切削加工先进技术
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按我国目前情况，精密加工是指加工精度在0.1~10μm（相当于IT5以上）， 表面粗糙度值小于Ra 0.16μm的加工方法。
精密加工中，精度高于0.1μm，表面粗糙度值小于Ra 0.1μm的加工方法称 为超精密加工。
1．机床设备条件
必须在精密机床上进行。机床应具有高的运动精度， 高的刚度和高的转速以及小的进给量。
2．精密车削的刀具和切削用量
硬质合金精密车刀刀具材料种类：有细颗粒的硬质合金和超细颗粒的硬质合 金两种 刀具材料特点和应用：用细颗粒的硬质合金（如K01，K10等）车刀进行精 密车削，可以达到表面粗糙度值Ra0.05μm左右,用超细颗粒的硬质合金（如 K10，K05，K30等）车刀进行精密车削，可以达到表面粗糙度值Ra0.03μm
3．激光加工工艺及应用
去除加工（激光打孔、激光切割） 连接加工（即激光焊接）
激光打孔
激光切割
四、高压水射流切割加工
高压水射流切割是一种 冷切割工艺，被加工材料的 物理性能、力学性能及材质 的晶体组织结构不会遭到破 坏，可免除后续机械加工工 艺。
第三节 精密加工
一、认识精密加工
精密加工Fra Baidu bibliotek指在一定发展阶段，加工精度和表面质量比传统的加工方法能 达到更高程度的加工工艺。
金刚石刀具适用于有色金属及其合金（如铝、紫铜、黄铜、巴氏合金、 铍铜、锌等）及非金属材料（如酚醛塑料、陶瓷等）的精密车削
由于金刚石与铁的亲和力很强，因此金刚石刀具不适于加工黑色金属刀 具材料特点和应用
金刚石车刀
车刀示例
车刀图
车刀特点：图示为在精密车床 上加工黄铜H62所用的金刚石 精密车刀，工件要求表面粗糙 度值为Ra0.03μm。为加强刀尖 和刃口部位强度，采用前角 γo=-5°～-10°，αo=2°～3°， 过渡刃为0.05mm
硬质合金精密车刀
车刀示例
车刀图
车刀前面、后面的表面粗糙度 值Ra应不大于0.02μm；刃倾角 为10°，以利于排屑；车刀采 用6°后角和3°副后角，可以 减小振动，并使刀具后面对工 件有轻微的挤压作用
用于精密车削铜料，能获得镜 面
K10硬质合金精密车刀
硬质合金精密车刀切削用量的选择
切削速度vc 一般采用高的切削速度。车铝合金材料vcmax=350m/min，车铜合金
（2）工件变形小，电极丝、夹具不需要太高的强度。 （3）可加工任何导电的固体材料。 （4）有利于加工精度的提高，便于实现加工过程自动化。 （5）不能加工非导电材料。 （6）加工成本高，不适合加工形状简单的大批量工件。
3．电火花线切割加工应用
（1）各种形状的冲裁模（凸模、凹模）及其他模具的 制造。
（2）各类精密型孔、样板、成形刀具等工件和容易引 起变形的精密狭槽类工件的加工。
1．精密磨削的应用
机床主轴、高精度轴承、液压滑阀、标准量具、量仪、半导体硅片， 以及航空、航天工业中的精密工件、计算机磁盘等。
（3）加工和切割稀有、贵重金属。
三、激光加工
1．激光加工原理
固体激光器结构示意图
2．激光加工的特点
（1）几乎可以加工任何固体材料。 （2）可进行精密细微加工。 （3）属于非接触加工，没有明显的机械力，没有工具 损耗，可加工易变形的薄板和橡胶等弹性工件。 （4）加工速度快，热影响区小，并可通过透明体进行 加工。 （5）精密细微加工时，需反复试验，寻找合理的加工 参数，才能达到其精度和表面粗糙度要求。
金刚石车刀切削用量的选择
切削速度vc 可采用很高的切削速度，也可以低速进行切削，例如在
CGM6125车床上加工黄铜H62材料时，可选切削速度 vc≥68m/min或vc≤17m/min 进给量f 一般选f=0.01~0.04mm/r 背吃刀量ap 双面加工余量为0.3~0.5mm 半精加工ap=0.05~0.1mm，精加工时ap=0.02~0.05mm，超 精密加工时ap=0.003~0.006mm
2．环境条件
消除工艺系统内部和外部的振动干扰。 创造恒温条件。
二、精密车削
1．精密车削的应用
铜、铝及其合金制件的最终加工。
纯金属、塑料、玻璃纤维、合成树脂及石墨等不宜 采用磨削而要求又高的零件。
黑色金属或其他表面硬度高的精密零件光整加工前 的预加工工序。
2．精密车削的刀具和切削用量
金刚石车刀刀具材料种类：有天然单晶金刚石和人造聚晶金刚石两种 刀具材料特点和应用：金刚石具有硬度高、耐磨性好、刃口锋利和摩擦因数 小等优点，但韧性很差，刃磨困难
材料vcmax=400m/min；车镁合金材料vcmax=100m/min 切削速度越高，获得的表面粗度值越小，但刀具磨损及振动也随之
加剧，所以应根据实际情况合理选择 进给量f:一般取f=0.02～0.04mm/r 背吃刀量ap:一般取ap=0.2～0.3mm
三、精密磨削
精密磨削——在精密磨床上用经过精细修整的细粒度砂轮进行磨削的方法。
3．电火花加工应用
（1）电火花穿孔、成形加工。 包括穿孔和型腔加工两类。
（2）电火花小孔加工。 （3）电火花精密细微加工。 （4）电火花磨削。
二、电火花线切割加工
1．电火花线切割加工原理
快速走丝电火花线切割加工原理示意图
2．电火花线切割加工特点
（1）可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的 形状复杂的工件。
a）电火花加工原理 b）蚀除材料的过程 c）工件成型
电火花机床
2．电火花加工特点
（1）能加工各种具有导电性能的硬、脆、软、韧材料。 （2）适宜加工小孔、薄壁、窄腔槽及各种复杂的型孔、 型腔和曲线孔等，也适用于精密细微加工。 （3）有利于提高工件的加工精度和表面质量，也有利 于加工热敏感性强的材料。 （4）便于实现加工过程自动化。 （5）工具电极消耗较大。
第十章 数控加工
第二节 特种加工
特种加工——利用非常规的切削加工手段，利用电、磁、声、光、热等 物理及化学能量，直接施加于被加工工件待加工部位，达到材料去除、变形 以及改变性能等目的的加工技术。
常用特种加工方法能量形式及适用范围
一、电火花加工
1．电火花加工原理
电火花加工
电火花加工——是一种利用脉冲放电对导电材料进行电蚀以去除多余材料的加工 方法，故又称为电蚀加工。
精密加工中，精度高于0.1μm，表面粗糙度值小于Ra 0.1μm的加工方法称 为超精密加工。
1．机床设备条件
必须在精密机床上进行。机床应具有高的运动精度， 高的刚度和高的转速以及小的进给量。
2．精密车削的刀具和切削用量
硬质合金精密车刀刀具材料种类：有细颗粒的硬质合金和超细颗粒的硬质合 金两种 刀具材料特点和应用：用细颗粒的硬质合金（如K01，K10等）车刀进行精 密车削，可以达到表面粗糙度值Ra0.05μm左右,用超细颗粒的硬质合金（如 K10，K05，K30等）车刀进行精密车削，可以达到表面粗糙度值Ra0.03μm
3．激光加工工艺及应用
去除加工（激光打孔、激光切割） 连接加工（即激光焊接）
激光打孔
激光切割
四、高压水射流切割加工
高压水射流切割是一种 冷切割工艺，被加工材料的 物理性能、力学性能及材质 的晶体组织结构不会遭到破 坏，可免除后续机械加工工 艺。
第三节 精密加工
一、认识精密加工
精密加工Fra Baidu bibliotek指在一定发展阶段，加工精度和表面质量比传统的加工方法能 达到更高程度的加工工艺。
金刚石刀具适用于有色金属及其合金（如铝、紫铜、黄铜、巴氏合金、 铍铜、锌等）及非金属材料（如酚醛塑料、陶瓷等）的精密车削
由于金刚石与铁的亲和力很强，因此金刚石刀具不适于加工黑色金属刀 具材料特点和应用
金刚石车刀
车刀示例
车刀图
车刀特点：图示为在精密车床 上加工黄铜H62所用的金刚石 精密车刀，工件要求表面粗糙 度值为Ra0.03μm。为加强刀尖 和刃口部位强度，采用前角 γo=-5°～-10°，αo=2°～3°， 过渡刃为0.05mm
硬质合金精密车刀
车刀示例
车刀图
车刀前面、后面的表面粗糙度 值Ra应不大于0.02μm；刃倾角 为10°，以利于排屑；车刀采 用6°后角和3°副后角，可以 减小振动，并使刀具后面对工 件有轻微的挤压作用
用于精密车削铜料，能获得镜 面
K10硬质合金精密车刀
硬质合金精密车刀切削用量的选择
切削速度vc 一般采用高的切削速度。车铝合金材料vcmax=350m/min，车铜合金
（2）工件变形小，电极丝、夹具不需要太高的强度。 （3）可加工任何导电的固体材料。 （4）有利于加工精度的提高，便于实现加工过程自动化。 （5）不能加工非导电材料。 （6）加工成本高，不适合加工形状简单的大批量工件。
3．电火花线切割加工应用
（1）各种形状的冲裁模（凸模、凹模）及其他模具的 制造。
（2）各类精密型孔、样板、成形刀具等工件和容易引 起变形的精密狭槽类工件的加工。
1．精密磨削的应用
机床主轴、高精度轴承、液压滑阀、标准量具、量仪、半导体硅片， 以及航空、航天工业中的精密工件、计算机磁盘等。
（3）加工和切割稀有、贵重金属。
三、激光加工
1．激光加工原理
固体激光器结构示意图
2．激光加工的特点
（1）几乎可以加工任何固体材料。 （2）可进行精密细微加工。 （3）属于非接触加工，没有明显的机械力，没有工具 损耗，可加工易变形的薄板和橡胶等弹性工件。 （4）加工速度快，热影响区小，并可通过透明体进行 加工。 （5）精密细微加工时，需反复试验，寻找合理的加工 参数，才能达到其精度和表面粗糙度要求。
金刚石车刀切削用量的选择
切削速度vc 可采用很高的切削速度，也可以低速进行切削，例如在
CGM6125车床上加工黄铜H62材料时，可选切削速度 vc≥68m/min或vc≤17m/min 进给量f 一般选f=0.01~0.04mm/r 背吃刀量ap 双面加工余量为0.3~0.5mm 半精加工ap=0.05~0.1mm，精加工时ap=0.02~0.05mm，超 精密加工时ap=0.003~0.006mm
2．环境条件
消除工艺系统内部和外部的振动干扰。 创造恒温条件。
二、精密车削
1．精密车削的应用
铜、铝及其合金制件的最终加工。
纯金属、塑料、玻璃纤维、合成树脂及石墨等不宜 采用磨削而要求又高的零件。
黑色金属或其他表面硬度高的精密零件光整加工前 的预加工工序。
2．精密车削的刀具和切削用量
金刚石车刀刀具材料种类：有天然单晶金刚石和人造聚晶金刚石两种 刀具材料特点和应用：金刚石具有硬度高、耐磨性好、刃口锋利和摩擦因数 小等优点，但韧性很差，刃磨困难
材料vcmax=400m/min；车镁合金材料vcmax=100m/min 切削速度越高，获得的表面粗度值越小，但刀具磨损及振动也随之
加剧，所以应根据实际情况合理选择 进给量f:一般取f=0.02～0.04mm/r 背吃刀量ap:一般取ap=0.2～0.3mm
三、精密磨削
精密磨削——在精密磨床上用经过精细修整的细粒度砂轮进行磨削的方法。
3．电火花加工应用
（1）电火花穿孔、成形加工。 包括穿孔和型腔加工两类。
（2）电火花小孔加工。 （3）电火花精密细微加工。 （4）电火花磨削。
二、电火花线切割加工
1．电火花线切割加工原理
快速走丝电火花线切割加工原理示意图
2．电火花线切割加工特点
（1）可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的 形状复杂的工件。
a）电火花加工原理 b）蚀除材料的过程 c）工件成型
电火花机床
2．电火花加工特点
（1）能加工各种具有导电性能的硬、脆、软、韧材料。 （2）适宜加工小孔、薄壁、窄腔槽及各种复杂的型孔、 型腔和曲线孔等，也适用于精密细微加工。 （3）有利于提高工件的加工精度和表面质量，也有利 于加工热敏感性强的材料。 （4）便于实现加工过程自动化。 （5）工具电极消耗较大。
第十章 数控加工
第二节 特种加工
特种加工——利用非常规的切削加工手段，利用电、磁、声、光、热等 物理及化学能量，直接施加于被加工工件待加工部位，达到材料去除、变形 以及改变性能等目的的加工技术。
常用特种加工方法能量形式及适用范围
一、电火花加工
1．电火花加工原理
电火花加工
电火花加工——是一种利用脉冲放电对导电材料进行电蚀以去除多余材料的加工 方法，故又称为电蚀加工。