数控加工简介

19.5 电火花线切割加工
电火花加工概述 1． 电火花加工的基本概念
它是在加工过程中,使工具和工件之间不断产生脉 冲性的火花放电,靠放电产生的局部、瞬时的高温将 金属蚀除下来。这种利用火花放电时产生的腐蚀现象 对金属材料进行加工的方法叫电火花加工。 2． 电火花加工的特点
⑴ 电火花加工的主要优点
这种从零件图的分析到制成控制介质的全 部过程叫数控程序的编制。
2． 数控编程的内容与步 骤
⑴ 数控编程的内容
数控编程的主要内 容有分析零件图样、确 定加工工艺过程、数值 计算、编写零件加工程 序、制作控制介质、校 对程序及首件试切。
⑵ 数控编程的步骤
19.2 数控车削加工
一、轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转 体零件
⑵ 复杂曲面 而利用加工中心采取三、四轴联动甚至 五轴联动就能够将这类零件加工出来，并且质量稳定、 精度高、互换性好。
⑶ 异形件 能够完成多道工序或全部工序的加工。实 践证明，异形件的形状越复杂、加工精度要求越高， 使用加工中心便愈能显示其优越性。
⑷ 盘、套、板类零件 主要指带有键槽或径向孔、端面 有分布孔系或曲面的盘、套和轴类零件以及有较多孔 的板类零件。
⑵ 加工中心 一般分为立式加工中心、 卧式加工中心和五面加工中心等。
⑶ 特种数控机床 数控线切割机床、数 控激光加工机床、数控火焰切割机床及 数控弯管机床等。
数控车床
数控铣床
数控钻床
数控磨床
数控齿轮加工机床
数控加工中心
数控线切割机床
数控慢走丝电加工机床
数控电加工机床
2． 按运动方式分类 ⑴ 点位控制系统
⑵ 电火花线切割加工 利用金属线作为电极对工件进行 切割的方法。
⑶ 其他类型电火花加工 如电火花磨削加工、电火花回 转加工、电火花研磨、珩磨以及金属电火花表面强化、 刻字等。
二、电火花成型加工
电火花加工基于电火花腐蚀原理,是在工具电极与 工件电极相互靠近时,极间形成脉冲性火花放电,在电 火花通道中产生瞬时高温,使金属局部熔化,甚至气化, 从而将金属蚀除下来。
最好采用四坐标和五坐标数控铣床摆角 加工，在没有上述机床时，也可用三坐标数 控铣床进行二坐标近似加工。 ⑷ 变斜角类零件主要加工方法
2． 曲面类（立体类）零件 ⑴ 曲面类零件的定义 ⑵ 曲面类零件的特点及机床 ⑶ 曲面的主要加工方法 ① 采用三坐标数控铣床进行二轴半坐标控制加
工 ② 采用三坐标数控铣床三坐标联动加工空间曲
⑶ 复合加工中心 复合加工中心兼有立式和卧式加工中 心的功能，工艺范围更广，使本来要两台机床完成的 任务在一台上完成，工序更加集中。由于没有二次定 位，精度也更高，但价格昂贵。
4． 加工中心的主要加工对象及加工要点
⑴ 箱体类零件 在加工箱体类零件时，当加工工位较 多，需工作台多次旋转角度才能完成的零件，一般选 择卧式加工中心，当加工的工位较少，且跨距不大时， 可选用立式加工中心。
三、特殊的螺旋零件
这些螺旋零件是指特大螺距(或导程)、 变(增/减)螺距、等螺距与变螺距或圆柱与圆 锥螺旋面之间作平滑过渡的螺旋零件，以及 高精度的模数螺旋零件(如圆柱、圆弧蜗杆)和 端面(盘形)螺旋零件等。
四、以特殊方式加工的零件
1． 能单机代双机高效加工零件 2． 实现一个位置精度要求高、内外形均较复杂
电火花加工可以加工任何硬度、强度的金属，而 且加工复杂、微细零件方面的表现更为突出。
教学目标:
1．了解数控机床分类、加工特点、数控 编程基础；
2．了解数控车削的加工范围与工艺特点； 3．了解数控铣削的加工范围与工艺特点； 4．了解加工中心的加工范围与工艺特点 5．了解电火花线切割机床的加工原理、
应用范围及特点
19.1 数控机床概述
一、数控机床的分类
1． 按工艺分类
⑴ 普通数控机床 如数控车床、数控铣 床、数控钻床、数控磨床和数控齿轮加 工机床等
本章小结
本章主要介绍了数控机床的分类、加工特点及编 程基础。
常用数控机床有数控车床、数控铣床、加工中心、 电火花线切割机床等。
数控车削加工的工艺不仅涵盖了普通车削的工艺 范围，而且可以完成普通机床比较困难甚至不能加工 的零件。
数控铣床特别适合于加工平面类零件和曲面类零 件。
加工中心适合于加工箱体、复杂曲面、异形件和盘、 套、板类零件，
⑴ 采用水或水基工作液，不会引燃起火，实现了无人 运行的安全性。
⑵ 由于电极呈线状，节省了设计、制造成型工具电极 的费用，缩短了辅助生产时间。
⑶ 电极丝通常都比较细，可以加工窄缝及复杂形状的 工件。另外，在加工贵重金属时，由于金属的蚀除 量很少，使材料的利用率很高，节省了费用。
⑷ 采用长电极丝不断运动的加工方法，使单位长度电 极丝的损耗很小，对加工精度的影响也较小。
因车床数控装置都具有直线和圆弧插补 功能，还有部分车床数控装置具有某些非圆 曲线插补功能，故能车削由任意平面曲线轮 廓所组成的回转体零件，包括通过拟合计算 处理后的、不能用方程描述的列表曲线类零 件。
二、精度要求高的零件
零件的精度要求主要指尺寸、形状、位置
和表面等精度要求，其中的表面精度主要指 表面粗糙度。例如：尺寸精度高(达0.001 mm 或更小)的零件；圆柱度要求高的圆柱体零件； 素线直线度、圆度和倾斜度均要求高的圆锥 体零件；线轮廓度要求高的零件(其轮廓形状 精度可超过用数控线切割加工的样板精度)； 在特种精密数控车床上，还可加工出几何轮 廓精度极高(达0.0001 mm)、表面粗糙度数值 极小(Ra达0.02 mm)的超精零件(如复印机中的 回转鼓及激光打印机上的多面反射体等)，以 及通过恒线速度切削功能，加工表面精度要 求高的各种变径表面类零件等。
面。 ⑷ 加工曲面类零件的刀具
通常采用球头铣刀加工。
二、数控铣床加工工艺分析 1． 加工工序的划分 ⑴ 刀具集中分序法 ⑵ 粗、精加工分序法 ⑶ 按加工部位分序法 2． 加工路线的确定 ⑴ 尽量减少进、退刀时间和其他辅助时间。 ⑵ 进、退刀位置应选在不太重要的位置，并且使刀具
沿零件的切线方向进刀和退刀，以免产生刀痕。 ⑶ 先加工外轮廓，再加工内轮廓。 3． 切削用量的选择
④ 加工表面有变质层。初步研究证明被加工工件的表 面一般都有变质层，如不锈钢和硬质合金表面的变质 层对使用是有害的，需要处理掉。
⑤ 加工过程必须在工件液中进行。电火花加工时放电 部位必须在工作液中，否则将引起异常放电。
3． 电火花加工分类 ⑴ 电火花成型加工 采用成型工具电极进行仿形电火花
加工的方法。
① 可以加工难以用金属切削方法加工的零件，不受材 料硬度影响，不受材料热处理状况影响。
② 由于工具电极与工件电极不直接接触，没有机械切 削力，所以在制作工具电极时不必考虑其受力特性， 工具电极可以做得十分微细，能进行微细加工和复杂 形面加工。
③ 电火花加工是通过脉冲放电来蚀除金属材料的，而 脉冲电源的参数随时可调整，因此在同一情况下，只 须调整电参数即可切换粗、半精、精、超精加工。
的特殊零件全部车削过程的自动化加工。
19.3 数控铣床加工
一、数控铣削加工的应用
1． 平面类零件 ⑴ 平面类零件的定义
加工面平行、垂直于水平面或加工面与水 平面的夹角为定角的零件称为平面类零件。
⑵ 平面类零件的斜面加工方法 ⑶ 变斜角类零件 ① 变斜角零件的定义 ② 变斜角类零件的特点 ③ 加工变斜角类零件的数控机床
⑵ 点位直线控制பைடு நூலகம்统
⑶ 轮廓控制系统
3． 按控制方式分类 ⑴ 开环控制系统
⑵ 半闭环控制系统
⑶ 闭环控制系统
二、数控机床的加工特点
⑴ 采用数控机床可以提高零件的加工精 度，得到质量较为稳定的产品。
⑵ 数控机床可以完成普通机床难以完成 或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。
⑶ 采用数控机床比普通机床可以提高生 产效率2～3倍，尤其对某些复杂零件的 加工，生产效率可提高十几倍甚至几十 倍。
⑷ 可以实现一机多用。
⑸ 采用数控机床有利于生产管理的现代 化，为实现生产过程自动化创造了条件。
三、数控编程概述
1． 数控编程概念
数控机床是按照事先编制好的加工程序， 自动地对被加工零件进行加工。我们把零件 的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨 迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、 背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、 反转、切削液开、关等)按照数控机床规定的 指令代码及程序格式编写成加工程序单，再 把这一程序单中的内容记录在控制介质上， 然后输入到数控机床的数控装置中，从而指 挥机床加工零件。
⑸ 由于ATC的应用，使工件尺寸、大小、高度都受到一 定的限制，钻孔深度、刀具长度、刀具直径、重量等 也要予以考虑。
3． 各种加工中心的功能特点
⑴ 立式加工中心 立式加工中心装夹工件方便，便于操 作，找正容易，易于观察切削情况，调试程序容易， 占地面积小，应用广泛。但它受立柱高度及ATC的 限制，不能加工太高的零件，且不适合加工箱体类零 件。
回复，冷却后尺寸有变化。
⑵ 工件由毛坯直接加工为成品，一次装夹中金属切除 量大、几何形状变化大，没有释放应力的过程，加工 完了一段时间后内应力释放，使工件变形。
⑶ 切削不断屑，切屑的堆积、缠绕等会影响加工的顺 利进行及零件表面质量甚至使刀具损坏、工件报废。
⑷ 装夹零件的夹具必须满足既能克服粗加工大的切削 力，又能在精加工中准确定位的要求，而且零件夹紧 变形要小。
1． 极间介质的电离、击穿，形成放电通道 2． 电极材料的熔化，气化热膨胀 3． 电极材料的抛出 4． 极间介质的消电离
三、电火花线切割
1． 线切割加工的原理
线切割加工用的电极是一根细、长的金 属丝（钼丝、铜丝等）。不断运动的电极丝 与工件之间产生火花放电从而将金属蚀除下 来，实现轮廓切割。
2． 应用范围 （1）试制新产品 （2）加工模具 （3） 加工特殊材料 3． 特点 电火花线切割加工与电火花成型加工的不同之处：