《機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)（第八版）》 課件 第十一章 數(shù)控加工與特種加工

§11-3特種加工31§11-1數(shù)控機(jī)床2§11-2數(shù)控加工工藝§11-1數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床為高精度、高效率完成產(chǎn)品生產(chǎn)，特別是復(fù)雜型面零件的生產(chǎn)提供了自動加工手段一、數(shù)控機(jī)床的概念1．?dāng)?shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字量及字符發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術(shù)2．?dāng)?shù)控機(jī)床按加工要求預(yù)先編制的程序，由控制系統(tǒng)發(fā)出數(shù)字信息指令對工件進(jìn)行加工的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床二、數(shù)控機(jī)床的組成1．控制介質(zhì)將零件加工信息傳送到數(shù)控裝置去的程序載體閃存卡移動硬盤

U盤2．?dāng)?shù)控裝置（2）它接受控制介質(zhì)上的數(shù)字化信息，經(jīng)過控制軟件或邏輯電路進(jìn)行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機(jī)床的各個運動部分，進(jìn)行規(guī)定的、有序的運動一臺帶有專門系統(tǒng)軟件的專用計算機(jī)（1）它由輸入裝置（如鍵盤）、控制運算器和輸出裝置（如顯示器）等構(gòu)成3．伺服系統(tǒng)由驅(qū)動裝置和執(zhí)行部件（如伺服電動機(jī)）組成，它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)伺服電動機(jī)

驅(qū)動裝置

伺服系統(tǒng)的作用是把來自CNC的指令信號轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動部件的運動，使工作臺（或溜板）精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對運動4．測量反饋裝置測量反饋裝置的作用：（1）通過測量元件將機(jī)床移動的實際位置、速度參數(shù)檢測出來（2）轉(zhuǎn)換成電信號，并反饋到CNC裝置中（3）使CNC能隨時判斷機(jī)床的實際位置、速度是否與指令一致（4）發(fā)出相應(yīng)指令，糾正所產(chǎn)生的誤差

測量反饋裝置安裝在數(shù)控機(jī)床的工作臺或絲杠上，相當(dāng)于普通機(jī)床的刻度盤和人的眼睛5．機(jī)床主體

包括床身、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件，還有冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位部件，如換刀裝置、夾緊裝置等輔助裝置三、數(shù)控機(jī)床的工作過程數(shù)控車床工作過程1．編制程序2．輸入到數(shù)控裝置3．處理、計算4．發(fā)出指令5．驅(qū)動有序動作與操作6．實現(xiàn)刀具與工件的相對運動四、數(shù)控機(jī)床的特點1．加工零件適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性好2．加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定3．綜合功能強(qiáng)，生產(chǎn)效率高4．自動化程度高，工人勞動強(qiáng)度減少5．生產(chǎn)成本降低，經(jīng)濟(jì)效益好6．?dāng)?shù)字化生產(chǎn)，管理水平提高五、常用數(shù)控機(jī)床的類型和特點1．?dāng)?shù)控車床用于完成車削加工的數(shù)控機(jī)床。其主運動為工件相對刀具旋轉(zhuǎn)，切削能是由工件而不是刀具提供配有動力驅(qū)動刀具裝置，并使夾持工件主軸具有圍繞其軸線定位的能力。配有刀庫，能自動換刀。能完成端面、徑向以及偏心的車、銑、鉆、鏜的加工2．車削中心3．?dāng)?shù)控銑床數(shù)控銑床是以銑削為加工方式的數(shù)控機(jī)床，通常銑刀旋轉(zhuǎn)為主運動，工件或（和）銑刀的移動為進(jìn)給運動4．加工中心

帶有刀庫和刀具自動交換裝置。主軸通常為臥式或立式結(jié)構(gòu)，并具有兩種或兩種以上加工方式5．?dāng)?shù)控磨床數(shù)控磨床是利用磨具對工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。數(shù)控磨床可分為數(shù)控平面磨床、數(shù)控?zé)o心磨床、數(shù)控內(nèi)外圓磨床、數(shù)控立式萬能磨床、數(shù)控坐標(biāo)磨床、數(shù)控成形磨床等6．?dāng)?shù)控鉆床

主要用鉆頭在工件上加工孔。鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運動，鉆頭軸向移動為進(jìn)給運動7．?dāng)?shù)控電火花成形機(jī)床

用電火花成形加工方法加工型腔、型體、型孔、型面。其工作原理是利用兩個不同極性的電極在絕緣液體中產(chǎn)生放電現(xiàn)象，去除材料8．?dāng)?shù)控線切割機(jī)床

以金屬絲作工具電極對工件進(jìn)行切割加工的電火花加工機(jī)床。其工作原理與數(shù)控電火花成形機(jī)床一樣§11-2數(shù)控加工工藝一、零件的工藝分析1.選擇并決定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容（1）普通機(jī)床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容。（2）普通機(jī)床難加工、質(zhì)量也難保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點選擇內(nèi)容。（3）普通機(jī)床加工效率低、手工操作勞動強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機(jī)床尚存富余能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇。不宜選擇數(shù)控加工（1）需要通過較長時間占機(jī)調(diào)整的加工內(nèi)容，如工件的粗加工，特別是鑄、鍛毛坯的基準(zhǔn)平面、定位面等部位的加工等。（2）裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的工件。（3）按某些特定的制造依據(jù)（如樣板、樣件、模胎等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數(shù)據(jù)難，易與檢驗依據(jù)發(fā)生矛盾，增加編程難度。（4）不能在一次裝夾中加工完成的其他零星部位，采用數(shù)控加工很繁雜，效果不明顯，可安排用普通機(jī)床加工。2.數(shù)控加工零件工藝性分析（1）零件圖樣分析首先，要熟悉零件在產(chǎn)品中的作用、位置、裝配關(guān)系和工作條件，明確各項技術(shù)要求對零件裝配質(zhì)量和使用性能的影響，找出主要和關(guān)鍵的加工工藝基準(zhǔn)。其次，分析及了解零件的外形、結(jié)構(gòu)，零件上需加工的部位及其形狀、尺寸精度和表面粗糙度要求；了解各加工部位之間的相對位置和尺寸精度；了解零件材料、毛坯尺寸、相關(guān)技術(shù)要求及零件的加工數(shù)量。最后，分析零件精度與各項技術(shù)要求是否齊全、合理；分析工序中的數(shù)控加工精度能否達(dá)到圖樣要求；找出零件圖中有較高位置精度的表面，決定這些表面能否在一次裝夾下完成；對零件表面質(zhì)量要求較高的表面，確定是否使用恒線速功能進(jìn)行加工。2.數(shù)控加工零件工藝性分析（2）零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸的計算1）編程原點的選擇。編程原點的選擇要盡量滿足編程簡單、尺寸換算少、引起的加工誤差小等條件。一般情況下選擇在尺寸基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)上。2）編程尺寸的確定。在很多情況下，零件圖樣上的尺寸基準(zhǔn)與編程所需要的尺寸基準(zhǔn)不一致，所以應(yīng)將零件圖樣上的各尺寸換算為編程坐標(biāo)系中的尺寸，然后再進(jìn)行下一步數(shù)學(xué)處理工作。二、選擇刀具、夾具1.刀具的選擇優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)刀具，不用或少用非標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時可以用復(fù)合刀具及專用刀具2.夾具的選擇一是保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對固定；二是能協(xié)調(diào)工件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸1）單件小批量生產(chǎn)，優(yōu)先使用通用夾具、組合夾具或可調(diào)夾具2）成批生產(chǎn)，采用專用夾具，力求結(jié)構(gòu)簡單3）裝卸工件應(yīng)方便可靠，有條件且生產(chǎn)批量較大時，可采用液動、電動、氣動或多工位夾具4）夾具上的各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對工件各表面的加工，即夾具要敞開，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的進(jìn)給重點考慮以下幾點三、確定加工路線加工路線：數(shù)控機(jī)床在加工過程中刀具刀位點相對于工件的運動軌跡1.對點位加工的數(shù)控機(jī)床，如鉆床、鏜床，要考慮盡可能縮短加工路線，以減少空程時間，提高加工效率零件圖

常規(guī)加工路線

最短加工路線2.為保證工件輪廓加工后的表面粗糙度要求，最終完工輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切入和切出或換刀及停頓3.盡量避免在輪廓處接刀，對刀具的“切入”和“切出”要仔細(xì)設(shè)計4.銑削輪廓的加工路線要合理選擇Z字形雙方向進(jìn)給

單方向進(jìn)給

環(huán)形進(jìn)給

5.旋轉(zhuǎn)體類零件的加工要合理制定粗加工時的加工路線先用直線和斜線加工路線進(jìn)行粗加工四、確定切削用量1.影響切削用量的因素（1）工件材料。同一刀具加工硬材料時切削速度應(yīng)降低，而加工較軟材料時可以提高（2）刀具材料。高速鋼刀具切削速度不到50m/min，碳化物刀具切削速度可達(dá)100m/min以上，陶瓷刀具的切削速度可高達(dá)1000m/min（3）刀具幾何角度。刀具幾何參數(shù)合理，就可以減小切削變形和摩擦，降低切削力和切削熱，提高切削用量（4）機(jī)床及夾具剛度。高剛度機(jī)床可以承擔(dān)較大的主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量和進(jìn)給速度，同理夾具的剛度也會影響切削用量2.切削用量的選擇（1）背吃刀量的確定。在剛度允許情況下，盡可能選取較大背吃刀量。零件精度要求較高時，應(yīng)考慮留出半精加工和精加工余量（2）主軸轉(zhuǎn)速的確定。允許切削速度100～200m/min（3）進(jìn)給速度的確定。一般為100～200mm/min。要求較高時，進(jìn)給速度應(yīng)選得小些（20～50mm/min）五、填寫數(shù)控加工工藝文件1.數(shù)控加工工藝卡2.數(shù)控加工刀具明細(xì)表§11-3特種加工一、電火花加工在一定的介質(zhì)中，通過工件和工具電極間脈沖火花放電，使工件材料熔化、氣化而被去除或在工件表面進(jìn)行材料沉積1．電火花成形加工電火花成形加工機(jī)床：用電火花成形加工方法加工型腔、型體、型孔、型面的電火花加工機(jī)床（1）加工原理（2）應(yīng)用范圍1）適用于難切削材料的成形加工2）可加工特殊的、形狀復(fù)雜的零件3）有利于加工熱敏感材料，可獲得鏡面加工效果4）在同一臺機(jī)床上可完成粗、中、精加工5）有助于改進(jìn)和簡化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝2．電火花線切割加工用沿著自身軸線方向運行的電極絲作工具電極，對工件進(jìn)行切割的電火花加工（1）加工原理

在電極絲和工件上加脈沖電源，使電極絲與工件之間發(fā)生脈沖放電，產(chǎn)生高溫使金屬熔化或汽化（2）加工特點1）可加工形狀復(fù)雜工件，對不同形狀工件容易實現(xiàn)自動化加工2）工件變形小，電極絲、夾具不需要太高強(qiáng)度3）可加工任何導(dǎo)電的固體材料4）可方便調(diào)整影響加工精度的加工參數(shù)，有利于加工精度的提高，便于實現(xiàn)加工過程自動化5）電火花線切割不能加工非導(dǎo)電材料6）金屬去除率低，加工成本高，不適合加工形狀簡單的大批工件（3）應(yīng)用范圍1）模具加工2）新產(chǎn)品試制3）精密零件加工4）貴重金屬下料二、激光加工利用密度極高的激光束照射工件被加工部位，使材料瞬間熔化或蒸發(fā)，并在沖擊波作用下將熔融物質(zhì)噴射出去，從而實現(xiàn)對工件進(jìn)行穿孔、蝕刻和切割

采用較小的能量密度，使加工區(qū)域材料熔融粘合，對工件進(jìn)行焊接加工1．激光加工的