機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)第十章切削加工先進(jìn)技術(shù)

第三節(jié)精密加工31第一節(jié)數(shù)控加工2第二節(jié)特種加工第四節(jié)先進(jìn)加工技術(shù)4一、數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)

數(shù)控——數(shù)字控制（NumericalControl，簡(jiǎn)稱NC），是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的一種自動(dòng)控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行控制的一種方法。

數(shù)控機(jī)床——用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床，或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。第一節(jié)數(shù)控加工

1．認(rèn)識(shí)數(shù)控與數(shù)控機(jī)床2．?dāng)?shù)控機(jī)床的組成（1）控制介質(zhì)是存儲(chǔ)數(shù)控加工所需程序的介質(zhì)。（2）數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心。（3）伺服系統(tǒng)用于接收數(shù)控裝置的指令，是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。（4）測(cè)量反饋裝置用來檢測(cè)速度、位移以及加工狀態(tài)，并將檢測(cè)到的信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)反饋給數(shù)控裝置，通過比較計(jì)算出偏差，并發(fā)出糾正誤差指令。測(cè)量反饋裝置分為半閉環(huán)和閉環(huán)兩種。（5）機(jī)床主體是數(shù)控機(jī)床的本體，主要包括床身、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件，還有冷卻、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位部件，如換刀裝置、夾緊裝置等輔助裝置。3．?dāng)?shù)控加工的工作過程

數(shù)控加工的實(shí)質(zhì)是：數(shù)控機(jī)床按照事先編制好的加工程序，通過數(shù)字控制過程，自動(dòng)地對(duì)工件進(jìn)行加工。4．?dāng)?shù)控機(jī)床的分類數(shù)控車床數(shù)控銑床加工中心數(shù)控鉆床數(shù)控線切割機(jī)床數(shù)控電火花成形機(jī)床其他數(shù)控機(jī)床其他幾種常見的分類方法5．?dāng)?shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)適用范圍廣。加工精度高。生產(chǎn)率高。加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。改善勞動(dòng)條件。有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。6．?dāng)?shù)控機(jī)床的應(yīng)用多品種、小批量生產(chǎn)的工件或新產(chǎn)品試制中的工件。形狀復(fù)雜，加工精度要求高，通用機(jī)床無法加工或很難保證加工質(zhì)量的工件。在普通機(jī)床上加工，需要昂貴的工裝設(shè)備（工具、夾具和模具）的工件。尺寸難測(cè)量、進(jìn)給難控制的殼體或盒型工件。必須在一次裝夾中完成銑、鏜、锪、鉸或攻螺紋等多任務(wù)工序的工件。價(jià)格昂貴，加工中不允許報(bào)廢的關(guān)鍵工件。需要最短生產(chǎn)周期的急需工件。二、常用數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介1．?dāng)?shù)控車床（1）數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)（2）數(shù)控車床的特點(diǎn)1）采用防護(hù)裝置。2）采用自動(dòng)排屑裝置。3）工件裝夾安全可靠。4）可自動(dòng)換刀。5）主傳動(dòng)與進(jìn)給傳動(dòng)分離。2．?dāng)?shù)控銑床（1）數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)（2）數(shù)控銑床的特點(diǎn)1）工件加工的適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性好，能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的工件。2）能加工普通銑床無法加工或很難加工的工件。3）能加工一次裝夾定位后需進(jìn)行多道工序加工的工件。4）加工精度較高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。5）生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，可以降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理自動(dòng)化。6）生產(chǎn)率高。7）對(duì)刀具的要求較高，刀具應(yīng)具有良好的韌性和耐磨性。3．加工中心（1）加工中心的結(jié)構(gòu)（2）加工中心的特點(diǎn)1）具有至少三軸的切削控制能力，進(jìn)行輪廓切削。2）具有自動(dòng)刀具交換裝置，為進(jìn)行多任務(wù)工序加工提供了必要條件，能大大提高加工效率。3）具有分度工作臺(tái)和數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)能以很小的當(dāng)量任意分度。4）具有選擇各種進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速的能力及各種輔助功能，可大大提高加工過程的自動(dòng)化。5）工序高度集中。

特種加工——利用非常規(guī)的切削加工手段，利用電、磁、聲、光、熱等物理及化學(xué)能量，直接施加于被加工工件待加工部位，達(dá)到材料去除、變形以及改變性能等目的的加工技術(shù)。第二節(jié)特種加工常用特種加工方法能量形式及適用范圍一、電火花加工1．電火花加工原理

電火花加工——是一種利用脈沖放電對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行電蝕以去除多余材料的加工方法，故又稱為電蝕加工。a）電火花加工原理b）蝕除材料的過程c）工件成型電火花加工電火花機(jī)床2．電火花加工特點(diǎn)（1）能加工各種具有導(dǎo)電性能的硬、脆、軟、韌材料。（2）適宜加工小孔、薄壁、窄腔槽及各種復(fù)雜的型孔、型腔和曲線孔等，也適用于精密細(xì)微加工。（3）有利于提高工件的加工精度和表面質(zhì)量，也有利于加工熱敏感性強(qiáng)的材料。（4）便于實(shí)現(xiàn)加工過程自動(dòng)化。（5）工具電極消耗較大。3．電火花加工應(yīng)用

（1）電火花穿孔、成形加工。包括穿孔和型腔加工兩類。（2）電火花小孔加工。（3）電火花精密細(xì)微加工。（4）電火花磨削。二、電火花線切割加工1．電火花線切割加工原理快速走絲電火花線切割加工原理示意圖2．電火花線切割加工特點(diǎn)（1）可以加工用傳統(tǒng)切削加工方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的工件。（2）工件變形小，電極絲、夾具不需要太高的強(qiáng)度。（3）可加工任何導(dǎo)電的固體材料。（4）有利于加工精度的提高，便于實(shí)現(xiàn)加工過程自動(dòng)化。（5）不能加工非導(dǎo)電材料。（6）加工成本高，不適合加工形狀簡(jiǎn)單的大批量工件。3．電火花線切割加工應(yīng)用（1）各種形狀的沖裁模（凸模、凹模）及其他模具的制造。（2）各類精密型孔、樣板、成形刀具等工件和容易引起變形的精密狹槽類工件的加工。（3）加工和切割稀有、貴重金屬。1．激光加工原理

固體激光器結(jié)構(gòu)示意圖三、激光加工2．激光加工的特點(diǎn)（1）幾乎可以加工任何固體材料。（2）可進(jìn)行精密細(xì)微加工。（3）屬于非接觸加工，沒有明顯的機(jī)械力，沒有工具損耗，可加工易變形的薄板和橡膠等彈性工件。（4）加工速度快，熱影響區(qū)小，并可通過透明體進(jìn)行加工。（5）精密細(xì)微加工時(shí)，需反復(fù)試驗(yàn)，尋找合理的加工參數(shù)，才能達(dá)到其精度和表面粗糙度要求。3．激光加工工藝及應(yīng)用

去除加工（激光打孔、激光切割）連接加工（即激光焊接）激光打孔激光切割四、高壓水射流切割加工

高壓水射流切割是一種冷切割工藝，被加工材料的物理性能、力學(xué)性能及材質(zhì)的晶體組織結(jié)構(gòu)不會(huì)遭到破壞，可免除后續(xù)機(jī)械加工工藝。一、認(rèn)識(shí)精密加工

精密加工是指在一定發(fā)展階段，加工精度和表面質(zhì)量比傳統(tǒng)的加工方法能達(dá)到更高程度的加工工藝。按我國(guó)目前情況，精密加工是指加工精度在0.1~10μm（相當(dāng)于IT5以上），表面粗糙度值小于Ra0.16μm的加工方法。精密加工中，精度高于0.1μm，表面粗糙度值小于Ra0.1μm的加工方法稱為超精密加工。第三節(jié)精密加工1．機(jī)床設(shè)備條件

必須在精密機(jī)床上進(jìn)行。機(jī)床應(yīng)具有高的運(yùn)動(dòng)精度，高的剛度和高的轉(zhuǎn)速以及小的進(jìn)給量。2．環(huán)境條件

消除工藝系統(tǒng)內(nèi)部和外部的振動(dòng)干擾。創(chuàng)造恒溫條件。二、精密車削1．精密車削的應(yīng)用銅、鋁及其合金制件的最終加工。純金屬、塑料、玻璃纖維、合成樹脂及石墨等不宜采用磨削而要求又高的零件。黑色金屬或其他表面硬度高的精密零件光整加工前的預(yù)加工工序。2．精密車削的刀具和切削用量精密車削所用的刀具及其切削用量的選擇三、精密磨削

精密磨削——在精密磨床上用經(jīng)過精細(xì)修整的細(xì)粒度砂輪進(jìn)行磨削的方法。1．精密磨削的應(yīng)用機(jī)床主軸、高精度軸承、液壓滑閥、標(biāo)準(zhǔn)量具、量?jī)x、半導(dǎo)體硅片，以及航空、航天工業(yè)中的精密工件、計(jì)算機(jī)磁盤等。2．精密磨削的種類

精密磨削（Ra0.16～Ra0.04μm）超精密磨削（Ra0.04～Ra0.01μm）鏡面磨削（Ra0.01μm）3．精密磨削用機(jī)床

砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度為1μm，內(nèi)圓磨具采用靜壓；應(yīng)有對(duì)傳動(dòng)部分的減振措施；橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的重復(fù)精度高；工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在一定范圍內(nèi)無爬行。4．精密磨削用砂輪

磨料。粒度。硬度。結(jié)合劑。組織。四、光整