設(shè)備及工藝課件(機(jī)械類)

1、1機(jī)械類學(xué)生21、加工中心的工作原理： 接到一個零件圖或?qū)嵨锬Ｐ秃?，首先根?jù)其表面 特征進(jìn)行加工工藝分析加工工藝分析和設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，將加工過程中所需要的各種刀具、切削參數(shù)和操作，例如：機(jī)床啟停、主軸速度大小和旋向、刀具選擇、切削三要素（主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、吃刀量）、走刀路線、切削液供給，以及刀具與工件相對位移等，都編入程序中，然后通過輸入設(shè)備(RS232)將信息傳送信息傳送到數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)(數(shù)控單元數(shù)控單元)對接受的程序指令進(jìn)行處理和計(jì)算，向伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)和其它各輔助控制線路輔助控制線路發(fā)出指令，使他們按程序規(guī)定的動作順序、刀具運(yùn)動軌跡和切削工藝參數(shù)來進(jìn)行自動加工（執(zhí)行元

2、件動作執(zhí)行元件動作），零件加工結(jié)束時后，機(jī)床停止。 當(dāng)加工中心通過程序輸入、調(diào)試和首件試切合格，進(jìn)入正常批量加工時，操作者一般只要進(jìn)行工件的裝料、卸料和對刀，再按一下程序自動循環(huán)按鈕程序自動循環(huán)按鈕，機(jī)床就能自動完成整個加工過程。32、加工中心的特點(diǎn)：l配有刀庫和自動換刀裝置，在一次裝夾工件后，可實(shí)現(xiàn)多工序（甚至全部工序）加工的數(shù)控機(jī)床。把銑削、鏜銷、鉆銷和切螺紋等功能集中集中在一臺設(shè)備上，具有多種工藝功能多種工藝功能。l工序集中工序集中、減少人為誤差減少人為誤差（全自動）精度高、效率高、精度穩(wěn)定等等。 加工中心是一種典型的集高新技術(shù)高新技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備，它的發(fā)展代表了一個國家設(shè)計(jì)和制

3、造業(yè)設(shè)計(jì)和制造業(yè)的水平，在國內(nèi)外企業(yè)界中受到高度重視。 4 五個基本組成部分: 基礎(chǔ)部件、主軸部件、數(shù)控系統(tǒng)、自動換刀系統(tǒng)基礎(chǔ)部件、主軸部件、數(shù)控系統(tǒng)、自動換刀系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)組組成。成。1、基礎(chǔ)部件、基礎(chǔ)部件 ： 由床身、立柱和工作臺等大件組成。產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動和支撐機(jī)床。2、主軸部件、主軸部件 ： 由主軸伺服電源、主軸電機(jī)、主軸箱、主軸軸承和傳動軸等 組成。53、 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)由數(shù)控裝置（數(shù)控裝置（CNCCNC裝置）、伺服系統(tǒng)、裝置）、伺服系統(tǒng)、 可編程控可編程控制器制器及強(qiáng)電控制回路強(qiáng)電控制回路等組成，是加工中心執(zhí)行順序控制動作和完成加工過程的控制中心。數(shù)控裝置數(shù)控裝置是

4、加工中心的核心，主要作用 是對通過控制介控制介質(zhì)質(zhì)（NC程序）輸送來的加工信息進(jìn)行數(shù)字計(jì)算和邏輯運(yùn)算，然后向伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)發(fā)出控制信號控制信號（脈沖信號），伺服系統(tǒng)根據(jù)脈沖信號驅(qū)動機(jī)床機(jī)床各部位運(yùn)動，在運(yùn)動部位裝有隨機(jī)檢測反饋裝置檢測反饋裝置（光柵尺、直線傳感器、編碼器等）（光柵尺、直線傳感器、編碼器等），將檢測的信號及時反饋給數(shù)控裝置，數(shù)控裝置將其發(fā)出的脈沖信號與反饋信號比較后作為位移指令，再經(jīng)伺服驅(qū)動裝置功率放大后，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)帶動機(jī)床各部位運(yùn)動，形成一個閉環(huán)控制。閉環(huán)控制。數(shù)控裝置數(shù)控裝置是一種專用的計(jì)算機(jī)，它由硬件硬件和軟件軟件組成。 6 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng) 主要作用是根據(jù)數(shù)控裝

5、置發(fā)出的控制信號驅(qū)動驅(qū)動執(zhí)行元件運(yùn)動執(zhí)行元件運(yùn)動。伺服系統(tǒng)有驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置（伺服驅(qū)動器）和執(zhí)行元執(zhí)行元件件組成。常用的執(zhí)行元件有 :步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、氣缸、液壓油缸、伺服閥等等。4、自動換刀系統(tǒng)、自動換刀系統(tǒng) 由刀庫、機(jī)械手刀庫、機(jī)械手等部件組成。是加工中心區(qū)別于其它數(shù)控機(jī)床的典型特征典型特征，用于自動儲存、選擇、搬運(yùn)儲存、選擇、搬運(yùn)和交換交換刀具。 5、輔助系統(tǒng)、輔助系統(tǒng) 包括：隨機(jī)檢測裝置（位置和速度）、潤滑系統(tǒng)、隨機(jī)檢測裝置（位置和速度）、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和安全防護(hù)設(shè)施安全防護(hù)設(shè)施（安全門、罩），有的還自帶有壓縮風(fēng)泵

6、壓縮風(fēng)泵。7 按照結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分：立式加工中心、臥式加工中心、龍門加工中心及復(fù)合加工中心（萬能加工中心、虛軸加工中心、五面加工中心）。 加工中心是一種輪廓控制數(shù)控機(jī)床輪廓控制數(shù)控機(jī)床，按照運(yùn)動坐標(biāo)數(shù)和同時控制的坐標(biāo)數(shù)坐標(biāo)數(shù)，分為：三軸二聯(lián)動、三軸三聯(lián)動、四軸三聯(lián)動、五軸四聯(lián)動、六軸五聯(lián)動等。 81、立式加工中心、立式加工中心 主軸軸心為垂直狀態(tài)垂直狀態(tài)設(shè)置的加工中心。其結(jié)構(gòu)形式一般為固定立柱式、長方形工作臺沒有分度回轉(zhuǎn)裝置。具有三個直線坐標(biāo)三個直線坐標(biāo)（三個進(jìn)給運(yùn)動XYZ）。主要適合加工板材類板材類、殼體類殼體類工件，也可用于模具加工模具加工。如果在工作臺上安裝一個數(shù)控回轉(zhuǎn)裝置，還可加工螺旋類工件

7、。（高度尺寸較小的殼體類、盤類、板類零件及復(fù)雜的模具） 立式加工中心結(jié)構(gòu)簡單、價格相對便宜、裝夾方便，便于操作（試切對刀時易于觀察），占地面積小，故應(yīng)用較廣泛。但受立柱高度及換刀裝置的限制，不能加工太高的工件。另外，在加工型腔或下凹的型面時切屑不易排除，嚴(yán)重時會損壞刀具或已加工的工件表面。（沈陽機(jī)床廠 VMC 850）9102、臥式加工中心、臥式加工中心 主軸軸心為水平狀態(tài)水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心。一般帶有帶有可進(jìn)行分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動可進(jìn)行分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動的正方形工作臺，具有3-53-5個運(yùn)動坐標(biāo)個運(yùn)動坐標(biāo)。常見的是3個直線運(yùn)動坐標(biāo)加一個回轉(zhuǎn)運(yùn)動坐標(biāo)，它能使工件一次裝夾后完成除安裝面和頂面以外的其余四個面

8、四個面的加工。適合加工箱體類零件及小型模具型腔，特別是那些孔與定位基準(zhǔn)面活孔與孔之間有相對位置要求的箱體類零件。 臥式加工中心是加工中心中種類最多、規(guī)格最全、應(yīng)用范圍種類最多、規(guī)格最全、應(yīng)用范圍最廣最廣的一種。有可進(jìn)行多工位加工多工位加工（一次加工多個工件），主軸轉(zhuǎn)速高，機(jī)床精度高等優(yōu)勢。相對于立式加工中心，也有其缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格相對較高；因其結(jié)構(gòu)限制，調(diào)試程序、試切對刀及加工過程中均不易于觀察，加工準(zhǔn)備時間長，零件裝夾和測量也不方便；若沒有內(nèi)冷卻鉆孔裝置，加工深孔時切削液不易到位；11123、復(fù)合加工中心、復(fù)合加工中心（五面加工中心） 綜合了立式加工中心和臥式加立式加工中心和臥式加工中心

9、工中心的功能，工件一次安裝后能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面五個面五個面的加工。常見的有兩種形式，一種是主軸可以旋主軸可以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)9090，可以進(jìn)行立式和臥式加工模式的切換；另一種是主軸不改變方向，由工作臺帶著工件旋轉(zhuǎn)工作臺帶著工件旋轉(zhuǎn)9090，完成對工件五個表面的加工，適于加工復(fù)雜箱體類零件復(fù)雜箱體類零件和具有復(fù)雜曲線的工件具有復(fù)雜曲線的工件，如螺旋槳葉片及各種復(fù)雜模具。 這種加工方式可以使工件的行位誤差降到最低行位誤差降到最低，省去了二次裝省去了二次裝夾的工裝夾的工裝，從而提高生產(chǎn)效率和加工精度，降低了加工成本。但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、占地面積大等缺點(diǎn)，使得它的使用和生產(chǎn)遠(yuǎn)不如其他類型的加工

10、中心廣泛。13144、龍門式加工中心、龍門式加工中心 形狀像龍門雙邊支撐雙邊支撐，主軸多為垂直設(shè)置，除帶有自動換刀裝置外，還帶有可更換的主軸頭附件；數(shù)控裝置的軟件功能比較齊全，能夠一機(jī)多用，尤其適用于大型或形狀大型或形狀復(fù)雜復(fù)雜的工件（如航天工業(yè)飛機(jī)的梁、框板及大型氣輪機(jī)上的某些零件）。1516 相關(guān)課題知識：1、數(shù)控機(jī)床按運(yùn)動控制軌跡分類、數(shù)控機(jī)床按運(yùn)動控制軌跡分類 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床（點(diǎn)控制數(shù)控系統(tǒng)）：只控制機(jī)床移動部件從一個位置到另一個位置的精確定位，而對運(yùn)動過程中的軌跡沒有嚴(yán)格要求，在移動和定位過程中不進(jìn)行任何加工。 例如：數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控坐 標(biāo)鏜床、數(shù)控折彎機(jī)、

11、數(shù)控測量機(jī)和數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)； 直線控制數(shù)控機(jī)床直線控制數(shù)控機(jī)床（直線控制數(shù)控系統(tǒng)） ：刀具相對于工件的運(yùn)動除了要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位外，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間移動的速度和軌跡。其路線一般由直線段組成，移動時刀具以指定的進(jìn)給速度沿一個坐標(biāo)軸方向進(jìn)行切削加工。 例如：數(shù)控車床、數(shù)控銑床和數(shù)控磨床； 輪廓控制數(shù)控機(jī)床輪廓控制數(shù)控機(jī)床（輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜功能強(qiáng)大） ：又稱連續(xù)控制數(shù)控機(jī)床，一般數(shù)控機(jī)床均具有輪廓控制功能。其特點(diǎn)是能同時控制兩個或兩個以上的坐標(biāo)軸聯(lián)動，具有插補(bǔ)功能，能加工形狀復(fù)雜的零件。不僅要控制移動部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)位置，而且要控制整個加工過程中每一點(diǎn)的速度和位移量。在運(yùn)動過程中

12、，刀具對工件進(jìn)行連續(xù)切削，可加工出任意形狀的曲線或曲面。 例如：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機(jī)床和加工中心。172、輪廓控制數(shù)控機(jī)床按控制的聯(lián)動坐標(biāo)軸數(shù)不同分類：、輪廓控制數(shù)控機(jī)床按控制的聯(lián)動坐標(biāo)軸數(shù)不同分類： 二軸聯(lián)動二軸聯(lián)動：主要用于數(shù)控車床加工曲線旋轉(zhuǎn)面或數(shù)控銑床加工曲線柱面； 二軸半聯(lián)動二軸半聯(lián)動：主要用于三軸以上控制的機(jī)床，其中二軸聯(lián)動，另一個軸作周期性進(jìn)給。如在數(shù)控銑床上用球頭銑刀采用行切法加工三維空間曲面。 三軸聯(lián)動三軸聯(lián)動：一般分兩類。一類是XYZ三個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動，用于數(shù)銑、加工中心等；另一類除了控制XYZ中的兩個直線坐標(biāo)軸外，還同時控制圍繞其中一直線坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。如車

13、削加工中心，它除了縱向（Z軸）、橫向（X軸）兩個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動外，還需同時控制圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)的主軸（C軸）聯(lián)動。 四軸聯(lián)動四軸聯(lián)動：同時控制XYZ三個直線坐標(biāo)軸與某一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸聯(lián)動（如回轉(zhuǎn)工作臺）。 五軸聯(lián)動五軸聯(lián)動：除同時控制XYZ三個直線坐標(biāo)軸外，還同時控制圍繞這些直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的ABC坐標(biāo)軸中的兩個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸，形成五個軸聯(lián)動。刀具可以被定位在空間的任意方向。 例如：復(fù)合加工中心中，除控制XYZ三個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動外，還控制刀具同時圍繞軸和軸兩個方向擺動，使得刀具在其切削點(diǎn)上始終保持與被加工的輪廓面成法線方向，以保證被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，減小被加工面的粗糙度。181、箱

14、體類零件、箱體類零件 指一些需要進(jìn)行多工位孔系及平面加工多工位孔系及平面加工，加工精度要求較高，尤其是形位公差形位公差要求特別嚴(yán)格，通常需要經(jīng)過鉆削、鉆削、擴(kuò)削、鉸削、攻絲、銑削擴(kuò)削、鉸削、攻絲、銑削等工序。如在普通機(jī)床上加工，需多種工裝夾具，并依次在幾種機(jī)床上多次裝夾、找正，手工測量次數(shù)也多，導(dǎo)致工藝復(fù)雜，加工周期長，成本高，更重要的是精度難以保證。例如：汽車的發(fā)動機(jī)缸體、變速箱體，機(jī)床的汽車的發(fā)動機(jī)缸體、變速箱體，機(jī)床的床頭箱、主軸箱，柴油機(jī)的缸體，齒輪泵殼體床頭箱、主軸箱，柴油機(jī)的缸體，齒輪泵殼體等。 這類零件在加工中心上加工，一次裝夾可完成普通機(jī)床60%95%的工序內(nèi)容，零件各項(xiàng)精度一

15、致性好一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定，同時可縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。19202、帶復(fù)雜曲面的零件帶復(fù)雜曲面的零件 此類曲面采用普通機(jī)械加工方法難以甚至是無法完成，適合在加工中心加工。如葉輪、螺旋槳葉輪、螺旋槳、各種曲面各種曲面成型模具成型模具等。如軸向壓縮機(jī)渦輪壓縮機(jī)渦輪，它的葉面是一個典型的三維空間曲面，可采用四軸以上聯(lián)動的加工中心。 就加工的可能性而言，在不出現(xiàn)加工干涉區(qū)或加工盲區(qū)時，復(fù)復(fù)雜曲面雜曲面一般可以采用球頭銑刀進(jìn)行三坐標(biāo)聯(lián)動三坐標(biāo)聯(lián)動加工，加工精度較高，但效率較低；如果工件存在加工干涉區(qū)或加工盲區(qū)干涉區(qū)或加工盲區(qū)，就必須考慮采用四坐標(biāo)或五坐標(biāo)聯(lián)動四坐標(biāo)或五坐標(biāo)聯(lián)動的機(jī)床。213、異形件異

16、形件 指一些外形不規(guī)則外形不規(guī)則的零件，大多需要點(diǎn)、線、面點(diǎn)、線、面等多工位混合加工。如支架、基座、靠模支架、基座、靠模等。這類零件一般剛性較差，剛性較差，夾壓及切削變形難以控制夾壓及切削變形難以控制，加工精度也較難保證加工精度也較難保證。采用加工中心集中加工集中加工的特點(diǎn)，一次或兩次裝夾可完成多道工序或全部的加工內(nèi)容；并且要求的精度越高，形狀越復(fù)雜，使用加工中心越能顯示其優(yōu)越性。224、盤、套、板類零件、盤、套、板類零件 指那些帶有鍵槽或徑向孔，或者端面有分布的孔系、曲面的盤套或軸類。如帶法蘭的軸套帶法蘭的軸套，帶有鍵槽或方頭的軸類零件，有很多孔的板類零件。（4分鐘）235、特殊加工、特殊加

17、工 配合一定的工裝和專用工具專用工具，還可利用加工中心完成一些特殊的加工工藝。例如在金屬表面上刻字、刻線、刻圖案刻字、刻線、刻圖案；在主軸上裝上高頻電火花高頻電火花電源，可對金屬表面進(jìn)行線掃描表面線掃描表面淬火淬火；在主軸上裝上高速磨頭高速磨頭，可進(jìn)行各種曲線、曲面曲線、曲面的磨削。241、工藝特點(diǎn)、工藝特點(diǎn) 加工中心是一種功能較全功能較全的數(shù)控機(jī)床，它集銑削、鉆銷、鉸銷、鏜銷、攻螺紋和切螺紋于一體，具有多種工藝手段多種工藝手段，與普通機(jī)床加工相比，其特點(diǎn)如下： 1）加工精度高加工精度高 （一次裝夾、伺服控制、閉環(huán)控制位置補(bǔ)償功能、位置精度、尺寸精度、沒有凸輪靠模等硬件） 2）精度穩(wěn)定精度穩(wěn)定

18、 （全自動控制、無人為因素影響） 3）生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高 （減少裝夾時間及工件在機(jī)床與機(jī)床之間、車間與車間之間周轉(zhuǎn)次數(shù)和運(yùn)輸工作量）。 254）、加工表面質(zhì)量好、加工表面質(zhì)量好 （主軸及進(jìn)給速度無級可調(diào)、伺服反饋、最佳切削參數(shù)） 5）、軟件適應(yīng)性大、軟件適應(yīng)性大 零件每個工序的加工內(nèi)容、切削用量、工藝參數(shù)均可以編入程序，能隨時修改優(yōu)化。給新產(chǎn)品、新工藝流程的開發(fā)提供了方便2、刀具種類、刀具種類 1）、端銑刀端銑刀 （立銑刀） 2）、球頭刀球頭刀 （圓柱形球頭立銑刀，模具銑刀的一種） 3）、刀尖圓角端銑刀刀尖圓角端銑刀 （圓鼻刀） 4）、圓角盤銑刀圓角盤銑刀 （面銑刀）（用于面積較大的平面銑削

19、和較平坦的立體輪廓 的多坐標(biāo)加工）265)、錐度球銑刀錐度球銑刀（模具銑刀的一種） 6)、圓角錐度端銑刀圓角錐度端銑刀（圓錐形立銑刀,模具銑刀的一種） 7)、鍵槽銑刀鍵槽銑刀（立銑刀的一種，有兩個刀齒） 8)、鼓形銑刀鼓形銑刀（切削刃分布在半徑為 R的圓弧面上， 端面無切削刃） 9)、成形銑刀成形銑刀（為特定的工件或加工內(nèi)容專門設(shè)計(jì)制造的，適于加工平面類零件的特定形狀，如角度面、凹槽、特形孔或臺） 此外，還有使用較多的孔加工刀具，包括：麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、 孔鉆、鉸刀、鏜刀、絲錐孔鉆、鉸刀、鏜刀、絲錐以及螺紋銑刀等。27 3、加工工藝分析、加工工藝分析 1）、對加工工件的表面特征表

20、面特征（平面、輪廓、曲面、孔和內(nèi)螺紋） 、要求精度及表面光潔度進(jìn)行分析分析，以便選取合適的加工方法和加工刀具。粗銑的平面尺寸精度可達(dá)IT12IT14，表面粗糙度可達(dá)Ra12.525；精銑的平面尺寸精度可達(dá)IT7IT9，表面粗糙度可達(dá)Ra0.83.2。 2)、刀具的選擇刀具的選擇。包括刀具種類和刀具尺寸的選擇。 3)、確定走刀線路走刀線路（采用何種刀具路徑策略刀具路徑策略），與零件的加工效率和表面質(zhì)量密切相關(guān)。28 將加工零件的工藝過程、運(yùn)動軌跡、工藝參數(shù)和輔助操作等信息，按一定的文字和格式紀(jì)錄在程序載體上，通過輸入裝置，將控制信息輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。1、加工中心的坐標(biāo)系統(tǒng) 1 1）、機(jī)床坐標(biāo)系）、機(jī)床坐標(biāo)系，是機(jī)床固有的坐標(biāo)系，是確定其它坐標(biāo)系的基本坐標(biāo)系，并建立在機(jī)床原點(diǎn)（基準(zhǔn)位置）上。（機(jī)床參考點(diǎn)-可修改精確測量，機(jī)床工作前一般要進(jìn)行回參考點(diǎn)動作） 292 2）、工作（工件）坐標(biāo)系（絕對坐標(biāo)系）、工作（工件）坐標(biāo)