數(shù)控加工技術(shù)簡介

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,*,第章先進(jìn)制造技術(shù)簡述,1,2,3,3,.,特種加工技術(shù)簡介,.數(shù)控加工技術(shù)簡介,.其他先進(jìn)制造技術(shù)簡介,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,傳統(tǒng)的切削加工是通過刀具利用機械能切去工件上多余材料完成加工的，因而刀具的硬度必須高于被加工工件的硬度，否則無法進(jìn)行加工。特種加工與傳統(tǒng)切削加工的不同點主要是：不是主要依靠機械能，而是主要利用電、化學(xué)、光、聲、熱等能量來去除金屬材料；工具具有硬度可以低于被加工材料的硬度；加工過程中，工具和工件之間不存在顯著的機械切削力。目前生產(chǎn)中常用的特種加工方法見,表,。,.,.,電火花加工,電火花加工主要有電火花成形加工和電火花線切割加工，按照加工工藝方法分類見,表,.,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,.,電火花加工的原理,電火花加工是利用工具電極和工件電極間瞬時放電所產(chǎn)生的高溫來熔蝕工件表面的材料，也稱為放電加工或電蝕加工。電火花加工裝置及原理如,圖,所示。工具和工件一般都浸在工作液中（常用煤油、機油等做工作液），自動調(diào)節(jié)進(jìn)給裝置使工具與工件之間保持一定的放電間隙（約,.,.,），當(dāng)脈沖電壓升高時，使兩極間產(chǎn)生火花放電，放電通道的電流密度約為，放電區(qū)的瞬時高溫以上，使工件表面的金屬局部熔化，甚至氣化蒸發(fā)而被蝕除微量的材料，當(dāng)電壓下降，工作液恢復(fù)絕緣。這種放電循環(huán)每秒鐘重復(fù)數(shù)千到數(shù)萬次，就使工件表面形成許多小的凹坑，稱為電蝕現(xiàn)象。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,.,電火花加工的特點,（）可以加工傳統(tǒng)切削加工方法難以加工或無法加工的特殊材料和復(fù)雜形狀的工件。,（）加工時工具電極與工件不直接接觸，兩者之間無“切削力”，不受工具和工件剛度的限制，有利于實現(xiàn)微細(xì)加工。,（）工具電極可用較軟的紫銅、石墨等容易加工的材料制造。,（）工件幾乎不受熱影響。,.,電火花線切割加工的原理,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,線切割是線電極電火花切割的簡稱。電火花線切割的加工原理與一般的電火花加工相同，其區(qū)別是所使用的工具不同，它不靠成形的工具電極將形狀尺寸復(fù)制到工件上，而是用移動著的電極絲（一般小型線切割機采用,.,.,的鉬絲，大型線切割機采用,.,左右的鉬絲）以數(shù)控的加工方法按預(yù)定的軌跡進(jìn)行線切割加工，適用于切割加工形狀復(fù)雜、精密的模具和其他零件，加工精度可控制在,.,左右，表面結(jié)構(gòu),.,。,圖,為線切割示意圖。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,線切割加工時，陽極金屬的蝕除速度大于陰極，因此采用正極性加工即工件接高頻脈沖電源的正極，工具電極（鉬絲）接負(fù)極，工作液宜選用乳化液或去離子水。,.,電火花加工的應(yīng)用,電火花加工主要適用于單件小批生產(chǎn)。,（）穿孔加工：加工型孔（圓孔、方孔、多邊形孔和異形孔）、曲線孔（彎孔、螺紋孔）、小孔、微孔，例如落料模、復(fù)合模、拉絲模、噴嘴、噴絲孔等。,（）型腔加工：鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模，以及整體葉輪、葉片等各種典型零件的加工。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,（）線切割加工：進(jìn)行線電極切割，例如切斷、切割各類復(fù)雜型孔（例如沖裁模）。,（）電火花切割加工按走絲速度可分為快走絲和慢走絲兩種類型?？熳呓z速度一般為左右，電極絲可往復(fù)移動，并可以循環(huán)反復(fù)使用。慢走絲速度通常為，為單向運動，電極絲為一次性使用。慢走絲線切割走絲平穩(wěn)，無振動，電極絲損耗小，加工精度高，是發(fā)展方向。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,.,.,電解加工,電解加工是繼電火花加工之后發(fā)展起來的應(yīng)用較廣泛的一項新工藝。目前在國內(nèi)外已成功地應(yīng)用于槍炮、航空發(fā)動機、火箭等制造業(yè)，在汽車、拖拉機、采礦機械和模具制造中也得到了應(yīng)用。,.,電解加工的原理,電解加工是利用金屬在電解液中的“陽極溶解”將工件加工成形的。電解加工原理如,圖,所示。加工時，工件接直流電源（電壓為，電流密度為）的陽極，工具接電源的陰極。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,進(jìn)給機構(gòu)控制工具向工件緩慢進(jìn)給，使兩級之間保持較小的間隙（,.,），從電解液泵出來的電解液以一定的壓力（,.,）和速度（）從間隙中流過，這時陽極工件的金屬被逐漸電解腐濁，電解產(chǎn)物被高速流過的電解液帶走。,電解加工成形原理如圖所示，圖中細(xì)豎線表示通過陰極（工具）與陽極（工件）間的電流，豎線的疏密程度表示電流密度的大小。在加工剛開始時，工具與工件相對表面之間是不等距的，如,圖（）,所示，陰極與陽極距離較近的地方通過的電流密度較大，電解液的流速也較高，陽極溶解速度也就較快。隨著工具相對工件不斷進(jìn)給，工件表面就不斷被電解，電解產(chǎn)物不斷被電解液沖走，直至工件表面形成與陰極工作面基本相似的形狀為止，如圖（）所示。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,.,電解加工的特點,（）加工范圍廣。既不受金屬材料本身硬度和強度的限制，可加工硬質(zhì)合金，淬火鋼、耐熱合金等高硬度、高強度及韌性金屬材料，也可加工各種復(fù)雜型面工件，如葉片、模具等。,（）生產(chǎn)效率高，約為電火花加工的倍。在某些情況下，比切削加工的生產(chǎn)率還高，且加工生產(chǎn)率不直接受加工精度和表面結(jié)構(gòu)的限制。,（）可以達(dá)到較小的表面結(jié)構(gòu)（,.,.,）和,.,左右的平均加工精度，且不產(chǎn)生毛刺。,（）加工中無熱作用及機械切削力的作用，加工面不產(chǎn)生應(yīng)力、變形及變質(zhì)層。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,（）加工中陰極工具在理論上不會損耗，可長期使用。,電解加工的主要缺點和局限性為：,（）加工精度（,±,.,）及穩(wěn)定性不易提高；,（）小孔、窄縫及棱角清晰零件難加工；,（）電極設(shè)計制造較麻煩，需多次修整；,（）附屬設(shè)備多，一次性投資大；,（）防腐蝕及電解泥渣、廢液處理問題。,.,電解加工的應(yīng)用,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,電解加工主要用于加工各種型腔模具，各種型孔、花鍵孔、深孔、小孔等復(fù)雜型面（如汽輪機、航空發(fā)動機的葉片）以及套料、膛線（炮管、槍管的來復(fù)線等）等。此外還有電解拋光、倒,棱、去毛刺、切割和刻印等。電解加工適于成批和大量生產(chǎn)，多用于粗加工精加工。電解加工應(yīng)用實例見,表,。,.,.,超聲加工,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,超聲加工也稱為超聲波加工。超聲波是指頻率在的振動波。它區(qū)別于普通聲波的特點是：頻率高、波長短、能量大，傳播過程中反射、折射、共振、損耗等現(xiàn)象顯著。它可使傳播方向上的障礙物受到很大的壓力，超聲加工就是利用這種能量進(jìn)行加工的。,.,超聲加工的工作原理,超聲加工是利用工具端作超聲頻振動，通過磨料懸浮液加工使工件成形的一種方法，工作原理如,圖,所示。加工時，在工具和工件之間加入液體（水或煤油等）和磨料混合的懸浮液，并使工具以很小的力輕輕壓在工件上。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,超聲發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，通過換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C械振動。其振幅很小，一般只有,.,.,，再通過一個上粗下細(xì)的變幅桿、，使振幅增大到,.,.,，固定在變幅桿上的工具即產(chǎn)生超聲振動（頻率在之間）。,迫使工作液中懸浮的磨粒不斷地高速撞擊、拋磨加工表面，從材料上被打擊下來。雖然每次打擊下來的材料很少，但由于每秒鐘打擊的次數(shù)多達(dá)次以上，所以仍有一定的加速度。與此同時，工作液受工具端面超聲振動作用而產(chǎn)生的高頻、交變的液壓正負(fù)沖擊波和“空化”作用，促使工作液鉆入被加工材料的微裂縫處，加劇了機械破壞作用。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,加工中的振蕩還強迫磨料液在加工區(qū)工件和工具間的間隙中流動，使變鈍了的磨粒能及時更新。隨著工具沿加工方向以一定速度移動，實現(xiàn)有控制的加工，逐漸將工具的形狀“復(fù)制”在工件上，加工出所要求的形狀。,.,超聲加工的特點,（）適合加工各種硬脆材料，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）、石英、鍺、硅、石墨、瑪瑙、寶石、金剛石等。對于導(dǎo)電的硬質(zhì)金屬材料如淬火鋼、硬質(zhì)合金等，也能進(jìn)行加工但加工生產(chǎn)率較低。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,（）由于工具可用較軟的材料，可以制成較復(fù)雜的形狀，故不需要使工具和工件作比較復(fù)雜的運動，因此超聲加工機床的結(jié)構(gòu)比較簡單，操作、維修方便。,（）由于去除加工材料是靠極小磨料瞬時局部的撞擊作用，故工件表面的宏觀切削力很小，切削應(yīng)力、切削熱很小，不會引起變形及燒傷，表面結(jié)構(gòu)也較?。?.,），加工精度可達(dá),.,.,，而且可以加工薄壁、窄縫、低剛度零件。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,.,超聲加工的應(yīng)用,主要用于對硬脆材料加工圓孔、型孔、套料微細(xì)孔（如,圖,所示超聲波電火花復(fù)合加工小孔原理圖），對電火花加工后的各種模具進(jìn)行拋磨光整加工等。,.,.,激光加工,.,激光加工的工作原理,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,激光加工的基本設(shè)備包括電源、激光器、光學(xué)系統(tǒng)及機械系統(tǒng)等四部分。如,圖,、,圖,所示，電源系統(tǒng)包括電壓控制、儲能電容組、時間控制及觸發(fā)器等，它為激光器提供所需的能量。激光器是激光加工的主要設(shè)備，它把電能轉(zhuǎn)變成光能，產(chǎn)生所需要的激光束。激光加工目前廣泛采用的是二氧化碳?xì)怏w激光器及紅寶石、釹玻璃、（摻釹釔鋁石榴石）等固體激光器。光學(xué)系統(tǒng)將光速聚焦并觀察和調(diào)整焦點位置，包括顯微鏡瞄準(zhǔn)、激光束聚焦及加工位置在投影儀上顯示等。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,機械系統(tǒng)主要包括床身、能在三坐標(biāo)范圍內(nèi)移動的工作臺及機電控制系統(tǒng)等。加工時，激光器產(chǎn)生激光束，通過光學(xué)系統(tǒng)把激光束聚焦成一個極小的光斑（直徑僅有幾微米到幾十微米），獲得,的能量密度以及以上的高溫，從而能在千分之幾秒甚至更短的時間內(nèi)使材料熔化和氣化，以蝕除被加工表面，通過工作臺與激光束間的相對運動來完成對工件的加工。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,.激光加工的特點及應(yīng)用,（）加工材料范圍廣，激光幾乎對所有的金屬材料和非金屬材料都可進(jìn)行加工。特別適于加工高熔點材料、耐熱合金及陶瓷、寶石、金剛石等硬脆材料。,（）激光加工屬于非接觸加工，無受力變形；受熱區(qū)域小，工件熱變形小，加工精度高。,（）工件可離開加工機進(jìn)行加工，并可通過空氣、惰性氣體或光學(xué)透明介質(zhì)進(jìn)行加工。例如，激光能透過玻璃在真空管內(nèi)進(jìn)行焊接，這是普通焊接方法不能做到的。,（）可進(jìn)行微細(xì)加工。激光聚焦后可實現(xiàn)直徑.的小孔加工和窄縫切割。在大規(guī)模集成電路的制作中，可用激光進(jìn)行切片。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,（）加工速度快，加工效率高。如在寶石上打孔，加工時間僅為機械加工方法的。,（）不僅可以進(jìn)行打孔和切割，也可進(jìn)行焊接、熱處理等工作。,（）可控性好，易于實現(xiàn)自動化。此外，激光還可用于動平衡校正、劃線、薄膜蒸發(fā)等工作。,.,.,電子束加工,電子束加工是利用高能粒子束進(jìn)行精密微細(xì)加工的先進(jìn)技術(shù)，尤其在微電子學(xué)領(lǐng)域內(nèi)已成為半導(dǎo)體（特別是超大規(guī)模集成電路制作）加工的重要工藝手段。電子束加工主要用于打孔、切槽、焊接及電子束光刻；離子束加工則主要用于離子刻蝕、離子拋光、離子鍍膜、離子注入等。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,目前進(jìn)行的納米加工技術(shù)的研究，實現(xiàn)原子、分子為加工單位的超微細(xì)加工，采用的就是這種高能粒子束加工技術(shù)。,.,電子束加工的原理,電子束加工裝置的基本結(jié)構(gòu)如,圖,所示。它由電子槍、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源等部分組成,在真空條件下，將具有很高速度和能量的電子射線聚焦（一次或二次聚焦）到被加工材料上，電子的動能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽贡粵_擊部分材料的溫度升高至熔點，瞬時熔化、氣化及蒸發(fā)而去除，達(dá)到加工目的，這就是電子束加工原理。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,.,電子束加工的特點,由于在極小的面積上具有高能量（能量密度可達(dá),），故可加工微孔、窄縫等，其生產(chǎn)率比電火花加工高數(shù)十倍至數(shù)百倍。此外，還可利用電子束焊接高熔點金屬和用其他方法難以焊接的金屬，以及用電子束爐生產(chǎn)高熔點高質(zhì)量的合金及純金屬。,（）加工中電子束的壓力很微小，主要靠瞬時蒸發(fā)，所以工件產(chǎn)生的應(yīng)力及應(yīng)變均甚小。,（）電子束加工是在真空度為,.,×,.,×,的真空加工室中進(jìn)行的，加工表面無雜質(zhì)滲入，不氧化，加工材料范圍廣泛，特別是適宜加工易氧化的金屬和合金材料以及純度要求高的半導(dǎo)體材料。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,（）電子束的強度和位置比較容易用電、磁的方法實現(xiàn)控制，加工過程易實現(xiàn)自動化，可進(jìn)行程序控制和仿形加工。,.,電子束加工的應(yīng)用,電子束加工也有一定的局限性，一般只用于加工微孔、窄縫及微小的特性表面，而且，因為它需要有真空設(shè)施及數(shù)萬伏的高壓系統(tǒng)，設(shè)備價格較貴。,.,.,離子束加工,.,離子束加工原理,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,離子束加工原理與電子束加工類似，也是在真空條件下，把氬（）、氪（）、疝（）等惰性氣體，通過離子源產(chǎn)生離子束并經(jīng)過加速、集束、聚焦后，投射到工件表面的加工部位，以實現(xiàn)去除加工。所不同的是離子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大千萬倍，例如最小的氫離子，其質(zhì)量是電子質(zhì)量的倍，氬離子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的,.,萬倍。由于離子的質(zhì)量大，故離子束加速轟擊工件表面，比電子束具有更大的能量。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,高速電子撞擊工件材料時，因電子質(zhì)量小，速度大，動能幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱能，使工件材料局部熔化、氣化，通過熱效應(yīng)進(jìn)行加工。而離子本身質(zhì)量較大，速度較低，撞擊工件材料時，將引起變形、分離、破壞等機械作用。例如加速到幾十電子伏到幾千電子伏時，主要用于離子濺射加工；如果加速到一萬到幾萬電子伏，且離子入射方向與被加工表面成,°,°,角，則離子可將工件表面的原子或分子撞擊出去，以實現(xiàn)離子銑削、離子蝕刻或離子拋光等；當(dāng)加速到幾十萬電子伏或更高時，離子可穿過被加工材料內(nèi)部，稱為離子注入。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,產(chǎn)生離子束的方法是將電離的氣態(tài)元素注入電離室，利用電弧放電或電子轟擊等方法，使氣態(tài)原子電離為等離子體（即正離子數(shù)和負(fù)離子數(shù)相等的混合體）。用一個相對于等離子體為電極（吸極），從等離子體中吸出離子束流，再通過磁場作用或聚焦，形成密度很高的電離子束去轟擊工件表面。根據(jù)離子束產(chǎn)生的方式和用途不同，產(chǎn)生離子束流的離子源有多種形式，常用的有考夫曼型離子源和雙等離子管型離子源。,.,離子束加工的特點,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,（）易于精確控制，由于離子束可以通過離子光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行掃描，使微離子束可以聚焦到光斑直徑,以內(nèi)進(jìn)行加工，同時離子束流密度和離子的能量可以精確控制，因此能精確控制加工效果，如控制注入深度和濃度；拋光時可以一層層地把工件表面的原子拋掉，從而加工沒有缺陷的光整表面；此外，借助于掩膜技術(shù)可以在半導(dǎo)體上刻出,寬的溝槽。,（）加工所產(chǎn)生的污染少，由于加工是在較高的真空中進(jìn)行，離子的純度比較高，因此特別適合于加工易氧化的金屬、合金和半導(dǎo)體材料等。,（）加工應(yīng)力小、變形小。,.,離子束加工的應(yīng)用,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,離子束加工是靠離子撞擊工件表面的原子而實現(xiàn)的。這是一種微觀作用，宏觀作用小，所以對脆性、半導(dǎo)體、高分子等材料都可以加工。,.,.,水射流加工,.,水射流加工基本原理,水射流加工是利用高速水流對工件的沖擊來侵蝕材料的。如,圖,（）所示。采用帶有添加劑的水，以高達(dá)倍聲速的速度沖擊工件進(jìn)行加工或切割。水由水泵抽出，通過增壓器增壓，貯液蓄能器使脈動的液流平穩(wěn)。液體從人造藍(lán)寶石噴嘴噴出，以接近倍聲速的高速的速度直接壓射在工件加工部位上。加工深度取決于液壓壓射的速度力以及壓射距離?！扒行肌边M(jìn)入液流排出，流速的功率密度達(dá),。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,切割速度主要由工件材料決定，并與功率大小成正比，和材料的厚度成反比。加工精度主要受機床精度的影響，切縫比噴嘴孔徑大,.,，加工復(fù)合材料時，采用的射流速度要高，噴嘴直徑要小，并具有小的前角，壓射距離小。切邊質(zhì)量受材料性質(zhì)的影響很大，塑性好的材料可以切割出高質(zhì)量的切邊。液壓過低會降低切邊質(zhì)量，尤其對復(fù)合材料，容易引起材料離層或起鱗。進(jìn)給速度低可以改善切割質(zhì)量。,水中加入添加劑（丙三醇、聚乙烯、長鏈形聚合物）能改善切割性能和減少切割寬度。另外，壓射距離對切口斜度的影響很大，壓射距離愈小，切口斜度也愈小。高能量密度的射流束將引起溫度的升高，進(jìn)給速度低時有可能使某些塑料熔化，但溫度不會高到影響紙質(zhì)材料的切割。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,.,水射流加工設(shè)備,水射流加工設(shè)備和元件要求能夠承受系統(tǒng)壓力達(dá)到，液壓系統(tǒng)通過小的柱塞泵使液體增壓到，增壓后的液體，通過內(nèi)外徑之比達(dá)的不銹鋼管道和特殊的管道配件，再經(jīng)過針形閥，通過噴嘴進(jìn)行加工。,通過噴嘴把高壓液體轉(zhuǎn)變成高速射流，為了使侵蝕最小，噴嘴材料應(yīng)是極其堅硬的，但為了有光滑的輪廓結(jié)構(gòu)，材料應(yīng)具有韌性和易機械加工特性?？梢岳灭そY(jié)的金剛石或藍(lán)寶石材料作為噴嘴，并可把它們放進(jìn)鋼套里作為鑲嵌件使用，以滿足強度和韌性的需要。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,金剛石、碳化鎢硬質(zhì)合金和特種鋼，也已經(jīng)成功地用于制造優(yōu)質(zhì)的噴嘴。圖（）所示為噴嘴的組件。噴嘴噴口的直徑一般為,.,.,，噴射時會產(chǎn)生一股長達(dá)的聚合射流，例如用相對分子量為萬的聚乙烯氧化物作為添加物，可以使液體的黏度大為提高，使聚合射流的長度達(dá)到直徑的倍。,.,水射流加工的特點,（）可切割范圍廣，可以切割絕大部分材料，如：金屬，大理石，玻璃等。,（）切割質(zhì)量好，平滑的切口，不會產(chǎn)生粗糙的有毛刺的邊緣。,（）無熱加工，因為它是采用水和磨料切割，在加工過程中不會產(chǎn)生熱（或產(chǎn)生極少熱量），這種效果對被熱影響的材料的加工是非常理想的。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,（）環(huán)保性，這種機器采用水和沙切割，這種沙在加工過程中不會產(chǎn)生毒氣，可直接排出，較環(huán)保。,（）無需更換刀具，你不需要更換切割機裝置，一個噴嘴就可以加工不同類型的材料和形狀，節(jié)約成本和時間。,（）減少毛刺，采用磨料砂的水加工切割，切口只有較少的毛刺。,.,水射流加工應(yīng)用水射流加工的液體流束直徑為,.,.,，可以加工很薄、很軟的金屬和非金屬材料，例如加工銅、鋁、鉛、塑料、木材、橡膠、紙等多種材料。,上一頁,下一頁,返回,7.1,特種加工技術(shù)簡介,水射流加工可以代替硬質(zhì)合金切槽刀具切割加工，而且切邊的質(zhì)量很好。所加工的材料厚度少則幾毫米，多則幾百毫米，例如切割厚的吸聲天花板，采用的水壓為，切割速度為?？杉庸ず穸炔ＡЫ^緣材料。由于水射流加工的切縫較窄，故可節(jié)約材料和降低加工成本,又由于加工溫度較低，因而可以加工木板和紙品，還能在一些化學(xué)加工的零件保護(hù)層表面上劃線等。,上一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,由于產(chǎn)品改型頻繁，在一般機械加工中，單件和中小批量產(chǎn)品占的比重越來越大。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低成本，要求機床不僅具有較好的通用性和靈活性，而且在加工過程中要具有較高的自動化程度。數(shù)控加工技術(shù)就是在這種環(huán)境下發(fā)展起來的一種由數(shù)控機床的數(shù)字控制裝置控制的、適用于精度高、零件形狀復(fù)雜的單件和中小批量生產(chǎn)的高效、柔性的自動化加工技術(shù)。,.,.,基本概念,數(shù)控機床是實現(xiàn)數(shù)控加工的一種設(shè)備，它綜合應(yīng)用了自動控制、電子計算機、精密測量和傳動元件、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的技術(shù)，是一種高效、柔性加工的機電一體化的設(shè)備。目前，數(shù)控機床發(fā)展迅速，幾乎所有類型的機床均已實現(xiàn)數(shù)控化，應(yīng)用領(lǐng)域已從航空工業(yè)部門普及擴(kuò)大到汽車、機床等制造業(yè)及其他中小批生產(chǎn)的機械制造行業(yè)中。,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,機床是早期的硬件式數(shù)控機床。這種機床的控制功能是由專用邏輯電路實現(xiàn)的，具有專用性，比如說銑床的控制系統(tǒng)就不適用于其他類型機床，一般來說，不同的數(shù)控設(shè)備需要使用不同的硬件邏輯電路。采用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行控制的機床（數(shù)控機床），是一種高效的自動化加工設(shè)備，它能嚴(yán)格按照加工要求，可自動完成對被加工零件進(jìn)行加工，如,圖,、,圖,所示。,（）機床是現(xiàn)代軟件式數(shù)控機床。利用通用計算機技術(shù)組成的系統(tǒng)，可采用微機作為控制單元，其主要功能由軟件實現(xiàn)。對于不同的系統(tǒng)，只需編制不同的軟件就可以實現(xiàn)不同的控制功能，而硬件幾乎可以通用。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,.,.,數(shù)控機床的組成及工作過程,.,數(shù)控機床的組成,數(shù)控機床由兩大部分組成：一部分是數(shù)控系統(tǒng)；另一部分是工作本體，如,圖,所示。,數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)一般包含以下部分：,（）數(shù)控介質(zhì)（數(shù)字信息的載體），它的功能是用于記載以加工程序所表示的各種加工信息，如零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)等，以控制機床的運動和各種動作，實現(xiàn)零件的機械加工。常用的信息載體有穿孔紙帶、磁帶和磁盤。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,（）輸入裝置，信息載體上的各種加工信息要經(jīng)輸入裝置（磁盤驅(qū)動器，盤和擴(kuò)展槽）輸送給數(shù)控裝置。對于用微機數(shù)控系統(tǒng)控制的數(shù)控機床，還可以通過通信接口從其他計算機獲取加工信息。也可用操作面板上的按鈕和鍵盤將信息直接用手工方式（）輸入，并將加工程序存入數(shù)控裝置的存儲器中。根據(jù)不同的控制介質(zhì)，輸入裝置可以是光電讀帶機、錄音機或軟盤驅(qū)動器。有很多數(shù)控設(shè)備可以不用任何介質(zhì)，而是將加工程序單上的內(nèi)容通過數(shù)控裝置上的鍵盤直接傳輸給數(shù)控裝置。目前普遍采用的是將加工程序由編程計算機用通信方式傳輸給數(shù)控裝置。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,（）數(shù)控裝置及強電控制裝置，數(shù)控裝置是數(shù)控設(shè)備的核心，它接受輸入裝置送來的脈沖信號，經(jīng)過數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進(jìn)行編譯、運算和邏輯處理，然后將各種信息指令輸入給伺服系統(tǒng)，使設(shè)備各部分進(jìn)行規(guī)定的、有序的動作。這些指令主要是經(jīng)插補運算決定的各坐標(biāo)軸的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和位移量；主軸的變速、換向和啟停信號；選擇和交換刀具的指令信號；切削液的啟停信號；工件的松夾、分度工作臺的轉(zhuǎn)位等輔助指令信號等。強電控制裝置是介于數(shù)控裝置與設(shè)備之間的裝置，主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的主軸變速、刀具選擇交換、輔助裝置動作等指令信號，經(jīng)過必要的編譯、邏輯判斷和功率放大后直接驅(qū)動相應(yīng)的電器、液壓、氣動和機械部件，以完成指令所規(guī)定的各種動作。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,（）伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動電路和伺服驅(qū)動元件，它們與工作本體上的機械部件組成數(shù)控設(shè)備的進(jìn)給系統(tǒng)。其作用是把數(shù)控裝置發(fā)來的速度和位移指令（脈沖信號）轉(zhuǎn)換成執(zhí)行部件的進(jìn)給速度和位移。每個進(jìn)給運動的執(zhí)行部件都配有一套伺服系統(tǒng)，而相對于每一個脈沖信號，執(zhí)行部件都有一個相應(yīng)的位移量。這一位移量稱為最小設(shè)定單位，又稱為脈沖當(dāng)量，其值越小，加工精度就越高。數(shù)控系統(tǒng)的精度主要取決于伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要有功率步進(jìn)電機、電液脈沖馬達(dá)、自流伺服電機和交流伺服電機等，其作用是將電控信號的變化轉(zhuǎn)換成電動機輸出軸的角速度和角位移的變化，從帶動工作本體的機械部件作進(jìn)給運動。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,（）測量反饋裝置，測量反饋裝置是對運動部件的實際位移、速度及當(dāng)前的環(huán)境（溫度、振動、摩擦和切削力等因素的變化）等參數(shù)加以檢測，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡蠓答伣o數(shù)控裝置，通過比較，得出實際運動與指令運動的誤差并發(fā)出誤差指令，糾正所產(chǎn)生的誤差。測量反饋裝置的引入，大大提高了零件的加工精度。,數(shù)控機床的工作本體的組成是：,數(shù)控機床的工作本體的功能是執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的各種運動和動作命令，完成機械零件的加工任務(wù)。其主要包括主軸運動部件，進(jìn)給運動部件，工作臺（或滑板）和床身立柱等支承部件，冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等輔助裝置，存放刀具的刀架、刀庫及交換刀具的自動換刀機構(gòu)等。工作本體的主要部件要有足夠的精度、剛度和振動穩(wěn)定性，傳動鏈要盡量短，以便實現(xiàn)自動控制。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,.,數(shù)控機床的工作過程,數(shù)控設(shè)備是根據(jù)所輸入的工作程序，由數(shù)控裝置控制設(shè)備的執(zhí)行機構(gòu)完成生產(chǎn)過程。不同的數(shù)控設(shè)備，其生產(chǎn)對象、執(zhí)行機構(gòu)的運動形式、設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式等有所不同，但數(shù)控設(shè)備的主要組成和工作原理卻是基本相同的。數(shù)控機床的工作過程如,圖,所示。首先根據(jù)零件的要求編制相應(yīng)的加工程序（可由人工或計算機編程），存儲在軟盤、磁帶等介質(zhì)中；再將加工程序輸入機床的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置按加工程序控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)和其他驅(qū)動系統(tǒng)；伺服驅(qū)動系統(tǒng)和其他驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動機床的工作臺、主軸、自動換刀裝置等，從而完成零件的加工；最后將自動檢測結(jié)果、工件工時、機床負(fù)荷等信息輸出到管理系統(tǒng)。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,.,.,數(shù)控機床的分類,數(shù)控機床品種繁多，各行業(yè)都有自己的數(shù)控機床和分類方法。數(shù)控機床的品種已多達(dá),多種，通常從以下不同角度進(jìn)行分類。如,圖,所示。,.,按工藝用途分類,（）普通數(shù)控機床,普通數(shù)控機床根據(jù)不同的工藝需要，與通用機床一樣，可分為數(shù)控車、銑、鏜、磨、鉆床等，這類機床的工藝性能與通用機床相似，所不同的是它能按數(shù)控指令自動進(jìn)行加工。如,圖,（,）、（）、（）、（）所示。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,（）數(shù)控加工中心,數(shù)控加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機床。在加工中心上，零件一次裝夾后可進(jìn)行多種工藝、多道工序的集中加工，減少了零件裝卸次數(shù)、更換刀具等輔助時間，機床的生產(chǎn)效率高。如圖（）、（）所示。,（）數(shù)控特種加工機床,數(shù)控特種加工機床主要指非切削加工的數(shù)控機床，如數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控線切割機床、數(shù)控激光切割機床等。如圖（）、（）所示。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,.,按控制運動的方式分類,（）點位控制系統(tǒng),點位控制系統(tǒng)是指數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具或機床工作臺，從一點準(zhǔn)確地移動到另一點，而點與,點之間運動的軌跡不需要嚴(yán)格控制的系統(tǒng)。如,圖,所示為點位控制系統(tǒng)的加工示意圖。為了減少移動刀具或機床工作臺的運動與定位時間，一般先將其快速移動到終點附近位置，然后低速準(zhǔn)確移動到終點定位位置，以保證良好的定位精度（移動過程中刀具不進(jìn)行切削）。使用這類控制系統(tǒng)的數(shù)控機床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床和數(shù)控沖床等。,（）直線控制系統(tǒng),上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,直線控制系統(tǒng)是指數(shù)控系統(tǒng)不僅控制刀具或工作臺從一個點準(zhǔn)確地移動到另一個點，而且保證在兩點之間的運動軌跡是一條直線的控制系統(tǒng)。應(yīng)用這類控制系統(tǒng)的有數(shù)控車床、數(shù)控鉆床和數(shù)控銑床等。數(shù)控銑床的加工示意圖如,圖,所示。,（）連續(xù)切削控制系統(tǒng),連續(xù)切削控制系統(tǒng)（也稱輪廓控制系統(tǒng)）是指數(shù)控系統(tǒng)能夠同時對個或個以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行嚴(yán)格連續(xù)控制的系統(tǒng)。它不僅能將刀具或機床工作臺從一個點準(zhǔn)確地移動到另一個點，而且還能控制整個加工過程每一個點的速度與位移量，可加工帶有曲線或曲面輪廓的零件。應(yīng)用這類控制系統(tǒng)的有數(shù)控銑床、數(shù)控車床和加工中心等。如,圖,所示為連續(xù)切削控制系統(tǒng)加工示意圖。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,.,按伺服系統(tǒng)類型分類,（）開環(huán)控制系統(tǒng),在開環(huán)控制系統(tǒng)中，數(shù)控裝置輸出的指令脈沖通過環(huán)形分配器和驅(qū)動電路，不斷改變供電狀態(tài)，使步進(jìn)電機轉(zhuǎn)過相應(yīng)的轉(zhuǎn)角，再通過齒輪副或聯(lián)軸器帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，通過滾珠絲杠螺母裝置把角位移轉(zhuǎn)換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率和脈沖數(shù)所決定的。如,圖,所示為開環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。由于沒有反饋裝置，開環(huán)控制系統(tǒng)的步距誤差及機械傳動誤差不能進(jìn)行校正補償，所以控制精度較低。但開環(huán)控制系統(tǒng)成本低、結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)、使用維修方便，因此可用于精度控制要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,（）半閉環(huán)控制系統(tǒng),半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在伺服電機輸出軸或絲杠軸端裝有角位移檢測裝置（如感應(yīng)同步器或光電編碼器等），通過測量絲杠的角位移，在根據(jù)絲杠的螺距計算出移動部件的直線位移，然后再反饋至數(shù)控裝置中。如,圖,所示為半閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。,由于角位移檢測裝置比直線位移檢測裝置體積小，且結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、穩(wěn)定性能好、價格低，精度高于開環(huán)控制系統(tǒng)，故其應(yīng)用較為廣泛。但反饋系統(tǒng)中未包含絲杠螺母副、齒輪傳動副等傳動鏈，故其達(dá)不到較高的控制精度。,（）閉環(huán)控制系統(tǒng),上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,閉環(huán)控制系統(tǒng)需要在移動部件和床體之間裝有直線位置檢測裝置，系統(tǒng)將測量出的移動部件的實際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的位移值進(jìn)行比較，用差值進(jìn)行補償，移動部件就能夠按照給定的位移量實現(xiàn)精確定位。,圖,所示為閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。,由于閉環(huán)控制系統(tǒng)有位置反饋裝置，而這種反饋包含了絲杠螺母副和齒輪副的傳動誤差，閉環(huán)控制系統(tǒng)對這些誤差全部予以補償，因而可達(dá)到很高的控制精度，可廣泛地應(yīng)用在高精度的大型精密數(shù)控系統(tǒng)中。,.,按控制坐標(biāo)軸數(shù)分類,數(shù)控機床的移動部件較多，現(xiàn)多按直角坐標(biāo)系對機床移動部件的運動進(jìn)行分類和數(shù)字控制。數(shù)控機床的坐標(biāo)數(shù)目或軸數(shù)是指數(shù)控裝置機床移動部件的聯(lián)動坐標(biāo)數(shù)目。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,（）兩坐標(biāo)數(shù)控機床,兩坐標(biāo)數(shù)控機床是指同時控制兩個坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控機床。如數(shù)控車床中的數(shù)控裝置可同時控制車床切深方向的和主軸回轉(zhuǎn)中心線方向的運動，實現(xiàn)兩坐標(biāo)聯(lián)動，可用于加工各種曲線輪廓的回轉(zhuǎn)體類零件。數(shù)控銑床本身雖有、三個方向的運動，但數(shù)控裝置如果同時只控制兩個坐標(biāo)，實現(xiàn)兩坐標(biāo)聯(lián)動，則可以在加工中用、，、，、實現(xiàn)坐標(biāo)平面轉(zhuǎn)換，用于加工如,圖,所示形狀的零件頂面和溝槽。,（）三坐標(biāo)數(shù)控機床,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,三坐標(biāo)數(shù)控機床的數(shù)控裝置可同時控制三個坐標(biāo)，實現(xiàn)三個坐標(biāo)聯(lián)動。如三坐標(biāo)數(shù)控銑床可加工,圖,所示的曲面零件。,（）兩個坐標(biāo)數(shù)控機床,這種數(shù)控機床本身有三個坐標(biāo)，能作三個方向的運動，但其數(shù)控裝置只能同時控制兩個坐標(biāo)，第三個坐標(biāo)僅能作等距離的周期移動。如用兩個半坐標(biāo)數(shù)控機床加工如,圖,所示的空間曲面形狀的零件時，在坐標(biāo)平面內(nèi)控制、兩坐標(biāo)聯(lián)動，以加工豎截面內(nèi)的輪廓表面，而控制坐標(biāo)作等距離周期移動，即能將零件的空間曲面加工出來。,（）多坐標(biāo)數(shù)控機床,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,四坐標(biāo)以上的數(shù)控機床稱為多坐標(biāo)數(shù)控機床。多坐標(biāo)數(shù)控機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機床精度高，加工程序設(shè)計復(fù)雜，主要用于加工形狀復(fù)雜的零件。如,圖,所示。,.,按數(shù)控裝置功能水平分類,按數(shù)控裝置的功能水平通常把數(shù)控機床分為經(jīng)濟(jì)型、普及型和高級型三檔。就目前的發(fā)展水平來看，見,表,的一些功能及指標(biāo)將其分為三類。其中高、中檔一般稱為全功能數(shù)控或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控，而把低檔的稱之為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控是指單板機、單片機和步進(jìn)電機組成的數(shù)控系統(tǒng)和其他功能簡單、價格低的數(shù)控系統(tǒng)，主要用于車床、線切割機床以及其他普通機床的數(shù)控改造。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)以及精密機械加工技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控加工設(shè)備已經(jīng)有了較快的發(fā)展。機械制造業(yè)中的自動化技術(shù)目前已經(jīng)進(jìn)入了（柔性制造系統(tǒng)）和（計算機集成制造系統(tǒng)）的發(fā)展進(jìn)程，數(shù)控機床正是這一進(jìn)程中的重要角色。,現(xiàn)代數(shù)控機床的系統(tǒng)采用了位或多技術(shù)、高速存儲技術(shù)等計算機技術(shù)，以及交流伺服系統(tǒng)、高速響應(yīng)檢測系統(tǒng)?，F(xiàn)代控制理論等，實現(xiàn)了數(shù)控機床的高速進(jìn)給性能和高精度加工性能。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,新型的數(shù)控系統(tǒng)還具有自動編程的功能，不僅有在線編程能力，而且可以在編程過程中，根據(jù)加工要求自動選擇最佳刀具和切削用量等。,數(shù)控加工設(shè)備將依靠科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步向著更高的速度、更高的精度、更高的可靠性和功能更加完善的方向發(fā)展。,.,.,機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系,.,機床坐標(biāo)系,數(shù)控裝置為了確定數(shù)控機床上運動的位移量和運動的方向，需要通過數(shù)控機床坐標(biāo)系來實現(xiàn)。,數(shù)控銑床（含加工中心）與數(shù)控車床坐標(biāo)系分別如,圖,、,圖,所示。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,.,工件坐標(biāo)系,工件坐標(biāo)系即零件編程坐標(biāo)系，編程時為了計算被加工零件的交、切點坐標(biāo)，應(yīng)先根據(jù)被加工零件的特點建立工件坐標(biāo)系，如,圖,所示。,.,機床坐標(biāo)系原點,機床原點是指在機床上設(shè)置的一個固定點，即機床坐標(biāo)系的原點。它在機床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機床進(jìn)行加工運動的基準(zhǔn)參考點。如,圖,所示展示了機床原點與工件坐標(biāo)系原點相互之間的位置關(guān)系。,數(shù)控機床在運行程序前，一般應(yīng)使機床先回機床參,考點，以便確定機床原點與安裝在機床工作臺上的工件,之間的相對位置。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,.,.,數(shù)控機床的特點及應(yīng)用,.,數(shù)控機床的特點,（）加工精度高且質(zhì)量穩(wěn)定，由于數(shù)控機床本身制造精度高，又是按照預(yù)定程序自動加工，避免了人為操作誤差，使同批零件一致性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。,（）生產(chǎn)效率高，由于能在一次裝夾中加工出零件的多個部位，省去了許多中間工序（如劃線等），一般只需進(jìn)行首件檢驗，大大縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，故生產(chǎn)率高。,（）自動化程度高，除手工裝夾毛坯外，全部加工過程都由機床自動完成。減輕了操作者的勞動強度，改善了勞動條件。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,（）適應(yīng)性，數(shù)控加工一般不需很復(fù)雜的工藝裝備，當(dāng)加工對象改變時，只需重新編制數(shù)控程序，更換新的數(shù)控介質(zhì)，一般不需要重新設(shè)計工裝，即可實現(xiàn)對零件的加工。大大縮短了產(chǎn)品研制周期，給新產(chǎn)品開發(fā)研制提供了捷徑。,（）便于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化，數(shù)控機床加工零件，能準(zhǔn)確計算零件的加工工時，并簡化了檢驗和工夾具、半成品的管理工作，利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。又由于使用數(shù)字信息，容易形成計算機輔助設(shè)計與制造緊密結(jié)合的一體化系統(tǒng)。但數(shù)控機床造價高，技術(shù)復(fù)雜，維修困難，要求管理及操作人員素質(zhì)較高。,.,數(shù)控機床的應(yīng)用,數(shù)控機床通常最適合加工具有以下特點的零件。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,（）多品種、小批量生產(chǎn)的零件，如,圖,所示，表示了三類機床的零件加工批量數(shù)與綜合費用的關(guān)系。通常數(shù)控機床加工的合理生產(chǎn)批量數(shù)在件之間。,（）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的零件，如,圖,所示，表示了三類機床的被加工零件的復(fù)雜程度與零件批量數(shù)的關(guān)系。通常數(shù)控機床適于加工結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的零件，在非數(shù)控機床上則加工需昂貴的工藝裝備的零件。,（）加工頻繁改型的零件，利用數(shù)控機床可節(jié)省大量的工裝費用，使綜合費用下降。,（）價值昂貴、不允許報廢的關(guān)鍵零件。,（）需最短生產(chǎn)周期的急需件。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,.,.,數(shù)控加工程序編寫,程序編制就是從分析零件圖紙到制成控制媒體的過程。,.,數(shù)控加工程序編制的一般步驟,如,圖,表示了程序編制的一般過程。,（）分析零件圖樣和工藝處理對零件圖樣進(jìn)行分析，以明確加工內(nèi)容及要求，確定加工方案、選擇合適的數(shù)控機床、設(shè)計夾具、選擇刀具、確定合理走刀路線及選擇合理的切削用量等。,（）數(shù)學(xué)處理在完成工藝處理后，再根據(jù)零件的幾何尺寸、加工路線、計算刀具中心運動軌跡，以獲得刀位數(shù)據(jù)。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,（）編寫零件加工程序單，制作控制媒體及程序檢驗在完成上述工作的基礎(chǔ)上，編寫零件加工程序單。編程人員使用數(shù)控系統(tǒng)的程序指令，按規(guī)定的程序格式，逐段編寫零件加工程序單。,程序編寫好后，需制作控制媒體。程序單和所制作的控制媒體必須經(jīng)過校驗和試切檢查后，才能用于正式加工。,.,數(shù)控加工程序編制方法,數(shù)控加工程序編制方法有兩種：手工編程和自動編程。,（）手工編程,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,數(shù)控加工程序編制各個階段的工作由人工來完成的稱為手工編程。為了設(shè)計、制造、維修和使用的方便，在輸入代碼、坐標(biāo)系統(tǒng)、加工指令、輔助功能及程序格式等方面逐漸形成了兩種國際通用標(biāo)準(zhǔn)，即國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)及美國電子工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)。我國正式使用,數(shù)控機床穿孔帶程序段格式中的準(zhǔn)備功能和輔助功能的代碼,標(biāo)準(zhǔn)。但由于各類機床使用的代碼、指令含義不一定完全相同，編程人員須按照數(shù)控機床使用手冊的具體規(guī)定進(jìn)行程序編制。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,常用程序編制指令，準(zhǔn)備功能指令（指令）從到共有種。指令的作用是指定數(shù)控機床的運動方式，為數(shù)控系統(tǒng)的插補運算做好準(zhǔn)備。所以程序段中指令一般位于坐標(biāo)字指令的前面。輔助功能指令（指令）從到共種。指令是用于機床加工操作時的工藝性指令。, 零件加工程序結(jié)構(gòu)與格式，一個完整的加工程序由若干程序組成，而程序段是由一個,或若干字組成，每個字又由字母和數(shù)字、數(shù)據(jù)組成，每個字母、數(shù)字符號稱為字符。程序開頭寫有程序號（程序編號）、結(jié)束時寫有程序結(jié)束指令（、或,等）。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,程序段的格式是一個程序段中字母、字符、數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式。不同數(shù)控系統(tǒng)往往有不同的程序格式。目前國內(nèi)外廣泛采用字地址可變程序段格式：,×±,±,±,其他坐標(biāo),。其中，,程序段的順序號，常由和三位數(shù)字表示；,準(zhǔn)備功能字指令；、,位移信息，表示沿坐標(biāo)軸平移；、,位移信息，常用來表示圓弧的圓心坐標(biāo)；,進(jìn)給功能指令，規(guī)定切削的進(jìn)給速度；,主軸轉(zhuǎn)速功能指令，指定主軸轉(zhuǎn)速；,刀具功能指令，指定加工所用刀具號；,輔助功能指令；,程序段結(jié)束。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,（）自動編程,對于較復(fù)雜的零件，手工編程效率低，通常采用自動編程。自動編程是利用計算機及外圍設(shè)備（如打印機、穿孔機、繪圖儀等）自動完成編程的大部分或全部工作。如,圖,為語言類自動編程流程圖。,由圖可知，自動編程時，編程人員需根據(jù)零件圖樣要求，用數(shù)控語言編寫零件加工源程序，并輸入計算機。其他如交、切點坐標(biāo)或刀具位置數(shù)據(jù)的計算、加工程序的編制等工作均有計算機及外圍設(shè)備自動完成，通過屏幕顯示器或繪圖儀繪制刀具中心軌跡圖形，仿真模擬機床加工可檢查數(shù)控加工程序的正確性。書寫零件源程序的數(shù)控語言，國際上最流行的是美國的語言。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,用數(shù)控語言編寫的零件源程序輸入計算機前，必須事先配備一套編譯程序，即數(shù)控軟件，開機后存放在計算機內(nèi)存中，計算機才能將零件源程序處理為數(shù)控加工程序。,自動編程可減輕編程人員的勞動強度，縮短編程時間，提高編程精度，減少差錯，從而提高了數(shù)控機床的加工效率。,上一頁,下一頁,返回,7.2,數(shù)控加工技術(shù)簡介,目前，廣泛采用的自動編程系統(tǒng)是圖形交互式自動編程系統(tǒng)。圖形交互式自動編程系統(tǒng)是在計算機上交互式建立被加工零件的幾何圖形信息（二維或三維幾何模型），然后在計算機屏幕上指定被加工部位，并根據(jù)工藝分析輸入相應(yīng)的工藝參數(shù)與走刀方式，計算機便能編制出數(shù)控加工程序，并在計算機屏幕上顯示出刀具的加工軌跡，以及加工過程的動態(tài)模擬等。這種編程方式的主要特點是形象、直觀、靈活簡便、易于查錯及易于被編程人員所掌握。它一出現(xiàn)便被國內(nèi)外先進(jìn)的軟件普遍采用，并以迅猛的速度得到廣泛應(yīng)用。,上一頁,返回,7.3,其他先進(jìn)制造技術(shù)簡介,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機械制造領(lǐng)域發(fā)生了深刻而廣泛的變化。先進(jìn)機械制造技術(shù)主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一是以提高加工效率和加工精度為特點，向縱深方向發(fā)展，如微型機械、特種加工、新型表面技術(shù)、快速激光造型技術(shù)以及超高速切削和磨削等；二是以機械制造與設(shè)計一體化、機械制造與微電子一體化、機械制造與管理一體化為特征，向綜合化方向發(fā)展，如成組技術(shù)（）、柔性制造系統(tǒng)（）、計算機集成制造系統(tǒng)（）、智能制造技術(shù)（）等。,.,.,成組技術(shù),下一頁,返回,7.3,其他先進(jìn)制造技術(shù)簡介,由于工藝技術(shù)的飛速發(fā)展和社會需求的多樣化，產(chǎn)品更新周期日益縮短。多品種和小批量生產(chǎn)是現(xiàn)代機械制造業(yè)的基本特征。世紀(jì)年代出現(xiàn)了成組技術(shù)（），它是一項將生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)組織、計劃、管理密切結(jié)合的綜合技術(shù)，目的在于促使生產(chǎn)合理化。,成組技術(shù)發(fā)展至今，已突破了工藝的范疇，擴(kuò)展成為綜合性的成組技術(shù)，被系統(tǒng)地運用到產(chǎn)品設(shè)計、制造工藝、生產(chǎn)管理及企業(yè)的其他領(lǐng)域，并成為現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)和高度自動化集成制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)。,.,成組技術(shù)的基本原理,成組技術(shù)雖然是一門涉及多學(xué)科和多部門的綜合性技術(shù)，然而其核心仍然是成組工藝，成組工藝的基本原理如,圖,所示。,上一頁,下一頁,返回,7.3,其他先進(jìn)制造技術(shù)簡介,事物之間存在著繼承性和相似性，因此，看似零亂無序的客觀事物，卻可以利用它們的繼承性和相似性，并通過分類技術(shù)而將它們歸并成組。然后針對同組相似事物的共性問題，在合理化和標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，使之按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)原則和標(biāo)準(zhǔn)方法去解決，如,圖,所示零件分類前后的比較。,成組技術(shù)能對同類問題給出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)解決辦法，由此避免產(chǎn)生解決同類問題方法的不統(tǒng)一與不必要的多樣化，從而可重復(fù)利用解決同類問題已有的信息與資源，正因為成組技術(shù)具有這些特點，簡化了生產(chǎn)技術(shù)的準(zhǔn)備工作，加快了新產(chǎn)品的開發(fā)和上市速度，有效擴(kuò)大批量，便于經(jīng)濟(jì)合理地采用先進(jìn)制造技術(shù)，可以方便地組織專業(yè)化生產(chǎn)，實際上，成組技術(shù)是一種使企業(yè)生產(chǎn)合理化和現(xiàn)代化的制造哲理。,上一頁,下一頁,返回,7.3,其他先進(jìn)制造技術(shù)簡介,.,零件組的劃分,成組技術(shù)是利用有關(guān)事物的相似性將相似的問題歸類成組，并尋求解決這一組問題的最優(yōu)方案。在機械加工工廠中，應(yīng)用成組技術(shù)將該廠產(chǎn)品中的被加工零件，按其結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料及加工工藝的相似性進(jìn)行分類成組，可達(dá)到擴(kuò)大零件批量的目的。,在成組技術(shù)中，將零件歸類成組是關(guān)鍵。分類的合理與否直接影響到成組技術(shù)的效果，因此國內(nèi)外對成組技術(shù)的分類方法十分重視。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛采用電子計算機進(jìn)行零件的分類。為此，必須用數(shù)字化信息描述零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料、加工工藝、加工精度等特征。成組技術(shù)的核心問題是按相似性將零件分類成組，并根據(jù)各個零件組設(shè)計主樣件。,.,成組工藝規(guī)程,上一頁,下一頁,返回,7.3,其他先進(jìn)制造技術(shù)簡介,零件分類成組后，就可以制定合適于組內(nèi)各零件的成組工藝規(guī)程。編制成組工藝規(guī)程的方法有兩種：綜合零件法和綜合路線法。,綜合零件又稱主樣件，它包含一組零件的全部形狀要素，有一定的尺寸范圍，它可能是組內(nèi)的一個實際零件，而當(dāng)組內(nèi)無任何可充當(dāng)樣件時，也可以把組內(nèi)零件的全部形狀要素疊加成一個假想的零件。綜合路線法是通過分析零件組的全部工藝路線，從中選出一個工序最多，加工過程安排合理并有代表性的工藝路線。然后以它為基礎(chǔ)，再把組內(nèi)他零件特有的工序按合理順序加到代表性工藝路線上，使其成為一個工序齊全、安排合理、適用于組內(nèi)每一個零件的加工。綜合路線法適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。,上一頁,下一頁,返回,7.3,其他先進(jìn)制造技術(shù)簡介,.,成組工藝的生產(chǎn)組織形式,成組工藝的生產(chǎn)組織形式基本上可以分為三大類：,（）成組加工單機，是獨立的成組加工機床或成組加工柔性制造單元，主要用于形狀簡單、相似程度較高的零件。它能把零件組內(nèi)全部零件的加工在一臺機床上完成，是成組加工初級組織形式。如圖（）所示。,（）成組生產(chǎn)單元，是成組加工和一般加工的混合生產(chǎn)線，主要用于形狀較復(fù)雜、相似程度較低的零件。它需要多臺機床才能完成零件組的全部工序，在這些機床中，既有進(jìn)行成組加工的成組加工機床，也有通用機床，甚至還有專用機床。這種生產(chǎn)系統(tǒng)是工廠充分利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造的一種有效的組織形式，是目前國內(nèi)應(yīng)用成組工藝最多的一種形式。如,圖（）,所示。,上一頁,下一頁,返回,7.3,其他先進(jìn)制造技術(shù)簡介,（）成組加工生產(chǎn)線或成組加工柔性制造系統(tǒng)，是嚴(yán)格按照零件組的工藝過程組織起來的，零件組的工序全部由成組加工機床完成，其自動化程度和生產(chǎn)效率大大提高，是成組工藝的最高形式。如圖（）所示。,.,.,柔性制造系統(tǒng),.,柔性制造系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),柔性制造系統(tǒng)的組成如,圖,所示，由加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和控制與管理系統(tǒng)三部分組成，各個系統(tǒng)又有許多子系統(tǒng)組成。各系統(tǒng)間的關(guān)系如,圖,所示。,上一頁,下一頁,返回,7.3,其他先進(jìn)制造技術(shù)簡介,儲存和搬運系統(tǒng)搬運的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等；儲存物料的方法有平面布置的托盤庫，也有儲存量較大的桁道式立體倉庫。,毛坯一般先由工人裝入托盤上的夾具中，并儲存在自動倉庫中的特定區(qū)域內(nèi)，然后由自動搬運系統(tǒng)根據(jù)物料管理計算機的指令送到指定的工位。固定軌道式臺車和傳送滾道適用于按工藝順序排列設(shè)備的，自動引導(dǎo)臺車搬送物料的順序則與設(shè)備排列位置無關(guān)，具有較大靈活性。,磨損了的刀具可以逐個從刀庫中取出更換，也可由備用的子刀庫取代裝滿待換刀具的刀庫。車床卡盤的卡爪、特種夾具和專用加工中心的主軸箱也可以自動更換。切屑運送和處理系統(tǒng)是保證連續(xù)正常工作的必要條件，一般根據(jù)切屑的形狀、排除量和處理要求來選擇經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)方案。,上一頁,下一頁,返回,7.3,其他先進(jìn)制造技術(shù)簡介,柔性制造系統(tǒng)的主要加工設(shè)備是加工中心和數(shù)控機床等，目前以銑削加工中心和車削加工中心占多數(shù)，一般多由臺機床組成。,柔性制造系