模具制造工艺第三章特种加工.ppt

同理，沿逆时针方向切割圆弧时(如图3．24所示)，坐标原点取在圆心D上，从A点开 始，每走一步，都由数控装置进行运算比较，然后发出向圆弧靠拢的步进命令。若加工点在圆 弧内，应控制下一步向+y方向进给，若加工点在圆外或在圆弧上，则下一步应沿一x方向进 给。如此逐点比较逼近于预定的圆弧AB，直至到达终点B为止。同样，只要步距很小(实际 是1μm)，用这条折线代替所要加工的圆弧也是允许的。 由此可知，采用逐点比较法控制滑板的进给是步进的，它每走一步都要完成四个工作节 拍，如图3．25所示。 3．3超声波加工与激光加工 3．3．1超声波加工 一、超声波加工基本原理与特点 1．超声波加T基本原理 超声波是指频率超过16 000 Hz的声波。超声波加T是利用工具端面作超声频振动，并通 过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种加工方法。 其加工原理如图3．48所示。加工时，在工具l 和工件2之间加入液体(水或煤油)和磨料混合 的磨料工作液3，工具以很小的力F轻轻压在 工件上。 超声换能器4通入50 Hz的交流电，产生16 000 Hz以上的超声频纵向振动，并借助于变幅杆把振幅放大到0．05—0．1 mm之间，驱动工具端面作超声振动，迫使工作液中的悬浮磨粒以很大的速度和加速度不断撞击、抛磨被加工表面，把加工区的工件局部材料粉碎成很细的微粒，并从工件上撞击下来。 虽然每次打击下来的材料很少，但由于每秒钟撞击的次数多达16 000次以上，所以仍有一定的加工速度。同时工作液受工具端面超声振动作用而产生的高频、交变的液压冲击波和空化作用将促使工作液进入被加工材料的微裂缝及晶界内，加剧机械破坏作用，提高加工速度。此外，液压冲击波也能促使悬浮工作液在加工间隙中循环，使变钝了的磨粒不断更新。 2．超声波加工特点 (1)超声波加工依靠磨粒的撞击作用去除材料，故适于加工各种硬脆材料，包括不导电的非金属材料，例如陶瓷、玻璃、宝石、石英、金刚石等。 (2)超声波加工由于工具不需要作复杂的运动，因此超声波加工机床结构简单，操作方便。 (3)工具可用较软的材料做成较复杂的形状，可以加工复杂的成形表面。 (4)由于依靠极细小磨粒的瞬时局部的撞击作用去除加工材料，故工件表面的宏观作用 力很小，不会引起变形和烧伤，表面粗糙度也较好(可达Ra l～0．1um)，加工精度可达 0．01～0．02 mm，而且可以加工薄壁、窄缝、低刚性工件。 二、超声波加工设备 超声波加工设备如图3．49所示。由超声波发生器、超声振动系统(声学部件)、机床本体及磨料工作液循环系统等部分组成。 1．超声波发生器 超声波发生器是将50 Hz的工频交流电转变 为有一定功率输出的超声频交流电，以提供工具端面振动及去除被加工材料的能量。其基本要求是输出功率和频率在一定范围内连续可调，并希望具有对共振频率自动跟踪和自动微调的功能。 2．声学部件 声学部件的作用是把高频电能转换成机械振动，并以波的形式传递到工具端面。声学部件是超声波加工设备中的重要部件，主要由超声换能器、振幅扩大棒及工具组成。 超声换能器的作用是将高频电振荡转换成机 械振动，目前主要由压电陶瓷换能器和磁致伸缩换能器两种。前者能量转换效率高，体积小；后者则功率较大。 振幅扩大棒也称变幅杆。无论是压电陶瓷超声换能器还是磁致伸缩超声换能器，它们的伸缩变形量都很小，即使在共振的条件下，其振幅也只有0．005～0．0l mm，不足以直接用来加丁。超声波加工需0．01—0．1 mm的振幅，因此必须通过一个上粗下细的杆子将振幅加以放大，此杆称为振幅扩大棒。它之所以能扩大振幅，是由于通过其每一截面的能量是守恒的，因此，截面愈小，能量密度愈大，而波的能量密度正比于振幅的平方，因此振动的振幅也就愈大。 振幅扩大棒如图3．50所示，有锥形、指数形和阶梯形等形状。 工具安装在振幅扩大棒的细小端。机械振动经扩大棒放大之后即传给工具，而工具端面的 振动将使磨粒和工作液以一定的能量冲击工件，并加工出一定的形状和尺寸。丁具的形状应与加工表面的形状相适应，二者只相差一个加工间隙。