模具制造中的九大特種加工工藝
/ 2021/6/5 10:40:39
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1.電火花加工
（1）基本原理
電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工，英文為ElectricalDischarge Machining，簡稱EDM。
（2）基本設(shè)備：電火花加工機(jī)床。
（3）主要特點(diǎn)
能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復(fù)雜形狀工件；加工時無切削力；不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷；工具電極材料無須比工件材料硬；直接使用電能加工，便于實現(xiàn)自動化；加工后表面產(chǎn)生變質(zhì)層，在某些應(yīng)用中須進(jìn)一步去除；工作液的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩。
（4）使用范圍
加工具有復(fù)雜形狀的型孔和型腔的
模具和零件；加工各種硬、脆材料如硬質(zhì)合金和淬火鋼等；加工深細(xì)孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等；加工各種成形刀具、樣板和螺紋環(huán)規(guī)等工具和量具。
2.電火花線切割加工
（1）基本原理
利用連續(xù)移動的細(xì)金屬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。英文為Wirecut Electrical Discharge Machining，簡稱WEDM，又稱線切割。
（2）基本設(shè)備：電火花線切割加工機(jī)床。
（3）主要特點(diǎn)
電火花線切割加工，除具有電火花加工的基本特點(diǎn)外，還有一些其他特點(diǎn)：
①不需要制造形狀復(fù)雜的工具電極，就能加工出以直線為母線的任何二維曲面；
②能切割0.05毫米左右的窄縫；
③加工中并不把全部多余材料加工成為廢屑，提高了能量和材料的利用率；
④在電極絲不循環(huán)使用的低速走絲電火花線切割加工中，由于電極絲不斷更新，有利于提高加工精度和減少表面粗糙度；
⑤電火花線切割能達(dá)到的切割效率一般為20-60毫米2/分，最高可達(dá)300毫米2/分；加工精度一般為±0.01至±0.02毫米，最高可達(dá)±0.004毫米；表面粗糙度一般為Ra2.5至1.25微米，最高可達(dá)Ra0.63微米；切割厚度一般為40-60毫米，最厚可達(dá)600毫米。
（4）使用范圍
主要用于加工：各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件，例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等；成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極；各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線等。具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用，目前國內(nèi)外的電火花線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床總數(shù)的60％以上。
3.電解加工
（1）基本原理
基于電解過程中的陽極溶解原理并借助于成型的陰極，將工件按一定形狀和尺寸加工成型的一種工藝方法，稱為電解加工（Electro Chemical Machining）。
（2）使用范圍
電解加工對于難加工材料、形狀復(fù)雜或薄壁零件的加工具有顯著優(yōu)勢。電解加工已獲得廣泛應(yīng)用，如炮管膛線、葉片、整體葉輪、模具、異型孔及異型零件、倒角和去毛刺等加工。并且在許多零件的加工中，電解加工工藝已占有重要甚至不可替代的地位。
（3）優(yōu)點(diǎn)
加工范圍廣。電解加工幾乎可以加工所有的導(dǎo)電材料，并且不受材料的強(qiáng)度、硬度、韌性等機(jī)械、物理性能的限制，加工后材料的金相組織基本上不發(fā)生變化。它常用于加工硬質(zhì)合金、高溫合金、淬火鋼、不銹鋼等難加工材料。
（4）局限性
加工精度和加工穩(wěn)定性不高；加工成本較高，且批量越小，單件附加成本越高。
4.激光加工
（1）基本原理
激光加工，是利用光的能量經(jīng)過透鏡聚焦后在焦點(diǎn)上達(dá)到很高的能量密度，在極小時間內(nèi)使材料熔化或氣化而被蝕除下來，實現(xiàn)加工。
（2）主要特點(diǎn)
激光加工技術(shù)具有材料浪費(fèi)少、在規(guī)?；a(chǎn)中成本效應(yīng)明顯、對加工對象具有很強(qiáng)的適應(yīng)性等優(yōu)勢特點(diǎn)。在歐洲，對高檔汽車車殼與底座、飛機(jī)機(jī)翼以及航天器機(jī)身等特種材料的焊接，基本采用的是激光技術(shù)。
（3）使用范圍
激光加工作為激光系統(tǒng)最常用的應(yīng)用，主要技術(shù)包括：激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標(biāo)、激光鉆孔、微加工及光化學(xué)沉積、立體光刻、激光刻蝕等。
5.電子束加工
（1）基本原理
電子束加工是利用高能量的會聚電子束的熱效應(yīng)或電離效應(yīng)對材料進(jìn)行的加工。
（2）主要特點(diǎn)
能量密度高，穿透能力強(qiáng)，一次熔深范圍廣，焊縫寬比大，焊接速度快，熱影響區(qū)小，工作變形小。
（3）使用范圍
電子束加工的材料范圍廣，加工面積可以極??；加工精度可以達(dá)到納米級，實現(xiàn)分子或原子加工；生產(chǎn)率高；加工所產(chǎn)生的污染小，但加工設(shè)備成本高；可以加工微孔、窄縫等，還可用來進(jìn)行焊接和細(xì)微的光刻。真空電子束焊接橋殼技術(shù)是電子束加工在汽車制造業(yè)中的主要應(yīng)用。
6.離子束加工
（1）基本原理
離子束加工（Ion Beam Machining）是在真空狀態(tài)下，將離子源產(chǎn)生的離子流，經(jīng)加速、聚焦達(dá)到工件表面上而實現(xiàn)加工。
（2）主要特點(diǎn)
由于離子流密度及離子能量可以精確控制，因而能精確控制加工效果，實現(xiàn)納米級乃至分子、原子級的超精密加工。離子束加工時，所產(chǎn)生的污染小，加工應(yīng)力變形極小，對被加工材料的適應(yīng)性強(qiáng)，但加工成本高。
（3）使用范圍
離子束加工依其目的可以分為蝕刻及鍍膜兩種。
1）蝕刻加工
離子蝕刻用于加工陀螺儀空氣軸承和動壓馬達(dá)上的溝槽，分辨率高，精度、重復(fù)一致性好。離子束蝕刻應(yīng)用的另一個方面是蝕刻高精度圖形，如集成電路、光電器件和光集成器件等電子學(xué)構(gòu)件。離子束蝕刻還應(yīng)用于減薄材料，制作穿透式電子顯微鏡試片。
2）離子束鍍膜加工
離子束鍍膜加工有濺射沉積和離子鍍兩種形式。離子鍍可鍍材料范圍廣泛，不論金屬、非金屬表面上均可鍍制金屬或非金屬薄膜，各種合金、化合物、或某些合成材料、半導(dǎo)體材料、高熔點(diǎn)材料亦均可鍍覆。
離子束鍍膜技術(shù)可用于鍍制潤滑膜、耐熱膜、耐磨膜、裝飾膜和電氣膜等。
7.等離子弧加工
（1）基本原理
等離子弧加工，是利用等離子弧的熱能對金屬或非金屬進(jìn)行切割、焊接和噴涂等的特種加工方法。
（2）主要特點(diǎn)
1）微束等離子弧焊可以焊接箔材和薄板；
2）具有小孔效應(yīng)，能較好實現(xiàn)單面焊雙面自由成形；
3）等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強(qiáng)，10-12mm厚度鋼材可不開坡口，能一次焊透雙面成形，焊接速度快，生產(chǎn)率高，應(yīng)力變形??；
4）設(shè)備比較復(fù)雜，氣體耗量大，只宜于室內(nèi)焊接。
（3）使用范圍
廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，特別是航空航天等軍工和尖端工業(yè)技術(shù)所用的銅及銅合金、鈦及鈦合金、合金鋼、不銹鋼、鉬等金屬的焊接，如鈦合金的導(dǎo)彈殼體、飛機(jī)上的一些薄壁容器等。
8.超聲加工
（1）基本原理
超聲加工是利用超聲頻作小振幅振動的工具，并通過它與工件之間游離于液體中的磨料對被加工表面的捶擊作用，使工件材料表面逐步破碎的特種加工，英文簡稱為USM。超聲加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和拋光等。
（2）主要特點(diǎn)
可以加工任何材料，特別適用于各種硬、脆的非導(dǎo)電材料的加工，對工件的加工精度高，表面質(zhì)量好，但生產(chǎn)率低。
（3）使用范圍
超聲加工主要用于各種硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、鍺、鐵氧體、寶石和玉器等的打孔（包括圓孔、異形孔和彎曲孔等）、切割、開槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面拋光和砂輪修整等方面。
9.化學(xué)加工
（1）基本原理
化學(xué)加工（Chemical Etching），是利用酸、堿或鹽溶液對工件材料的腐蝕溶解作用，以獲得所需形狀、尺寸或表面狀態(tài)的工件的特種加工。
（2）主要特點(diǎn)
1）能加工任意能切削金屬材料，不受硬度、強(qiáng)度等性能的限制；
2）適合大面積加工，并可同時加工多件；
3）不產(chǎn)生應(yīng)力、裂紋、毛刺，表面粗糙度達(dá)Ra1.25-2.5μm；
4）操作簡便；
5）不適宜加工對窄狹槽、孔；
6）不宜消除表面不平、劃痕等缺陷。
（3）使用范圍
適于大面積厚度減薄加工；適于在薄壁件上加工復(fù)雜型孔。
