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1、工程训练(第四讲),嘉庚学院 机电系,安全教育,1. 在去上工程训练课之前，一定要检查自己的着装，上身必须穿戴工作服或军训服，如果是长头发，必须将头发盘起来戴上工作帽。下身必须穿长裤，裤脚盖过脚踝。脚上不能穿凉鞋或拖鞋，穿可以盖住脚背的运动鞋或休闲鞋。 2. 最好提前十分钟到达工程训练中心。 3. 进入训练场地要听从指导教师安排，安全着装，认真听讲，仔细观摩，严禁嬉戏打闹，保持场地干净整洁。,安全教育,4. 学生必须在掌握相关设备和工具的正确使用方法后，才能进行操作。 5. 安装车刀时，刀尖应与工件轴线在同一高度，刀杆伸出刀架外不易过长。 6. 开动机床前要检查机床周围有无障碍物，各操作手柄位
2、置是否正确，工件及刀具是否装夹牢固。,安全教育,7. 加工过程中严禁戴手套进行操作，不准用手触摸运动的工件和刀具，不准站在切屑飞出的方向，不准用棉纱或手清理切屑。设备上不准存放夹具、量具、工件、刀具等物品。在进行机械操作时，不得擅自离开工作岗位 8. 调整转速、更换车刀或测量工件时，都必须在机床停止运转后进行。停车时，不准用开倒车来代替刹车，严禁用手去刹卡盘。,安全教育,9. 使用钻床进行钻削操作时，必须有指导教师现场指导，严禁私自操作。调整钻床转速时必须先停车，然后转动变速手柄。装配练习时，应遵守正确的安装工艺，不准野蛮操作。钻削工件必须牢固地装夹在台钳中或用压板固定在工作台上，严禁止用手握
3、持工件进行钻削。,安全教育,10. 手工锻造操作时，应检查锤把是否牢固，并检查周围是否有人和障碍物,防止伤人和出事故。大锤操作者应斜对掌钳者站立，听从掌钳者指挥，以免发生意外。拿取工件要使用钳子，严禁徒手触摸训练场地内的各种工件，以免被烫伤。砧面上不允许积存氧化皮，禁止用手清除，勿使砧面粘上油或水渍。垛切工件时应朝向没人的方向，或让周围人员避开，以防料头飞出伤人。,安全教育,11. 造型操作前要注意砂箱、工具及模样的安放位置。造型使用手风器时要朝向无人方向，禁止用嘴吹分型砂。所用工具应放于工具箱内，砂箱不得随便乱放，以免损坏或妨碍他人操作。在实习训练场内行走时应注意脚下，以免踏坏砂型。不可用手
4、、脚触及未冷却的铸件，以免烫伤。必须将铁钉、毛刺、铁丝、木片等杂物及时从型砂中清除，以防造型时发生事故。,安全教育,12. 焊接操作前要检查电器线路是否完好，外壳接地是否牢固，检查周围环境，不能有易燃易爆物品。操作时必须佩戴防护用具，以免弧光灼伤眼睛和皮肤。电焊钳不准放于工作台上，以免短路烧毁。用小锤敲击焊缝去除熔渣时要当心，防止渣皮溅入眼睛。氧气瓶严禁与油污接触，不能强烈振动，以免爆炸。气焊操作时，必须由指导教师调整好后，指挥学生现场操作，严禁学生私自操作。,安全教育,13. 数控铣床为贵重精密设备，必须严格按机床操作规程进行操作。对机床数控系统内部存储的所有参数，严禁私自打开、改动和删除。
5、严禁将未经指导老师验证的程序输入数控装置进行零件加工。 每一位同学都必须在脑海里建立起强烈的安全意识，把每一个操作细节都看做与自己的生命息息相关，把每一个道具都当做杀人不眨眼的魔头，然后谨慎小心的进行的每一个相关的操作 ，这样，才能在安全的基础上做出好的成果。,多轴加工介绍(0.5H),所谓多轴加工就是在原有三轴加工的基础上增加了旋转轴的加工,多轴加工的目的,多轴加工的目的,多轴加工的目的,S=1000VC/D VC=S*D/1000 D=0 VC=0,多轴加工的目的,多轴加工的目的,多轴加工的目的,多轴加工的目的,多轴加工常见机床类型,四轴-旋转工作台A轴，旋转主轴,视频,旋转工作台A轴特点
6、：机床刚性好，但受旋转台的限制，不适合大型零件。,旋转主轴特点：旋转灵活，适合各种形状大小零件，但是机床刚性差，不能重切削。,视频,五轴双旋转工作台,视频,特点：机床刚性好，但受旋转台的限制，不适合大型零件。,视频,视频,五轴双摆头,视频,特点：旋转灵活，适合各种形状大小零件，但是机床刚性差，不能重切削。由于双摆头机床主要是针对大型零件而设计的,所以以龙门式为主,五轴摆台+摆头,视频,特点：主轴旋转灵活，C轴不限制零件旋转，但A轴同样会限制零件大小,三轴与五轴加工的比较,加工中心：安装了刀库的数控铣床 特 点： 具有自动交换刀具的功能 可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻
7、、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,1. 三轴数控系统的控制原理 2. 四轴数控系统的控制原理 3. 五轴数控系统的控制原理,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,数控机床的坐标系, 基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。 回转坐标：绕X.Y.Z轴转动的圆进给坐标轴分别用A.B.C表示，坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,数控机床坐标系确定方法 1、假设：工件固定，刀具相对工件运动。 2、标准：右手笛卡儿直角坐标系拇指为 X 向， 食指为 Y 向
8、，中指为 Z 向。 3、顺序：先 Z 轴，再 X 轴，最后 Y 轴。 Z 轴机床主轴； X 轴装夹平面内的水平向； Y 轴由右手笛卡儿直角坐标系确定。 4、方向：退刀即远离工件方向为正方向。,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,机床坐标系与工件坐标系 编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,机床原点与机床坐标系 机床原点 机床坐标系的零点。这个原点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。 机床原点的建立：用回零方式建立。 机
9、床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。 机床坐标系 以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。 机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,工件原点与工件坐标系 工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以与对刀点重合。 工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。 工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,第一部分 三轴数控系统的控制原理 一. 三
10、轴数控（CNC）加工中心的特点 1.可以加工任意形状的板式工件； 2.可将多种加工工艺（铣钻锯等）集中到一台机床上完成加工； 3.能迅速变换加工其他的工件。,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,三轴加工：采用三个线性轴（X,Y,Z)形成直角坐标系统 三轴二联动：对于平面加工，一般三根轴中只采用两根进行加工，第三根作为辅助 三轴三联动：对于空间曲面加工，三根轴同时进行加工,二. 三轴数控加工的分类及举例,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,三轴二联动,两轴同时运动,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,两轴半联动加工-“行切法” 以X、Y、Z轴中任意两轴作插补运动，另一轴作周期性进给。例如：钻孔机
11、,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,三轴三联动,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,以内循环滚珠螺母的回珠器为例。其滚道母线SS为空间曲线，可用空间直线去逼近。,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,三轴联动,视频,（A、B、C轴）,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,第二部分 四轴数控系统的控制原理,四轴联动加工,同时控制X、Y 、Z三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动,直纹扭曲面,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,在四坐标机床上加工，除了三个直角坐标联动外，为了保证刀具与工件型面在全长上始终贴合，刀具还应绕O1（或O2）作摆动联动。,飞机大梁,五轴数控加
12、工中心数控系统的控制原理,四轴联动雕铣机,视频,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,第三部分 五轴数控系统的控制原理,五轴联动,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,从结构上分为三种形式：,双摆头式：,双转台式：,摆头转台式：,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,五轴联动加工的特点：, 可避免刀具干涉，加工普通三坐标机床难以加工的复杂零件,加工适应性广。如图（a） 对于直纹面类零件,可采用侧铣方式一刀成型,加工质量好、效率高。如图（b）,五轴数控加工中心数控系统的控制原理, 对一般立体型面特别是较为平坦的大型表面,可用大直径端铣刀端面逼近表面进行加工,走刀次数少,残余高度小， 可大大提高加工效率
13、与表面质量。如图（c）,五轴数控加工中心数控系统的控制原理, 对工件上的多个空间表面可一次装夹进行多面、多工序加工,加工效率高并有利于提高各表面的相互位置精度。如图（d）,五轴数控加工中心数控系统的控制原理, 五轴加工时,刀具相对于工件表面可处于最有效的切削状态。如图（e）, 在某些加工场合, 可采用较大尺寸的刀具避开干涉,刀具刚性好,有利于提高加工效率与精度。如图（f）,五轴数控加工中心数控系统的控制原理,实例分析,数控电火花线切割概述及工艺基础,一、电火花加工概述,电火花加工又称放电加工(ElectricalDischargeMachining，简称EDM)是一种直接利用电能和热能进行加工
14、的新工艺。按加工方式不同电火花加工又分为电火花成形加工、电火花线切割加工!,1、电火花加工原理,电火花成形加工原理,第一阶段：放电通道形成,第二阶段：放电通道形成高温,第三阶段：蚀除物抛出，介质恢复绝缘,电火花成形加工的基本原理:是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求!,由于放电过程中可见到火花，故称之为电火花加工。【日本、英国、美国称之为放电加工，俄罗斯称之为电蚀加工。】,2、电火花加工相关知识（题外话）,电腐蚀现象早在20世纪初就被人们发现，【例如：在插头或电器开关触点开、闭时，往往产生火花而把接触表面
15、烧毛，腐蚀成粗糙不平的凹坑而逐渐损坏。】长期以来，电腐蚀一直被认为是一种有害的现象，人们不断地研究电腐蚀的原因并设法减轻和避免电腐蚀的发生。,1940年前后，前苏联科学院电工研究所拉扎连柯夫妇的研究结果表明，电腐蚀的主要原因是：电火花放电时火通道中瞬时产生大量的热，达到很高的温度，足以使任何金属材料局部熔化、汽化而被蚀除掉，形成放电凹坑。,但只要掌握规律，在一定条件下可以把坏事转化为好事，把有害变为有用。,这样，人们在研究抗电腐蚀办法的同时，开始研究利用电腐蚀现象对金属材料进行尺寸加工，终于在1943年拉扎连柯夫妇研制出利用电容器反复充电放电原理的世界上第一台实用化的电火花加工装置，并申请了发
16、明专利，以后在生产中不断推广应用，拉扎连柯因此被评为前苏联科学院院士。,实践经验表明，要把有害的火花放电转化为有用的加工技术，必须创造条件，做到以下几点：,必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙； 脉冲波形是单向的； 放电必须在具在有一定绝缘性能的液体介质中进行； 有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属被熔化或气化。,初始状态,介质电离、击穿， 形成放电通道,火花放电产生熔化、 气化、热膨胀,抛出蚀除物,间隙介质消电离 （恢复绝缘状态）,3、电火花加工的特点、发展和应用,没有机械力施加在工件上、无宏观切削力,传统加工需要的较大的夹紧力,传统加工受工件材料硬度限制,不受工件材料硬度等方面的限制,EDM只须很小的夹紧力,EDM不受工件材料硬度限制,目前这一工艺技术已广泛用于加工淬火钢、不锈钢、模具钢、硬质合金等难加工材料，以及用于加工模具等具有复杂表面的零部件，在民用和国防工业中获得愈来愈多的应用，已成为切削加工的重
