硬脆材料先進(jìn)加工技術(shù).ppt

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1、硬脆材料先進(jìn)加工技術(shù)報(bào)告人：溫寧在線電解修銳磨削（ELID）ELID磨削原理如圖所示。金屬結(jié)合劑超硬磨料砂輪與電源正極相接做陽極，工具電極做陰極，在砂輪和電極的間隙中通過電解磨削液，利用電解過程中的陽極溶解效應(yīng)，對(duì)砂輪表層的金屬基體進(jìn)行電解去除，從而逐漸露出嶄新鋒利的磨粒，形成對(duì)砂輪的修整作用：同時(shí)形成一層鈍化膜附著于砂輪表面，抑制砂輪過度電解，從而使砂輪始終以最佳磨削狀態(tài)連續(xù)進(jìn)行磨削加工。所以該技術(shù)將砂輪修整與磨削過程結(jié)合在一起，利用金屬基砂輪進(jìn)行磨削加工的同時(shí)利用電解方法對(duì)砂輪進(jìn)行修整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硬脆材料的連續(xù)超精密鏡面磨削。電電源源工作臺(tái)工件砂輪電極電源磨削

2、液1先進(jìn)磨削技術(shù)1,磨削過程具有良好的穩(wěn)定性和可控性，易于實(shí)現(xiàn)磨削過程的最優(yōu)化：2,加工精度高，表面裂紋少，表面質(zhì)量好：3,適應(yīng)性廣泛，磨削效率高：裝置簡單，成本低，推廣性強(qiáng)等。ELID工藝特點(diǎn)高速（超高速）磨削高速磨削通常指砂輪速度大于100m/s的磨削。高速磨削可以對(duì)難加工硬脆材料實(shí)現(xiàn)延性磨削加工，具有大幅度提高磨削效率，降低表面粗糙度，延長砂輪壽命，減小磨削力和工件受力變形，提高工件加工精度，降低磨削溫度等優(yōu)點(diǎn)。磁力研磨光整加工技術(shù)磁力研磨光整加工（MagneticAbrasiveFinishing，MAF)是一種把磁場(chǎng)能應(yīng)用于傳統(tǒng)的研磨技術(shù)中，開發(fā)出的一種

3、新興的磨削加工技術(shù)，通過磁極產(chǎn)生的磁場(chǎng)力作用到磁性磨料(填充在磁極與工件之間)上形成一個(gè)與加工面形狀相當(dāng)?shù)拇帕ρ心ニ?，?duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的方法。這種加工方法具有高效率、高精度和高表面質(zhì)量的特點(diǎn)，適合于平面、球面、圓柱面和其它復(fù)雜形狀零件的加工，并能控制研磨效率和研磨精度。同時(shí)磁性研磨加工技術(shù)可以很好地與數(shù)控機(jī)床、加工中心和機(jī)器人技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)光整加工的自動(dòng)化。不僅應(yīng)用于模具的精加工中，而且在制藥業(yè)、航空航天業(yè)、大規(guī)模集成電路、精密儀器和精密量具等行業(yè)也將有很好的應(yīng)用前景，是一種有效的光整加工方法之一。2輔助能量加工技術(shù)磁流體研磨電化學(xué)磁力研磨磁性磨料研磨磁流變

4、拋光磁力懸浮研磨磁力研磨光整加工（MAF）目前技術(shù)類別MagneticFluidGrindingMagneticAbrasiveGrindingElectrochemicalMagneticAbrasiveFinishingMagnetorheologicalFinishingMagneticSuspensionGrinding超聲輔助加工技術(shù)超聲波加工是利用產(chǎn)生超聲振動(dòng)的工具(模具)，帶動(dòng)工具和陶瓷元件間的磨料懸浮液，沖擊和拋磨工件進(jìn)行加工。隨著工具在三維方向上的進(jìn)給，工具端部的形狀被逐步復(fù)制在陶瓷工件上。常用的磨料是碳化硼、碳化硅和氧化鋁等。一般選用的工作液為

5、水，為提高材料表面的加工質(zhì)量，也可用煤油或機(jī)油作液體介質(zhì)。其主要應(yīng)用在深小孔的加工、拉絲模及型腔模具研磨拋光、超聲復(fù)合加工等難加工作業(yè)。下圖為德國DMG公司DMS35Ultrasonic超聲振動(dòng)加工機(jī)床，主軸轉(zhuǎn)速3000～40000r/min，特別適合加工陶瓷、玻璃、硅等硬脆材料。與傳統(tǒng)加工方式相比，生產(chǎn)效率提高5倍，加工表面粗糙度Ra＜0.2μm，可加工0.3mm精密小孔超聲加工的特點(diǎn)（1）適合于加工各種硬脆材料，特別是不導(dǎo)電的非金屬材料，例如玻璃、陶瓷(氧化鋁、氮化硅等)、石英、鍺、硅、石墨、瑪瑙、寶石、金剛石等。對(duì)于導(dǎo)電的硬質(zhì)金屬材料(如淬火鋼、硬質(zhì)合金等)

6、也能進(jìn)行加工，但加工生產(chǎn)率較低。（2）由于工具可用較軟的材料做成較復(fù)雜的形狀，故不需要使工具和工件做比較復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此超聲加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)比較簡單，操作、維修方便。（3）由于去除加工余量是靠極小的磨料瞬時(shí)局部的撞擊作用，所以工具對(duì)工件加工表面宏觀作用力小，熱影響小，不會(huì)引起變形和燒傷。表面粗糙度可達(dá)Ra1～0.1um或更低，加工精度可達(dá)0.01～0.02mm，而且可以加工薄壁、窄縫、低剛度的工件。摩擦化學(xué)反應(yīng)輔助加工Furey等人1997年研制了能夠和硬脆材料發(fā)生化學(xué)腐蝕的切削液，金剛石砂輪片切割Si3N4陶瓷試驗(yàn)效率比水基冷卻液提高8倍。后人又不斷研制出類似

7、切削液，主要用于Si3N4陶瓷的磨削加工。Si3N4陶瓷首先會(huì)和磨削液中的有機(jī)物分子發(fā)生如下式所示的化學(xué)吸附：此吸附現(xiàn)象在磨削高溫條件下會(huì)進(jìn)一步衍化為摩擦化學(xué)反應(yīng)：生成的固態(tài)物-硅脂，小部分溶于磨削液被沖刷帶走，大部分附著在Si3N4陶瓷加工表面上，不但降低了試件表面硬度，而且具有更優(yōu)異的潤滑性能，進(jìn)而影響磨削效率和質(zhì)量等離子體加工最初是前蘇聯(lián)、美國和日本，他們開發(fā)微束等離子弧加工，對(duì)陶瓷等非金屬薄材進(jìn)行切割，取得較好效果。德國Kjelberg公司用熱電阻等離子設(shè)備切割混凝土英國利物浦大學(xué)將待加工陶瓷試件安裝在具有足夠轉(zhuǎn)速的電機(jī)上，等離子弧在引燃穩(wěn)定以后，將氧化鋁

8、試件移至等