各种皮革加工工艺及介绍

第一篇：各种皮革加工工艺及介绍

深圳市九泰新世纪皮具有限公司http://

各种皮革加工工艺及介绍

各种经过皮面加工的皮革：

水染皮：指用牛、羊、猪、马、鹿等头层皮漂染各种颜色，上鼓摔松，并上光加工而成的各种软皮。开边珠皮：又称为巾膜皮革，是沿着脊梁抛成两半，并修去松皱的肚腩和四肢部分的头层皮或二层的开边牛皮，在其表面巾合各种净色、金属色、莹光珍珠色、幻彩双色或多色的pvc薄膜加工而成。漆皮：用二层皮坯喷涂各色化工原料后压光或消光加工而成的皮革。

修面皮：是较差的头层皮坯，表面进行抛光处理，磨去表面的疤痕和血筋痕，用各种浒色皮浆喷涂后，压成粒面或光面效果的皮。

压花皮：一般选用修面皮或开边珠皮来压制各自花纹或图案而成。比如，仿鳄鱼纹、晰蜴纹、鸵鸟皮纹、蟒蛇皮纹、水波纹、美观的树皮纹、荔枝纹、仿鹿纹等，还有各种条纹、花格、立体图案或反映各种品牌形象的创意图案等。

印花或烙花皮：选料同压花皮一样，只是加工工艺不同，是印刷或烫烙成有各种花纹或图案的头层或二层皮。

磨砂皮：将皮革表面进行抛光处理，并将粒面疤痕或粗糙的纤维磨蚀，露出整齐均匀的皮革纤维组织后再染成各种流行颜色而成的头层或二层皮。

反绒皮：也叫猄皮，是将皮坯表面打磨成绒状，再染出各种流行颜色而成的头层皮。激光皮：也叫镭射皮，引用激光技术在皮革表面蚀刻各种花纹图案的新皮革品种。

再生皮：将各种动物的废皮及真皮下脚料粉碎后，调配化工原料加工制作而成。其表面加工工艺同真皮的修面皮、压花皮一样，其特点是皮张边缘较整齐，利用率高，价格便宜。但皮身一般较厚，强度较差，只适宜制作平价公文箱、拉杆套等定型工艺产品和平价皮带，其纵切面纤维组织均匀一致，可辨认出流质物混合纤维的凝固效果。

人造革：也叫仿皮或胶料，是pvc和pu等人造材料的总称。它是在纺织布基或无纺布基上，由各种不同配方的pvc和pu等发泡或覆膜加工制作而成，可以根据不同强度、耐磨度、耐寒度和色彩、光泽、花纹图案等要求加工制成，具有花色品种繁多、防水性能好、边幅整齐、利用率高和价格对真皮便宜的特点，但绝大部分的人造革，其手感和弹性无法达到真皮的效果；它的纵切面，可看到细微的气泡孔、布基或表层的薄膜和干干巴巴的人造纤维。它是早期一直到现在都极为浒的一类材料，被普遍用来制作各种皮革制品，或部分的真皮材料。它日益制作工艺，正被二层皮的加工制作广泛采用。如今，极似真皮特性的人造革以有生产面市，它的表面工艺极其基料的纤维组织，几乎达到真皮的效果，其价格与国产头层皮的价格不相上下。

第二篇：皮革工艺保养流程-文档

皮 革 保 养 工 艺 流 程

 光面革保养程序………………………………………1  苯胺革、半苯胺革保养程序…………………………4  无需上色的皮衣保养方法……………………………5  皮毛一体皮衣保养程序………………………………6  绒面革、磨砂革皮衣保养程序………………………8  光面皮鞋上色程序……………………………………11  光面皮鞋美容保养程序………………………………12  那帕软皮鞋上色程序…………………………………13  白色旅游鞋上色程序…………………………………14  磨砂、绒面鞋上色保养程序…………………………15  金属珠光鞋保养程序…………………………………16  家用真皮沙发、汽车真皮座椅保养程序……………17

光面革保养程序

一、清洗

1.手工清洗：皮衣上的污垢，一般分油脂性污垢、粉尘、泥土等固体垢；盐、汗渍、奶渍、血渍等特殊污垢，保养皮衣第一步就是一定要将皮衣上的脏污清洗干净，否则上色后很难粘着牢固。光面革先用一份JB-Ｃ型清洗剂+10-15份60摄氏度温水混合好,用中软毛刷蘸一些,小面积一块一块地清洗,清洗后用潮湿超细纤维毛巾擦干净,毛巾脏后用水漂洗,拧干,继续使

用。特别柔软的高档光面皮(特别是进口皮)用DC1200高档清洗剂清洗,清洗时手劲一定要轻,以防划伤表面,面积要小,速度要快，以防含有脏污的清洗液向纤维内部渗透。特别脏污的领口、袖口用1份C型清洗剂+0.3份LSF去膜剂+2份开水混合均匀后使用，清洗越干净越好，干透。

机器清洗：除手工清洗外，一般有实力、收活多的公司一般多采用机器洗涤，一般光面皮洗涤5-6分钟，洗涤液温度控制在 12℃，OLFAL300皮革干洗助剂加入量为四氯乙烯溶剂重量的1-2％，以10kg干洗机为例，单洗一件皮衣最多加入量为0.1kg OLFAL300皮革干洗助剂；一次洗6-7件皮衣一次加入量为0.5kg为宜，加入量太多会出现油腻感；如连续洗涤，可分次加入干洗助剂，一般一公斤助剂可干洗皮衣20件左右；如皮衣很脏，可加入0.3kg进口枧油到干洗液或将前处理剂刷涂到较污处，5分钟内（不等干透）放入干洗机内洗涤；甩干一般为2分钟，高级干洗机内有变频调速装臵，可缓慢进入高速甩干；如普通干洗机，只要过滤系统完善，也可以洗皮衣，甩干时分三次点甩；以防将皮衣拉伤，出现变形现象；烘干温度控制在50℃内，时间一般50分钟左右（不同机型视情况而定），干透。干洗的皮衣因在机器内已完成清洗、加脂工序，除特别硬的皮衣，一般无需要再做加脂和醋酸擦拭工序。目前我们洗皮衣一般都用皮毛两用干洗机，这种机型具有低温洗涤、变频甩干、电子控温烘干等多种功能。如果洗裘皮，我们建议使用高档石油干洗机洗涤，浅色裘皮一定要用干净的石油溶剂洗涤。

二、加脂柔软OLFAL TZ

皮衣经长时间穿着，风吹、日晒、雨淋，都不同程度地出现板结、发硬，其原因是皮革内部的油脂流失造成的，这样就需要给皮革补充营养，以使纤维得到润滑，增加弹性和延长穿着寿命，具体方法为：将加脂剂用水浴温得到60摄氏度（也可直接加热）,用板刷均匀地刷到皮衣上,干透。注意:加脂柔软剂不能喷涂,不能将刚刷完柔软剂的皮衣暴晒,干后的皮衣用醋酸稀释液均匀地擦一遍(一般用白醋兑现5 倍的温水使用,用毛巾沾湿,拧半干)干透。

三、调色、上色

调出皮衣原有的颜色，按1份色膏+4-5份的树脂+1份发泡剂+10滴交联剂混合后，总量一件中长皮衣为50-60克，均匀地喷涂或刷涂到皮衣上，喷涂采用横喷、竖喷十字交叉法，然后再大面积喷涂方法，如皮衣色差很大，可采用多次喷涂方法进行遮盖，直到颜色一致为止。调色时要懂色彩组成，分清主色、次色，逐步加入，当颜色非常接近时在皮衣隐蔽部位试色，直到非常接近为止，喷涂上色时，注意不要喷太多，以喷均匀主，喷里面的皮子时，注意面积、剂量、气量都要小，以防喷到内衬上。皮衣上色后，要求在20℃以上，温度不能超过70％的环境内放臵8个小时，准备做下道工序，夏季一般有2各小时就可以做固定。注：环境温度低于10℃时，皮衣会掉色。

注意：皮衣有褶皱，请在上色前熨烫，如果上色后再熨烫会出现变色现象。方法将家用调温熨斗调到丝绸档，垫一块皮革专用熨布，在南韩产专用迷你小烫台上熨烫，不要将熨斗在皮衣上停留，以防烫伤，有条件的可

用皮革夹板机熨烫整形。

四、固定、手感

(有SEW-30水性固定剂、SEW-30溶剂型固定剂、油光固定剂、黑固定剂等）（冬季可在固定剂内放入5-6滴交联剂）

上色干透后的皮衣需做表层固定，固定剂内含有高档手感剂，采用喷涂方式，方法同上色一样，领口、袖口可多喷一些。如室内温度太低，可采用电热风辅助加热，喷固定后要求在环境温度20℃以上干燥12个小时出厂。如能达到50 ℃，有2个小时即可出厂。固定层具有固定颜色，增加涂层抗干湿擦能力，不吸尘土，不产生静电，产生良好手感等多重作用。注意：不同风格的皮衣选用不同的固定剂，以恢复或保持皮衣原有的风貌，我处所经销的SWE-30固定剂为软绵手感、光泽为自然亮光；油光固定为产生油润手感；苯胺固定产生软绵，带有细绒般的手感；黑固定剂专用于黑色皮衣做固定之用，产生良好的丝绸感，顾客在喷皮衣时视不同风格选用。SEW-30水性固定剂使用时按（100克水性固定剂+50克纯净水+30克手感剂混合使用）。高档皮衣喷完固定剂后，再喷一遍MT-18丝绸手感剂，效果更佳（手感剂内可加入30%的显色剂，使皮革显的更加鲜亮，手感更好）。

注：所有原料保存温度在5℃-40℃密封保存，特别是树脂和色膏，不能冻伤，不能混进生水，保质期从生产日到失效日为一年。

苯胺革、半苯胺革保养程序

一、清洗（分手工清洗和机器干洗）

1.手工清洗：脖领、袖口的重度污垢可先用DJW去油喷剂喷一下，用手揉一揉，将粉掸掉，再用软毛刷蘸DC-1200高档清洗剂清洗，干透。

2.机器干洗：

苯胺革、浅色苯胺革需干洗，皮革干洗助剂加入量为1-2％四氯乙烯含量，单洗一件只需0.1kg/10kg机,容量大的机子可适当增加助剂含量,干洗温度控制在12℃,洗涤时间5分钟;甩干分三次点甩,甩三分钟;烘干温度控制在45℃以内,时间1小时左右,烘干为止.注意:苯胺革机洗一定要烘干,否则脏污沉积在皮纤维内,很难再洗干净,洗时一定要用干净液,特别脏的部位先将前处理剂均匀地喷或刷到皮衣上,在10分钟内放入干洗机洗涤。干洗时放入10条不掉毛的白毛巾一同洗涤，延长洗涤时间到1个小时，烘干温度控制在40℃，延长烘干时间，可有效防止渗黑胶现象。我们建议用过滤系统完善的高档石油干洗机洗皮革，只要做好前处理，用干净液洗，风险比用四氯机要小的多。

二、封闭

均匀喷涂阳离子封闭剂,熨烫整形，10分钟后即可上色。

三、调色、上色

苯胺革调色最为重要，方法为（0.8份CX染水+0.2份色膏+4份苯胺树脂+1份发泡剂+1份显色剂+10滴交联剂)总量为60克左右,视皮衣磨损程度而定,染水与色膏比例可进行调整,如皮衣磨损严重或脏污洗不净,色膏的比例会占的多一些。上色采用轻喷法，不要一次喷的太多，否则树脂向纤维内部渗透，皮板会发硬，上色后在环境温度不低于20℃的条件下放臵8小时，直到干透，领口、袖口用电吹风辅助加热。

四、固定、手感

喷苯胺专用固定剂（用时摇匀，因两性溶剂所溶，苯胺固定剂长时间存放会出现分层），领口、袖口可多喷一些，在20℃以上的环境温度下放臵12个小时出厂。有条件的顾客，可将皮衣放一宽松布袋内，把烘干机温度调到45℃，加入25个像胶球，在机内摔软40分钟，效果更佳。如追求更好效果，可再喷一道MT-18丝绸手感剂。

用以上的方法保养的苯胺革绝不会发硬，且粒面清晰、光泽自然、手感柔软舒适。因目前国内能保养苯胺革的公司不多，很多地区误把苯胺革当普通光面革做，引起高额赔偿。我处98年就引进意大利芬尼斯先进工艺和材料，保养苯胺革的技术多年来处在同行业领先水平。同样，高档类似丝绸的进口光面革也可以用此法保养，效果一样显著。

无需上色的皮衣保养方法

有些光面革、苯胺革、半苯胺革、皮毛一体皮衣，清洗后很干净、不缺色，只是光泽暗淡，或领口袖口有少量磨损掉色，经局部补色后，喷显色剂，两分钟皮衣就变得光亮、鲜艳、油润、丝滑，手感非常好。该显色剂是多功能高分子材料，使用方法简单，效果明显，成本低廉（中长皮衣只需1.8元，含清洗）是深受顾客喜爱的一种产品。对已保养完的皮衣，如光泽不亮、手感不好，可以喷显色剂，喷完后用塑料袋密封过夜，效果更好。喷完显色剂，表面再喷一下固定剂和手感剂，以防发粘。

注：显色剂不能用于磨砂革、绒面革。

皮毛一体皮衣保养程序

皮毛一体服装是经过剪裁的毛在里面，经过修饰的革向外，既利用动物的毛也利用动物的革制成的服装。常见的有以下六种：

1、有光皮毛一体

2、无光皮毛一体（有淡淡的光泽、涂层很薄、手感丰满、渗透性强）；

3、绒面皮毛一体；

4、磨砂皮毛一体；

5、仿旧皮毛一体；

6、印花皮毛一体。还有一种是裂面皮毛一体，市场很少见到。下面介绍六种皮衣的做法

1、有光皮毛一体做法：这种皮子既可干洗、也可水洗（详见水洗皮革工艺流程），干后喷阳离子封闭剂，用调温熨斗在60-70℃温度下熨烫，里面的毛可用带蒸汽的熨斗熨烫，气不能给太大；干后调色，比例为（1份MD色膏+5份皮毛一体树脂+1份发泡剂+10滴交联剂）混合均匀后喷涂，如有磨损严重的部位，可用我公司的阳离子快干型补伤膏修补，干后喷SEW-30固定剂既可。

2、无光皮毛一体做法：既可干洗也可水洗，干透后喷CAT封闭剂，熨烫整形（方法同上）；调色比例为（0.5份CX染水+0.5份MD色膏+3份不成膜树脂+6份绒面上色剂+13滴交联剂)混合均匀,采用喷涂上色(注:不可刷涂)干后喷苯胺固定剂既可。

3、绒面和磨砂皮毛一体做法：既可干洗也可水洗，洗前对较脏处做预处理，方法如下：用1份C型清洗剂+5份热水化开，用软毛刷清洗较脏污处，10分钟后洗涤，如洗后很干净且掉色均匀，可喷恢复剂既可；如色花，可用如下方法上色（0.8份CX染水+0.2份MD色膏+2-3份不成膜树脂+5-6份绒面上色剂+13滴交联剂)混合均匀,采用喷涂上色(注:不可刷涂)上一遍

颜色后用专用理绒刷顺一个方向将绒毛梳理,再喷一遍,直至颜色一致;干后喷冰醋酸固定剂(15％冰醋酸+85％水)再喷恢复剂既可,磨砂革和绒面革的上色在国内还没有一家公司做到均匀一致,特别是经过穿着磨损严重的皮衣,上色更加困难,这一点需向顾客特别讲明。

4、仿旧皮毛一体做法：此种皮衣如果是高档的可干洗，如果是国产低档皮衣最好不要干洗，因干洗很容易出现全身脱色现象，如人工再做出仿旧效果则很困难，对这种皮衣我们建议用水洗方法处理（详见水洗皮革工艺流程）干后喷阳离子封闭剂，熨烫整形，再调色，比例为（1份染水+0.2份色膏+5份皮毛一体树脂+2份发泡剂+10滴交联剂)这样将浅色上色,深色花纹自然露出,仍能保持双色效果,干后喷苯胺固定剂,如有磨损,在上色前用阳离子补伤膏修补。

5、印花皮毛一体做法：采用水洗方法，干后整形，按绒面、磨砂皮毛一体方法调色、上色，有的印花为金属印花，可调出对应金属色局部补色。

绒面革、磨砂革保养程序

绒面革一般以羊皮、牛皮、鹿皮、猪皮为原皮，经过染色后再经磨绒机磨绒而成，质地柔软、透气良好、色彩鲜艳、穿着舒适；磨砂革一般以羊皮、牛皮制作的较多，如果是羊皮正面磨砂或磨绒制成的皮革为高档皮革。此类皮革的清洗、上色比较困难，干洗容易出现掉色、收缩、变形，一经掉色，很难像光面革那样均匀地补色，所以收活时不对顾客做百分百的承诺，因为据我们了解，目前国内外还没有一家洗染店能把严重色花的磨砂革、绒面革翻新成很新的程度。目前我处掌握的技术能够对此类皮革

水洗、上色（比较均匀），洗后干净，上色后不发硬、不掉色，随着不断引进意大利的工艺和材料，可能对此类皮革有更好的解决方法。现把我处保养此类皮革的方法写出来，供大家参考。

一、干洗或水洗

1、用四氯乙烯干洗：要求干洗机具有低温制冷（对溶液）、变频甩干、低温烘干等功能。浅色磨砂革、绒面革须用净液洗涤，深色革和浅色革不能混洗，以防串色。洗前先做预处理，方法为：1份C型清洗剂+三份四氯乙烯+2份开水混合，对领口、袖口、下摆等较污处用软毛刷蘸少许清洗剂刷洗；如果全身很脏，需将配好的混合液进行全身喷涂，在10分钟内放入干洗机内洗涤。洗前先从扭扣收集器内加入50-100ML皮革干洗助剂和50ML干洗枧油，充分混合，再将溶液温度降到12℃左右，才能将皮衣放入洗涤（注：将纽扣、拉链用布袋包好，以防划伤皮革），一般洗5分钟左右，然后利用变频甩干，烘干，温度控制在45℃内，烘干时间40-60分钟，从观察孔看溶液缓慢滴下为止，不能烘的太干，以防收缩变型。烘干时，可加入25个橡胶球助摔，效果更佳。

2、用石油溶剂干洗：先用石油前处理剂对较污处做洗前预处理，然后放入干洗机内洗涤，洗5-8分钟，甩干，再烘干，方法同上。

3、用家用洗衣机水洗：（详见皮革水洗工艺流程）

二、调色

比例为：（0.8份CX染水+0.2份MD色膏+2份不成膜树脂+4-5份绒面上色剂+13滴交联剂混合）,非常接近时在隐蔽部位试色。

三、喷色

采用轻喷法喷涂上色,上色前将绒毛用理绒铜刷顺一个方向捋顺,喷一遍后再将绒毛反方向捋顺,再喷涂,直至颜色接近均匀为止。

四、固定,手感

上色1小时后,喷恢复剂,加入5滴交联剂可起到固色作用。取活时用理绒刷将绒毛顺一个方向整理即可。

皮革水洗工艺流程

适用范围 ：磨砂革、绒面革、皮毛一体革、羊剪绒座垫

1.将1份（约100克）JB-C型清洗剂，用10倍左右的80℃热水化开，用软毛刷将皮衣较污处做洗前预处理，将剩余的混合液倒入装有热水（40℃左右）的洗衣机内，将皮衣放入洗衣机内洗涤，洗5分钟左右，漂洗干净，甩干，用手轻轻将皱纹抻开，待用。

2、取1份（约100克）KBL水洗助剂，用6倍左右的80℃热水化开，取出100克待用，将剩余的混合液倒入装有热水（40℃左右）的洗衣机内，将皮衣放入洗衣机内浸泡10分钟，取出甩干，用手轻轻将皱纹抻开，平行放臵（不可挂晾，否则肩膀处会出现鼓包），六到七成干时放入烘干机内烘干摔软（加入25个像胶球），烘干温度控制在50℃，烘干后从反面熨烫整形（不能给蒸汽），最好用恒温夹板机整形，准备做下道工序。如果是光面革或是皮板露出的羊剪绒座垫，甩干后再将乳化好待用的助剂均匀地刷涂到皮板上一遍，效果更佳。注：羊毛烫成小辫子形状的羊剪绒座垫不

能水洗。

光面皮鞋上色程序

一、所用材料：JB-C型清洗剂、加脂柔软剂、补伤膏、封闭剂、强粘剂、超细色膏、家私革专用树脂（或CAS-02特种树脂）、裂面修复剂、发泡剂、交联剂、溶剂型固定剂、防黄变固定剂。

二、所用工具：中软毛刷、喷壶、毛巾、除皱器、皮鞋美容机、高雾化喷枪、静音空压机、高密度海绵、超细纤维毛巾、电吹风机、水砂纸。

三、工艺流程：

1、清洗：将JB-C型多功能清洗剂用10-15倍热水乳化灌入喷壶，喷洒到皮鞋表面，用中软毛刷清洗干洗、擦净。

2、去皱：将加脂柔软剂均匀地涂刷到皮鞋表面，10分钟后用蒸汽除皱器除皱，用鞋撑将鞋撑好放入烘干定型箱内定型20-30分钟，温度不能过高，否则鞋底会开胶。

3、补伤：将阴离子补伤膏加8％左右的色膏再加少量的裂面修复剂，混合成浆糊状，将磨损部位补伤，干透后用水砂纸打磨。

4、调色：1份色膏+3份家私专用树脂（或02特种树脂）+1份裂面修复剂+1份强粘剂+1份发泡剂+5-6滴交联剂（总量以25克计算），混合均匀。

5、上色：将调好的颜色均匀地喷到皮鞋表面，完全干透，不宜喷的过多，可用电吹风辅助加热。

6、固定：将溶剂型固定剂均匀地喷到皮鞋表面，如果是黑色皮鞋可喷黑色固定剂（摇匀使用）；如果是白色或浅色皮鞋，可先将SE-60防黄变固定剂用水稀释0.5-0.8倍，再均匀地喷到鞋面上，完全干透。

7、抛光：将DC3700抛光蜡以1000转/分钟的速度打到羊毛轮上，然后在将鞋面在羊毛轮上抛光。

意大利工艺保养光面皮鞋程序

一、所用材料：清洗剂、加脂柔软剂（代替除皱油）、DC4200高光无色鞋乳、DC4209棕色高光鞋乳、DC4219黑色高光鞋乳、DC3800无色填充蜡、DC3809棕色填充蜡、DC3819黑色填充蜡、AR6030无色高光蜡水、AR6049黑色自然光蜡水、DC3700抛光蜡、AR6300边油。

二、所用工具：中软毛刷、喷壶、毛巾、除皱器、皮鞋美容修饰机、天然海绵、细水砂纸。

三、工艺流程：

1、清洗：将JB-C型多功能清洗剂用10-15倍热水乳化灌入喷壶，喷洒到皮鞋表面，用中软毛刷清洗干净擦净。

2、去皱：将加脂柔软剂均匀的涂刷到皮鞋表面，10分钟后用蒸汽除皱器除皱；用鞋撑将鞋撑好放入烘干定型箱内定型20-30分钟，温度不能过高，否则鞋底会开胶。3.涂填充蜡：将DC3800系列填充蜡以800转/分钟的速度打到布轮上，再将鞋面在布轮上打磨，填充砂眼和细微划痕。4.涂鞋乳：将DC4200系列鞋乳均匀地涂到皮鞋表面，干透，以800转/分钟的速度在布轮上打磨抛光。5.上光：将AR6030无色高光蜡水或AR6049黑色自然光蜡水均匀地手涂或喷涂到皮鞋表面，充分干透。6.抛光：将DC3700抛光蜡以1000转/分钟的速度打到羊毛轮上，然后在将鞋面在羊毛轮上抛光。7.涂边油：将AR6300边油加少量的色膏调出所需要的颜色，将鞋边在砂布轮上轻轻打磨，将边油均匀的涂上干透即可。

那帕软皮鞋上色程序

一、所用材料：DC 1200高档清洗剂、封闭剂、CX高浓度染水、MD超

细色膏、苯胺树脂、强粘剂、苯胺固定剂、发泡剂、交联剂、丝绸手感剂。

二、所用工具：中软毛刷、喷壶、超细纤维毛巾、高雾化喷枪、静音空压机、电吹风。

三、工艺流程：

1、清洗：将DC 1200高档清洗剂灌入喷壶，小面积喷涂，用中软毛刷刷干净，擦净，这时皮面可能会渗透发黑，不要用电吹风吹干，一定要自然晾干，否则会出现水印痕迹。

2、封闭：将封闭剂+30%的强粘剂混合，均匀地喷涂于皮鞋表面，放臵10-30分钟。

3、调色：（0.8份的染水+0.2份的超细色膏）+4份苯胺树脂+1份强粘剂+2份发泡剂+5-6滴交联剂（总量以25克计算）混合均匀。

4、上色：将调好的颜色均匀地喷到皮鞋表面，注意要轻喷，自然干透或10分钟后用电吹风吹干。

5、固定：将苯胺固定剂充分摇匀轻喷于皮鞋表面，干透。

6、做手感：将丝绸手感剂轻喷于皮鞋表面。注：如需补伤，用阳离子补伤膏补。

白色旅游鞋上色程序

一、所用材料：JB-C型多功能清洗剂、强力去膜剂、水洗助剂、封闭剂、强粘剂、超白色膏、苯胺树脂或CAS-02特种树脂、裂面修复剂、交联剂、防黄变固定剂、丝绸手感剂。

二、所用工具：中软毛刷、毛巾、高雾化喷枪、静音气泵、天然海绵、电吹风。

三、工艺流程：

1、①正常清洗：将1份JB-C型清洗剂+0.3份水洗助剂+10-15份热水乳化，用中软毛刷蘸少量乳化液清洗鞋面。清洗鞋里衬也可用JB-C型清洗，干透。②重度脏污清洗：将1份JB-C型清洗剂+0.4份强力去膜剂+2-3份开水乳化，用中软毛刷蘸少量乳化液清洗。③皮面发黄的清洗：1份增白粉+1份去渍还原粉+5-10份80℃的热水混合均匀，用中软毛刷蘸少量乳化液清洗鞋面。

2、封闭：将封闭剂+50％强粘剂混合均匀后喷涂于皮鞋表面，放臵10分钟。

3、调色：1份超白色膏+4份特种树脂+1份裂面修复剂+1份强粘剂+5滴交联剂（总量以25克计算）混合均匀使用。

4、上色：可用天然海绵或毛刷刷涂上色，也可以喷涂。

5、固定：喷防黄变固定剂（1：0.5）兑水。

6、手感：将丝绸手感剂轻喷于皮鞋表面。

磨砂、绒面鞋上色保养程序

一、材料：JB-C型清洗剂、KBL-A水洗助剂、CX高浓度染水、MD超细色膏、SKIVNA不成膜树脂、DC4356绒面上色剂、CT-13交联剂、DC 4352恢复剂、DJW去油喷剂。

二、所用工具：中软毛刷、起绒刷、进口理绒刷、南韩产磨砂橡皮、高雾化喷枪、静音气泵。

三、工艺流程：

1、清洗：不太脏的鞋，可先将JB-C型清洗剂用10-15倍热水乳化，用毛刷蘸少量乳化液清洗表面，快速用超细纤维毛巾擦干净；较脏的鞋按如下方法清洗：将JB-C型清洗剂和KBL水洗助剂按1：

0.5的比例混合，用12倍的60℃—80℃热水乳化，用中软毛刷蘸少量乳化液清洗鞋面。然后将乳化液加入10--20倍温水把鞋全部放进去清洗，特别脏的鞋可重复此工序，然后甩干用卫生纸把鞋面包好防止出现水印，自然晾干。

2、起绒：用起绒刷起绒，局部用磨砂橡皮擦洗。

3、调色：（0.8份CX染水+0.2份MD超细色膏）+2-3份不成膜树脂+6-7份绒面上色剂+5滴交联剂（总量以25克计算）混合均匀使用。

4、上色：将调好的颜色均匀地喷到皮鞋表面，喷一遍用理绒刷顺一个方向理绒;再喷一遍用理绒刷反方向理绒，采用反复多次轻喷法喷涂，不可一次喷多，直至颜色整体均匀为止。

5、固色：将DC4352恢复剂均匀的喷涂到皮鞋表面。如果清洗后的皮鞋整体掉色很轻或掉色很均匀，喷DC4352恢复即可，再理绒。

金属珠光鞋保养程序

一、所用材料：JB-C型多功能清洗剂或DC1200高档清洗剂、CAT封闭剂、UBH强粘剂、NF高细度金属珠光粉(12种)、SEW-30溶剂型固定剂、MT-18丝绸手感剂。

二、所用工具：中软毛刷、高雾化喷枪、静音气泵。

三、工艺流程：

1、清洗：将JB-C型多功能清洗剂用10-15倍热水乳化灌入喷壶，喷洒到皮鞋表面，用中软毛刷清洗干净、擦净。

2、封闭：将1份封闭剂+50％强粘剂混合均匀后喷涂于皮鞋表面，放臵10分钟。

3、调色：将金属粉1份+5--6份溶剂型固定剂，调出所要的颜色。

4、上色：将调好的颜色均匀地喷到皮鞋表面。

5、手感：将丝绸手感剂轻喷于皮鞋表面。

家用真皮沙发、汽车真皮保养程序

一、清洗 ：

1、普通脏污清洗：用1份JB-C型多功能清洁剂+0.5份KBL 水洗助剂+10-15倍的60-80℃热水，用中软毛刷清洗，清洗时注意手劲要 轻、面积要小、速度要快。

2、重度脏污清洗：用1份JB-C型多功能清洁剂+30-50%强力去膜剂+2份开水混合使用，用中软的刷子进行清洗，再用超细纤维毛巾擦干净。

二、补伤：

1、轻微磨损：用阳离子快干补伤膏进行修补，用高密度海绵按一下，该产品属快速成膜的材料，注意没有磨损部位不要涂到，否则会发亮。

2、重度磨损：用阴离子慢干补伤膏进行修补，加入少量裂面修复剂和少量色膏混合使用，该产品属填充型材料，涂到表面后必须等它自然干透，不可用电吹风吹干，干透后用八百号水砂纸进行打磨，打磨时注意不要用力，否则会把补过的地方磨掉。

3、严重磨损：用皮子的纤维加胶水进行修补，使其具有抗拉伸性。

4、破洞修补：在缺皮部位下面垫一块软牛皮先粘好，再选一块纹路和质感非常接近的皮子修补，缝隙处用慢干补伤膏进行修补。

三、调色 ： 一份MD色膏+4倍的树脂（树脂采用家私专用树脂和裂面修

复剂3：2混合使用）+1份强粘剂+1份发泡剂+10滴交联剂混合使用。

注：调好的颜色50克加入10滴交联剂

四、上色 ：采用十字交叉法喷涂上色，不要喷涂过厚，补过伤的部位先用 毛笔刷涂一到两遍，干后用水砂纸轻轻打磨，然后再整体喷涂上色,干透。

五、显色 :上色后光泽如果暗淡就喷涂一遍显色剂。

六、固定 :浅色真皮沙发或汽车真皮，先将1份防黄变固定剂+0.5份纯净 水再+0.3份手感剂混合均匀,采用喷涂法，经常磨损部位可多喷一点。

七、手感 :上完固定剂等完全干透后轻喷一遍手感剂。

八、防水 :轻喷一遍防渗防水剂，具有防水作用，使用时一份防渗剂加入 4份的水稀释使用,此工序也可省略。

九、保养家用真皮沙发的关键技术是什么？

答：第一点：重度污垢的清洗。家用真皮沙发的清洗护理，多数人采用碧丽珠护理，碧丽珠是含硅油和少量清洗剂的一种液体蜡，它只能对皮革表层的浮尘起到清洁作用，有一定的上光作用，但重度污垢特别是毛孔里的污垢根本清洗不下来，所上的光没几天就没有了；喷碧丽珠最严重的问题上是使皮革表面更加容易吸尘土，如果污垢不能清洗下来，再好的树脂也不能渗到皮纤维里，浮在皮革表面很容易使上过的涂层脱落，所以，护理沙发第一步就是要彻底的清洗皮革，但不能采用碱性过大的清洗剂来清洗，这样虽然能洗干净，但给皮革造成了不可挽回的破坏，时间一长就会出现干裂现象，大大缩短皮革的使用寿命，正确的方法是采用中性或弱酸性的专用皮革清洗剂，我公司的真皮清洁剂就是中性的，它可以用热水乳化，也可以用洒精、汽油、去膜剂、石油溶剂来溶解，对真皮沙发上的各类污垢有很好的去除效果，而且不伤皮革。

第二点：采用高弹性、高遮盖力树脂。因真皮沙发在使用期内要承爱无数次座卧，所以要求所上涂层要有很好的粘着力、抗拉伸和抗干湿擦能力，不能出现涂层脱落、掉色、爆裂、发粘现象，所以对树脂有很高的要求，必须具有高粘着力但不粘、高弹性、高遮盖力等性能，才能满足其特殊要求，我公司的家私专用树脂和裂面修复剂混合使用就能达到这一要求。

第三点：涂层必须具有高遮盖力、防高温变色性能。浅色真皮沙发上色后经过夏天高温极易发生黄变或涂层颜色变深现象，主要原因是所用色膏不耐高温，我公司提供的超细超白色膏和超细棕色膏、超细大红色膏就具有高遮盖力、耐高温、防黄变性能，同时，固定剂采用我公司最新引进的防黄变固色剂，有效地解决了这一难题。第四点：涂层的防水、防污处理。很多后保养的真皮沙发抗湿擦能力都很差，稍微沾点水一擦就掉色，原因有多种：清洗不干净，树指质量太次没有粘着力，调色比例失调，调色时色膏加的太多，没加交联剂或加的太少，我公司在有效解决真皮沙发上色后易掉色的难题后，又在最后一道工序上加了一道防水、防污处理，将防水防污剂用3倍温水稀释，均匀地喷涂于皮革表面，形成一道防水防污层，使皮革表面具有斥水、不吸尘土功能。

只要注意以上几个关键点，严重按照工艺进行操作，就不会出现

问题。

十、保养汽车真皮的几点注意事项是什么？

答：第一点：座椅的拆装。汽车做为一种科技含量很高的产品，其座椅绝不是一个简单的装臵，高档汽车真皮座椅具有电动八方向（最高有16个方向）可调、带加热、按摩、通风功能，后面带DVD显示屏，侧面带气囊等多种功能，像沃乐沃汽车，在拆座椅时稍有不慎就有可能使侧面气囊弹出；很多高档汽车像奔驰、宝马、奥迪、雷克萨斯等品牌，如果拆座椅时不事先切断总电源，等再把座椅装上时，汽车就不能启动了，原因是密码乱了，高档车的发动机有密码锁止功能，每次停车密码就滚动变一次，如随意拆装座椅，就有可能造成密码紊乱，不能着车，重新解密最少需800元以上，如果气囊弹出，则需花1万多元才能配上，所以要由4S 店的专业技师来拆装。

第二点：采用高质量色膏和性能优异的树脂。汽车是一个流动的物体，夏天车停在阳光下，车内温度可升至60℃，如果色膏不是防黄变、耐高温的，极易发生涂层颜色变黄变深现象，冬天停在室外，北方黑河、哈尔滨地区可达零下35℃，如果所用树脂性能不过关，极易发生涂层冻裂现象，所以要做到高温不粘、低温不裂，必须采用性能优异的树脂，同时固定剂也要采用防黄变固色剂。

第三点：涂层必须要有良好的抗湿擦能力和防雾能力。因汽车在夏天时车内温度很高，再好的汽车空调也不能瞬间把车内温度降下来，再加上人身上出汗，在真皮方向盘、座椅上很容易出现掉色现象；冬天车窗紧闭，人在车内呼出的哈气凝结成水珠，也易造成对涂层的侵蚀，出现掉色现象，所以必须采用优质材料和先进的工艺来操作。

第四点：涂层的防滑功能。汽车真皮座椅护理，在做面层固定时，不易喷含手感处理剂多的固定剂，因汽车属高速运动的物体，在紧急刹车时，人坐在上面，必须保证有足够的摩擦力，如果太滑，就有可能造成对人体的伤害，所以汽车真皮护理还要考虑到涂层的摩擦系数。

第五点：涂层的防水、防污处理（同家用真皮沙发）

总之，汽车是高科技产品，必须在掌握足够的专业知识时，才能从事这项护理工作。

技术咨询：010-83530606

第三篇：PC塑料的注塑加工工艺介绍

PC塑料的注塑加工工艺介绍

PC通称聚碳酸酯，由于其优良的机械性能，俗称防弹胶。PC具有机械强度高、使用温度范围广、电绝缘性能好（但防电弧性能不变）、尺寸稳定性好、透明等特点。在电工产品、电仪外壳、电子产品结构件上被广泛使用。PC的改性产品较多，通常有添加玻璃纤维（GF）、矿物质填料（M）、化学阻燃剂、其它塑料等。PC的流动性较差，加工温度较高，因此其许多级别的改性材料的加工需要专门的塑化注射结构。

1、塑料的处理

PC的吸水率较大，加工前一定要预热干燥，纯PC干燥120℃，改性PC一般用110℃温度干燥4小时以上。干燥时间不能超过10小时。一般可用对空挤出法判断干燥是否足够。

再生料的使用比例可达20%。在某些情况下，可100%的使用再生料，实际份量要视制品的品质要求而定。再生料不能同时混合不同的色母粒，否则会严重损坏成品的性质。

2、注塑机的选用

现在的PC制品由于成本及其它方面的原因，多用改性材料，特别是电工产品，还须增加防火性能，在阻燃的PC和其它塑料合金产品成型时，对注塑机塑化系统的要求是混合好、耐腐蚀，常规的塑化螺杆难以做到，在选购时，一定要预先说明。华美达公司有专用的PC螺杆供客户选用。

2、模具及浇口设计

常见模具温度为80-100℃，加玻纤为100-130℃，小型制品可用针形浇口，浇口深度应有最厚部位的70%，其它浇口有环形及长方形。浇口越大越好，以减低塑料被过度剪切而造成缺陷。排气孔的深度应小于0.03-0.06mm，流道尽量短而圆。脱模斜度一般为30′-1°左右。

4、熔胶温度

可用对空注射法来确定加工温度高低。一般PC加工温度为270-320℃，有些改性或低分子量PC为230-270℃。

5、注射速度

多见用偏快的注射速度成型，如打电器开关件。常见为慢速→快速成型。

6、背压

10bar左右的背压，在没有气纹和混色情况下可适当降低。

7、滞留时间

在高温下停留时间过长，物料会降质，放出CO2，变成黄色。勿用LDPE、POM、ABS或PA清理机筒。应用PS清理。

8、注意事项

有的改性PC，由于回收次数太多（分子量降低）或各种成分混炼不均，易产生深褐色液体泡。

第四篇：高速磨削加工工艺及应用

高速磨削加工工艺及应用

班级：测控技术与仪器 1122240 姓名：叶成权

指导教室：赵世萍

摘要

高速磨削加工属于先进制造方法。与普通磨削比，它有很多优点，且集粗精加工于一身，能达到与车、铣、刨等切削加工相媲美的金属磨除率，能实现对难磨材料的高性能加工。阐述了高速磨削加工工艺的确定，高速磨削加工在工业中的具体应用，以及进一步提高磨削速度的设想。

关键词：高速磨削；加工工艺；应用 高速磨削概述

高速磨削是通过提高砂轮线速度来达到提高磨削效率和磨削质量的工艺方法。它与普通磨削的区别在于很高的磨削速度和进给速度，而高速磨削的定义随时间的不同在不断推进。20 世纪60年代以前，磨削速度在50 m/ s 时。即被称为高速磨削；而20世纪90 年代磨削速度最高已达500 m/s。在实际应用中，磨削速度在100 m/ s 以上即被称为高速磨削。高速磨削可大幅度提高磨削生产效率、延长砂轮使用寿命、降低磨削表面粗糙度值、减小磨削力和工件受力变形、提高工件加工精度、降低磨削温度，能实现对难磨材料的高性能加工。随着砂轮速度的提高，目前比磨削去除率已猛增到了3 000 mm3/mm·s 以上，可达到与车、铣、刨等切削加工相媲美的金属磨除率。近年来各种新兴硬脆材料（如陶瓷、光学玻璃、光学晶体、单晶硅等）的广泛应用，更推动了高速磨削技术的迅猛发展。高速磨削技术是适应现代高科技需要而发展起来的一项新兴综合技术，集现代机械、电子、光学、计算机、液压、计量及材料等先进技术于一体。日本先进技术研究会把高速加工列为五大现代制造技术之一。国际生产工程学会（CIRP）将高速磨削技术确定为面向21 世纪的中心研究技术之一。高速磨削加工工艺

高速磨削的加工工艺涉及磨削用量、磨削液及砂轮修整等方面，下面将分别进行阐述。

2.1 磨削用量选择

在应用高速磨削工艺时，磨削用量的选择对磨削效率、工件表面质量以及避免磨削烧伤和裂纹十分重要。表1 给出了磨削用量与砂轮速度的关系。除了砂轮速度以外，决定磨削用量的因素还有很多，因此应用中需综合考虑加工条件、工件材料、砂轮材料、冷却方式等因素，以选择最优的磨削用量。

2.2 磨削液

在高速磨削过程中，所采用的冷却系统的优劣常常能决定整个磨削过程的成败。冷却润滑液的功能是提高磨削的材料去除率，延长砂轮的使用寿命，降低工件表面粗糙度值。它在磨削过程中必须完成润滑、冷却、清洗砂轮和传送切削屑四大任务，与普通磨削液要求类似。

2.3 砂轮的修整

目前应用较为成熟的砂轮修整技术有：（1）ELID在线电解修整技术在线电解修整（electrolytic in—process dressing，简称ELID）是专门应用于金属结合剂砂轮的修整方法，与普通的电解修整方法相比，具有修整效率高、工艺过程简单、修整质量好等特点，同时它采用普通磨削液作为电解修整液，很好地解决了机床腐蚀问题。经ELID修整的4000 号铸铁结合剂金刚石砂轮成功地实现了工程陶瓷、硬质合金、单晶硅、光学玻璃等多种材料的精密镜面磨削，表面粗糙度Ra 可达2～4 nm。（2）电火花砂轮修整技术

利用电火花修整可对任何以导电材料为结合剂的砂轮进行在线、在位修整，易于保证磨削精度，不会腐蚀设备，修整力小，对小直径及极薄砂轮的修整较为方便，同时整形效率高、修锐质量好；磨料周围不残留结合剂，修锐强度易于控制。（3）杯形砂轮修整技术

采用杯形砂轮修整器修整超硬磨料成形砂轮，其修整效率及修整精度都比传统的成形砂轮修整方法要高，可达到零误差的砂轮表面。砂轮修整后的磨削性能实验表明磨削力明显减小，磨削性能良好，且砂轮使用寿命长。

（4）电解—机械复合整形技术

运用此法可在短时间内将砂轮修整到较高的表面质量及形状精度，为砂轮的精密修整提供了良好的条件。高速磨削的应用

高速磨削的应用技术有高速深切磨削、高速精密磨削、难磨材料及硬脆材料的高速磨削。

3.1 高速深切磨削

以砂轮高速、高进给速度和大切深为主要特点的高效深磨（high efficiencydeep grinding，简称HEDG）技术是高速磨削在高效加工方面的应用之一。高效深磨技术起源于德国。1979年德国P.G.Werner博士预言了高效深磨区的存在合理性，开创了高效深磨的概念，并在1983 年由德国Guhring Automation公司创造了当时世界上最具威力的60 kW强力磨床，转速397 0 0 1 为10000 r/min，砂轮直径为400 mm，砂轮圆周速度达到100～180 m/s，标志着磨削技术进入了一个新纪元。1996 年由德国Schaudt 公司生产的高速数控曲轴磨床，是具有 高效深磨特性的典型产品，它能把曲轴坯件直接由磨削加工到最终尺寸。德国Aachen工业大学宣称，该校已采用了圆周速度达到500 m/s的超高速砂轮，此速度已突破了当前机床与砂轮的工作极限。高速深切磨削可直观地看成是缓进给磨削和高速磨削的结合。与普通磨削不同的是高效深磨可通过一个磨削行程，完成过去由车、铣、磨等多个工序组成的粗精加工过程，获得远高于普通磨削加工的金属去除率（磨除率比普通磨削高100～1 000 倍），表面质量也可达到普通磨削水平。例如，采用陶瓷结合剂砂轮以120m/s 的速度磨削，比磨削率可达500～1000 mm3/mm·s，比车削和铣削高5倍以上。英国用盘形CBN砂轮对低合金钢51CrV4进行了146 m/s 的高效深磨试验研究，材料去除率超过400 mm3/mm·s。高效成形磨削作为高效深磨的一种也得到广泛应用，并可借助CNC系统完成更复杂型面的加工。此项技术已成功地用于丝杠、螺杆、齿轮、转子槽、工具沟槽等以磨代铣加工。日本丰田工机、三菱重工等公司均能生产CBN高速磨床。GP-33 型高速磨床采用CBN砂轮以120 m/s 磨削速度实现对工件不同部位的自动磨削。美国Edgetrk Machine公司也生产高效深磨 机床，该公司主要发展小型3 轴、4轴和5 轴CNC成型砂轮，可实现对淬硬钢的高效深磨，表面质量可与普通磨削媲美。高速深切磨削具有加工时间短（一般为0.1～10 s）、磨削力大、磨削速度高的特点，除了应具备高速磨削的技术要求外，还要求机床具有高的刚度。

3.2 高速精密磨削

高速精密磨削（precision high speed grinding）是采用高速精密磨床，并通过精密修整微细磨料磨具，采用亚微米级切深和洁净加工环境获得亚微米级以下的尺寸精度。高速精密磨削主要是高速外圆磨削。即使用150～200 m/s的砂轮周速和CBN 砂轮，配以高性能CNC 系统和高精度微进给机构，对凸轮轴、曲轴等零件外圆回转面进行高速精密磨削加工的方法。它既能保证高的加工精度，又可获得高的加工效率。这一技术在日本应用最为广泛。例如，使用丰田工机株式会社GCH63B型CNC高速外圆磨床来磨削加工余量达5 mm的球墨铸铁凸轮轴，比磨削率可达174 mm3/mm·s，砂轮磨削比可达33500。以表面粗糙度Rz3 μm为上限，砂轮经过一次修整可连续磨削60 个工件，磨后表面呈现残余压应力，并可从毛坯直接磨为成品，省去了车工序及工序间的周转。丰田工机GZ50 型CNC高速外圆磨床上装备了其最新研制的Toyoda State Bearing 轴承，使用转速在200 m/s 的薄片陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮对轴类零件进行一次性纵磨来完成整个工件的柔性加工过程，并首先在曲轴销加工中应用成功。在M104CNS/CBN 高速外圆磨床上安装了带有神经网络自学习功能的数控系统，使得磨床的加工性能更加完善。德国Guhring Automation 公司RB625高速外圆磨床上，使用CBN 砂轮可将毛坯一次磨成主轴，每分钟可磨除2 kg金属。高速磨削技术的研究

高速磨削技术正为世界工业发达国家所重视，并已开始进入实用化阶段。我国在高速磨削技术研究利用方面和国外相比有较大差距，大力加强高速磨削技术的研究、推广和应用，对提高我国机械制造业的加工水平和加快新产品开发具有十分重要的意义。

高速磨削技术的研究，主要从制约切削速度的各个方面进行研究。（1）发展高功率高速主轴。

（2）研制适应高速磨削的新颖砂轮，这样才能提高磨削速度。（3）磨床结构的改进。

为了尽可能降低机床在高速时由于砂轮不平衡引起的振动，应配置在线自动平衡系统，以使机床在不同转速时，始终处于最佳的运行状态。为了提高生产效率和工件的加工精度，则应采用高速、高效和高精度进给驱动系统。比如在平面磨床上采用直线电机替代丝杠螺母传动；在进行偏心磨削时，外圆磨床除了须具备高速滑台系统外，还要配备高速数控系统，以保证工件的精度及较高的生产率。（4）优化冷却润滑系统。除了要注意冷却润滑液本身的化学构成外，其供给系统也十分重要。因此，在研制高速磨床时，必须配置高压的冷却润滑供给系统。（5）磨削速度向超音速迈进。

高速磨削应用研究的下一个目标将是冲破音速大关，把磨削速度提高到350 m/s 以上，进而使500 m/s 的磨削速度在工业应用上成为可能。当然，单就磨削速度一个参数并不能全面评价磨削过程的优劣，最佳的磨削速度应是磨削过程经济效益最好时的速度。这一最佳速度，必须经过改进机床设计，优化切削条件和配套系统等深入研究才能达到。

第五篇：《数控加工工艺及设备》教案

《数控加工工艺及设备》教案

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注

第一章

数控加工工艺及设备基础

第一节

机床数控技术与数控加工设备概述

一、机床中有关数控的基本概念

1．数字控制（数控）及数控技术

一般意义的数字控制是指用数字化信息对过程进行的控制，是相对模拟控制而言的。机床中的数字控制是专指用数字化信号对机床的工作过程进行的可编程自动控制，简称为数控（NC）。这种用数字化信息进行自动控制的技术就叫数控技术。

2．数控系统

是实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成系统，是数控技术的载体，它能自动阅读输入载体上事先给定的程序，并将其译码，从而使机床运动并加工零件。

在其发展过程中有硬件数控系统和计算机数控系统两类。

早期的数控系统主要由数控装置、主轴驱动及进给驱动装置等部分组成，数字信息由数字逻辑电路来处理，数控系统的所有功能都由硬件实现，故又称为硬件数控系统（NC系统）。

3．计算机数控系统

是以计算机为核心的数控系统，由装有数控系统程序的专用计算机、输入输出设备、可编程逻辑控制器（PLC）、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等部分组成，习惯上又称为CNC系统。CNC系统已基本取代硬件数控系统（NC系统）。

4．开放式CNC系统

国际电子与电气工程师协会提出的开放式CNC系统的定义是：一个开放式CNC系统应保证使开发的应用软件能在不同厂商提供的不同的软硬件平台上运行，且能与其它应用软件系统协调工作。

根据这一定义，开放式CNC系统至少包括以下五个特征：

（1）对使用者是开放的：应可以采用先进的图形交互方式支持下的简易编程方法，使得数控机床的操作更加容易；

（2）对机床制造商是开放的：应允许机床制造商在开放式CNC系统软件的基础上开发专用的功能模块及用户操作界面；

（3）对硬件的选择是开放的：即一个开放式CNC系统应能在不同的硬件平台上运行；

（4）对主轴及进给驱动系统是开放的：即能控制不同厂商提供的主轴及进给驱动系统；

《数控加工工艺及设备》教案

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（5）对数据传输及交换等是开放的。

开放式CNC系统是数控系统未来发展的方向。5．数控机床

是指应用数控技术对其加工过程进行自动控制的机床。国际信息处理联盟第五技术委员会对数控机床作了如下定义：数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能逻辑地处理具有特定代码或其它符号编码指令规定的程序。

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注

二、数控机床的组成

1．计算机数控装置（CNC装置）

计算机数控装置是计算机数控系统的核心。其主要作用是根据输入的零件加工程序或操作命令进行相应的处理，然后输出控制命令到相应的执行部件（伺服单元、驱动装置和PLC等），完成零件加工程序或操作者所要求的工作。它主要由计算机系统、位置控制板、PLC接口板、通讯接口板、扩展功能模块以及相应的控制软件等模块组成。

2．伺服单元、驱动装置和测量装置

伺服单元和驱动装置包括主轴伺服驱动装置及主轴电机和进给伺服驱动装置及进给电机。测量装置是指位置和速度测量装置，它是实现主轴、进给速度闭环控制和进给位置闭环控制的必要装置。主轴伺服系统的主要作用是实现零件加工的切削运动，其控制量为速度。进给伺服系统的主要作用是实现零件加工的成形运动，其控制量为速度和位置，特点是能灵敏、准确地跟踪CNC装置的位置和速度指令。

3．控制面板

控制面板又称操作面板，是操作人员与数控机床（系统）进行信息交互的工具。操作人员可以通过它对数控机床（系统）进行操作、编程、调试或对机床参数进行设定和修改，也可以通过它了解或查询数控机床（系统）的运行状态。它是数控机床的一个输入输出部件，主要由按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器等部分组成。

4．控制介质与程序输入输出设备

控制介质是记录零件加工程序的媒介，是人与机床建立联系的介质。程序输入输出设备是CNC系统与外部设备进行信息交互的装置，其作用是将记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统，或将已调试好的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的介质上。目前数控机床常用的控制介质和程序输入输出设备是磁盘和磁盘驱动器等。

此外，现代数控系统一般可利用通讯方式进行信息交换。这种方式是实现CAD／CAM的集成、FMS（柔性制造系统）和CIMS（计算机集成制造系统）的基本技术。目前在数控机床上常用的通讯方式有：

（1）串行通讯；（2）自动控制专用接口；（3）网络技术。

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5．PLC、机床I/O电路和装置

PLC是用于进行与逻辑运算、顺序动作有关的I/O控制，它由硬件和软件组成；机床I/O电路和装置是用于实现I/O控制的执行部件，是由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路。它们共同完成以下任务：

（1）接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作；

（2）接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。

6．机床本体

机床本体是数控系统的控制对象，是实现加工零件的执行部件。它主要由主运动部件（主轴、主运动传动机构）、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置、自动工件交换（APC）系统、自动刀具交换（ATC）系统和辅助装置（如冷却、润滑、排屑、转位和夹紧装置等）组成。

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注

三、数控机床的分类

1．按控制功能分类（1）点位控制数控机床

这类数控机床仅能控制两个坐标轴带动刀具或工作台，从一个点（坐标位置）准确地快速移动到下一个点（坐标位置），然后控制第三个坐标轴进行钻、镗等切削加工。它具有较高的位置定位精度，在移动过程中不进行切削加工，因此对运动轨迹没有要求。点位控制的数控机床主要用于加工平面内的孔系，主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床、三坐标测量机等。

（2）直线控制数控机床

这类数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，从一个点以一条直线准确地移动到下一个点，移动过程中能进行切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内调节。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带着多轴箱轴向进给进行钻、镗等切削加工，它可以算作一种直线控制的数控机床。

（3）轮廓控制数控机床

这类数控机床具有控制几个坐标轴同时协调运动，即多坐标轴联动的能力，使刀具相对于工件按程序规定的轨迹和速度运动，能在运动过程中进行连续切削加工。这类数控机床有用于加工曲线和曲面形状零件的数控车床、数控铣床、加工中心等。现代的数控机床基本上都是这种类型。若根据其联动轴数还可细分为2轴（X、Z轴联动或X、Y轴联动）、2.5轴（任意2轴联动，第3轴周期进给）、3轴（X、Y、Z3轴联动）、4轴（X、Y、Z和A或B4轴联动）、5轴（X、Y、Z和A、C或X、Y、Z和B、C或X、Y、Z和A、B5轴联动）联动数控机床，联动坐标轴数越多，则加工程序的编制越难，通常3轴联动以上的零件加工程序只能采用自动编程系统编制。

2．按进给伺服系统类型分类

《数控加工工艺及设备》教案

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按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量反馈装置可分为开环数控机床和闭环数控机床，在闭环数控系统中根据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环和半闭环两种。

（1）开环数控机床

开环数控机床采用开环进给伺服系统。开环进给伺服系统没有位置测量反馈装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。但由于无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。该系统一般以步进电机作为伺服驱动元件。它具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。

（2）半闭环数控机床

半闭环数控系统的位置检测点是从驱动电机（常用交、直流伺服电机）或丝杠端引出，通过检测电机和丝杠旋转角度来间接检测工作台的位移量，而不是直接检测工作台的实际位置。由于在半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，可获得较稳定的控制性能，其系统稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。另外，在位置环内各组成环节的误差可得到某种程度的纠正，位置环外不能直接消除的如丝杠螺距误差、齿轮间隙引起的运动误差等，可通过软件补偿这类误差来提高运动精度，因此在现代CNC机床中得到了广泛应用。

（3）闭环数控机床

闭环进给伺服系统的位置检测点是工作台，它直接对工作台的实际位置进行检测。理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量，具有很高的位置控制精度。但由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，很容易造成系统不稳定。因此闭环系统的设计、安装和调试都有相当的难度，对其组成环节的精度、刚性和动态特性等都有较高的要求，价格昂贵。这类系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。

3．按工艺用途（机床类型）分类

（1）切削加工类

即具有切削加工功能的数控机床。在金属切削机床常用的车床、铣床、刨床、磨床、钻床、镗床、插床、拉床、切断机床、齿轮加工机床等中，国内外都开发了数控机床，而且品种越来越细。比如，在数控磨床中不仅有数控外圆磨床，数控内圆磨床，集可磨外圆、内圆于一机的数控万能磨床，数控平面磨床，数控坐标磨床，数控工具磨床，数控无心磨床，数控齿轮磨床，还有专用或专门化的数控轴承磨床，数控外螺纹磨床，数控内螺纹磨床，数控双端面磨床，数控凸轮轴磨床，数控曲轴磨床，能自动换砂轮的数控导轨磨床（又称导轨磨削中心）等等，还有工艺范围更宽的车削中心、加工中心、柔性制造单元（FMC）等。

（2）成型加工类

是具有通过物理方法改变工件形状功能的数控机床。如数控折弯机、数控冲床、数控弯管机、数控旋压机等。

备

注

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

（3）特种加工类

是具有特种加工功能的数控机床。如数控电火花线切割机床，数控电火花成型机床，带有自动换电极功能的“电加工中心”，数控激光切割机床，数控激光热处理机床，数控激光板料成型机床，数控等离子切割机等。

（4）其它类型

一些广义上的数控设备。如数控装配机、数控测量机、机器人等。

备

注

四、数控机床的基本结构特征和主要辅助装置

1．数控机床的基本结构特征

（1）机床刚性提高，抗振性能大为改善；（2）机床热变形降低；（3）机床中间传动环节减少；

（4）机床各个运动副间的摩擦系数较小；（5）机床功能部件增多。2．数控机床的主要辅助装置

数控机床的辅助装置是一个完整的机器或装置，其作用是完成配合机床对零件加工的辅助工作。诸如切削液或油液处理系统中的冷却过滤装置，油液分离装置，吸尘吸雾装置，润滑装置及辅助主机实现传动和控制的气、液动装置等，虽然这些装置在某些自动化或精密型非数控机床上已配备使用，但是，数控机床要求配备的装置的质量、性能更为精化。

除上述通用辅助装置外，还有对刀仪、自动排屑器、物料储运及上下料装置等。

五、数控机床的规格、性能和可靠性指标

1．规格指标

规格指标是指数控机床的基本能力指标，主要有以下几方面：

（1）行程范围和摆角范围

行程范围是指坐标轴可控的运动区间，它反映该机床允许的加工空间，一般情况下工件轮廓尺寸应在加工空间的范围之内。摆角范围是指摆角坐标轴可控的摆角区间，也反映该机床的加工空间。

（2）工作台面尺寸

它反映该机床安装工件的最大范围，通常应选择比最大加工工件稍大一点的面积，这是因为要预留夹具所需的空间。

（3）承载能力

它反映该机床能加工零件的最大重量。

（4）主轴功率和进给轴扭矩

它反映该机床的加工能力，同时也可间接反映机床的刚度和强度。

（5）控制轴数和联动轴数

数控机床的控制轴数通常是指机床数控装置能够控制的进给轴数。数控机床控制轴数与数控装置的运算处理能力、运算速度及内存容量等有关。联动轴数是指数控机床同时控制多个进给轴，使它们按规定的路线和进给速度所确定的规律运动的进给轴数目。它反映数控机床的曲面加工能力。

（6）刀库容量

是指刀库能存放加工所需刀具的数量，它反映该机床能加工工序内容的多少。目前常见的中小型加工中心多为16~60把，大型加工中心达

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

100把以上。

2．性能指标

（1）分辨率与脉冲当量

分辨率是指两个相邻的分散细节之间可以分辨的最小间隔。对测量系统而言，分辨率是可以测量的最小增量；对控制系统而言，分辨率是可以控制的最小位移增量。数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床移动部件上的移动量，通常称为脉冲当量。脉冲当量是设计数控机床的原始数据之一，其数值的大小决定数控机床的加工精度和表面质量。脉冲当量越小，数控机床的加工精度和加工表面质量越高。

（2）最高主轴转速和最大加速度

最高主轴转速是指主轴所能达到的最高转速，它是影响零件表面加工质量、生产效率以及刀具寿命的主要因素之一。最大加速度是反映主轴速度提速能力的性能指标，也是加工效率的重要指标。

（3）最高快移速度和最高进给速度

最高快移速度是指进给轴在非加工状态下的最高移动速度，最高进给速度是指进给轴在加工状态下的最高移动速度，它们也是影响零件加工质量、生产效率以及刀具寿命的主要因素。

另外，还有换刀速度和工作台交换速度，它们也是影响生产效率的性能指标。3．可靠性指标

（1）平均无故障时间MTBF（Mean time between failures）

它是指一台数控机床在使用中平均两次故障间隔的时间，即数控机床在寿命范围内总工作时间和总故障次数之比，即

MTBF总工作时间

总故障次数备

注

很显然，这段时间越长越好。

（2）平均修复时间MTTR（Mean time to restore。）

它是指一台数控机床从开始出现故障直到能正常工作所用的平均修复时间，即

MTTR总故障停机时间

总故障次数考虑到实际系统出现故障总是难免的，故对于可维修的系统，总希望一旦出现故障，修复的时间越短越好，即希望MTTR越短越好。

（3）平均有效度A 如果把MTBF看作设备正常工作的时间，把MTTR看作设备不能工作的时间，那么正常工作时间与总时间之比称为设备的平均有效度A，即

A平均无故障时间MTBF 平均无故障时间故障平均修复时间MTBFMTTR平均有效度反映了设备提供正确使用的能力，是衡量设备可靠性的一个重要指标。

六、数控机床的精度项目及检验

数控机床的精度项目主要包括几何精度、定位精度和切削精度。1．主要几何精度项目及检验

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内

容

数控机床的几何精度

是综合反映机床的关键零部件及其组装后的几何形位误差的指标。该指标可分为两类：一类是对机床的基础件和运动大件（如床身、立柱、工作台、主轴箱等）的直线度、平面度、垂直度等的要求，如工作台面的平面度，各坐标方向移动的直线度和相互垂直度，X、Y（立式）或X、Z（卧式）坐标方向移动时工作台面的平行度，X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度等；另一类是对机床主轴的要求，如主轴的轴向窜动，主轴孔的径向跳动，主轴箱移动时主轴轴线的平行度，主轴轴线与工作台面的垂直度（立式）或平行度（卧式）等。

以卧式加工中心为例，主要有以下各项：（1）X、Y、Z坐标的相互垂直度；（2）工作台面的平面度；

（3）X轴和Z轴移动工作台面的平行度；（4）主轴回转轴心线对工作台面的平行度；（5）主轴在X、Y、Z各轴方向移动的直线度；（6）X轴移动工作台边界定位基准面的平行度；

（7）工作台中心线到边界定位器基准面之间的距离精度；（8）主轴轴向跳动；（9）主轴孔径向跳动。

几何精度常用检测工具有精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、千分表、测微仪、高精度主轴心棒等。

2．定位精度的项目及检验

数控机床定位精度是指机床各运动部件在数控装置的控制下空载运动所能达到的位置准确程度。根据各轴能达到的位置精度就能判断出加工时零件所能达到的精度。

（l）直线运动定位精度

是指数控机床的移动部件沿某一坐标轴运动时实际值与给定值的接近程度，其误差称为直线运动定位误差。

XijPijPj

（1-1）

XijPijPj

（1-2）i=1，2，3„„n

代表向每一目标趋近的次数；

j=1，2，3„„m

代表目标位置。

备

注

n次单向趋近目标位置Pj时，可得到单向平均位置偏差Xj和Xj的值。Xjn XjnXi1nnij

（1-3）

Xi1ij

（1-4）

这样可得到从正、负方向趋近目标位置Pj时的反向差值Bj。

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

BjXjXj

（1-5）n次单向趋近目标位置Pj时的标准偏差Sj和Sj为

备

注

Sj1n11n1Xi1nnijXj

2（1-6）

SjXi1ijXj2

（1-7）

定位精度A可分为单向定位精度Au和双向定位精度Ab二种。单向定位精度Au是取正、负方向趋近目标位置时定位误差中的最大值。正、负方向趋近目标位置时的定位精度如下：



A3S3S

（1-9）双向定位精度A为X3S、X3S中的最大值与X3S、X3S中的最小值之差值，即

AX3SX3S

（1-10）

AuXj3SjmaxXj3Sjmin

（1-8）

ujjmaxjjminbXXjjjjjjjjbjjmaxjjmin正常情况下，实际加工的某一坐标轴任意两点间的距离误差大约为该轴双向定位精度的2倍。

（2）直线运动的重复定位精度

是指在同一台数控机床上，应用相同程序、相同代码加工一批零件，所得到结果的一致程度。一般情况下，重复定位精度是正态分布的偶然性误差，它影响一批零件加工的一致性，是反映轴运动精度稳定性的最基本指标。

重复定位精度R为标准偏差Sj和Sj中最大值的6倍，即

R6Sjmax

（1-11）（3）直线运动的反向误差B

直线运动的反向误差也叫失动量，是该坐标轴进给传动链上驱动部件（如伺服电动机、伺服液压马达和步进电动机等）的反向死区及各机械运动传动副的反向间隙和弹性变形等误差的综合反映。误差越大，则定位精度和重复定位精度也越差。

BBjmax

（1-12）

（4）直线运动的原点返回精度（回零精度）

是指数控机床各坐标轴达到规定零点的准确程度，其误差称为回零误差。实质上是该坐标轴上一个特殊点的重复定位精度。

（5）分度精度A

是指分度工作台在分度时指令要求回转的角度值与实际回转的角度值的差值。

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

AQj3Sj备

注

maxQj3Sjmin

（1-13）

3．切削精度的项目及检验

机床的切削精度是一项综合精度指标，它不仅反映了机床的几何精度和定位精度，同时还反映了试件的材料、环境温度、刀具性能以及切削条件等各种因素造成的误差。

（1）镗孔精度检查

（2）端铣刀铣削平面精度检查

（3）直线铣削精度检查

（4）斜线铣削精度检查（5）圆弧铣削精度检查

七、数控机床的主要功能

1．多轴控制功能

是指CNC系统能控制和能联动控制数控机床各坐标轴的进给运动的功能。CNC系统的控制进给轴有：移动轴和回转轴，基本轴和附加轴。

2．准备功能

即G功能——指令机床运动方式的功能。3．多种函数插补功能和固定循环功能

插补功能是指数控系统进行零件表面（平面或空间曲面）加工轨迹插补运算的功能。一般CNC系统仅具有直线和圆弧插补，较为高档的数控系统还具有抛物线、椭圆、极坐标、正弦线、螺旋线以及样条曲线等插补功能。

在数控加工中，有些加工内容如钻孔、镗孔、攻螺纹等，所做的动作需要循环且十分典型，数控系统预先将这些循环动作用G代码进行定义，在加工时使用这类G代码，可大大简化编程工作量，此即固定循环功能。

4．补偿功能

（1）刀具半径和长度补偿功能

该功能能实现按零件轮廓编制的程序控制刀具中心的轨迹，以及在刀具半径和长度发生变化（如刀具更换、刀具磨损）时，可对刀具半径或长度作相应的补偿。该功能由G指令或T指令实现。

（2）传动链误差、反向间隙误差补偿功能

螺距误差补偿可预先测量出螺距误差和反向间隙，然后按要求输入CNC装置相应的储存单元内，在加工过程中进行实时补偿。

（3）智能补偿功能

外界干扰产生的随机误差，可采用人工智能、专家系统等方法建立模型，实施智能补偿。如热变形引起的误差，装置将会在相应地方自动进行补偿。

5．主轴功能

是指数控系统对切削速度的控制功能。主要有以下五种控制功能：（1）主轴转速（切削速度）——实现刀具切削点切削速度的控制功能，单位为r／min（m／min）。

（2）恒线速度控制——实现刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能。

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内

容

（3）主轴定向控制——实现主轴周向定位于特定点的控制功能。（4）C轴控制——实现主轴周向任意位置的控制功能。

（5）切削倍率——实现人工实时修调切削速度，即通过面板的倍率开关在0％~200％之间对其进行实时修调。

6．进给功能

是指数控系统对进给速度的控制功能。主要有以下三种控制功能：（1）进给速度——控制刀具或工作台的运动速度，单位为mm／min；（2）同步进给速度——实现切削速度和进给速度的同步，单位为mm／r，用于加工螺纹；

（3）进给倍率——实现人工实时修调进给速度，即通过面板的倍率开关在0％~200％之间对其进行实时修调。

7．宏程序功能

通过编辑子程序中的变量来改变刀具路径和刀具位置的功能。8．辅助功能

即M功能——规定主轴的起、停、转向，工件的夹紧和松开，冷却泵的接通和断开等机床辅助动作的功能。

9．刀具管理功能

是实现对刀具几何尺寸和刀具寿命的管理及刀具选择功能。刀具几何尺寸是指刀具的半径和长度，这些参数供刀具补偿功能使用。刀具寿命是指总计切削时间，当某刀具的时间寿命到期时，CNC系统将提示用户更换刀具。另外，CNC系统都具有T功能即刀具号管理功能，它用于标识刀库中的刀具和自动选择加工刀具。

10．人机对话功能

在CNC装置中配有单色或彩色阴极射线管，俗称显示器（CRT），通过软件可实现字符和图形的显示，以方便用户操作和使用。主要功能有：菜单结构的操作界面；数据及零件加工程序的输入及环境编辑；系统和机床参数、状态、故障信息的显示、查询等。

11．自诊断功能

是指CNC系统防止故障发生及故障诊断、故障定位和防止故障扩大的功能。12．通讯功能

通讯功能是指CNC装置与外界进行信息和数据交换的功能。

备

注

第二节

数控加工原理与数控加工工艺概述

数控加工

是根据零件图样及工艺要求等原始条件编制零件数控加工程序（简称为数控程序），输入数控系统，控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。

数控加工技术

是将普通金属切削加工、计算机数控、计算机辅助制造等技

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

术综合的一门先进加工技术。在以上各个领域的进步推动下，尤其是计算机技术的飞速发展下，数控加工技术正从深度、广度上对机械加工技术进行革命性的变革。

备

注

一、数控加工原理

1．数控加工的过程

首先要将被加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程中主轴速度和进给速度的变换、冷却液的开关、工件和刀具的交换等控制和操作，都按规定的代码和格式编成加工程序，然后将该程序送入数控系统。数控系统则按照程序的要求，先进行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以及辅助动作相互协调，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。

2．数控加工中的数据转换过程（1）译码

译码程序的主要功能是将用文本格式（通常用ASCⅡ码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成刀补处理程序所要求的数据结构（格式），该数据结构用来描述一个程序段解释后的数据信息。它主要包括：X、Y、Z等坐标值，进给速度，主轴转速，G代码，M代码，刀具号，子程序处理和循环调用处理等数据或标志的存放顺序和格式。

（2）刀补处理（计算刀具中心轨迹）

为方便编程，零件加工程序通常是按零件轮廓或按工艺要求设计的进给路线编制的，而数控机床在加工过程中控制的是刀具中心（准确说是刀位点）轨迹，因此在加工前必须将编程轨迹变换成刀具中心的轨迹。刀补处理就是完成这种转换的处理程序。

（3）插补计算

数控编程提供了刀具运动的起点、终点和运动轨迹，而刀具怎么从起点沿运动轨迹走向终点则由数控系统的插补装置或插补软件来控制。该程序以系统规定的插补周期T定时运行，它将由各种线形（直线、圆弧等）组成的零件轮廓，按程序给定的进给速度F，实时计算出各个进给轴在T内的位移指令（X1、Y1、„），并送给进给伺服系统，实现成形运动。

（4）PLC控制

CNC系统对机床的控制分为对各坐标轴的速度和位置的“轨迹控制”和对机床动作的“顺序控制” 或称“逻辑控制”。后者是指在数控机床运行过程中，以CNC内部和机床各行程开关、传感器、按钮、继电器等开关信号状态为条件，并按预先规定的逻辑关系对诸如主轴的起停、换向，刀具的更换，工件的夹紧、松开，液压、冷却、润滑系统的运行等进行的控制。PLC控制就是实现上述功能的功能模块。

数控加工原理就是将预先编好的加工程序以数据的形式输入数控系统，数控系统通过译码、刀补处理、插补计算等数据处理和PLC协调控制，最终实现零件

《数控加工工艺及设备》教案

内

容 的自动化加工。

备

注

二、数控加工工艺和数控加工工艺过程的概念、主要内容及特点

（一）数控加工工艺和数控加工工艺过程的概念

1．数控加工工艺

是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。

2．数控加工工艺过程

是利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。

（二）数控加工工艺和数控加工工艺过程的主要内容（1）选择并确定进行数控加工的内容；（2）对零件图纸进行数控加工的工艺分析；（3）零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定；（4）数控加工工艺方案的制定；（5）工步、进给路线的确定；（6）选择数控机床的类型；

（7）刀具、夹具、量具的选择和设计；（8）切削参数的确定；

（9）加工程序的编写、校验与修改；

（10）首件试加工与现场问题处理；（11）数控加工工艺技术文件的定型与归档。

（三）数控加工工艺的特点 1．数控加工工艺内容要求具体、详细 2．数控加工工艺要求更严密、精确

3．制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算 4．制定数控加工工艺选择切削用量时要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响

5．制定数控加工工艺时要特殊强调刀具选择的重要性 6．数控加工工艺的特殊要求

7．数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内容

三、数控加工工艺与数控编程的关系

1．数控程序

输入数控机床，执行一个确定的加工任务的一系列指令，称为数控程序或零件程序。

2．数控编程

即把零件的工艺过程、工艺参数及其它辅助动作，按动作顺序和数控机床规定的指令、格式，编成加工程序，再记录于控制介质即程序载体（磁盘等），输入数控装置，从而指挥机床加工并根据加工结果加以修正的过程。

3．数控加工工艺与数控编程的关系

数控加工工艺分析与处理是数控编程

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内

容 的前提和依据，没有符合实际的、科学合理的数控加工工艺，就不可能有真正可行的数控加工程序。而数控编程就是将制定的数控加工工艺内容程序化。

备

注

第三节

数控机床的坐标系统一、数控机床的坐标系

1．标准坐标系和运动方向

标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则。基本坐标轴为X、Y、Z并构成直角坐标系，相应每个坐标轴的旋转坐标分别为A、B、C。

基本坐标轴X、Y、Z的关系及其正方向用右手直角定则判定，拇指为X轴，食指为Y轴，中指为Z轴，围绕X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向A、B、C分别用右手螺旋定则判定，拇指为X、Y、Z的正向，四指弯曲的方向为对应的A、B、C的正向。与X、Y、Z、A、B、C相反的方向相应用带“′”的X′、Y′、Z′、A′、B′、C′表示。注意，X′、Y′、Z′之间不符合右手直角笛卡儿定则。

由于数控机床各坐标轴既可以是刀具相对于工件运动，也可以是反之，所以ISO标准规定：

（l）不论机床的具体结构是工件静止、刀具运动，或是工件运动、刀具静止，在确定坐标系时，一律看作是刀具相对静止的工件运动。

（2）机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。

（3）坐标轴名（X、Y、Z、A、B、C）不带“′”的表示刀具运动；带“′”的表示工件运动，如图1-16所示。

（4）增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向。2．坐标轴判定的方法和步骤（1）Z轴

规定平行于机床主轴轴线的坐标轴为Z轴。对于有多个主轴或没有主轴的机床（如刨床），标准规定垂直于工件装夹面的轴为Z轴。对于能摆动的主轴，若在摆动范围内仅有一个坐标轴平行主轴轴线，则该轴即为Z轴，若在摆动范围内有多个坐标轴平行主轴轴线，则规定其中垂直于工件装夹面的坐标轴为Z轴。

规定刀具远离工件的方向为Z轴的正方向（Z）。（2）X轴

对于工件旋转的机床，X轴的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座，刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向；对于刀具旋转的立式机床，规定水平方向为X轴方向，且当从刀具（主轴）向立柱看时，X正向在右边；对于刀具旋转的卧式机床，规定水平方向仍为X轴方向，且从刀具（主轴）尾端向工件看时，右手所在方向为X轴正方向。

（3）Y轴

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

Y轴垂直于X、Z坐标轴。Y轴的正方向根据X和Z坐标轴的正方向按照右

备

注

手直角笛卡儿定则来判断。

（4）旋转运动A、B和C

A、B和C表示其轴线分别平行于X、Y和Z坐标的旋转运动。A、B和C的正方向可按右手螺旋定则确定。

（5）附加坐标轴的定义

如果在X、Y、Z坐标以外，还有平行于它们的坐标，可分别指定为U、V、W。若还有第三组运动，则分别指定为P、Q和R。

（6）主轴正旋转方向与C轴正方向的关系

主轴正旋转方向

从主轴尾端向前端（装刀具或工件端）看顺时针方向旋转为主轴正旋转方向。对于普通卧式数控车床，主轴的正旋转方向与C轴正方向相同。对于钻、镗、铣、加工中心机床，主轴的正旋转方向为右旋螺纹进入工件的方向，与C轴正方向相反。所以不能误认为C轴正方向即为主轴正旋转方向。

二、机床坐标系与工件坐标系

1．机床坐标系与机床原点、机床参考点

（1）机床坐标系

机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具（刀架）或工件（工作台）位置的参考系，并建立在机床原点上。机床坐标系各坐标和运动正方向按前述标准坐标系规定设定。

（2）机床原点

现代数控机床都有一个基准位置，称为机床原点，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。

（3）机床参考点

与机床原点相对应的还有一个机床参考点，它也是机床上的一个固定点，通常不同于机床原点。一般来说，加工中心的参考点设在工作台位于负极限位置时的一基准点上。

2．工件坐标系与工件坐标系原点（1）工件坐标系

编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。（2）工件坐标系原点

也称为工件原点或编程原点，一般用G92或G54~G59指令指定。（3）工件坐标系坐标轴的确定

坐标原点选定后，接着就是坐标轴的确定。工件坐标系坐标轴确定的原则为：根据工件在机床上的安放方向与位置决定Z轴方向，即工件安放在数控机床上时，工件坐标系的Z轴与机床坐标系Z轴平行，正方向一致，在工件上通常与工件主要定位支撑面垂直；然后，选择零件尺寸较长方向或切削时的主要进给方向

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

为X轴方向，在机床上安放后，其方位与机床坐标系X轴方位平行，正向一致；过原点与X、Z轴垂直为Y轴，根据右手定则，确定Y轴的正方向。

3．装夹原点

有的机床还有一个重要的原点，即装夹原点，是工件在机床上安放时的一个重要参考点。

备

注

第四节

插补原理及与加工精度和加工效率的关系

一、数控加工轨迹控制原理——插补原理

插补的任务就是要根据进给速度的要求，完成在轮廓起点和终点之间的中间点的坐标值计算。目前常用的插补方法有两类：脉冲增量插补法和数据采样插补法。

（一）脉冲增量插补

脉冲增量插补是模拟硬件插补的原理，把计算机每次插补运算产生的指令输出到伺服系统，伺服系统根据进给脉冲进给，以驱动工作台运动。计算机每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度单位（脉冲当量），并且每次插补的结果仅产生一个行程增量，每进给一步（一个脉冲当量），计算机就要进行一次插补运算，进给速度受计算机插补速度的限制，因此很难满足现代数控机床高速度的要求。

（二）数据采样插补法

数据采样插补原理是将加工一段直线或圆弧的时间划分为若干相等的插补周期，每经过一个插补周期就进行一次插补计算，算出在该插补周期内各坐标轴的进给量，边计算边加工，若干次插补周期后完成一个曲线段的加工，即从曲线段的起点走到终点。数据采样插补是根据用户程序的进给速度，将给定轮廓曲线分割为每一插补周期的进给段，即轮廓步长。每一个插补周期，执行一次插补运算，计算出下一个插补点（动点）坐标，从而计算出下一周期各个坐标的进给量，如X、Y等，进而得出下一插补点的指令位置。插补周期可以等于采样周期，也可以是采样周期的整倍数。对于直线插补，动点在一个插补周期内运动的直线段与给定直线重合。对于圆弧插补，动点在一个插补周期内运动的直线段以弦线（或切线、割线）逼近圆弧。

圆弧插补常用弦线逼近的方法。如图1-25所示，用弦线逼近圆弧，会产生逼近误差er。设为在一个插补周期内逼近弦所对应的圆心角、r为圆弧半径，则



err1cos

（1-14）

2将上式中的cos用幂级数展开，得

2

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

err1cos

22242r11

2!4!备

注

28r

（1-15）

设T为插补周期，F为刀具进给速度，则进给步长（或插补步长）l为 lTF 用进给步长l代替弦长，有

lrTFr

将上式代入式（1-15），得

l21TF er

（1-16）

8r8r

式（1-16）反映了逼近误差er与插补周期T、进给速度F和圆弧半径r的关系。

根据式1-16，可以得到一个关系式：

l8er允r

（1-17）式中

er允——轮廓曲线允许的逼近误差；

r——圆弧半径；

l——轮廓步长，即单位时间（插补周期）内的进给量。

二、插补原理、进给速度与加工精度和加工效率的关系

从式1-16可以看出，逼近误差与进给速度、插补周期的平方成正比，与圆弧半径成反比。较小的插补周期，可以在小半径圆弧插补时允许较大的进给速度。从另一角度讲，进给速度、圆弧半径一定的条件下，插补周期越短，逼近误差就越小。对于一个确定的数控系统，插补周期一般是固定的，插补周期确定之后，一定的圆弧半径，应有与之对应的最大进给速度限定，以保证逼近误差er不超过允许值。对脉冲增量插补，进给速度越快，则脉冲当量值越大，加工误差也就越大，插补周期越短，插补精度越高；进给速度越快，插补精度越低，但效率越高。当加工精度要求很高（如微米级）时，在数控系统一定的情况下，进给速度的快慢将影响工件的形状精度，同时自然影响加工效率。

第五节

当今国际数控加工技术的发展趋势

1．高速切削 2．高精度加工 3．复合化加工 4．控制智能化

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

具体体现在以下几个方面：（l）加工过程自适应控制技术（2）加工参数的智能优化与选择（3）故障自诊断功能（4）智能化交流伺服驱动装置 5．互联网络化

6．计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，缩写为CIMS）

一般认为CIMS应由下列六个子系统组成：（1）计算机辅助经营和生产管理系统；

（2）计算机辅助产品设计／制造等开发工程系统；（3）自动化制造加工系统；（4）计算机辅助储运系统；（5）全厂质量控制系统；（6）数据库与通信系统。

计算机集成制造系统的发展可以实现整个机械制造厂的全盘自动化，成为自动化工厂或无人化工厂，是自动化制造技术的发展方向。

备

注