數(shù)控加工技術(shù)教育資源PPT課件

1、歡迎使用機械工業(yè)出版社多媒體課件高等職業(yè)教育高等職業(yè)教育“十二五十二五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材21世紀(jì)高職高專規(guī)劃教材世紀(jì)高職高專規(guī)劃教材 （機械類）（機械類）策劃編輯策劃編輯 余茂祚余茂祚責(zé)任編輯責(zé)任編輯 余茂祚余茂祚多媒體課件多媒體課件主編主編 王宏偉王宏偉制作制作 李李 霞霞 王春明王春明（ISBN978- 7-111-36744-4）數(shù)控加工技術(shù)數(shù)控加工技術(shù)數(shù)控加工技術(shù) 高職高專 ppt 課件第1頁/共58頁第1章 緒論第2章 金屬切削基礎(chǔ)第3章 數(shù)控加工工藝的設(shè)計第4章 數(shù)控車削工藝知識第5章 數(shù)控鏜銑削加工工藝知識第6章 數(shù)控編程基礎(chǔ)第7章 數(shù)控車削加工編程第8章 數(shù)控鏜銑削

2、加工編程數(shù)控加工技術(shù) 高職高專 ppt 課件第2頁/共58頁第1章緒 論1.1 數(shù)控加工的基本知識1.2 數(shù)控機床的分類1.3 數(shù)控機床的工作原理及組成1.4 數(shù)控機床的主要性能指標(biāo)數(shù)控加工技術(shù) 高職高專 ppt 課件第3頁/共58頁第1章緒 論1.1數(shù)控加工的基本知識數(shù)控加工的基本概念數(shù)控機床，是指采用數(shù)字程序進(jìn)行控制的機床。數(shù)控機床的產(chǎn)生 數(shù)字控制機床就是為了解決單件、小批量、特別是復(fù)雜型面零件加工的自動化并保證質(zhì)量要求而產(chǎn)生的。 機床數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了兩個階段共六代。 1.數(shù)控（NC）階段 2.計算機數(shù)控（CNC）階段數(shù)控加工技術(shù) 高職高專 ppt 課件第4頁/共58頁我國的數(shù)控技術(shù)發(fā)

3、展過程可劃分為四個階段:第一階段: 1958-1965年，處于試制、試用階段。第二階段: 從1965年開始，已開始從試驗階段進(jìn)入生 產(chǎn)試用階段。第三階段: 1972-1979年，是數(shù)控技術(shù)的生產(chǎn)和試用 階段。第四階段: 1980年以后，是穩(wěn)定發(fā)展階段。數(shù)控加工技術(shù) 高職高專 ppt 課件第5頁/共58頁 1 高速化 2 高精度化 3 復(fù)合化 4 控制智能化 5 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化 6 計算機集成制造系統(tǒng)第1章緒 論數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向數(shù)控加工技術(shù) 高職高專 ppt 課件第6頁/共58頁車銑復(fù)合中心加工復(fù)雜零件數(shù)控加工技術(shù) 高職高專 ppt 課件第7頁/共58頁 數(shù)控機床由主傳動、進(jìn)給傳動機構(gòu)，滾珠絲杠螺

4、母副、導(dǎo)軌副、自動換刀裝置及回轉(zhuǎn)工作臺機械結(jié)構(gòu)構(gòu)成。 1數(shù)控機床的支承件 2數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng) 3數(shù)控機床的進(jìn)給系統(tǒng) 4數(shù)控機床導(dǎo)軌 5其他裝置第1章緒 論數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)數(shù)控加工技術(shù) 高職高專 ppt 課件第8頁/共58頁1.2 數(shù)控機床的分類 1.普通數(shù)控機床 2.數(shù)控加工中心 3.特種加工機床類 4.板材加工類數(shù)控機床 第1章緒 論按加工工藝方法分類數(shù)控加工技術(shù) 高職高專 ppt 課件第9頁/共58頁專用數(shù)控機床加工閥類零件第10頁/共58頁 按運動方式分類 （2）直線控制系統(tǒng)（Straight-line Control） （1）點位控制系統(tǒng)（Positioning Control）

5、第1章緒 論第11頁/共58頁 （3）輪廓控制系統(tǒng)（Contour Control） 運動軌跡是任意斜率的直線、圓弧、螺旋線等。工件刀具輪廓控制數(shù)控機床的加工示意圖第1章緒 論 按運動方式分類 第12頁/共58頁 1.開環(huán)控制數(shù)控機床按伺服系統(tǒng)的控制方式分類第1章緒 論螺母步進(jìn)電機功率放大環(huán)形分配CNC絲杠滑板（工作臺）第13頁/共58頁2.閉環(huán)控制數(shù)控機床螺母絲杠伺服放大器C N C比較器反饋信號指令信號直線位移測量裝置滑板（工作臺）伺服電機第14頁/共58頁3.半閉環(huán)控制數(shù)控機床圖1-7第1章緒 論 按運動方式分類 螺母絲杠滑板（工作臺）伺服放大器C NC比較器角位移測量裝置反饋信號指令信

6、號伺服電機絲 杠螺 母伺 服 電 機滑 板 (工 作 臺 )角 位 移測 量 裝 置伺 服放 大 器比 較 器CNC指 令 信 號反 饋 信 號第15頁/共58頁 1.二軸聯(lián)動 同時控制兩軸運動按聯(lián)動坐標(biāo)軸的個數(shù)分類 2.兩軸半聯(lián)動 其中兩軸聯(lián)動，另一軸作周期運動第16頁/共58頁3. 三軸聯(lián)動 （1）X、Y、Z三個坐標(biāo)軸聯(lián)動（2）除了同時控制X、Y、Z其中兩個坐標(biāo) 軸聯(lián)動外，還同時控制圍繞其中某一坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。第1章緒 論 4. 四軸聯(lián)動 5. 五軸聯(lián)動按聯(lián)動坐標(biāo)軸的個數(shù)分類第17頁/共58頁五軸聯(lián)動第18頁/共58頁1.3數(shù)控機床的工作原理及組成數(shù)控機床的組成第1章緒 論第19頁

7、/共58頁數(shù)控機床的基本工作原理 圖1-13 數(shù)控機床的加工過程1-CNC control CNC控制 2-Technological processing 技術(shù)處理 3-Geometrical processing 幾何處理 4-Adjustment control 調(diào)節(jié) 5-Axis control 控制各軸 6-Actual Position value 實際位置值 第1章緒 論第20頁/共58頁 1. 定位精度和重復(fù)定位精度 定位精度是指實際位置與數(shù)控指令位置的一致程度。不一致量表現(xiàn)為誤差。 2. 分度精度 分度精度是指分度工作臺在分度時，指令要求回轉(zhuǎn)的角度值和實際回轉(zhuǎn)的角度值的差值。

8、1.4 數(shù)控機床的主要性能指標(biāo)數(shù)控機床的精度 數(shù)控機床的控制軸數(shù)與聯(lián)動軸數(shù) 第1章緒 論第21頁/共58頁 數(shù)控機床的運動性能指標(biāo)主要包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、坐標(biāo)行程、回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角范圍、刀庫容量及換刀時間等。 1. 1. 最高主軸轉(zhuǎn)速和最大加速度 2. 2. 最高快移速度和最高進(jìn)給速度 3. 3. 行程 4. 4. 回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角范圍 5. 5. 刀庫容量和換刀時間 數(shù)控機床的運動性能指標(biāo)第1章緒 論第22頁/共58頁第一章 結(jié)束第23頁/共58頁2.1 切削運動和切削用量的概念2.2 金屬切削刀具2.3 金屬切削過程基本規(guī)律2.4 刀具幾何參數(shù)的合理選擇2.5 切削用量及切削液的選擇 第24頁

9、/共58頁 金屬切削過程就是用金屬切削刀具把工件毛坯上預(yù)留的金屬材料切除，達(dá)到零件精度要求的過程。切削中，刀具和工件之間必須有相對運動，這種相對運動就稱為切削運動。按切削運動在切削加工中所起的作用不同，可分為主運動和進(jìn)給運動。 2.1 切削運動和切削用量的概念切削運動 1. 主運動刀具與工件之間產(chǎn)生相對運動，直接切除工件上的切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行?，從而形成工件新表面的基本運動。主運動是由機床提供的主要運動。如圖2-1所示， 圖2-1切削運動和工件表面 注：從主運動的形式上看，它分為直線運動和回轉(zhuǎn)運動兩大類。第25頁/共58頁 2. 進(jìn)給運動進(jìn)給運動是不斷的把切削層投入到切削中去的運動。 3.

10、加工中形成的工件表面切削過程中，工件上多余的材料不斷地被刀具切除而轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹虼?，工件在切削過程中形成了三個不斷變化的表面（見圖2-2），即已加工表面、加工表面和待加工表面。 圖2-2加工中形成的表面a）車外圓 b）車內(nèi)孔 c）車端面2.1 切削運動和切削用量的概念第26頁/共58頁 1. 背吃刀量（p）背吃刀量是已加工表面和待加工表面之間的垂直距離，其單位為米。切削用量的概念mmddamwp2 2. 進(jìn)給量（f） 3切削速度(vc)切削刃選定點相對于工件主運動的瞬時速度稱為切削速度。1000dnvcd切削刃選定點處所對應(yīng)的工件或刀具的回轉(zhuǎn)直徑（mm）；工件或刀具的轉(zhuǎn)速（r/min）。nfV

11、f n工件或刀具的轉(zhuǎn)速（rmin） 圖2-3第27頁/共58頁 1. 切削厚度hD 2. 切削寬度bD 3. 切削面積AD切削層參數(shù)pmDDpDD圖2-4 車外圓時切削層的參數(shù)第28頁/共58頁 1.切削部分的組成包括： (1) 前刀面：刀具上切屑流過的表面。一般來講是指刃磨后的斷屑槽表面。 (2) 主后刀面 (3) 副后刀面 (4) 主切削刃 (5) 副切削刃 (6) 刀尖2.2 金屬切削刀具刀具切削部分組成要素圖2-8 刀具的幾何形狀第29頁/共58頁 1.確定刀具角度的平面正交參考系刀具幾何參數(shù)的確定需要以一定的參考坐標(biāo)系和參考坐標(biāo)平面為基準(zhǔn)。 刀具切削部分的幾何角度圖2-9 平面正交參

12、考系 （1）基面(Pr)：通過切削刃的某一選定 點，垂直于該點切削速度方向的平面。（2）切削平面(Ps)：通過切削刃選定點，垂直于基面的平面。（3）正交平面(Po)：通過主切削刃選定點，分別與基面和切削平面垂直的平面。第30頁/共58頁 2. 刀具的標(biāo)注角度 （1）在正交平面中測量的角度 1）前角0 2）后角0 3）偰角 （2）在基面中測量的角度 1）主偏角kr 2）副偏角kr 3）刀尖角rorprrr180r刀具切削部分組成要素第31頁/共58頁 （3）在切削平面中測量的角度 刃傾角s （4）在副正交平面內(nèi)測量的角度 副后角0圖2-10 刀具的幾何角度刀具切削部分組成要素2. 刀具的標(biāo)注角度

13、 刀具切削部分組成要素2. 刀具的標(biāo)注角度 第32頁/共58頁前角后角主偏角r副偏角r副后角o刃傾角S車刀六個角度車刀六個角度刀具切削部分組成要素2. 刀具的標(biāo)注角度 第33頁/共58頁 刀具材料主要是指刀具切削部分的材料 1刀具材料應(yīng)具備的性能 （1）高的硬度和耐磨性 （2）足夠的強度和韌性 （3） 良好的耐熱性和導(dǎo)熱性 （4）良好的工藝性 （5）經(jīng)濟性刀具材料2.2 金屬切削刀具第34頁/共58頁 2. 刀具材料的種類（1）高速鋼 高速鋼是含有較多的鎢、鉻、鋁、釩等合金元素的高合金工具鋼。 1）通用型高速鋼：常用牌號有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。 2）高性能高速鋼：高性能高速鋼是

14、在通用型高速鋼的基礎(chǔ)上，通過增加碳、釩的含量或添加鈷、鋁等合金元素而得到的耐熱性、耐磨性更高的新鋼種。常用牌號有：90W18Cr4V、9W6Mo5Cr4V3、W6Mo5Cr4V2Co8、及W6Mo5Cr4V2Al等。2.2 金屬切削刀具第35頁/共58頁 （2）硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是硬度和熔點都很高的碳化物（如WC、TiC、NbC等），用Co、Mo、Ni作粘合劑高溫高壓制成的粉末冶金制品。 1）鎢鈷類硬質(zhì)合金（YG）：以碳化鎢做硬質(zhì)相、鈷為粘結(jié)相高溫、高壓粉末冶金得到的硬質(zhì)合金。常用的牌號有：YG8、YG6、YG3,數(shù)值代表鈷的含量。分別適用于粗加工、半精加工和精加工。ISO標(biāo)準(zhǔn)中又稱K類。 2

15、）鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金（YT）：以碳化鎢、碳化鈦做硬質(zhì)相，鈷為粘結(jié)相粉末冶金得到的硬質(zhì)合金。常用的牌號有YT5、YT15、YT30等，其中的數(shù)字表示碳化鈦的含量。ISO標(biāo)準(zhǔn)中又稱P類。 3）鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金（YW）：在鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金中加入少量的碳化鉭（TaC）或碳化鈮（NbC），所形成一種硬質(zhì)合金。是一種綜合性能較好的刀具材料。常用牌號有YW1和YW2，ISO標(biāo)準(zhǔn)中又稱M類。2.2 金屬切削刀具2. 刀具材料的種類2.2 金屬切削刀具2. 刀具材料的種類第36頁/共58頁 （3）其他刀具材料 1） 涂層刀具材料：這種材料是在韌性較好的硬質(zhì)合金 體上或高速鋼基體上，采用化學(xué)氣相沉淀（CDV）

16、法或物理氣相沉淀（PVD）法涂覆一薄層硬度和耐磨性極高的難熔金屬化學(xué)物而得到的刀具材料。 2） 陶瓷刀具材料：其主要成分是Al2O3 3）金剛石刀具材料：金剛石分為人造和天然兩種。 4）立方氮化硼（CBN）：人工合成的一種高硬度材料，其硬度可達(dá)73009000HV,可耐13001500的高溫，與鐵族元素親和力小。2.2 金屬切削刀具2. 刀具材料的種類第37頁/共58頁 1切屑的形成過程 金屬的切削過程是將工件上多余的金屬層通過切削加工被刀具切除而形成切屑的過程。把切削區(qū)域劃分為三個變形區(qū)：第變形區(qū)（剪切滑移區(qū)）；第變形區(qū)（滯流層）；第變形區(qū)（ 加工硬化、殘余應(yīng)力 ）2.3 金屬切削過程基本規(guī)

17、律圖2-11三個形變區(qū)的劃分切屑的形成及種類2.3 金屬切削過程基本規(guī)律切屑的形成及種類第38頁/共58頁a)b)c)d)2. 切屑的種類 （1）帶狀切屑 （2）擠裂切屑 （3）單元切屑（4）崩碎切屑圖2-13切屑的種類a)帶狀切削 b) 節(jié)狀 c) 單元狀 d) 崩碎狀2.3 金屬切削過程基本規(guī)律切屑的形成及種類第39頁/共58頁2.3 金屬切削過程基本規(guī)律切削力與切削熱rFcFFpFf pFfFf pFf pfv切削力的分解Fp吃刀抗力F 切削合力Fc主切削力1. 切削力的來源及分解 3個變形區(qū)產(chǎn)生的彈、塑性變形抗力切屑、工件與刀具間摩擦力。第40頁/共58頁2.3 金屬切削過程基本規(guī)律切

18、削力與切削熱2. 影響切削力的主要因素（1）工件材料的影響 （2）切削用量的影響 切削深度與切削力近似成正比； 進(jìn)給量增加，切削力增加，但不成正比； 切削速度對切削力影響復(fù)雜如圖5 19 28 35 55 100 130 切削速度 v（m/min） 981784588主切削力Fc（N）切削速度對切削力的影響第41頁/共58頁前角0 0 增大，切削力減小主偏角rr 對主切削力影響不大，對吃刀抗力和進(jìn)給抗力影響顯著（ rr FpFp，F(xiàn)fFf，）前角對0切削力的影響前角0切削力F0 - Fc0 Fp0 Ff主偏角r對切削力的影響主偏角r / 切削力/ N3045607590r - Fcr Ffr

19、Fp20060010001400180022002.3 金屬切削過程基本規(guī)律切削力與切削熱2. 影響切削力的主要因素第42頁/共58頁 刃傾角ss對主切削力影響不大，對吃刀抗力和進(jìn)給抗力影響顯著（ s s FpFp，F(xiàn)fFf） 刀尖圓弧半徑 rr 對主切削力影響不大，對吃刀抗力和進(jìn)給抗力影響顯著（ rr FpFp，F(xiàn)fFf） 刀具材料：與工件材料之間的親和性影響其間的摩 擦，而影響切削力 ； 切削液：有潤滑作用，使切削力降低 ；后刀面磨損：使切削力增大，對吃刀抗力FpFp的影響最為顯著。2.3 金屬切削過程基本規(guī)律切削力與切削熱2. 影響切削力的主要因素第43頁/共58頁 切削過程變形和摩擦所

20、消耗功，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榍邢鳠?主要來源 QA=QD+QFF+QFR QA=QD+QFF+QFR QDQD , , QFF QFF , , QFRQFR分別為切削層變形、前刀面摩擦、后刀 面摩擦產(chǎn)生的熱量 切削熱由切屑、工件、刀具 和周圍介質(zhì)（切削液、空氣) )等 傳散出去。工件切屑刀具切削熱的來源與傳出2.3 金屬切削過程基本規(guī)律切削力與切削熱3. 切削熱與切削溫度第44頁/共58頁切削熱的傳導(dǎo)切削熱的傳導(dǎo)切屑切屑刀具刀具工件工件周圍介質(zhì)周圍介質(zhì)車削加工車削加工5080%1040%39%1%鉆削加工鉆削加工28%14.5%52.5%5%銑、刨加工銑、刨加工30%以下磨削加工磨削加工84%2.3

21、 金屬切削過程基本規(guī)律切削力與切削熱3. 切削熱與切削溫度第45頁/共58頁1 1）切削用量對切削溫度的影響 切削速度對切削溫度的影響最大，v v2)刀具幾何參數(shù)的影響 3)工件材料的影響 4)刀具磨損對切削溫度的影響5）切削液對切削溫度的影響2.3 金屬切削過程基本規(guī)律切削力與切削熱3. 切削熱與切削溫度第46頁/共58頁1. 1. 積屑瘤 在中速切削塑性較大的工件材料時，常在切屑刃口附近粘結(jié)一硬度很高（通常為工件材料硬度的2 23.53.5倍）的楔狀金屬塊，它包圍著切削刃且覆蓋部分前刀面，這種楔狀金屬塊稱為積屑瘤，也稱刀瘤。如圖2-152-15所示。 、切削加工中的物理現(xiàn)象圖2-15 積屑

22、瘤及其對切削的影響 2.3 金屬切削過程基本規(guī)律第47頁/共58頁（1）積屑瘤的形成（2）積屑瘤形成的條件 當(dāng)壓力達(dá)到2000N/mm23000N/mm2以上，切削溫度約300左 右時（3）積屑瘤在切削過程中的作用。 1)保護(hù)刀具 2)增大實際前角 有積屑瘤的車刀，實際前角可增大至3035，因 而減少了 切屑的變形，降低了切削力。 3)影響工件表面質(zhì)量和尺寸精度、切削加工中的物理現(xiàn)象2.3 金屬切削過程基本規(guī)律第48頁/共58頁（4）影響積屑瘤的主要因素及防止方法 1 1）切削速度 2 2）進(jìn)給量的影響 3 3）刀具角度的影響 4 4）切削液的影響圖2-16 切削速度對積屑瘤的影響 第49頁/

23、共58頁 2. 加工硬化 （1）加工硬化的形成 （2）加工硬化對切削加工的影響 加工硬化會使下道工序的切削難以進(jìn)行，刀具磨損加 快；切削時應(yīng)盡量保持車刀刃口鋒利。圖2-17 加工硬化的形成 第50頁/共58頁 1、前角的選擇 （1）前角的作用：前角的功用主要調(diào)整刀具的鋒利程度。 （2）合理前角的選擇原則 1）根據(jù)工件材料選取前角。 2）根據(jù)刀具材料選取前角。 3）根據(jù)加工階段選擇選取前角。 4）根據(jù)工藝系統(tǒng)剛性和機床功率選取前角。2.4 刀具幾何參數(shù)的合理選擇刀具幾何角度的選擇及選擇原則第51頁/共58頁 2.2.后角的選擇 1 1）后角的功用 減小主后刀面與過渡表面的彈性恢復(fù)層之間的摩擦，

24、減輕刀具磨損。 2 2）合理后角的選擇原則 粗加工：o , o , 精加工：oo 塑性材料: :o , o , 脆性材料: :oo； 硬度高: :o , o , 強度高oo 工藝系統(tǒng)：剛度高oo 2.4 刀具幾何參數(shù)的合理選擇刀具幾何角度的選擇及選擇原則第52頁/共58頁 3. 3. 主偏角及副偏角的選擇 (1)(1)主偏角的功用：主要影響刀具耐用度、已加工表面粗糙度及切削力的大小。 (2)(2)主偏角的選擇原則 1）根據(jù)加工階段選擇 2）考慮工件材料的硬度 3）考慮工藝系統(tǒng)剛性 4）根據(jù)工件的輪廓選擇 (3)(3)副偏角的功用：主要是減小副切削刃和已加工表面的摩擦。 (4)(4)副偏角的選擇原則 1 1）一般刀具的副偏角 ，在不引起振動的情況下，可選取較小的副偏角，如車 刀、刨刀均可取r=5r=5度1010度. . 2 2）精加工刀具的副偏角應(yīng)取的小一些，減小表面粗糙度。 3 3）加工強度、高硬度材料或斷續(xù)切削時，取較小的副偏角（r =4r =4度66度） 4 4）切斷刀、鋸片刀和槽銑刀，只能取很小的