數控加工工藝

明確數控加工工藝的概念和內容，以及在數控加工中的重要作用，同時應對目前最先進的數控加工技術和加工工藝有一個整體性和概括性的了解。教學目的：第一單元數控加工工藝概述

學習內容與知識點：內容知識點學習要求建議學時數控加工過程

數控加工的概念理解2

數控加工的過程數控加工工藝概念與工藝過程

數控加工工藝的概念掌握

數控加工工藝過程的概念數控加工工藝的主要內容

數控加工工藝設計的主要內容重點掌握數控加工工藝的特點

數控加工工藝與普通加工工藝的區別及特點理解2數控加工與工藝技術的新發展

高速切削了解

高精加工

復合化加工

控制智能化

互聯網絡化

快速原型

計算機集成制造系統（CIMS）第一單元數控加工工藝概述

數控加工的概念

根據零件圖樣及工藝要求等原始條件，編制零件數控加工程序，并輸入到數控機床的數控系統，以控制數控機床中刀具與工件的相對運動，從而完成零件的加工。數控加工——數控加工的過程

制定工藝閱讀零件工藝分析數控編程程序傳輸雖然數控加工與傳統的機械加工相比，在加工的方法和內容上有許多相似之處，但由于采用了數字化的控制形式和數控機床，許多傳統加工過程中的人工操作被計算機和數控系統的自動控制所取代。

加工過程步驟詳細解釋

通過把數字化了的刀具移動軌跡信息（通常指CNC加工程序），傳入數控機床的數控裝置，經過譯碼、運算，指揮執行機構（伺服電機帶動的主軸和工作臺）控制刀具與工件相對運動，從而加工出符合編程設計要求的零件。數控加工的原理

伺服驅動機床零點數控加工工藝的概念

數控加工工藝是采用數控機床加工零件時所運用各種方法和技術手段的總和，應用于整個數控加工工藝過程。數控加工工藝是伴隨著數控機床的產生、發展而逐步完善起來的一種應用技術，它是人們大量數控加工實踐的經驗總結。

數控加工工藝過程

數控加工工藝過程是利用切削刀具在數控機床上直接改變加工對象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態等，使其成為成品或半成品的過程。

數控加工工藝設計的主要內容

選擇并確定進行數控加工的內容

數控加工的工藝分析

零件圖形的數學處理及編程尺寸設定值的確定

制定數控加工工藝方案確定工步和進給路線選擇數控機床的類型

選擇和設計刀具、夾具與量具確定切削參數編寫、校驗和修改加工程序首件試加工與現場問題處理

數控加工工藝技術文件的定型與歸檔

數控加工工工藝與普通通加工工藝藝的區別及及特點由于數控加加工采用了了計算機控控制系統和和數控機床床，使得數數控加工具具有加工自自動化程度度高、精度度高、質量量穩定、生生成效率高高、周期短短、設備使使用費用高高等特點。。在數控加加工工藝上上也與普通通加工工藝藝具有一定定的差異。。1、數控加工工工藝內容容要求更加加具體、詳詳細普通加工工工藝許多具體工工藝問題，，如工步的的劃分與安安排、刀具具的幾何形形狀與尺寸寸、走刀路路線、加工工余量、切切削用量等等，在很大大程度上由由操作人員員根據實際際經驗和習習慣自行考考慮和決定定，一般無無須工藝人人員在設計計工藝規程程時進行過過多的規定定，零件的的尺寸精度度也可由試試切保證。。數控加工工工藝所有工藝問問題必須事事先設計和和安排好，，并編入加加工程序中中。數控工工藝不僅包包括詳細的的切削加工工步驟，還還包括工夾夾具型號、、規格、切切削用量和和其它特殊殊要求的內內容，以及及標有數控控加工坐標標位置的工工序圖等。。在自動編編程中更需需要確定詳詳細的各種種工藝參數數。2、數控加工工工藝要求求更嚴密、、精確普通加工工工藝數控加工工工藝加工時可以以根據加工工過程中出出現的問題題比較自由由地進行人人為調整。。自適應性較較差，加工工過程中可可能遇到的的所有問題題必須事先先精心考慮慮，否則導導致嚴重的的后果。攻螺紋時，，數控機床床不知道孔孔中是否已已擠滿切屑屑，是否需需要退刀清清理一下切切屑再繼續續加工。普通機床加加工可以多多次“試切切”來滿足足零件的精精度要求，，而數控加加工過程嚴嚴格按規定定尺寸進給給，要求準準確無誤。。例如編程尺寸并并不是零件件圖上設計計的尺寸的的簡單再現現，在對零零件圖進行行數學處理理和計算時時，編程尺尺寸設定值值要根據零零件尺寸公公差要求和和零件的形形狀幾何關關系重新調調整計算，，才能確定定合理的編編程尺寸。。3、制定定數控控加工工工藝藝要進進行零零件圖圖形的的數學學處理理和編編程尺尺寸設設定值值的計計算在數控控加工工中，，刀具具的移移動軌軌跡是是由插插補運運算完完成的的。根根據差差補原原理分分析，，在數數控系系統已已定的的條件件下，，進給給速度度越快快，則則插補補精度度越低低，導導致工工件的的輪廓廓形狀狀精度度越差差。尤尤其在在高精精度加加工時時這種種影響響非常常明顯顯。4、考慮慮進給給速度度對零零件形形狀精精度的的影響響制定數數控加加工工工藝時時，選選擇切切削用用量要要考慮慮進給給速度度對加加工零零件形形狀精精度的的影響響。復雜形形面的的加工工編程程通常常采用用自動動編程程方式式，自自動編編程中中必須須先選選定刀刀具再再生成成刀具具中心心運動動軌跡跡，因因此對對于不不具有有刀具具補償償功能能的數數控機機床來來說，，若刀刀具預預先選選擇不不當，，所編編程序序只能能推倒倒重來來。5、強調調刀具具選擇擇的重重要性性6、數控控加工工工藝藝的特特殊要要求由于數數控機機床比比普通通機床床的剛剛度高高，所所配的的刀具具也較較好，，因此此在同同等情情況下下，數數控機機床切切削用用量比比普通通機床床大，，加工工效率率也較較高。。數控機機床的的功能能復合合化程程度越越來越越高，，因此此現代代數控控加工工工藝藝的明明顯特特點是是工序序相對對集中中，表表現為為工序序數目目少，，工序序內容容多，，并且且由于于在數數控機機床上上盡可可能安安排較較復雜雜的工工序，，所以以數控控加工工的工工序內內容比比普通通機床床加工工的工工序內內容復復雜。。由于數控控機床加加工的零零件比較較復雜，，因此在在確定裝裝夾方式式和夾具具設計時時，要特特別注意意刀具與與夾具、、工件的的干涉問問題。復雜表面面的刀具具運動軌軌跡生成成需借助助自動編編程軟件件，既是是編程問問題，當當然也是是數控加加工工藝藝問題。。這也是是數控加加工工藝藝與普通通加工工工藝最大大的不同同之處。。7、數控加加工程序序的編寫寫、校驗驗與修改改是數控控加工工工藝的一一項特殊殊內容普通工藝藝中，劃劃分工序序、選擇擇設備等等重要內內容對數數控加工工工藝來來說屬于于已基本本確定的的內容，，所以制制定數控控加工工工藝的著著重點在在整個數數控加工工過程的的分析，，關鍵在在確定進進給路線線及生成成刀具運運動軌跡跡。數控加工工與工藝藝技術的的新發展展隨著計算算機技術術突飛猛猛進的發發展，數數控技術術正不斷斷采用計計算機、、控制理理論等領領域的最最新技術術成就，，使其朝朝著高速速化、高高精化、、復合化化、智能能化、高高柔性化化及信息息網絡化化等方向向發展。。整體數數控加工工技術向向著CIMS（計算機機集成制制造系統統）方向向發展。。高速切削削高速加工工技術是是自上個個世紀80年代代發展起起來的一一項高新新技術，，其研究究應用的的一個重重要目標標是縮短短加工時時的切削削與非切切削時間間，對于于復雜形形狀和難難加工材材料及高高硬度材材料減少少加工工工序，最最大限度度地實現現產品的的高精度度和高質質量。由由于不同同加工工工藝和工工件材料料有不同同的切削削速度范范圍，因因而很難難就高速速加工給給出一個個確切的的定義。。目前，，一般的的理解為為切削速速度達到到普通加加工切削削速度的的5～10倍即即可認為為是高速速加工。。TOSHIBA四軸高速速加工車車銑床FIDIA五軸高速速車銑床床高速切削削高速加工工與傳統統的數控控加工方方法相比比沒有什什么本質質的區別別，兩者者牽涉到到同樣的的工藝參參數，但但其加工工效果相相對于傳傳統的數數控加工工有著無無可比擬擬的優越越性：高速切削削簡化了傳傳統加工工工藝；；經濟效益益顯著提提高。有利于提提高生產產率；有利于改改善工件件的加工工精度和和表面質質量；有利于延延長刀具具的使用用壽命和和應用直直徑較小小的刀具具；有利于加加工薄壁壁零件和和脆性材材料；受高生產產率的驅驅使，高高速化已已是現代代機床技技術發展展的重要要方向之之一。主主要表現現在：數控機床床主軸高高轉速工作臺高高快速移移動和高高進給速速度高速切削削目前，高高速加工工涉及到到的新技技術主要要有：高速切削削高速加工工是通過過大幅度度提高主主軸轉速速和加工工進給速速度來實實現的，，為了適適應這種種高速切切削加工工，主軸軸設計采采用了先先進的主主軸軸承承、潤滑滑和散熱熱等新技技術；高速主軸軸五軸高速速銑削頭頭高速切削削高速切削削高速伺服服進給系系統高速加工工通常要要求在高高主軸轉轉速下，，使用在在很大范范圍內變變化的高高速進給給。高速速進給的的需求已已引起機機床結構構設計上上的重大大變化：：采用直直線伺服服電機來來代替傳傳統的電電機絲杠杠驅動；；高速切削削適于高速速加工的的數控系系統高速加工工數控系系統需要要具備更更短的伺伺服周期期和更高高的分辨辨率，同同時具有有待加工工軌跡監監控功能能和曲線線插補功功能，以以保證在在高速切切削時，，特別是是在4-5軸坐坐標聯動動加工復復雜曲面面輪廓時時仍具有有良好的的加工性性能。高速切削削刀具技術術刀具性能能和質量量對高速速切削加加工具有有重大影影響，新新型刀具具材料的的采用，，使切削削加工速速度大大大提高，，從而提提高了生生產率，，延長了了刀具壽壽命。高速切削削刀夾裝置置及快速速刀具交交換技術術在高速加加工中，，切削時時間和每每個托盤盤化零件件加工時時間已顯顯著縮短短。高速速、高精精度定位位的托盤盤交換裝裝置已成成為今后后的發展展方向。。高速加工工作為一一種新的的技術，，其優點點是顯而而易見的的，它給給傳統的的數控加加工帶來來了一種種革命性性的變化化，但是是，目前前既便是是在加工工機床水水平先進進的瑞士士、德國國、日本本、美國國，對這這一嶄新新技術的的研究也也還處在在不斷的的摸索研研究中。。有許多多問題有有待于解解決：如如高速機機床的動動態、熱熱態特性性；刀具具材料、、幾何角角度和耐耐用度問問題；機機床與刀刀具間的的接口技技術（刀刀具的公公平衡、、扭矩傳傳輸）；；冷卻潤潤滑液的的選擇；；CAD/CAM的程序后后處理問問題；高高速加工工時刀具具軌跡的的優化問問題等等等。國內內在這一一方面的的研究采采尚處于于起步階階段，要要趕上并并盡快縮縮小與國國外同行行業間的的差距，，還有許許多路要要走。高速切削削高精加工工是高速速加工技技術與數數控機床床的廣泛泛應用結結果。以以前汽車車零件的的加工精精度要求求在0.01mm數量級，，現在隨隨著計算算機硬盤盤、高精精度液壓壓軸承等等精密零零件的增增多，精精整加工工所需精精度已提提高到0.1μμm，加工精精度進入入了亞微微米世界界。高精加工工高精加工工提高機械械設備的的制造精精度和裝裝配精度度減小數控控系統的控制誤誤差提高數控控系統的的分辨率率以微小程程序段實實現連續續進給使CNC控制單位位精細化化提高位置置檢測精精度位置伺服服系統采采用前饋饋控制與與非線性性控制采用補償償技術齒隙補償償絲桿螺距距誤差補補償刀具誤差差補償熱變形誤誤差補償償空間誤差差綜合補補償機床的復復合化加加工是通通過增加加機床的的功能，，減少工工件加工工過程中中的多次次裝夾、、重新定定位、對對刀等輔輔助工藝藝時間，，來提高高機床利利用率。。復合化加加工復合化加加工的兩兩重含義義：復合化加加工一臺裝夾夾可完成成多工種種、多工工序企業向復復合型發發展，為為用戶提提供成套套服務工序和工工藝的集集中工藝的成套即即數控技術術智能化化程度不不斷提高高，體現現在以下下幾個方方面：控制智能能化加工過程程自適應應控制技技術加工參數數的智能能優化與與選擇故障自診診斷功能能智能化交交流伺服服驅動裝裝置智能CAD把工程數數據庫及及其管理理系統、、知識庫庫及其專專家系統統、擬人人化用戶戶接口管管理系統統集于一一體。控制智能能化智能制造造技術包包括專專家系統統、模糊糊推理和和人工神神經網絡絡三大部部分。控制智能能化控制智能能化專家系統先是采集集領域專專家的知知識，然然后將知知識分解解為事實實與規則則，存儲儲于知識識庫中，，通過推推理作出出決策。。模糊推理模糊推理理又稱模模糊邏輯輯，它是是依靠模模糊集和和模糊邏邏輯模型型進行多多個因素素的綜合合考慮，，采用關關系矩陣陣算法模模型、隸隸屬度函函數、加加權、約約束等方方法，處處理模糊糊的、不不完全的的乃至相相互矛盾盾的信息息。人工神經經網絡神經網絡絡是人腦腦部分功功能的某某些抽象象、簡化化與模擬擬，由數數量巨大大的以神神經元為為主的處處理單元元互連構構成，通通過神經經元的相相互作用用來實現現信息處處理。網絡功能能正逐漸漸成為現現代數控控機床、、數控系系統的特特征之一一。諸如如現代數數控機床床的遠程程故障診診斷、遠遠程狀態態監控、、遠程加加工信息息共享、、遠程操操作（危危險環境境的加工工）、遠遠程培訓訓等都是是以網絡絡功能為為基礎的的。互聯網絡絡化美國波音音公司利利用數字字文件作作為制造造載體，，首次利利用網絡絡功能實實現了無無圖紙制制造波音音777新型客機機。圖示為波波音公司司利用計計算機輔輔助設計計對777客機的零零部件進進行信息息化處理理。互聯網絡絡化現代意義義上的快快速成型型技術始始于70年代末末期出現現的立體體光刻技技術（SLA））,它是洶涌涌而來的的數字化化浪潮在在加工領領域中不不可避免免的延拓拓，連續續的曲面面被離散散成用STL文件表達達的三角角面片，，零件在在加工方方向上被被離散成成若干層層。這種種離散化化使得任任意復雜雜的零件件原型都都可以加加工出來來，加工工過程也也大大簡簡化了。。快速原型型創意測量計算機機輔助助設計計算機機工藝藝設計計算機機輔助助制造數控加工工構思草圖圖快速原型型現代產品品開發模模式圖形文檔檔數控代碼碼工藝文檔檔產品快速原型型快速原型型的英文文縮寫為為RP，在RP出現的初初期，其其用途主主要是加加工產品品原型，，隨著成成型工藝藝、材料料的進步步以及快快速制模模技術的的發展，，RP已發展成成能直接接或間接接制造功功能零件件和模具具的快速速成型制制造,奠奠定了在在制造業業中的位位置,并并且形成成了一個個不斷擴擴大的RP/RT市場。據據WholersAssociates的統計，，全球RP設備已有有近7000臺臺，分布布在58個國家家。快速原型型RP技術發展展到今天天已有20余年年的歷史史，新的的快速成成型工藝藝不斷產產生、功功能不斷斷完善、、精度不不斷提高高、成型型速度不不斷提高高。快速原型型例如：隨著固態態激光技技術的突突破，高高達1000mw的紫外激激光器應應用在SLA設備中，，使其成成型速度度得到大大大提高高，激光光器的使使用壽命命由最初初的2500小小時延長長到上萬萬小時。。RP技術發展展到今天天已有20余年年的歷史史，新的的快速成成型工藝藝不斷產產生、功功能不斷斷完善、、精度不不斷提高高、成型型速度不不斷提高高。快速原型型例如：新型高性性能光敏敏樹脂的的出現，，解決了了SLA的收縮變變形和強強度等問問題。EOS公司的EOSINT_M激光金屬屬粉末燒燒結快速速成型設設備可直直接成型型金屬零零件或注注塑模具具。RP技術發展展到今天天已有20余年年的歷史史，新的的快速成成型工藝藝不斷產產生、功功能不斷斷完善、、精度不不斷提高高、成型型速度不不斷提高高。快速原型型例如：在軟件件方面面，STL文件的的處理理軟件件不斷斷專業業化，，使得得各種種文件件的轉轉換和和STL文件的的修復復、處處理、、操作作等功功能日日臻完完善，，形成成了基基于STL的CAD平臺。從RP/RT技術的的現狀狀來看看，未未來幾幾年的的主要要發展展趨勢勢如下下：快速原原型提高RP系統的的速度度、控控制精精度和和可靠靠性開發專專門用用于檢檢驗設設計、、模擬擬制品品可視視化，，而對對尺寸寸精度度、形形狀精精度和和表面面粗糙糙度要要求不不高的的概念念機。。研究開開發成成本低低、易易成形形、變變形小小、強強度高高、耐耐久及及無污污染的的成形形材料料。研究開開發新新的成成形方方法研究新新的高高精度度快速速模具具工藝藝經自動動化工工廠““通信信網絡絡”連連接的的各個個子系系統，，可構構成一一個有有機聯聯系的的整體體，即即自動動化工工廠。。計算算機集集成制制造反反映了了制造造系統統的這這一新新發展展。計計算機機集成成制造造系統統則是是技術術上的的具體體實現現，他他能為為現代代制造造企業業追求求在激激烈變變化中中、動動態市市場條條件下下，具具有快快速靈靈活響響應的的競爭爭優勢勢提供供所要要求的的戰略略性系系統技技術。。計算機機集成成制造造系統統（CIMS）計算機機集成成制造造系統統的發發展可可以實實現整整個機機械制制造廠廠的全全盤自自動化化，成成為自自動化化工或或無人人化工工廠，，是自自動化化制造造技術術的發發展方方向。。計算機機集成成制造造系統統主要要由設設計與與工藝藝模塊塊、制制造模模塊、、管理理信息息模塊塊和存存儲運運輸模模塊構構成。計算機機集成成制造造系統統（CIMS）存儲運運輸模模塊的的主要要功能能有倉倉庫管管理、、自動動搬運運等。。各模塊塊的主主要功功能：：計算機機集成成制造造系統統（CIMS）設計與與工藝藝模塊塊制造模模塊管理信信息模模塊存儲運運輸模模塊CAD、CAE、CAPP、CAM等DNC、CNC、車間間生產產計劃劃、作作業調調度、、刀具具管理理、質質量檢檢測與與控制制、裝裝配、、自動動化倉倉庫、、FMC/FMS等市場預預測、、物料料需求求計劃劃、生生產計計算、、成本本核算算及銷銷售等等CIMS集成的的三個個階段段：計算機機集成成制造造系統統（CIMS）信息集集成針對設設計、、管理理和加加工制制造中中大量量存在在的自自動化化孤島島，實實現信信息正正確、、高效效的共共享和和交換換，是是改善善企業業技術術和管管理水水平必必須首首先解解決的的問題題。信息集集成的的主要要內容容包括括企業建建模、、系統統設計計方法法、軟軟件工工具和和規范范異構環環境下下的信信息集集成計算機機集成成制造造系統統（CIMS）過程集集成對產品品設計計開發發中的的各串串行過過程盡盡可能能多地地轉變變為并并行過過程，，在設設計時時就考考慮到到后續續工作作中的的可制制造性性、可可裝配配性，，設計計時考考慮質質量，，把設設計開開發中中的信信息大大循環環變成成多個個小循循環，，可以以減少少反復復，縮縮短開開發時時間。。CIMS集成的的三個個階段段：計算機機集成成制造造系統統（CIMS）企業集集成21世紀的的制造造業必必須面面隊全全球制制造的的新形形勢，，充分分利用用全球球的制制造資資源，，以便便更