特种加工机床

特种加工机床主要用于一般切削方法难以加工（如材料性能特殊、形状复杂）的工件。

一、电火花加工

电火花加工是直接利用电能对零件进行加工的一种方法。

加工原理：当工具电极与工件电极在绝缘体中靠近达到一定距离时，形成脉冲放电，在放电通道中瞬时产生大量热能，使工件局部金属熔化甚至气化，并在放电爆炸力的作用下，把熔化的金属抛出，达到蚀除金属的目的。

（一）电火花成型加工机床

电火花加工设备应由以下部分组成：

1.脉冲电源。脉冲电源是放电蚀除的供能装置，它产生具有足够大能量密度的电脉冲，加在工件与工具电极上，产生脉冲放电。

2.间隙自动调节器。为使工件与工具电极间的脉冲放电正常进行，就必须使其保持一定间隙。间隙过大，工作电压击不穿液体介质；间隙过小，则形成短路，也无法放电。因此，必须用间隙自动调节器，自动调节极间距离，使工具电极的进给速度与电蚀速度相适应。

3.机床本体。用来实现工件和工具电极的装夹、固定及调整其相对位置精度等的机械系统。

4.工作液及其循环过滤系统。火花放电必须在绝缘液体介质中进行，否则，不能击穿液体介质，形成放电通道，也不能排除悬浮的金属微粒和冷却表面。

电火花加工方式很多，常见的有成型加工、穿孔加工、电火花切割加工、电火花磨削以及电火花雕刻花纹等。

（二）电火花切割加工机床

利用一根运动着的金属丝（钼丝或硬性黄铜丝），作为工具电极，在工具电极和工件电极之间通以脉冲电流，使之产生电腐蚀，工件被切割成所需要的形状。

数控电火花切割机床由机床本体、数控装置、脉冲电源和工作液循环系统四大部分组成。其中，坐标工作台由上、下两层拖板构成，两层拖板的长丝杠分别由两个步进电动机驱动，工作台上装有工件安放架。

（三）电火花加工特点

1.加工硬、脆、软、韧、高熔点、高纯度的导电材料；

2.无切削力，可以加工薄壁零件；

3.加工中几乎不受热的影响，提高加工质量；

4.参数可调节，可以进行不同的加工；

5.直接使用电能加工，便于实现自动化。

二、超声波加工

（一）超声波加工原理

超声波换能器利用铁、钴、镍等合金磁性材料在交变磁场作用下其尺寸发生伸长和缩短这一特性（这种现象称之为磁致伸缩效应），将高频电振荡变为高频机械振动，再借助变幅杆把振幅放大，驱使工具振动，从而锤击工件表面的磨料，通过磨料加工工件的表面。

（二）超声波加工机床的组成

1.超声电源。将50Hz的交流电变为15kHz～30kHz的高频振荡（超声波）电源，供给超声波换能器。其功率为20～4000W。

2.超声振动系统。由超声换能器和变幅杆组成。变幅杆可以做成锥形、曲线形和阶梯形。

3.超声波加工机床本体。由超声波加工机床本体由工作头、工作台、立柱、磨料、工作液循环系统部分组成。

（三）超声波加工特点

1.适用于加工各种硬脆材料，尤其是电火花难以加工的不导电材料，如玻璃、陶瓷、金刚石等；

2.由于在加工中工具通常不需要旋转，因此易于加工出各种复杂形状的型孔、型腔、成型表面等；

3.加工过程中受力很小，适于加工薄壁、薄片等不能承受较大机械应力的零件。

三、激光加工

激光是一种亮度高、方向性强、单色性好的相干光，它可以把能量高度集中在特定的小面积上，激光加工就是利用这一特性实现的。

（一）加工原理

利用激光的高温高能量，把被加工的材料急剧熔化或气化，并利用冲击波去除多余物质。

目前主要用于打孔和切割。

（二）激光加工装置

激光加工装置由激光器、电源、光学系统和机械系统四大部分组成。

激光器　 电能变成光能，产生所需要的激光束　

电　源　 激光器提供所需要的能量，包括电压控制、储能电容组、时间控制及触发器等　

光学系统　 把激光引向聚焦物镜，调整焦点位置，使激光聚焦在加工工件上　

机械系统　 固定各部件的基准，包括工作台，机电控制系统，冷却系统等。　

（三）激光加工特点

1.不受材料性能限制，几乎所有金属材料和非金属材料都能加工；

2.加工时不需用刀具，属于非接触加工，无机械加工变形；

3.加工速度极高，热影响区小，易于实现自动化生产和流水作业；

4.可通过透明介质（如玻璃）进行加工，这对某些特殊情况（例如在真空中加工）是十分有利的。

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