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標(biāo)題: 數(shù)控機(jī)床到底可以干什么,機(jī)械動(dòng)圖告訴你 [打印本頁]
作者: Insigne 時(shí)間: 2019-12-11 14:48
標(biāo)題: 數(shù)控機(jī)床到底可以干什么,機(jī)械動(dòng)圖告訴你
上到航天器,下到咖啡壺,你知道它們的零件是怎么做出來的嗎?一組動(dòng)圖,帶你了解機(jī)械加工的“加減法”。
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車削加工
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錄制者:This Old Tony
一言不合就車珠子?這“車”指的就是車削加工了。車削的關(guān)鍵在于,要讓需要加工的工件旋轉(zhuǎn)起來,然后再讓直線移動(dòng)的刀具靠近它們,對(duì)工件表面進(jìn)行雕琢。
首先,工件被卡盤固定在機(jī)床上,接下來,工件在電機(jī)的帶動(dòng)下進(jìn)行高速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速可以按照我們對(duì)加工的要求人為控制。然后,就可以開始控制刀具在工件表面進(jìn)行雕琢,這被稱為“走刀”。常見的車刀往往是用高速鋼或硬質(zhì)合金制成,近幾年市面上陶瓷刀具和人造金剛石刀具也用的很廣泛。不同形狀的車刀可以滿足各種加工要求:

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除了外表面,車削中使用鏜刀還可以在工件已經(jīng)有孔的地方,對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行精加工。
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/ |' n. `) I+ T: s+ f; X- M錄制者:This Old Tony
銑削加工

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錄制者:DatronCNC
說完了“車”,“銑”又是啥?其實(shí),它還是利用旋轉(zhuǎn)的加工方式,只不過這回輪到銑刀來旋轉(zhuǎn)了。
傳統(tǒng)的銑削加工有兩種相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式,一種就是像上圖這樣,被加工的工件固定不動(dòng),完全依靠銑刀坐上來自己動(dòng)旋轉(zhuǎn)和平移;而另一種如下圖所示,銑刀單純做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),工件可以沿著前后、左右、上下三個(gè)方向移動(dòng)。
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錄制者:Glacern Machine Tools
銑刀是一種多刃刀具,在每一轉(zhuǎn)的銑削加工中,銑刀每個(gè)刀刃只參與一次切削,其余時(shí)間停歇有利于散熱。這樣一來,比起單刃的車刀,銑刀的切削效率也更高。不同形狀的銑刀可以完成各種平面、臺(tái)階面、凹槽、腔體的加工。

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7 Q" C7 I5 V3 q5 @6 B( n% a數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床這個(gè)詞似乎總會(huì)和“汽車維修”、“挖掘機(jī)”之類的東西并列出現(xiàn),它到底是什么玩意兒?
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我們說的普通機(jī)床,在加工操作時(shí)很大程度要依靠手動(dòng),比如調(diào)整工件的轉(zhuǎn)速,就需要手動(dòng)掛擋主軸箱上的推桿。而數(shù)控機(jī)床就是把這些操作全都變成了“自動(dòng)擋”。數(shù)控機(jī)床在實(shí)際加工前,會(huì)先通過 CAD 軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的制圖,再通過 CAM 軟件模擬整個(gè)加工過程。一切確認(rèn)無誤后,把編制好的加工程序?qū)氲綌?shù)控機(jī)床中,安裝好工件,閉合好保護(hù)艙門,之后只要等待數(shù)控機(jī)床自動(dòng)進(jìn)行加工,就可以得到想要的零件啦。

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傳說中的數(shù)控機(jī)床
而光是自動(dòng)加工還不算什么,數(shù)控機(jī)床還可以加上刀庫,升級(jí)成“加工中心”。加工中心可以讓我們?cè)趲资N刀具之間進(jìn)行切換,一會(huì)兒車削,一會(huì)兒銑削,一會(huì)兒再磨削……全都能搞定!工件一直都固定在夾具上,基點(diǎn)不需要轉(zhuǎn)移,因此更換加工方式也不會(huì)影響到加工的精度。
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要什么刀?隨便選!加工中心的刀庫與換刀過程。錄制者:Ingo Klein
看了半天全是簡單造型,感覺不過癮?下面就來個(gè)更高級(jí)的:

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' z- l. G7 L3 b3 f頭盔也能做哦。錄制者:DAISHIN SEIKI RYOSUKE OMACHI
這個(gè)頭盔的加工用到了“5軸銑削加工”,這一次,工件和銑刀的運(yùn)動(dòng)方式都更加靈活了。
5軸加工是機(jī)械切削方式中最先進(jìn)的加工方式。在數(shù)控機(jī)床中,共有6條坐標(biāo)軸:3 個(gè)方向的直線軸 XYZ, 以及相應(yīng)的3個(gè)旋轉(zhuǎn)軸 ABC(如下圖)?!?軸”的機(jī)床機(jī)床只能讓工件和刀具在三個(gè)方向上平移,它用來處理一些基礎(chǔ)形狀的表面;“4軸”則是在XYZ的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)軸,這樣可以切削一些不太復(fù)雜的曲面;而到了“5軸”,就有兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)軸可以進(jìn)行聯(lián)動(dòng),這就可以處理相當(dāng)復(fù)雜的曲面了。
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: i& }- U$ f: U3 A8 s6 X數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系,在三個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)之外,還加入了不同方向的旋轉(zhuǎn)。
刨削加工
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錄制者:Non Jicholson
刨削加工的工作原理一目了然,簡單的往返運(yùn)動(dòng),與車削、銑削相比生產(chǎn)效率極低,但是也因?yàn)樵O(shè)備和工具結(jié)構(gòu)簡單使用方便,目前還在用于粗糙處理工件的表面。
磨削加工
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錄制者:DMG MORI
磨削加工是利用砂輪、砂帶之類的磨具對(duì)工件表面進(jìn)行切削加工。在現(xiàn)今的加工中,磨削頭已經(jīng)可以很成熟地集成到數(shù)控銑床的加工中心內(nèi)。
激光“打印”
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& V3 s9 u+ V6 v! |3 c錄制者:VMR GmbH & Co. KG
+ @6 \, S& W7 s1 T9 y! s3 I0 u7 q看完了切割削磨的減法,這次輪到做“加法”了。與傳統(tǒng)鑄造不同,圖中顯示的是一種適用于金屬零件加工的3D打印——選擇性激光熔融(SLM)。
平時(shí)經(jīng)常能看到的3D打印方式主要是熔融沉積成型和光固化成型,前者將熱熔塑料層層堆砌,而后者則將液態(tài)光敏樹脂用特定光線逐層照射,形成所需的固化結(jié)構(gòu)。
不過,這兩種方法并不適合加工金屬。要想3D打印出金屬零件,需要使用金屬粉末,和足以讓它們結(jié)合在一起的激光。如上圖所示,在一個(gè)鋪滿金屬粉末的槽內(nèi),計(jì)算機(jī)控制著一束大功率的二氧化碳激光選擇性地掃過金屬粉末表面。在激光所到之處,表層的金屬粉末完全熔融結(jié)合在一起,而沒有照到的地方依然保持著粉末狀態(tài)。整個(gè)過程都需要在一個(gè)充滿惰性氣體的密封艙內(nèi)進(jìn)行。
當(dāng)“切片”的一層掃描完成后,下降臺(tái)會(huì)帶動(dòng)已經(jīng)固化的半成品下降一層,然后刮平器把表面刮平好讓金屬粉末均勻鋪開。在新一層的金屬粉末表面,激光器再度開始掃描照射,新固化的一層又會(huì)牢固地熔覆在上一層上。等整個(gè)零件制造完成后,下降臺(tái)就帶著零件從粉末堆中升起來:
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) S7 |2 D* C( Q9 {/ }* A錄制者:VMR GmbH & Co. KG
選擇性激光熔融技術(shù)由選擇性激光燒結(jié)(SLS)衍生而來,它使用純金屬粉末,不需要粘結(jié)劑參與,而且只需要一次燒結(jié),因此可以得到性能更優(yōu)的零件。
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選擇性激光熔融(SLM)成型的金屬零件
金屬沉積
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9 ~) y6 B# o4 b! M9 m! T錄制者:DMG MORI
這一次,鋪滿金屬粉末的大箱子也可以省去了。這種更為先進(jìn)便捷的金屬3D打印技術(shù)就是直接金屬沉積工藝(Direct Metal Deposition)。它與“擠奶油”式的熔融沉積有些相似,但噴出的是金屬粉末。噴嘴在噴出金屬粉末材料的同時(shí),還會(huì)一并提供高功率激光以及惰性氣體保護(hù)。這樣不會(huì)受到金屬粉末箱尺寸的局限,能直接制造出更大體積的零部件,而且也很適合對(duì)局部破損的精密零件進(jìn)行修復(fù)。

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+ k/ M; ?; S6 k) N! \! O直接金屬沉積加工,噴頭示意圖。截圖來自:DMG MORI
而且,用這種方法制造零件,也可以在“堆積”的途中方便地切換到數(shù)控銑削進(jìn)行高精度的加工處理,這兩者的自由切換讓金屬材質(zhì)零件能夠同時(shí)保證空間復(fù)雜度和表面高精度。
這些新型快速成型技術(shù)最大的意義在于“設(shè)計(jì)制造一體化”,不再需要繁瑣的流程,在很短時(shí)間內(nèi)就可以把想法變成實(shí)物。不同“加法”與“減法”工藝的結(jié)合,不僅簡化了制作流程,而且更能節(jié)約材料與能源。在科幻電影《機(jī)械公敵》中,威爾史密斯的座駕奧迪RSQ轎車就是快速成型技術(shù)的體現(xiàn)。它的車身由德國庫卡公司的一個(gè)工業(yè)機(jī)器人利用快速成型技術(shù)一次性制成。
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/ v9 ?8 P" ]( u- S; m; v5 i, J. [& H電影純屬虛構(gòu),但這車身可是真實(shí)加工工藝的產(chǎn)物。
機(jī)器制造零件,零件組成機(jī)器,機(jī)械加工不斷改變著人類的生活。便捷的制造工藝還將產(chǎn)生怎樣神奇的未來機(jī)器?讓我們拭目以待。
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作者: 那些年的那些年 時(shí)間: 2019-12-11 15:33
洋氣啊
作者: vibecoo 時(shí)間: 2019-12-11 16:28
厲害了
作者: a545158069 時(shí)間: 2019-12-11 16:44
金屬加工看著真爽
作者: 遠(yuǎn)祥 時(shí)間: 2019-12-11 21:21
看樣子都是進(jìn)口設(shè)備
作者: bczh 時(shí)間: 2020-5-7 19:36
好貼,收藏了
作者: 1wswangjincheng 時(shí)間: 2021-12-15 21:01
看著真爽,收藏了,感謝樓主
作者: 武漢老虎 時(shí)間: 2021-12-16 07:51
這歪果仁厲害
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