《數(shù)控加工工藝設(shè)計》課件

數(shù)控加工工藝設(shè)計數(shù)控加工工藝設(shè)計是機械制造領(lǐng)域中不可或缺的一部分，它涉及從設(shè)計到加工的全過程，確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。by課程目標(biāo)掌握數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)知識了解數(shù)控加工的概念、分類、系統(tǒng)組成等基本內(nèi)容。熟練掌握數(shù)控編程的基本方法，并能進行簡單程序的編制。培養(yǎng)數(shù)控加工工藝設(shè)計能力掌握數(shù)控加工工藝參數(shù)的選擇和計算方法。熟悉常用的數(shù)控加工工藝規(guī)程和優(yōu)化方法。數(shù)控加工概述數(shù)控加工是現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的一部分，它利用計算機控制機床進行自動化加工，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展推動了制造業(yè)的革新，使產(chǎn)品設(shè)計、制造和生產(chǎn)管理都發(fā)生了巨大的變化。數(shù)控系統(tǒng)組成控制單元控制單元是數(shù)控系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)解釋程序指令并控制機床的動作。伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收控制指令，并驅(qū)動機床執(zhí)行相應(yīng)的運動。人機界面人機界面是操作人員與數(shù)控系統(tǒng)交互的窗口，負(fù)責(zé)顯示信息并接受操作指令。數(shù)字化數(shù)字模型數(shù)字化將傳統(tǒng)的設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)換為計算機可讀的模型，實現(xiàn)精密的加工控制。程序控制數(shù)控加工利用計算機程序指令控制機器的運動和操作，實現(xiàn)自動化加工。自動化通過數(shù)字化程序，數(shù)控加工實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，提高效率和精度。機床分類11.按加工類型數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床等。22.按控制方式開環(huán)控制、閉環(huán)控制、混合控制等。33.按運動方式直線運動、圓弧運動、旋轉(zhuǎn)運動等。44.按精度等級高精度、中精度、低精度等。坐標(biāo)系及程序編制1坐標(biāo)系定義描述工件和刀具在空間中的位置2坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換3程序編寫使用G代碼指令控制機床動作4程序調(diào)試驗證程序的正確性數(shù)控加工中，坐標(biāo)系是用來描述工件和刀具在空間中的位置關(guān)系的，坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換則是為了將不同的坐標(biāo)系聯(lián)系起來，方便程序編寫和加工。程序編寫則需要使用G代碼指令控制機床的動作，包括進給、速度、刀具路徑等。程序調(diào)試則是為了驗證程序的正確性，確保加工過程能夠順利進行。點位坐標(biāo)輸入1絕對坐標(biāo)輸入以機床坐標(biāo)系的原點為參考點，直接輸入工件上各點在坐標(biāo)系中的絕對坐標(biāo)值。使用絕對坐標(biāo)輸入時，需要先確定機床坐標(biāo)系。2增量坐標(biāo)輸入以當(dāng)前刀具位置為參考點，輸入刀具移動的增量值。增量坐標(biāo)輸入方式相對簡單，適用于連續(xù)加工的工件。增量坐標(biāo)輸入更靈活，但不需考慮原點。3程序段格式例如，G00X100Y50Z0：代表刀具以快速移動方式移動到X軸100mm、Y軸50mm、Z軸0mm的位置。常用G代碼指令G00快速定位G00指令用于快速定位，不進行切削加工，快速移動到指定位置。G01直線插補G01指令用于直線插補，在切削加工過程中，刀具沿直線軌跡移動。G02圓弧插補（順時針）G02指令用于圓弧插補，刀具沿圓弧軌跡移動，順時針方向。G03圓弧插補（逆時針）G03指令用于圓弧插補，刀具沿圓弧軌跡移動，逆時針方向。加工工藝參數(shù)切削速度切削速度是指刀具切削刃相對于工件的運動速度，以米/分鐘表示，影響切削效率和刀具壽命。進給量進給量是指刀具每分鐘切削的距離，以毫米/分鐘表示，影響加工效率和表面質(zhì)量。切削深度切削深度是指刀具每次切削進入工件的深度，以毫米表示，影響加工效率和刀具壽命。切削寬度切削寬度是指刀具與工件的接觸長度，以毫米表示，影響加工效率和刀具壽命。刀具及刀具磨損刀具種類數(shù)控加工中，刀具種類繁多，每種刀具都有各自的優(yōu)缺點，適合不同的加工場合。車刀銑刀鉆頭鏜刀鉸刀絲錐滾刀刀具磨損刀具在切削過程中會發(fā)生磨損，磨損會影響加工精度和表面質(zhì)量，甚至導(dǎo)致刀具失效。切削力分析切削力是加工過程中刀具與工件相互作用產(chǎn)生的力。它是影響加工精度、表面質(zhì)量和刀具壽命的關(guān)鍵因素之一。切削力的方向和大小取決于多種因素，包括切削速度、進給量、刀具材料和工件材料等。3方向切削力通常分解為三個方向：1切向力推動刀具切削工件的力。2徑向力作用于刀具徑向的力。3軸向力作用于刀具軸向的力。切削力分析是數(shù)控加工工藝設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，它可以幫助我們選擇合適的切削參數(shù)，優(yōu)化加工過程，提高加工效率和質(zhì)量。切削溫度控制切削溫度是影響數(shù)控加工質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。切削溫度過高會導(dǎo)致工件變形、刀具磨損加劇、表面質(zhì)量下降等問題?？刂品椒▋?yōu)點缺點冷卻液降溫效果好，易操作成本較高，易污染切削參數(shù)優(yōu)化提高效率，降低成本需要專業(yè)知識和經(jīng)驗刀具材料選擇提高耐熱性，延長刀具壽命成本較高表面質(zhì)量控制表面質(zhì)量是數(shù)控加工的關(guān)鍵指標(biāo)之一。影響因素包括切削速度、進給量、刀具類型、工件材料等。加工過程中，應(yīng)控制切削參數(shù)，選擇合適的刀具，以及使用潤滑冷卻液等措施，以獲得良好的表面質(zhì)量。常見的表面質(zhì)量指標(biāo)包括粗糙度、表面光潔度、幾何形狀誤差等?？梢允褂么植诙葍x、輪廓儀等設(shè)備進行測量和評估。加工精度控制加工精度影響因素控制方法尺寸精度機床精度、刀具精度、工件材料、切削參數(shù)選用高精度機床、高精度刀具、合理選擇切削參數(shù)、采用精密測量工具形狀精度刀具形狀、刀具磨損、編程精度、工件夾緊方式采用高精度刀具、定期檢查和磨損補償、精確編程、合理工件夾緊表面粗糙度切削速度、切削深度、切削寬度、刀具磨損控制切削參數(shù)、選擇合適的刀具、合理潤滑冷卻工件夾持方式11.夾具夾具是一種用于固定工件的專用工具，通常采用機械夾緊、氣動夾緊或液壓夾緊方式。22.虎鉗虎鉗是一種常用的工件夾持工具，適用于尺寸較小的工件，可通過調(diào)節(jié)虎鉗的開口來固定工件。33.磁性吸盤磁性吸盤適用于具有磁性的金屬工件，可通過磁力固定工件。44.真空吸盤真空吸盤適用于非磁性材料的工件，通過真空吸附力固定工件。加工工藝規(guī)程確定加工方法選擇合適的加工方法，如車削、銑削、鉆削、磨削等。選擇刀具根據(jù)工件材料、加工精度、表面質(zhì)量等選擇合適的刀具。確定切削參數(shù)包括切削速度、進給量、切深等參數(shù)。制定工序流程按照加工順序，制定合理的工序流程，包括工序名稱、操作步驟、加工時間等。編寫工藝文件包括工藝規(guī)程、工序卡、刀具清單等文件。加工工藝優(yōu)化1效率提升減少加工時間，提高生產(chǎn)效率。2成本降低優(yōu)化刀具選擇，減少材料浪費。3質(zhì)量保證提高加工精度，確保產(chǎn)品質(zhì)量。加工工藝優(yōu)化是一個復(fù)雜的過程，需要綜合考慮多種因素，例如材料特性、加工精度、加工效率、成本控制等。通過優(yōu)化加工工藝，可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，并確保產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)控車削工藝車削加工車削是利用旋轉(zhuǎn)的工件和刀具之間的相對運動，切削工件外圓、端面、圓錐面、螺紋等形狀的加工方法。數(shù)控車削數(shù)控車削是指利用數(shù)控系統(tǒng)控制車床進行的車削加工，它具有高效率、高精度、自動化程度高的特點。工藝特點加工效率高加工精度高自動化程度高加工范圍廣數(shù)控銑削工藝銑削原理銑削是利用旋轉(zhuǎn)的銑刀對工件進行切削加工的工藝。銑刀的切削刃數(shù)目較多，切削效率高，適用于加工平面、溝槽、輪廓等形狀。數(shù)控銑削特點數(shù)控銑削可以實現(xiàn)高精度、高效率、自動化加工，廣泛應(yīng)用于機械制造、航空航天、汽車制造等領(lǐng)域。銑削刀具銑刀的種類繁多，根據(jù)不同的加工需求選擇合適的銑刀，如端銑刀、側(cè)銑刀、面銑刀等。工藝參數(shù)數(shù)控銑削工藝參數(shù)包括切削速度、進給量、切削深度等，合理設(shè)定工藝參數(shù)可以提高加工效率和精度。數(shù)控鉆削工藝鉆削加工數(shù)控鉆削加工是一種重要的加工方法，用于在工件上創(chuàng)建孔。鉆削刀具鉆削刀具包括鉆頭、中心鉆、擴孔器等，用于加工孔徑、深度和形狀。程序編制數(shù)控鉆削加工需要編制程序，控制鉆頭運動軌跡和加工參數(shù)。精度控制鉆削加工精度受刀具磨損、夾具精度和加工參數(shù)影響。數(shù)控磨削工藝磨削原理磨削加工利用磨料顆粒去除工件表面材料。磨料顆粒嵌入磨具中，以高速旋轉(zhuǎn)切割工件表面。磨削過程產(chǎn)生大量熱量，需要冷卻液降低溫度。數(shù)控磨削優(yōu)勢數(shù)控磨削可實現(xiàn)高精度、高表面質(zhì)量和復(fù)雜形狀加工。它可以加工各種材料，包括金屬、陶瓷和復(fù)合材料。磨削種類數(shù)控磨削包括平面磨削、圓柱磨削、內(nèi)孔磨削、外圓磨削、滾珠磨削等。不同的磨削方式適用于不同的工件形狀和精度要求。數(shù)控加工實例-1此示例展示了數(shù)控銑削加工過程，使用數(shù)控銑床加工工件，需要根據(jù)工件形狀和精度要求選擇合適的刀具和切削參數(shù)。銑削加工主要應(yīng)用于平面加工，如孔加工、銑槽等。數(shù)控銑床可實現(xiàn)復(fù)雜曲面加工，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)控加工實例-2數(shù)控加工在現(xiàn)代制造業(yè)中扮演著越來越重要的角色。例如，在航空航天領(lǐng)域，數(shù)控加工用于制造高精度、復(fù)雜形狀的零件，例如飛機機翼、發(fā)動機葉片等。這些零件需要極高的加工精度和表面質(zhì)量，才能滿足航空航天領(lǐng)域?qū)π阅芎桶踩缘囊?。?shù)控加工實例-3數(shù)控加工實例-3是一個復(fù)雜零件的加工案例，它包含了多種加工工藝，如銑削、鉆削、攻絲、磨削等，并需要進行多軸聯(lián)動控制。該實例展示了數(shù)控加工在復(fù)雜零件加工中的應(yīng)用，并強調(diào)了工藝參數(shù)設(shè)置、刀具選擇、工件夾持方式等方面的重要性。數(shù)控加工實例-4數(shù)控加工在航空航天領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。復(fù)雜的零件，如噴氣發(fā)動機渦輪，需要精確的制造和高精度。數(shù)控加工可以實現(xiàn)復(fù)雜幾何形狀的加工，并保證產(chǎn)品質(zhì)量。例如，數(shù)控加工可以用于制作渦輪葉片，這些葉片必須具有特定形狀和尺寸，才能在高速旋轉(zhuǎn)時高效工作。常見問題分析數(shù)控加工過程中經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，例如刀具斷裂、工件尺寸偏差、加工表面質(zhì)量不佳等。這些問題會影響加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。常見問題的原因包括刀具選擇不當(dāng)、切削參數(shù)設(shè)置錯誤、工件夾緊不牢、機床精度不足、程序編制錯誤等。解決這些問題需要分析問題原因，并采取相應(yīng)的措施。例如，選擇合適的刀具，設(shè)置合理的切削參數(shù)，加強工件夾緊，定期維護機床，仔細(xì)檢查程序等。在實際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體情況進行分析和解決問題。通過不斷積累經(jīng)驗，提高數(shù)控加工的效率和質(zhì)量。數(shù)控加工前景11.高效生產(chǎn)數(shù)控加工提高生產(chǎn)效率，降低人工成本，縮短生產(chǎn)周期。22.精度提升數(shù)控加工精度高，可加工出復(fù)雜形狀零件，滿足現(xiàn)代制造業(yè)高精度要求。33.產(chǎn)品多元化數(shù)控加工能生產(chǎn)各種復(fù)雜產(chǎn)品，滿足市場對個性化產(chǎn)品需求。44.自動化程度高數(shù)控加工自動化程度高，減少人工干預(yù)，降低生產(chǎn)風(fēng)險。課程總結(jié)數(shù)控加工重要性數(shù)控加工是現(xiàn)代制造業(yè)的核心技術(shù)