在CNC教學(xué)中，如何通過實(shí)際案例讓學(xué)生深入理解可持續(xù)發(fā)展理念

來源：發(fā)布時(shí)間：2024-12-26

1. **材料利用案例**

- **汽車零部件加工案例**

- 以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工為例，向?qū)W生展示傳統(tǒng)加工方式下材料的浪費(fèi)情況。在傳統(tǒng)工藝中，可能由于毛坯余量設(shè)計(jì)不合理，在粗加工階段去除了大量多余材料，而且這些材料難以回收利用。比如，有些鑄造毛坯的加工余量過大，在CNC銑削過程中，大量的金屬屑被當(dāng)作廢料處理。

- 對(duì)比現(xiàn)代可持續(xù)的加工方法，如采用近凈成形技術(shù)（如精密鑄造、壓鑄等）來制造缸體毛坯，使毛坯更接近終零件的形狀，減少CNC加工余量。同時(shí)，講解如何對(duì)加工產(chǎn)生的金屬屑進(jìn)行分類回收，例如，將鋁合金屑回收后重新熔煉用于制造其他汽車零部件。通過這種對(duì)比，讓學(xué)生深刻理解合理的毛坯設(shè)計(jì)和材料回收對(duì)可持續(xù)發(fā)展的重要性。

- **電子產(chǎn)品外殼加工案例**

- 在電子產(chǎn)品外殼加工中，很多企業(yè)過去采用整塊塑料板材進(jìn)行切割加工，導(dǎo)致大量邊角料浪費(fèi)。展示這種加工方式下的材料浪費(fèi)數(shù)據(jù)，如材料利用率可能只有60% - 70%。

- 引入先進(jìn)的加工理念，如采用注塑成型與CNC加工相結(jié)合的方式。首先通過注塑成型制造出接近終形狀的外殼坯件，然后利用CNC進(jìn)行高精度的修邊、鉆孔等加工。這種方式可以提高材料利用率，可達(dá)90%以上。通過實(shí)際的加工流程和材料利用數(shù)據(jù)對(duì)比，讓學(xué)生看到不同加工方式在可持續(xù)發(fā)展方面的巨大差異。

2. **能源消耗案例**

- **機(jī)床加工效率對(duì)比案例**

- 選取兩臺(tái)相同類型但不同年代的CNC機(jī)床，對(duì)同一個(gè)簡單的軸類零件進(jìn)行加工。老式機(jī)床在加工過程中，由于電機(jī)效率較低、控制系統(tǒng)不夠智能，可能會(huì)以較高的功率運(yùn)行，而且切削參數(shù)設(shè)置不夠優(yōu)化，導(dǎo)致加工時(shí)間較長，能源消耗大。

- 新型機(jī)床配備了高效節(jié)能的電機(jī)、先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)和自適應(yīng)控制技術(shù)。在加工過程中，數(shù)控系統(tǒng)能夠根據(jù)刀具的切削狀態(tài)和加工余量自動(dòng)調(diào)整切削參數(shù)，使機(jī)床以比較好的功率運(yùn)行。例如，新型機(jī)床在加工該軸類零件時(shí)，通過優(yōu)化切削速度和進(jìn)給量，加工時(shí)間縮短了30%，能源消耗降低了40%。通過實(shí)際的能源消耗數(shù)據(jù)和加工時(shí)間對(duì)比，讓學(xué)生理解優(yōu)化機(jī)床性能和加工策略對(duì)節(jié)能的關(guān)鍵作用。

- **加工工藝優(yōu)化案例**

- 以一個(gè)復(fù)雜的模具加工為例，在傳統(tǒng)加工工藝中，可能采用多次粗加工和精加工的步驟，每次加工過程中切削參數(shù)固定，沒有考慮模具不同部位的加工余量和材料硬度變化。這種加工方式導(dǎo)致機(jī)床在加工余量較小的區(qū)域仍然以較高的功率切削，浪費(fèi)能源。

- 展示優(yōu)化后的加工工藝，通過對(duì)模具進(jìn)行三維建模和余量分析，在編程時(shí)采用自適應(yīng)加工策略。即根據(jù)模具不同部位的余量和材料特性動(dòng)態(tài)調(diào)整切削參數(shù)。例如，在余量較大的區(qū)域采用較大的切削深度和進(jìn)給量進(jìn)行快速粗加工，在接近終尺寸的區(qū)域自動(dòng)降低切削參數(shù)進(jìn)行精加工。經(jīng)過這樣的工藝優(yōu)化，能源消耗可以降低約30%。讓學(xué)生明白合理的加工工藝規(guī)劃對(duì)能源節(jié)約的重要性。

3. **切削液使用與處理案例**

- **傳統(tǒng)切削液使用案例**

- 以一個(gè)傳統(tǒng)的金屬切削車間為例，過去大量使用油性切削液，由于沒有有效的回收系統(tǒng)，切削液在使用一次后就被當(dāng)作廢液排放。而且，油性切削液在加工過程中揮發(fā)產(chǎn)生有害氣體，對(duì)環(huán)境和工人健康造成危害。同時(shí)，展示傳統(tǒng)切削液使用過程中的浪費(fèi)情況，如切削液的流量控制不當(dāng)，導(dǎo)致切削液飛濺和過度消耗。

- 介紹現(xiàn)代切削液管理案例，一些先進(jìn)的機(jī)械加工企業(yè)采用了水性切削液，并配備了高效的切削液回收系統(tǒng)。通過過濾、離心分離等技術(shù)，切削液中的金屬屑和雜質(zhì)被去除，切削液可以循環(huán)使用。例如，企業(yè)通過這種方式將切削液的更換周期從原來的一周延長到一個(gè)月，減少了切削液的使用量和廢液排放。同時(shí)，水性切削液的使用減少了有害氣體的揮發(fā)，改善了車間環(huán)境。通過這種對(duì)比，讓學(xué)生理解切削液的合理選擇和回收處理對(duì)環(huán)境保護(hù)的重要性。

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