模具特种加工技术PPT课件.ppt

* 超声加工设备包括超声发生器、超声振动系统、机床本体和磨料工作液循环系统 超声波加工装置 的构成及关键部件 CSJ-2型 超声加工机床 * 超声波 发生器 作用是将工频交流电转变为有一定功率输出的超声频电振荡，以提供工具端面往复振动和去除被加工材料的能量 基本要求：输出功率和频率在一定范围内连续可调，最好能具有对共振频率自动跟踪和自动微调的功能；还要求结构简单、工作可靠、价格便宜、体积小等 有电子管式、晶体管式 * 声学 部件 将高频电能转变为机械能，使工具端面作高频率小振幅的振动以进行加工 压电陶瓷换能器 * 磁致伸缩换能器 ——镍棒长度应等于 超声波半波长或其 整数倍，使之处于 共振状态（20kHz 的换能器，其长度 为125mm） * 几种变幅杆 声学头的固定—— 选择振幅为零的波节点 * 磨料工 作液及其 循环系统 磨料可以靠人工输送和更换，也可利用小型离心泵注入 工作液常用的是水；为了提高表面质量，有时也用煤油或机油 磨料常用碳化硼、碳化硅或氧化铝等 * １.加工速度及其影响因素 加工速度指单位时间内去除材料的多少，以mm3/min或g/min为单位来表示。 影响加工速度的因素主要有工具的振幅和频率、进给压力、磨料的种类和粒度、被加工材料、磨料悬浮液的浓度。 超声波加工的工艺规律 * （１）工具振幅和频率的影响 过大的振幅和过高的频率会使工具和变幅杆承受很大的内应力，振幅一般在0.01～0.1mm之间，频率在16000～25000Hz之间。 在实际加工中需根据不同工具调至共振频率，以获得最大振幅，从而达到较高的加工速度。 * （２）进给压力的影响 加工时工具对工件应有一个适当的进给压力。 压力过小时，工具端面与工件加工表面间的间隙增大，从而减少了磨料对工件的锤击力； 压力增大，间隙减少，当间隙减少到一定程度则会降低磨料与工作液的循环更新速度，从而降低生产率。 * （３）磨料种类和粒度的影响 加工时针对不同强度的工件材料可选择不同的磨料。 磨料强度愈高，加工速度愈快，但要考虑价格成本。 加工宝石、金刚石等超硬材料，必须选用金刚石；加工淬火钢、硬质合金，应选用碳化硼；加工玻璃、石英和硅、锗等半导体材料，选用氧化铝磨料。 * （４）被加工材料的影响 被加工材料愈硬脆，则承受冲击载荷的能力愈低，愈易被去除加工，反之，韧性愈好，愈不易加工。 * （５）磨料悬浮液浓度的影响 磨料悬浮液浓度低，加工间隙内的磨粒少，特别是在加工面积大、深度较大时可能造成加工区局部没有磨料，使加工速度大大降低。 磨料浓度的增加，加工速度也增加，但浓度太高，磨粒在加工区域内的循环运动和对工件的撞击运动受到影响，又会导致加工速度降低。 * ２.加工精度及其影响因素 超声波的加工精度，除了机床、夹具精度影响外，主要与磨料粒度、工具精度及其磨损情况、工具横向振动大小、加工深度、被加工材料性质有关。 * ３.表面质量的影响 超声波加工具有良好的表面质量，不会产生表面变质层和烧伤，其表面粗糙度主要与磨粒尺寸、超声波振幅大小和工件材料硬度有关。 磨粒尺寸愈小，超声振幅愈小，工件材料越硬，生产率愈低，表面粗糙度愈会得到明显改善，因为表面粗糙度值主要取决于每颗磨粒每次锤打工件材料所留下的凹痕的大小和深浅。 * 加工 型孔、 型腔 主要用于对脆硬材料加工圆孔、型孔、型腔、套料、微细孔等 超声波加工的应用 加工圆孔、 加工型腔 * 加工异形孔、套料加工、加工微细孔 * 切割 加工 用普通机械加工切割脆硬的半导体材料很困难，采用超声切割较为有效 超声切割 单晶硅片 * 成批切槽刀具 切割成的 陶瓷模块 * 复合 加工 用超声加工与其它加工方法相结合进行复合加工，以提高加工速度和表面质量 超声电解复 合加工小孔 * 手携式电解超声 复合抛光原理图 超声振动 切削加工 * 2) 机床 电解加工机床的任务是安装夹具、工件和阴极工具，并实现其相对运动，传送电和电解液。它与一般金属切削机床相比，有其特殊要求： （1）有足够的刚性 （2）稳定的进给速度 （3）防腐绝缘与好的安全措施 * 3) 电解液系统 在电解加工过程中，电解液不仅作为导电介质传递电流，而且在电场的作用下进行化学反应，使阳极溶解能顺利而有效地进行，这一点与电火花加工的工作液的作用是不同的。同时电解液也担负着及时把加工间隙内产生的电解产物和热量带走的任务，起到更新和冷却的作用。 电解液可分为中性盐溶液、酸性盐溶液和碱性盐溶液三大类。其中中性盐溶液的腐蚀性较小，使用时较为安全，故应用最广。常用的电解液有NaCl、NaNO3、NaClO3 三种。 * （1）NaCl 电解液价廉易得，对大多数金属而言，其电流效率均很高，加工过程中损耗小