数控加工简介课件.ppt

1、1了解数控机床分类、加工特点、数控了解数控机床分类、加工特点、数控编程基础；编程基础；2了解数控车削的加工范围与工艺特点；了解数控车削的加工范围与工艺特点；3了解数控铣削的加工范围与工艺特点；了解数控铣削的加工范围与工艺特点；4了解加工中心的加工范围与工艺特点了解加工中心的加工范围与工艺特点5了解电火花线切割机床的加工原理、了解电火花线切割机床的加工原理、应用范围及特点应用范围及特点教学目标教学目标:19.1 数控机床概述数控机床概述一、一、数控机床的分类数控机床的分类 1 按工艺分类 普通数控机床 如数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床和数控齿轮加工机床等 加工中心 一般分为立式加工中心、

2、卧式加工中心和五面加工中心等。特种数控机床 数控线切割机床、数控激光加工机床、数控火焰切割机床及数控弯管机床等。数控车床数控车床数控铣床数控铣床数控钻床数控钻床数控磨床数控磨床数控齿轮加工机床数控齿轮加工机床 数控加工中心数控加工中心数控线切割机床数控线切割机床数控慢走丝电加工机床数控慢走丝电加工机床数控电加工机床数控电加工机床 2 按运动方式分类按运动方式分类 点位控制系统 点位直线控制系统 轮廓控制系统 3 按控制方式分类按控制方式分类 开环控制系统 半闭环控制系统 闭环控制系统 二、数控机床的加工特点二、数控机床的加工特点 采用数控机床可以提高零件的加工精度，得到质量较为稳定的产品。数控

3、机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。采用数控机床比普通机床可以提高生产效率23倍，尤其对某些复杂零件的加工，生产效率可提高十几倍甚至几十倍。可以实现一机多用。采用数控机床有利于生产管理的现代化，为实现生产过程自动化创造了条件。三、数控编程概述三、数控编程概述 1 数控编程概念 数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等)按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中的内容记

4、录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制数控程序的编制。2 数控编程的内容与步数控编程的内容与步骤骤 数控编程的内容 数控编程的主要内容有分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、校对程序及首件试切。数控编程的步骤19.2 数控车削加工一、轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转一、轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件体零件 因车床数控装置都具有直线和圆弧插补功能，还有部分车床数控装置具有某些非圆曲线插补功能，故能车削由任意平面曲线轮廓所组成的回转体零件，包括通过拟合计算处

5、理后的、不能用方程描述的列表曲线类零件。二、精度要求高的零件二、精度要求高的零件 零件的精度要求主要指尺寸、形状、位置和表面等精度要求，其中的表面精度主要指表面粗糙度。例如：尺寸精度高(达0.001 mm或更小)的零件；圆柱度要求高的圆柱体零件；素线直线度、圆度和倾斜度均要求高的圆锥体零件；线轮廓度要求高的零件(其轮廓形状精度可超过用数控线切割加工的样板精度)；在特种精密数控车床上，还可加工出几何轮廓精度极高(达0.0001 mm)、表面粗糙度数值极小(Ra达0.02 mm)的超精零件(如复印机中的回转鼓及激光打印机上的多面反射体等)，以及通过恒线速度切削功能，加工表面精度要求高的各种变径表面

6、类零件等。三、三、特殊的螺旋零件 这些螺旋零件是指特大螺距(或导程)、变(增/减)螺距、等螺距与变螺距或圆柱与圆锥螺旋面之间作平滑过渡的螺旋零件，以及高精度的模数螺旋零件(如圆柱、圆弧蜗杆)和端面(盘形)螺旋零件等。四、四、以特殊方式加工的零件1 能单机代双机高效加工零件 2 实现一个位置精度要求高、内外形均较复杂的特殊零件全部车削过程的自动化加工。19.3 数控铣床加工一、一、数控铣削加工的应用数控铣削加工的应用 1 平面类零件 平面类零件的定义 加工面平行、垂直于水平面或加工面与水平面的夹角为定角的零件称为平面类零件。平面类零件的斜面加工方法 变斜角类零件 变斜角零件的定义 变斜角类零件的

7、特点 加工变斜角类零件的数控机床 最好采用四坐标和五坐标数控铣床摆角加工，在没有上述机床时，也可用三坐标数控铣床进行二坐标近似加工。变斜角类零件主要加工方法 2 曲面类（立体类）零件曲面类（立体类）零件 曲面类零件的定义 曲面类零件的特点及机床 曲面的主要加工方法 采用三坐标数控铣床进行二轴半坐标控制加工 采用三坐标数控铣床三坐标联动加工空间曲面。加工曲面类零件的刀具 通常采用球头铣刀加工。二、数控铣床加工工艺分析1 加工工序的划分 刀具集中分序法 粗、精加工分序法 按加工部位分序法 2 加工路线的确定 尽量减少进、退刀时间和其他辅助时间。进、退刀位置应选在不太重要的位置，并且使刀具沿零件的切

8、线方向进刀和退刀，以免产生刀痕。先加工外轮廓，再加工内轮廓。3 切削用量的选择19.4 加工中心概述一、概述二、加工中心工艺特点1 适合于加工中心加工的零件适合于加工中心加工的零件 周期性重复投产的零件 高效、高精度工件 具有合适批量的工件 多工位和工序可集中的零件 形状复杂的零件 难测量的零件 2 工序集中带来的问题工序集中带来的问题 粗加工后直接进入精加工阶段，工件的温升来不及回复，冷却后尺寸有变化。工件由毛坯直接加工为成品，一次装夹中金属切除量大、几何形状变化大，没有释放应力的过程，加工完了一段时间后内应力释放，使工件变形。切削不断屑，切屑的堆积、缠绕等会影响加工的顺利进行及零件表面质量

9、甚至使刀具损坏、工件报废。装夹零件的夹具必须满足既能克服粗加工大的切削力，又能在精加工中准确定位的要求，而且零件夹紧变形要小。由于ATC的应用，使工件尺寸、大小、高度都受到一定的限制，钻孔深度、刀具长度、刀具直径、重量等也要予以考虑。3 各种加工中心的功能特点各种加工中心的功能特点 立式加工中心立式加工中心 立式加工中心装夹工件方便，便于操立式加工中心装夹工件方便，便于操作，找正容易，易于观察切削情况，调试程序容易，作，找正容易，易于观察切削情况，调试程序容易，占地面积小，应用广泛。但它受立柱高度及占地面积小，应用广泛。但它受立柱高度及ATC的限的限制，不能加工太高的零件，且不适合加工箱体类零

10、件。制，不能加工太高的零件，且不适合加工箱体类零件。卧式加工中心卧式加工中心 一般情况下卧式加工中心比立式加工一般情况下卧式加工中心比立式加工中心复杂、占地面积大，有能精确分度的数控回转工中心复杂、占地面积大，有能精确分度的数控回转工作台，可实现对零件的一次装夹多工位加工，适合于作台，可实现对零件的一次装夹多工位加工，适合于加工箱体类零件及小型模具型腔。但调试程序及试切加工箱体类零件及小型模具型腔。但调试程序及试切时不宜观察，生产时不宜监视，装夹不便，测量不便，时不宜观察，生产时不宜监视，装夹不便，测量不便，加工深孔时切削液不易到位加工深孔时切削液不易到位(若没有用内冷却钻孔装若没有用内冷却钻

11、孔装置置)。由于许多不便，卧式加工中心准备时间比立式。由于许多不便，卧式加工中心准备时间比立式更长，但加工件数越多，其多工位加工、主轴转速高、更长，但加工件数越多，其多工位加工、主轴转速高、机床精度高的优势就表现得越明显，所以卧式加工中机床精度高的优势就表现得越明显，所以卧式加工中心适合于批量加工。心适合于批量加工。复合加工中心复合加工中心 复合加工中心兼有立式和卧式加工中复合加工中心兼有立式和卧式加工中心的功能，工艺范围更广，使本来要两台机床完成的心的功能，工艺范围更广，使本来要两台机床完成的任务在一台上完成，工序更加集中。由于没有二次定任务在一台上完成，工序更加集中。由于没有二次定位，精度

12、也更高，但价格昂贵。位，精度也更高，但价格昂贵。4 加工中心的主要加工对象及加工要点加工中心的主要加工对象及加工要点 箱体类零件 在加工箱体类零件时，当加工工位较多，需工作台多次旋转角度才能完成的零件，一般选择卧式加工中心，当加工的工位较少，且跨距不大时，可选用立式加工中心。复杂曲面 而利用加工中心采取三、四轴联动甚至五轴联动就能够将这类零件加工出来，并且质量稳定、精度高、互换性好。异形件 能够完成多道工序或全部工序的加工。实践证明，异形件的形状越复杂、加工精度要求越高，使用加工中心便愈能显示其优越性。盘、套、板类零件 主要指带有键槽或径向孔、端面有分布孔系或曲面的盘、套和轴类零件以及有较多孔

13、的板类零件。19.5 电火花线切割加工电火花加工概述1 电火花加工的基本概念电火花加工的基本概念 它是在加工过程中它是在加工过程中,使工具和工件之间不断产生脉使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电冲性的火花放电,靠放电产生的局部、瞬时的高温将靠放电产生的局部、瞬时的高温将金属蚀除下来。这种利用火花放电时产生的腐蚀现象金属蚀除下来。这种利用火花放电时产生的腐蚀现象对金属材料进行加工的方法叫电火花加工。对金属材料进行加工的方法叫电火花加工。2 电火花加工的特点电火花加工的特点 电火花加工的主要优点电火花加工的主要优点 可以加工难以用金属切削方法加工的零件，不受材可以加工难以用金属切削方法加工的零

14、件，不受材料硬度影响，不受材料热处理状况影响。料硬度影响，不受材料热处理状况影响。由于工具电极与工件电极不直接接触，没有机械切由于工具电极与工件电极不直接接触，没有机械切削力，所以在制作工具电极时不必考虑其受力特性，削力，所以在制作工具电极时不必考虑其受力特性，工具电极可以做得十分微细，能进行微细加工和复杂工具电极可以做得十分微细，能进行微细加工和复杂形面加工。形面加工。电火花加工是通过脉冲放电来蚀除金属材料的，而电火花加工是通过脉冲放电来蚀除金属材料的，而脉冲电源的参数随时可调整，因此在同一情况下，只脉冲电源的参数随时可调整，因此在同一情况下，只须调整电参数即可切换粗、半精、精、超精加工。须

15、调整电参数即可切换粗、半精、精、超精加工。电火花加工的局限性电火花加工的局限性 电火花加工生产效率低。用电火花加工作为成形粗电火花加工生产效率低。用电火花加工作为成形粗加工时，虽然仿形性较好但其切削效率只能相当于一加工时，虽然仿形性较好但其切削效率只能相当于一台仪表车床。所以用金属切削方法可以加工的零件，台仪表车床。所以用金属切削方法可以加工的零件，一般不考虑使用电火花加工。一般不考虑使用电火花加工。被加工的工件只能是导电体。被加工的工件只能是导电体。存在电极损耗。由于电极损耗通常发生在尖角边线存在电极损耗。由于电极损耗通常发生在尖角边线处，影响了成型精度。为了达到精度要求，往往需要处，影响了

16、成型精度。为了达到精度要求，往往需要多个电极的费用和更换电极的辅助时间。多个电极的费用和更换电极的辅助时间。加工表面有变质层。初步研究证明被加工工件的表加工表面有变质层。初步研究证明被加工工件的表面一般都有变质层，如不锈钢和硬质合金表面的变质面一般都有变质层，如不锈钢和硬质合金表面的变质层对使用是有害的，需要处理掉。层对使用是有害的，需要处理掉。加工过程必须在工件液中进行。电火花加工时放电加工过程必须在工件液中进行。电火花加工时放电部位必须在工作液中，否则将引起异常放电。部位必须在工作液中，否则将引起异常放电。3 电火花加工分类电火花加工分类 电火花成型加工电火花成型加工 采用成型工具电极进行

17、仿形电火花采用成型工具电极进行仿形电火花加工的方法。加工的方法。电火花线切割加工电火花线切割加工 利用金属线作为电极对工件进行利用金属线作为电极对工件进行切割的方法。切割的方法。其他类型电火花加工其他类型电火花加工 如电火花磨削加工、电火花回如电火花磨削加工、电火花回转加工、电火花研磨、珩磨以及金属电火花表面强化、转加工、电火花研磨、珩磨以及金属电火花表面强化、刻字等。刻字等。二、电火花成型加工 电火花加工基于电火花腐蚀原理,是在工具电极与工件电极相互靠近时,极间形成脉冲性火花放电,在电火花通道中产生瞬时高温,使金属局部熔化,甚至气化,从而将金属蚀除下来。1 极间介质的电离、击穿，形成放电通道

18、2 电极材料的熔化，气化热膨胀3 电极材料的抛出4 极间介质的消电离三、电火花线切割1 线切割加工的原理线切割加工的原理 线切割加工用的电极是一根细、长的金属丝（钼丝、铜丝等）。不断运动的电极丝与工件之间产生火花放电从而将金属蚀除下来，实现轮廓切割。2 应用范围应用范围（1）试制新产品）试制新产品（2）加工模具）加工模具（3）加工特殊材料加工特殊材料3 特点特点电火花线切割加工与电火花成型加工的不同之处：电火花线切割加工与电火花成型加工的不同之处：采用水或水基工作液，不会引燃起火，实现了无人采用水或水基工作液，不会引燃起火，实现了无人运行的安全性。运行的安全性。由于电极呈线状，节省了设计、制造

19、成型工具电极由于电极呈线状，节省了设计、制造成型工具电极的费用，缩短了辅助生产时间。的费用，缩短了辅助生产时间。电极丝通常都比较细，可以加工窄缝及复杂形状的电极丝通常都比较细，可以加工窄缝及复杂形状的工件。另外，在加工贵重金属时，由于金属的蚀除工件。另外，在加工贵重金属时，由于金属的蚀除量很少，使材料的利用率很高，节省了费用。量很少，使材料的利用率很高，节省了费用。采用长电极丝不断运动的加工方法，使单位长度电采用长电极丝不断运动的加工方法，使单位长度电极丝的损耗很小，对加工精度的影响也较小。极丝的损耗很小，对加工精度的影响也较小。本章小结本章小结 本章主要介绍了数控机床的分类、加工特点及编程基础。常用数控机床有数控车床、数控铣床、加工中心、电火花线切割机床等。数控车削加工的工艺不仅涵盖了普通车削的工艺范围，而且可以完成普通机床比较困难甚至不能加工的零件。数控铣床特别适合于加工平面类零件和曲面类零件。加工中心适合于加工箱体、复杂曲面、异形件和盘、套、板类零件，电火花加工可以加工任何硬度、强度的金属，而且加工复杂、微细零件方面的表现更为突出。