超声波加工

　　(一)超声波加工原理

　　超声波换能器利用铁、钴、镍等合金磁性材料在交变磁场作用下其尺寸发生伸长和缩短这一特性(这种现象称之为磁致伸缩效应)，将高频电振荡变为高频机械振动，再借助变幅杆把振幅放大，驱使工具振动，从而锤击工件表面的磨料，通过磨料加工工件的表面。

　　(二)超声波加工机床的组成

　　1.超声电源。将50Hz的交流电变为15kHz～30kHz的高频振荡(超声波)电源，供给超声波换能器。其功率为20～4000W.

　　2.超声振动系统。由超声换能器和变幅杆组成。变幅杆可以做成锥形、曲线形和阶梯形。

　　3.超声波加工机床本体。由超声波加工机床本体由工作头、工作台、立柱、磨料、工作液循环系统部分组成。

　　(三)超声波加工特点

　　1.适用于加工各种硬脆材料，尤其是电火花难以加工的不导电材料，如玻璃、陶瓷、金刚石等;

　　2.由于在加工中工具通常不需要旋转，因此易于加工出各种复杂形状的型孔、型腔、成型表面等;

　　3.加工过程中受力很小，适于加工薄壁、薄片等不能承受较大机械应力的零件。

　　知识点二十六、激光加工

　　激光是一种亮度高、方向性强、单色性好的相干光，它可以把能量高度集中在特定的小面积上，激光加工就是利用这一特性实现的。

　　(一)加工原理

　　利用激光的高温高能量，把被加工的材料急剧熔化或气化，并利用冲击波去除多余物质。

　　目前主要用于打孔和切割。

　　(二)激光加工装置

　　激光加工装置由激光器、电源、光学系统和机械系统四大部分组成。

　　(三)激光加工特点

　　1.不受材料性能限制，几乎所有金属材料和非金属材料都能加工;

　　2.加工时不需用刀具，属于非接触加工，无机械加工变形;

　　3.加工速度极高，热影响区小，易于实现自动化生产和流水作业;

　　4.可通过透明介质(如玻璃)进行加工，这对某些特殊情况(例如在真空中加工)是十分有利的。

　　【链接】电火花加工对象是“导电材料”;超声波加工适用于加工各种硬脆材料。

　　知识点二十七、数控机床的加工原理

　　数控机床必须具备：

　　(1)能够接受各种信息，并能运算和处理，实时发出控制命令及坐标轴控制指令的数控装置;

　　(2)具有能够快速响应，并具有足够功率的伺服驱动装置;

　　(3)具有能够满足上述加工方式的机床主机，辅助装置和刀具。

　　知识点二十八、数控机床的特点

　　优点：

　　1.可加工普通机床不能或者难于加工的型面;

　　2.与普通机床加工相比，在数控机床上加工可提高生产率2～3倍，对于一些复杂零件，生产率可提高十几倍甚至几十倍;

　　3.可以获得高的加工精度和重复精度;

　　4.广泛的适用性和较大的灵活性;

　　5.一机多用;

　　6.减少在制品数量，节约了资金，提高了经济效益;

　　7.改善环境，降低劳动强度;

　　8.精确的成本核算和生产进度安排

　　知识点二十九、数控机床的组成

　　数控机床分成两大部分，即CNC系统和机床主机(包括辅助装置)。

　　【链接】CNC系统由程序、输入输出(I/O)设备、CNC装置、主轴控制单元及进给控制单元组成。

　　(一)CNC系统

　　由程序、输入输出(I/O)设备、CNC装置、主轴控制单元及进给控制单元组成。

　　1.程序

　　包含零件的全部几何尺寸和精度信息，加工的全部工艺信息。

　　2.输入输出(I/O)设备

　　包括显示器、键盘、磁光盘机、通用网络接口等。

　　3.CNC装置

　　包括计算机(硬件和软件)、可编程控制器(PLC)和接口电路。目前的中高档数控系统大多采用X86系列高速微处理器及32位以上的总线结构。

　　控制功能是指能够控制机床的轴数以及同时控制的轴数，高档CNC装置可联动控制4~5个轴，具有5轴联动功能是目前高档CNC系统的标志。

　　插补功能直接决定了数控机床加工精度和速度，高档CNC装置一般都带有复杂的误差补偿功能。

　　PLC作用：接收来自零件加工程序的开关信息、机床操作面板及机床侧的开关信号，进行逻辑处理，完成输出控制，实现各功能及操作方式的连锁。

　　4.主轴、进给控制单元

　　伺服电机和伺服驱动器组成，称为伺服系统。

　　(1)步进电机

　　由脉冲信号驱动。结构简单、控制容易;可靠性差，输出功率小。小型低挡CNC系统中。

　　(2)永磁直流伺服电机

　　定子是永磁材料，可维护性较差，产生的电磁干扰强，不容易形成高速大转矩，逐步被永磁同步交流伺服电动机替代。

　　(3)永磁同步交流伺服电机

　　定子铁芯暴露在空气中，控制电路复杂，价格较贵，成为最为广泛的伺服电机。

　　(4)感应异步交流伺服电机

　　鼠笼式转子，适应更高转速更大扭矩要求，但平稳性较低。适用于高速大转矩输出，低速性能要求不高的主轴控制单元。

　　(5)伺服驱动器

　　是一种纯电子装置，一般不能互换使用，绝大部分的伺服电机和驱动器都是配套销售的。

　　(二)主机

　　数控机床也有普通机床都具有的床身、立柱、主轴、工作台等关键部件，但在设计上已有很大变化。

　　为了满足数控机床高自动化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求，其机械结构具有以下一些特点：

　　(三)辅助装置

　　为了保证数控机床正常运行、功能充分发挥，必须配备必要的辅助装置，包括：电器、液压、气动元件及系统;冷却、排屑、防护、润滑、照明、储运等装置;交换工作台，数控转台，数控分度头;刀具及其监控检测装置等。

　　(1)CNC装置由计算机(包括硬件和软件)、可编程序控制器(PLC)和接口电路组成。其功能是根据输入的零件加工程序、数据和参数，完成数值计算和逻辑判断，进行输入、输出控制。