相相对对对对于于于于普普普普通通通通光光光光，激激激激光光光光有有有有强强强强度度度度高高高高、单单单单色色色色性性性性好好好好，相相相相干干干干性性性性好好好好和和和和方方方方向向向向性性性性好好好好的的的的特特特特性性性性。根根根根据据据据这这这这些些些些特特特特性性性性将将将将激激激激光光光光高高高高度度度度集集集集中中中中起起起起来来来来,聚聚聚聚焦焦焦焦成成成成一一一一个个个个极极极极小小小小的的的的光光光光斑

32、斑斑斑（直直直直径径径径1/1001/1001/1001/100mmmmmmmm2 2 2 2,从从从从而而而而获获获获得得得得功功功功率率率率密密密密度度度度极极极极高高高高100,000100,000100,000100,000kW/cmkW/cmkW/cmkW/cm2 2 2 2)这这这这就就就就能能能能提提提提供供供供足足足足够够够够的的的的热热热热量量量量来来来来熔熔熔熔化化化化或或或或汽汽汽汽化化化化任任任任何何何何一一一一种种种种已已已已知知知知的的的的高高高高强强强强度度度度工工工工程程程程材材材材料料料料,故故故故可可可可进进进进行行行行非接触加工非接触加工非接触加工非接触加

33、工,适合各种材料的微细适合各种材料的微细适合各种材料的微细适合各种材料的微细加工加工加工加工。激光加工的特点激光加工的特点激光加工的特点激光加工的特点 功率密度高功率密度高功率密度高功率密度高,可加工以往认为难加工的任何材料。可加工以往认为难加工的任何材料。可加工以往认为难加工的任何材料。可加工以往认为难加工的任何材料。接接接接触触触触式式式式加加加加工工工工，不不不不污污污污染染染染材材材材料料料料。加加加加工工工工速速速速度度度度快快快快、热热热热影影影影响响响响区小，变形也小，易于实现自动控制。区小，变形也小，易于实现自动控制。区小，变形也小，易于实现自动控制。区小，变形也小，易于实现自

34、动控制。能通过透明体进行加工。如对真空管内部进行焊能通过透明体进行加工。如对真空管内部进行焊能通过透明体进行加工。如对真空管内部进行焊能通过透明体进行加工。如对真空管内部进行焊接等。接等。接等。接等。激光加工的应用激光加工的应用激光加工的应用激光加工的应用 因因因因为为为为输输输输出出出出功功功功率率率率可可可可调调调调，所所所所以以以以可可可可用用用用于于于于精精精精密密密密微微微微细细细细加加加加工工工工，加加加加工工工工速速速速度度度度极极极极高高高高，打打打打一一一一个个个个孔孔孔孔只只只只需需需需0.0010.0010.0010.001s;s;s;s;加加加加工工工工精精精精度度度度

35、可可可可达达达达0.0010.0010.0010.001mm;mm;mm;mm;表面粗糙度表面粗糙度表面粗糙度表面粗糙度RaRaRaRa值值值值0.40.10.40.10.40.10.40.1mmmm。作作作作为为为为非非非非接接接接触触触触性性性性加加加加工工工工，不不不不需需需需要要要要工工工工具具具具，所所所所以以以以不不不不存存存存在在在在工工工工具损耗和更换等到问题。具损耗和更换等到问题。具损耗和更换等到问题。具损耗和更换等到问题。与与与与电电电电子子子子束束束束加加加加工工工工机机机机相相相相比比比比，不不不不需需需需要要要要真真真真空空空空，也也也也不不不不需需需需要要要要X X

36、 X X射线进行防护。因此装置简单，工作性能良好。射线进行防护。因此装置简单，工作性能良好。射线进行防护。因此装置简单，工作性能良好。射线进行防护。因此装置简单，工作性能良好。如如如如 打打打打孔孔孔孔 金金金金刚刚刚刚石石石石模模模模具具具具、钟钟钟钟表表表表轴轴轴轴承承承承、陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷、橡橡橡橡胶胶胶胶、塑塑塑塑料料料料等等等等非非非非金金金金属属属属以以以以及及及及硬硬硬硬质质质质合合合合金金金金、不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢等等等等金金金金属属属属材材材材料料料料，如如如如硬硬硬硬质质质质合合合合金金金金的的的的喷喷喷喷丝丝丝丝头头头头，一一一一般般般般要要要要在在在在100mm 1

37、00mm 100mm 100mm 的的的的部部部部位位位位打打打打出出出出12000120001200012000多多多多个个个个直直直直径径径径为为为为60606060mmmm的小孔。的小孔。的小孔。的小孔。切割切割切割切割 金属、木材、纸、布料、皮革、陶瓷、塑料等金属、木材、纸、布料、皮革、陶瓷、塑料等金属、木材、纸、布料、皮革、陶瓷、塑料等金属、木材、纸、布料、皮革、陶瓷、塑料等 激光还在焊接、热处理、划线、调动平衡、微调等激光还在焊接、热处理、划线、调动平衡、微调等激光还在焊接、热处理、划线、调动平衡、微调等激光还在焊接、热处理、划线、调动平衡、微调等多方面有广泛的用途。多方面有广泛的

38、用途。多方面有广泛的用途。多方面有广泛的用途。2.2.电子束加工的基本电子束加工的基本电子束加工的基本电子束加工的基本原理原理原理原理、特点及应用、特点及应用、特点及应用、特点及应用 电子束加工的特点电子束加工的特点电子束加工的特点电子束加工的特点 加工材料范围广泛，且与材料的强度无关。加工材料范围广泛，且与材料的强度无关。加工材料范围广泛，且与材料的强度无关。加工材料范围广泛，且与材料的强度无关。加加加加工工工工速速速速度度度度快快快快，效效效效率率率率非非非非常常常常高高高高。每每每每分分分分钟钟钟钟可可可可在在在在0 0 0 0.1.1.1.1mmmmmmmm厚厚厚厚的钢板上加工出的钢板

39、上加工出的钢板上加工出的钢板上加工出3000300030003000个直径为个直径为个直径为个直径为0.20.20.20.2mmmmmmmm的孔。的孔。的孔。的孔。电电电电子子子子束束束束可可可可实实实实现现现现极极极极其其其其微微微微细细细细的的的的聚聚聚聚焦焦焦焦（可可可可达达达达0.10.10.10.1mmmm）。能能能能加加加加工工工工微微微微孔孔孔孔、窄窄窄窄缝缝缝缝、半半半半导导导导体体体体集集集集成成成成电电电电路路路路等等等等，属属属属精精精精密密密密微微微微细细细细的的的的加工方法。加工方法。加工方法。加工方法。非非非非接接接接触触触触加加加加工工工工，不不不不存存存存在在在

40、在工工工工具具具具磨磨磨磨耗耗耗耗问问问问题题题题，无无无无机机机机械械械械切切切切削力作用，工件不易产生宏观应力和变形。削力作用，工件不易产生宏观应力和变形。削力作用，工件不易产生宏观应力和变形。削力作用，工件不易产生宏观应力和变形。污污污污染染染染少少少少，不不不不易易易易氧氧氧氧化化化化，特特特特适适适适用用用用加加加加工工工工易易易易氧氧氧氧化化化化的的的的金金金金属属属属及合金材料，以及纯度要求极高的半导体材料。及合金材料，以及纯度要求极高的半导体材料。及合金材料，以及纯度要求极高的半导体材料。及合金材料，以及纯度要求极高的半导体材料。可控制性能好。亦可采用计算机进行控制。可控制性能

41、好。亦可采用计算机进行控制。可控制性能好。亦可采用计算机进行控制。可控制性能好。亦可采用计算机进行控制。3.3.离子束加工离子束加工 的基本原理、特点及应用的基本原理、特点及应用电电电电子子子子束束束束加加加加工工工工设设设设备备备备价价价价格格格格高高高高，又又又又由由由由于于于于有有有有一一一一定定定定局局局局限限限限性性性性，因因因因此此此此除除除除了了了了特定需要，一般为激光加工所代替。特定需要，一般为激光加工所代替。特定需要，一般为激光加工所代替。特定需要，一般为激光加工所代替。电子束加工的应用电子束加工的应用电子束加工的应用电子束加工的应用 高速打孔子束打孔的孔径范围为高速打孔子束

42、打孔的孔径范围为高速打孔子束打孔的孔径范围为高速打孔子束打孔的孔径范围为0.020.0030.020.0030.020.0030.020.003mmmmmmmm。加加加加工工工工形形形形孔孔孔孔 人人人人造造造造纤纤纤纤维维维维的的的的喷喷喷喷丝丝丝丝头头头头形形形形孔孔孔孔往往往往往往往往设设设设计计计计成成成成各各各各种异形截面，适合电子束加工。种异形截面，适合电子束加工。种异形截面，适合电子束加工。种异形截面，适合电子束加工。加工弯孔和曲面加工弯孔和曲面加工弯孔和曲面加工弯孔和曲面 可以加工出弯孔和曲面。可以加工出弯孔和曲面。可以加工出弯孔和曲面。可以加工出弯孔和曲面。此外，还可进行此外

43、，还可进行此外，还可进行此外，还可进行焊接、切割、刻蚀和表面热处理焊接、切割、刻蚀和表面热处理焊接、切割、刻蚀和表面热处理焊接、切割、刻蚀和表面热处理 基基本本原原理理:和和电电子子束束加加工工基基本本类类似似，在在真真空空条条件件下下，将将离离子子源源产产生生的的离离子子束束经经过过加加速速聚聚焦焦，打打到到工工件件表表面面。不不同同的的是是离离子子带带正正电电荷荷，其其质质量量比比电电子子大大数数千千、数数万万倍倍，如如氩氩离离子子的的质质量量是是电电子子的的7.27.2万万倍倍，故故离离子子加加速速到到较较高高速速度度时，比电子束具有更大的撞击动能，它是靠微观的时，比电子束具有更大的撞击

44、动能，它是靠微观的机械撞击能量而不是靠动能转化为热能来加工的机械撞击能量而不是靠动能转化为热能来加工的。离子束加工的特点离子束加工的特点离子束加工的特点离子束加工的特点 可可控控性性好好，是是所所有有现现代代加加工工方方法法中中最最精精密密、最最微细的加工方法。微细的加工方法。在在高高真真空空中中进进行行，污污染染少少，尤尤其其适适宜宜对对易易氧氧化化的金属、合金材料和高纯度半导体材料的加工。的金属、合金材料和高纯度半导体材料的加工。宏宏观观压压力力小小，加加工工中中产产生生应应力力、变变形形也也小小，不不但加工工件表面质量高，而且对材料适应性强。但加工工件表面质量高，而且对材料适应性强。设备

45、成本高，加工效率低，应用范围受限。设备成本高，加工效率低，应用范围受限。离子束加工的应用离子束加工的应用离子束加工的应用离子束加工的应用 可以实现精密、微细及光整加工，尤其是亚微米至纳可以实现精密、微细及光整加工，尤其是亚微米至纳可以实现精密、微细及光整加工，尤其是亚微米至纳可以实现精密、微细及光整加工，尤其是亚微米至纳米级精度的加工，可将材料的原子一层层地铣削下来，使米级精度的加工，可将材料的原子一层层地铣削下来，使米级精度的加工，可将材料的原子一层层地铣削下来，使米级精度的加工，可将材料的原子一层层地铣削下来，使工件加工的精度、表面粗糙度的控制近乎极限。工件加工的精度、表面粗糙度的控制近乎

46、极限。工件加工的精度、表面粗糙度的控制近乎极限。工件加工的精度、表面粗糙度的控制近乎极限。小结与作业可可以以较较好好地地实实现现材材料料的的表表面面改改性性处处理理，使使用用离离子子束束还还可可以以向工件表面进行离子溅射沉积和离子镀膜加工。向工件表面进行离子溅射沉积和离子镀膜加工。一台设备离子束加工，既可用于加工，又可用于一台设备离子束加工，既可用于加工，又可用于 蚀刻、熔化、热处理、焊接等。蚀刻、熔化、热处理、焊接等。1.1.1.1.通通通通过过过过学学学学习习习习本本本本章章章章内内内内容容容容，如如如如遇遇遇遇有有有有一一一一工工工工件件件件用用用用传传传传统统统统工工工工艺艺艺艺能能能

47、能加加加加工，也可使用现代加工工艺去完成，请问你如何抉择？工，也可使用现代加工工艺去完成，请问你如何抉择？工，也可使用现代加工工艺去完成，请问你如何抉择？工，也可使用现代加工工艺去完成，请问你如何抉择？2.2.2.2.读读读读完完完完本本本本章章章章内内内内容容容容，你你你你有有有有什什什什么么么么体体体体会会会会？能能能能否否否否将将将将你你你你平平平平时时时时关关关关于于于于加工方面的一些加工方面的一些加工方面的一些加工方面的一些“奇异奇异奇异奇异”之想和同学们交流一下？之想和同学们交流一下？之想和同学们交流一下？之想和同学们交流一下？3.3.3.3.你你你你想想想想过过过过没没没没有有有

48、有：可可可可否否否否将将将将传传传传统统统统加加加加工工工工工工工工艺艺艺艺与与与与现现现现代代代代加加加加工工工工工工工工艺艺艺艺结结结结合合合合起起起起来来来来？如如如如果果果果有有有有，能能能能向向向向你你你你的的的的老老老老师师师师、同同同同学学学学叙叙叙叙述述述述一一一一下下下下吗吗吗吗？也也也也许它是一项伟大发明的萌芽！许它是一项伟大发明的萌芽！许它是一项伟大发明的萌芽！许它是一项伟大发明的萌芽！4.4.4.4.试试试试用用用用一一一一张张张张表表表表格格格格形形形形式式式式，将将将将各各各各种种种种现现现现代代代代加加加加工工工工工工工工艺艺艺艺方方方方法法法法的的的的特特特特点

49、，适用范围作一归纳。点，适用范围作一归纳。点，适用范围作一归纳。点，适用范围作一归纳。研磨外圆的工具研磨外圆的工具 1-1-夹套；夹套；2-2-研磨套；研磨套；3-3-调节螺钉；调节螺钉；4-4-手柄手柄。珩磨头及珩磨油石的切削轨迹珩磨头及珩磨油石的切削轨迹 1-1-工件；工件；2-2-磨条；磨条；3-3-磨条座；磨条座；4-4-联轴器。联轴器。（a a）加工通孔加工通孔;（b b）加工模具形腔加工模具形腔;(;(c)c)加工环形内腔加工环形内腔;(d)d)加工弯孔加工弯孔;(;(e)e)切割板料切割板料;(;(f)f)磨拉丝模内表面磨拉丝模内表面 原理：原理：原理：原理：当激光的工作物质钇铝

50、石榴石受到光泵的激发后，吸当激光的工作物质钇铝石榴石受到光泵的激发后，吸当激光的工作物质钇铝石榴石受到光泵的激发后，吸当激光的工作物质钇铝石榴石受到光泵的激发后，吸收具有特定波长的光，在一定条件下可导致工作物质中的亚稳态收具有特定波长的光，在一定条件下可导致工作物质中的亚稳态收具有特定波长的光，在一定条件下可导致工作物质中的亚稳态收具有特定波长的光，在一定条件下可导致工作物质中的亚稳态粒子数大于低能级粒子数，这种现象称为粒子数反转。此时一旦粒子数大于低能级粒子数，这种现象称为粒子数反转。此时一旦粒子数大于低能级粒子数，这种现象称为粒子数反转。此时一旦粒子数大于低能级粒子数，这种现象称为粒子数反