机械制造工艺与机床夹具课件第6章

第6章 现代机械制造技术简介6.1数控加工技术6.2精密加工和超精密加工6.3特种加工方法6.4计算机辅助工艺规程设计第6章 现代机械制造技术简介6.1数控加工技术6.2精密加工一、数控机床的概念及组成1.基本概念6.1数控加工技术采用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的方法数控采用微处理器或专用微机的数字控制方法计算机数控指装备了计算机数控系统的机床数控机床一、数控机床的概念及组成6.1数控加工技术采用数字化信息对机一、数控机床的概念及组成1.基本概念6.1数控加工技术指用数字化信息对某一对象进行控制的技术数控技术指采用数字信息对零件加工过程进行定义，并控制机床进行自动运行的一种自动化加工方法数控加工一、数控机床的概念及组成6.1数控加工技术指用数字化信息对某一、数控机床的概念及组成2.组成6.1数控加工技术数控机床的组成一、数控机床的概念及组成6.1数控加工技术数控机床的组成一、数控机床的概念及组成3.分类6.1数控加工技术分类机床类型按加工方式金属切削类金属成形类数控特种加工类按运动控制方式点位控制直线控制轮廓控制按伺服控制方式开环控制半闭环控制闭环控制按系统功能水平经济性中档型高档型 按联动方式二轴三轴多轴按数控装置类别硬件软件一、数控机床的概念及组成6.1数控加工技术分类机床类型按加工二、数控加工的工序设计1.工序划分两种原则三种方法根据加工零件的具体情况具体分析。6.1数控加工技术工序集中原则工序分散原则刀具集中分序法粗、精加工分序法按加工部位分序法二、数控加工的工序设计6.1数控加工技术工序集中原则刀具集中二、数控加工的工序设计2.加工路线的确定遵循原则：（1)应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；6.1数控加工技术外轮廓加工刀具的切入切出过渡内轮廓加工刀具的切入切出过渡二、数控加工的工序设计6.1数控加工技术外轮廓加工刀具的切入无交点内轮廓加工刀具的切入和切出铣削外圆铣削内圆无交点内轮廓加工刀具的切入和切出铣削外圆铣削内圆孔系加工方案比较切削螺纹时引入/超越距离孔系加工方案比较切削螺纹时引入/超越距离曲面加工的走刀路线凹槽加工的走刀路线曲面加工的走刀路线凹槽加工的走刀路线二、数控加工的工序设计2.加工路线的确定遵循原则：（3）应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。6.1数控加工技术（2）应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率；二、数控加工的工序设计6.1数控加工技术（2）应使走刀路二、数控加工的工序设计3.数控加工刀具的选择应注意：（1）铣削平面应采用镶装不重磨可转位硬质合金刀片的铣刀；（2）高速钢立铣刀加工凸台和凹槽，不加工毛坯面；（3）加工余量小，且粗糙度要求低，采用镶立方氮化硼刀片的端铣刀或镶陶瓷刀片的端铣刀；6.1数控加工技术二、数控加工的工序设计6.1数控加工技术二、数控加工的工序设计3.数控加工刀具的选择（4）镶硬质合金的立铣刀可加工凹槽、窗口面、凸台面和毛坯表面；（5）镶硬质合金的玉米铣刀可以进行强力切削，铣削毛坯表面和用于孔的粗加工；（6）精度要求较高的凹槽加工，可采用直径比槽宽小一些的立铣刀，先铣中间，再铣两边；（7）在数控铣床上钻孔不采用钻模。6.1数控加工技术二、数控加工的工序设计6.1数控加工技术二、数控加工的工序设计4.加工余量、工序尺寸和切削用量的确定参照之前知识确定应注意:（1）要充分保证刀具能加工完一个工件或保证刀具的耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个班的工作时间；（2）在机床刚度允许的情况下，尽可能使切削深度等于工件的加工余量；6.1数控加工技术二、数控加工的工序设计6.1数控加工技术二、数控加工的工序设计4.加工余量、工序尺寸和切削用量的确定（3）表面粗糙度和精度要求高的零件，要留有足够的精加工余量；（4）主轴转速要根据切削速度来选择；（5）根据工件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具和工件材料的性质选取。6.1数控加工技术二、数控加工的工序设计6.1数控加工技术二、数控加工的工序设计5.工件装夹方式与夹具的选择尽量选用组合夹具，必要时设计专用夹具；设计专用夹具要注意：选择合适的定位方式；确定合适的夹紧方法；夹具结构要有足够的刚度和强度。6.1数控加工技术二、数控加工的工序设计6.1数控加工技术二、数控加工的工序设计6.工艺文件的编制（1）工序卡（2）刀具调整单（3）机床调整单（4）加工程序单6.1数控加工技术二、数控加工的工序设计6.1数控加工技术数控加工工序卡数控加工工序卡三、数控系统1.工作过程及功能（1）输入（2）译码（3）数据处理（4）插补（5）伺服控制（6）管理程序6.1数控加工技术三、数控系统6.1数控加工技术三、数控系统2.常见数控系统中国华中数控世纪星、广州数控990系列、日本FANUC 0i系列、德国SINUMERIK 802D、法国NUM 1060等。6.1数控加工技术三、数控系统6.1数控加工技术一、概述6.2精密加工和超精密加工指在精加工之后从零件上切除很薄的材料层，以提高零件精度和减小表面粗糙度为目的地加工方法；加工精度为1-0.1m,Ra 0.1-0.01m；超精密加工指加工精度和表面质量达到最高程度的精密加工工艺；加工精度高于0.1m，Ra 小于0.025m。一、概述6.2精密加工和超精密加工指在精加工之后从零件上切除二、精密加工1.研磨（1）加工原理6.2精密加工和超精密加工研磨是在研具与零件之间置以研磨剂，研具在一定压力作用下与零件表面之间作复杂的相对运动，通过研磨剂的机械及化学作用，从零件表面上切除很薄的一层材料，从而达到很高的精度和很小的表面粗糙度值。二、精密加工6.2精密加工和超精密加工研磨是在研具与零件之间二、精密加工1.研磨（2）分类手工研磨 机械研磨6.2精密加工和超精密加工手工研磨外圆研磨机工作示意图1偏心轴2下研磨盘3零件4分隔盘5上研磨盘6悬臂轴二、精密加工6.2精密加工和超精密加工手工研磨外圆研磨机工二、精密加工1.研磨（3）特点及应用加工简单，不需要复杂设备；研磨质量高；生产率低；研磨零件的材料广泛；应用广泛。6.2精密加工和超精密加工二、精密加工6.2精密加工和超精密加工二、精密加工2.珩磨（1）加工原理6.2精密加工和超精密加工珩磨孔珩磨头二、精密加工6.2精密加工和超精密加工珩磨孔珩磨头二、精密加工2.珩磨（2）特点及应用生产效率高；精度高；主要用于孔的精整加工，加工范围广，能加工直径为5-500mm或更大的孔，并能加工深孔；也可加工外圆、平面、球面和齿面等。6.2精密加工和超精密加工二、精密加工6.2精密加工和超精密加工二、精密加工3.超级光磨（1）加工原理6.2精密加工和超精密加工超级光磨加工外圆二、精密加工6.2精密加工和超精密加工超级光磨加工外圆二、精密加工3.超级光磨（2）特点及应用设备简单，操作方便;加工余量极小;生产率较高;表面质量好;应用广泛。6.2精密加工和超精密加工二、精密加工6.2精密加工和超精密加工二、精密加工4.抛光（1）加工原理6.2精密加工和超精密加工抛光是在高速旋转的抛光轮上涂以抛光膏，对零件表面进行光整加工的方法。二、精密加工6.2精密加工和超精密加工抛光是在高速旋转的抛光二、精密加工4.抛光（2）特点及应用方法简单，成本低；适宜曲面的加工；不能提高加工精度；劳动强度差。6.2精密加工和超精密加工二、精密加工6.2精密加工和超精密加工二、精密加工比较：6.2精密加工和超精密加工方法作用应用范围 工具和设备研磨表面粗糙度；尺寸和形位精度各种表面稍复杂珩磨表面粗糙度；尺寸和形位精度主要为孔较为复杂超级光磨表面粗糙度；各种表面稍复杂抛光表面光亮程度，不改变表面粗糙度各种表面简单二、精密加工6.2精密加工和超精密加工方法作用应用范围工具和三、超精密加工1.分类6.2精密加工和超精密加工用单晶金刚石刀具进行的超精密切削超精密切削用精细修正过的砂轮或砂带进行的超精密加工超精密磨削在恒温的研磨液中进行研磨超精密磨削三、超精密加工6.2精密加工和超精密加工用单晶金刚石刀具进行三、超精密加工2.基本条件机床设备刀具或磨具零件环境检验6.2精密加工和超精密加工核心：切除m级以下极微薄的材料。三、超精密加工6.2精密加工和超精密加工 特种加工是指利用诸如化学的、物理的（电、声、光、热、磁）、电化学的方法对材料进行加工。6.3特种加工方法含义 加工范围不受材料物理、力学性能的限制；优点1 特种加工是指利用诸如化学的、物理6.3特种加6.3特种加工方法 可方便地完成常规切(磨)削加工很难、甚而无法完成的各种复杂型面、窄缝、小孔；优点2 获得的零件精度及表面质量有严格的、确定律性，可解决一些工艺难题和满足表面质量方面的要求；对零件无宏观作用力，适合于加工薄壁件、弹性件；优点3 优点46.3特种加工方法 可方便地完成常规切(磨)削一、电火花加工1.加工原理6.3特种加工方法电火花加工装置原理图1脉冲发生器2自动进给调节装置3工具电极4零件5工作液一、电火花加工6.3特种加工方法电火花加工装置原理图1一、电火花加工2.电火花及线切割加工机床的组成6.3特种加工方法电火花线切割加工装置原理图1绝缘底板2零件3脉冲电源4电极丝5导向轮6支架7储丝筒一、电火花加工6.3特种加工方法电火花线切割加工装置原理图一、电火花加工2.电火花及线切割加工机床的组成6.3特种加工方法电火花成形加工机床电火花线切割加工机床一、电火花加工6.3特种加工方法电火花成形加工机床电火花线切一、电火花加工2.电火花及线切割加工的特点及应用（1）电火花加工的特点与应用适用于导电性较好的金属材料，不受性能影响；适用于薄壁、小孔、窄缝的加工，及各种复杂形状的型孔及立体曲面型腔的一次成形；应用范围广泛。6.3特种加工方法一、电火花加工6.3特种加工方法一、电火花加工2.电火花及线切割加工的特点及应用（2）电火花切割的特点及应用适宜加工具有薄壁、窄槽、异形孔等复杂结构图形的零件；适宜加工二维曲面图形，还可加工三维直纹曲面；适宜加工大.小和材料厚度有很大差别的零件。6.3特种加工方法一、电火花加工6.3特种加工方法二、电解加工1.电解加工原理6.3特种加工方法电解加工装置示意图1直流电源2电极送进机构3风扇4过滤器5泵6清洁电解液7离心分离器8残液 9脏电解液二、电解加工6.3特种加工方法电解加工装置示意图1直流电二、电解加工2.设备组成（1）机床本体（2）电源（3）电解液系统6.3特种加工方法二、电解加工6.3特种加工方法二、电解加工3.特点及应用不受材料硬度、强度和韧性的限制，可加工硬质合金等难切削的金属材料；能简单进给一次成形复杂型面，效率高；适宜易变形或薄壁零件；设备投资大，耗电量大；电解液有腐蚀性，需对设备采取防护措施，预防污染环境。6.3特种加工方法二、电解加工6.3特种加工方法三、超声波加工6.3特种加工方法超声波加工原理示意图1超声波发生器2换能器3振幅扩大棒4工作液5零件6工具三、超声波加工6.3特种加工方法超声波加工原理示意图1超四、激光加工1.原理6.3特种加工方法四、激光加工6.3特种加工方法四、激光加工2.设备的组成6.3特种加工方法激光加工机示意图1激光器2光阑3反光镜4聚焦镜5零件6工作台7电源四、激光加工6.3特种加工方法激光加工机示意图1激光器四、激光加工3.特点及应用不需要加工工具，不存在工具磨损问题，同时也不存在断屑、排屑的麻烦。激光束的功率密度很高，几乎对任何难加工的金属和非金属材料都可以加工。非接触加工，零件无受力变形，适宜于精细加工。激光打孔、切割的速度很高，加工部位周围的材料几乎不受热影响，零件热变形很小；通用性强。6.3特种加工方法四、激光加工6.3特种加工方法6.4计算机辅助工艺规程设计计算机辅助工艺规程设计（CAPP）指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等功能来制定零件机械加工工艺过程。6.4计算机辅助工艺规程设计计算机辅助工艺规程设计（CAPP1.计算机辅助工艺规程设计的基本原理6.4计算机辅助工艺规程设计三类CAPP系统的工作原理a)检索式b)派生式c)创成式1.计算机辅助工艺规程设计的基本原理6.4计算机辅助工艺规程2.各类CAPP系统的使用范围零件组数量不多，且在每个零件组中有很多相似的零件时，派生型最经济；零件组数量比较大，零件组中零件品种数不多且相似性较差时，采用生成型系统。3.常用CAPP软件CAXA工艺图表、开目CAPP、大天CAPP等。6.4计算机辅助工艺规程设计2.各类CAPP系统的使用范围6.4计算机辅助工艺规程设计