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现代加工实习TianjinUniversity2主要内容六.快速原形技术五.电火花线切割四.特种加工概论三.数控编程基础二.数控机床一.数控加工概论TianjinUniversity3一.数控加工概论1、NC的含义NC是NumericalControl的缩写，指数字控制简称数控。由于现代数控技术中所应用的控制器均为计算机，故又有计算机数控技术之称。(ComputerNumericalControl,简称CNC)2、数控技术是通过数字化信号对机器运动进行控制的一种技术。3、数控系统是指实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成系统，它是数控技术的载体。4、数控机床是应用数控技术实现加工过程机床。TianjinUniversity4一.数控加工概论5、数控加工是用一种可编程的数字和符号来控制机床对工件进行切削加工，当工件或加工过程改变时，只需相应地改变程序指令即可完成新的加工。是指在数控机床上根据事先编制的程序（数控程序）对零件进行切削加工的过程。它是在数控机床上，进行零件加工的一种工艺方法。与普通加工方法的本质区别在于控制方式。TianjinUniversity56.数控加工与传统加工相比的主要特点计算机数控加工与传统加工相比，主要特点如下：(1)加工柔性高(2)加工精度高(3)加工质量稳定(4)生产率高(5)改善劳动条件(6)利于生产管理现代化综合上述特点，采用数控机床加工多品种、中小批量生产的形状比较复杂且精度要求较高的零件，可以获得较好的综合经济效益。TianjinUniversity6二.数控机床1、CNC机床的组成数控机床一般由机床本体、数控系统、伺服系统和辅助装置等部分组成。数控系统机床伺服系统检测装置控制介质数控机床的组成TianjinUniversity7TianjinUniversity82.数控机床的分类目前，数控机床的品种规格很多，结构、功能各不相同，通常可按以下三种方式分类。（一）按用途分类1）切削类数控机床如：数控车床与车削中心、数控铣床与加工中心、数控钻床、数控磨床2）成型类数控机床如：数控压力机、数控折弯机3）数控特种加工机床如：数控电火花成型机床、数控激光加工机4）其它类型的数控机床如：数控坐标测量机、工业机器人TianjinUniversity92.数控机床的分类（二）按运动方式分类1）点位控制数控系统在数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机等设备上通常配置点位控制数控系统。点位控制数控系统只准确控制坐标运动的最终位置，而对轨迹不作控制要求。2）轮廓控制数控系统在轮廓控制(连续轨迹)数控系统中，数控系统可控制多个坐标轴同时协调运动(坐标联动)，使工件相对于刀具按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工。TianjinUniversity102.数控机床的分类轮廓控制数控系统按能同时控制的轴数(即联动轴数)划分，可分为2轴联动、3轴联动、4轴联动、5轴联动等数控系统。例如4轴3联动是指任一时刻只能控制任意3轴联动。（三）按伺服控制方式分类（1）开环数控机床图10-2开环伺服控制系统原理图TianjinUniversity112.数控机床的分类（2）闭环数控机床TianjinUniversity122.数控机床的分类（3）半闭环数控机床（四）按数控系统的功能水平分类数控机床可以分为低档型（经济型）、中档型和高档型三种类型。TianjinUniversity13三.数控编程基础1、数控编程是在对零件图纸规定的技术要求、几何形状、加工内容、加工精度等进行分析，在分析的基础上确定加工方案、加工路线、对刀点、刀具和切削用量等，然后进行必要的坐标计算，最后将确定的工艺过程、工艺参数、刀具位移量与方向以及其他辅助动作，按走刀路线和所用数控系统规定的指令代码及程序格式编制出程序单的全过程叫做数控编程。数控编程的主要内容包括：零件图纸分析、工艺处理、数学计算、程序编制、程序校验和试切削。TianjinUniversity14三.数控编程基础2、数控编程的方法通常按编程软件进行分类（一）直接编程（CNC内部编成软件）是指编程员用数控机床提供的指令直接编写出零件加工程序及相关技术文件的编写过程。（二）APT（AutomaticallyProgrammedTool）语言编程编程人员只需对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件运动等进行定义，经过计算机中的APT语言编译系统处理后，得到刀具位置文件，然后再依据不同数控系统的指令格式要求，执行后置处理程序，得到该数控系统所能接受的数控加工程序。（三）CAD/CAM集成系统编程该方法是建立在零件几何模型的基础上，进行图形交互式编程。人机交互完成加工图形定义、工艺参数设定，后经软件自动处理生成刀具轨迹和数控加工程序，是目前最常用的自动编程方法。TianjinUniversity153、数控机床的坐标系1）标准坐标系的规定数控机床的坐标系采用右手定则的笛卡尔坐标系右手直角笛卡儿坐标系TianjinUniversity163、数控机床的坐标系2）坐标轴的命名标准JB/T3051－1999《数控机床坐标和运动方向的命名》规定，永远假定刀具相对于静止的工件坐标系统而运动。当数控机床直线运动多于三个坐标轴时，则用U、V、W轴分别表示平行于X、Y、Z轴的第二组直线坐标轴。旋转运动的坐标轴用右手螺旋定则确定，用A、B、C分别表示绕X、Y、Z轴的旋转运动。在表示具体机床的坐标系时，如果工件移动而刀具固定，则正方向要反向标注，在相应的字母上加“´”,即直线坐标分别是X´、Y´、Z´;回转坐标分别是A´、B´、C´TianjinUniversity173、数控机床的坐标系3）坐标轴的规定Z轴的确定在确定数控机床坐标轴时，一般先确定Z轴，后确定其他轴。通常将传递切削力的主轴轴线方向定为Z坐标轴。当机床有几个主轴时，则选一个垂直于工件装夹面的主轴为Z轴；如果机床没有主轴，则Z轴垂直于工件装夹面。同时规定刀具远离工件的方向作为Z轴的正方向。X轴的确定X轴平行于工件装夹面且与Z轴垂直，通常呈水平方向。对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横向拖板。刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向。对于刀具旋转的机床（如铣床、镗床、钻床等），如Z轴是垂直的，当从刀具主轴向立柱看时，X运动的正方向指向右。Y轴的确定Y轴垂直于X和Z坐标轴TianjinUniversity18TianjinUniversity193、数控机床的坐标系4）机床坐标系平行于标准坐标系，是用于确定被加工零件在机床中的坐标、机床运动部件的位置（如换刀点、参考点）以及运动范围等。机床坐标原点称为机床原点或机床零点，它是机床上的一个固定点5）工件坐标系是编程人员在编制零件加工程序时使用的坐标系。该坐标系的原点，在一个零件的加工程序中，可多次设定。6）机床参考点是机床上的一个固定点，以完成某些功能，这些固定位置就称为参考点。机床参考点与机床零点的位置关系是固定的，存放在数控系统中。可以与机床零点重合，也可以不重合。TianjinUniversity204、数控系统的基本功能代码零件程序所用的代码，主要有准备功能（G功能）、辅助功能（M功能）、进给功能（F功能）、主轴功能（S功能）和刀具功能（T功能）。1）准备功能（G功能），它是使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。G功能由地址符G及其后的两位数字组成。一般从G00～G99共100种2）辅助功能也叫M功能或M代码。它是控制机床或系统的开-关功能的命令。例如开、停冷却泵；启动主轴正、反转；程序结束等。用地址码M和后面两位数字表示，从M00～M99。3）进给功能也称为F功能或F代码，它是由地址符F及其后面的数字组成，用来指定刀具相对于工件运动的速度或螺纹导程。TianjinUniversity214、数控系统的基本功能代码4）主轴功能（S功能）也称主轴转速功能，用来指定主轴的转速，由地址符S及其后的数字组成，单位是r/min。如S600表示主轴转速为600r/min。5）刀具功能（T功能），在自动换刀的数控机床中，该指令用来选择所需的刀具，同时也用来表示选择刀具偏置和补偿。T功能是由地址符T及其后的2～4位数字组成。如T16表示换刀时选择16号刀具。当用作刀具补偿时，T16是指按16号刀具事先所设定的数据进行补偿。若用四位数码指令时，如T0204，则前两位数字表示刀号；后两位数字表示刀补号，00表示撤销刀补。由于不同数控系统有不同的规定，具体应用时应按所用数控机床编程说明书中的规定进行。6）尺寸功能字由地址符、+、-号及绝对值（或增量）的数值构成。尺寸字的地址码有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R（固定循环参数指定）、A、B、C、I、J、K、D、H（指定刀具补偿号）等。例如：X20Y-40。尺寸字中的“+”可以省略不写。TianjinUniversity225、常用编程指令1)绝对尺寸与增量尺寸指令－G90,G912)坐标平面选择指令－G17,G18,G193)快速点定位指令－G004)直线插补指令－G015)圆弧插补指令－G02,G036)暂停指令－G047)刀具半径补偿指令－G40,G41,G42TianjinUniversity23四.特种加工概论1、特种加工的含义特种加工不是采用常规的刀具或磨具对工件进行切削加工，而是直接利用电能、化学能、声能、光能等能量或选择几种能量的复合形式对材料进行加工。2、特种加工的特点和应用与传统的机械加工具有明显的区别：(1)不是主要依靠机械能，而是利用其它形式的能量去除金属材料；(2)可以有工具，但工具材料的硬度可低于工件材料的硬度，也可以无工具；(3)加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。正因为特种加工工艺具有上述特点，所以就总体而言，特种加工可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属或非金属材料，且专长于加工复杂、微细表面和低刚度零件。同时，有些方法还可用以进行超精加工、镜面光整加工和纳米级加工。TianjinUniversity24四.特种加工概论3、特种加工的分类特种加工一般按照能量来源和作用形式以及加工原理分类，见表11-1。其中一些属于减小表面粗糙组的工艺，如电解抛光、化学抛光、离子束抛光等一些属于改善表面性能的工艺，如电火花表面强化、镀覆、刻字，激光表面处理、改性，电子束曝光，离子镀、离子束注入掺杂等。近年在半导体大规模集成电路生产发展中提出的原子、分子单位的纳米加工方法，就是电子束、离子束加工。此外，还有一些不属于尺寸加工的特种加工，如液中放电成形加工、电磁成形加工、爆炸成形加工及放电烧结等等。TianjinUniversity25特种加工方法能量来源及形式作用原理电火花加工电火花成型加工电能、热能熔化、气化电火花线切割加工电能、热能熔化、气化激光加工激光切割、打孔光能、热能熔化、气化激光焊接光能、热能熔化激光热处理光能、热能熔化、相变快速原形立体光刻光能、化学能材料添加法选择性激光烧结叠层法光能、机械能熔融沉积法电、热、机械能超声加工切割、打孔、雕刻声能、机械能磨料高频撞击电化学加工电解加工电化学能金属离子阳极溶解电解磨削电化学能、机械能阳极溶解、磨削电铸、涂镀电化学能金属离子阴极沉积电子束加工切割、打孔、焊接电能、热能熔化、气化离子束加工蚀刻、镀覆、注入电能、动能原子撞击TianjinUniversity26四.特种加工概论4、特种加工的选择在生产实践中，为了正确有效地应用特种加工方法，必须考虑以下几个方面的因素：物理参数，如尺寸、形状精度和表面质量；工件材料的力学性能和加工形状；生产能力；经济性。TianjinUniversity27五.电火花加工（ElectricalDischargeMachining，EDM）1、概念电火花加工是在一定的液体介质（绝缘）中，利用脉冲放电对导电材料的电蚀现象（