數(shù)控加工技術(shù)教案.doc

綿竹市職業(yè)中專學校課 時 授 課 教 案 【課程名稱】 數(shù)控加工技術(shù) 【授課班級】 09秋4、5 【授課時間】 第 周星期 第 節(jié) 【課 題】 緒論：數(shù)控加工定義、特點、發(fā)展 、內(nèi)容、任務【教學目的】 了解數(shù)控加工定義、發(fā)展、任務；掌握數(shù)控加工工藝的特點、內(nèi)容 【重點、難點】 數(shù)控加工定義、特點、內(nèi)容 【使用教具】 無 授課主要內(nèi)容一、數(shù)控加工的特點1數(shù)控加工的定義隨著社會生產(chǎn)和科學技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都離不開的機械產(chǎn)品日趨精密復雜，同時對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率也提出了越來越高的要求。尤其在航空航天、軍事、造船等領(lǐng)域所需求的零件，精度要求越來越高、形狀也越來越復雜，這些用普通機床是難以加工的。為適應加工復雜外形零件而發(fā)展起來的一種數(shù)字控制（簡稱NC）方法，是用數(shù)字化信號進行控制的一種自動化加工技術(shù)。數(shù)控機床是用數(shù)字化信號對機床的運動及其加工過程進行控制的機床。它是一種技術(shù)密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設(shè)備。數(shù)控加工則是根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求，編制成以數(shù)碼表示的程序，輸入到機床的數(shù)控裝置或控制計算機中，以控制工件和工具的相對運動，使之加工出合格零件的方法。在數(shù)控加工過程中，如果數(shù)控機床是硬件的話，數(shù)控工藝和數(shù)控程序則相當于軟件，兩者缺一不可?？梢姅?shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善的一種應用技術(shù)。實現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。但必須有編程前的數(shù)控工藝做必要準備工作和編程后的善后處理工作。嚴格說來，數(shù)控編程也屬于數(shù)控工藝的范疇。2數(shù)控加工的特點1）自動化程度高2）加工精度高3）對加工對象的適應性強4）生產(chǎn)效率高5）易于建立計算機通信網(wǎng)絡(luò)3數(shù)控加工工藝的特點1）數(shù)控加工的工藝內(nèi)容十分明確而且具體 進行數(shù)控加工時，數(shù)控機床是接受數(shù)控系統(tǒng)的指令，完成各種運動實現(xiàn)加工的。因此，在編制加工程序之前，需要對影響加工過程的各種工藝因素，如切削用量、進給路線、刀具的幾何形狀，甚至工步的劃分與安排等一作出定量描述，對每一個問題都要給出確切的答案和選擇，而不能像用通用機床加工時，在大多數(shù)情況下對許多具體的工藝問題，由操作工人依據(jù)自己的實踐經(jīng)驗和習慣自行考慮和決定。也就是說，本來由操作工人在加工中靈活掌握并可通過適時調(diào)整來處理的許多工藝問題，在數(shù)控加工時就轉(zhuǎn)變?yōu)榫幊倘藛T必須事先具體設(shè)計和明確安排的內(nèi)容。2）數(shù)控加工的工藝工作相當準確而且嚴密 數(shù)控加工不能像通用機床加工時可以根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題由操作者自由地進行調(diào)整。比如加工內(nèi)螺紋時，在普通機床上操作者于一個字符、一個小數(shù)點或一個逗號的差錯都有可能釀成重大機床事故和質(zhì)量事故。因為數(shù)控機床比同類的普通機床價格高得多，其加工的也往往是一些形狀比較復雜、價值也較高的工件，萬一損壞機床或工件報廢都會造成較大損失。根據(jù)大量加工實例分析，數(shù)控工藝考慮不周和計算與編程時粗心大意是造成數(shù)控加工失誤的主要原因。因此，要求編程人員除必須具備較扎實的工藝基本知識和較豐富的實際工作經(jīng)驗外，還必須具有耐心和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。3）數(shù)控加工的工序相對集中 一般來說，在普通機床上加工是根據(jù)機床的種類進行單工序加工。而在數(shù)控機床上加工往往是在工件的一次裝夾中完成工件的鉆、擴、鉸、銑、螳、攻螺紋等多工序的加工。這種“多序合一”現(xiàn)象也屬于“工序集中”的范疇，極端情況下，在一臺加工中心上可以完成工件的全部加工內(nèi)容。4數(shù)控加工的發(fā)展前景1）高速2）高精度3）高效率4）高可靠性二、本課程學習的主要內(nèi)容、特點1本課程學習的主要內(nèi)容及任務本課程是以研究數(shù)控機床加工中有關(guān)工藝問題為主要對象的應用技術(shù)。但由于數(shù)控機床的加工工藝與普通機床的加工工藝有許多相同之處，加之數(shù)控加工的工藝路線不是指從毛坯到成品的整個工藝過程，而僅是穿插于零件加工的整個工藝過程中間的幾道數(shù)控加工工藝過程的具體描述，這就要求數(shù)控加工工藝要與普通加工工藝銜接好。因而要真正學好數(shù)控加工工藝，必須首先掌握好普通機床的加工工藝。由于在數(shù)控機床加工前，要將機床的運動過程、零件的工藝過程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序，這就要求程序設(shè)計人員要有多方面的知識基礎(chǔ)。因此，本課程的內(nèi)容主要有：金屬切削原理、機械制造工藝理論基礎(chǔ)、機械加工工藝裝備（刀具與夾具）、典型零件加工工藝及工藝分析等。通過學習本課程，既要能解決數(shù)控加工現(xiàn)場施工中的一般工藝技術(shù)問題，又要初步具備編制中等復雜程度零件的普通機械加工工藝和數(shù)控機床加工工藝的能力。2本課程的特點和學習方法本課程是本專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)課，其特點是涉及面廣、實踐性強、靈活性大。它不僅包括金屬切削原理、刀具、夾具和機械加工工藝等，還要運用到以前學過的機械制圖、金屬材料與熱處理、公差配合、機械設(shè)計、機械制造基礎(chǔ)和數(shù)控機床等有關(guān)知識。而且需要綜合運用、靈活掌握。由于數(shù)控加工工藝同生產(chǎn)實際精密相連，其理論是前人長期生產(chǎn)實踐的總結(jié)。因此，學習中必須和生產(chǎn)實際相結(jié)合，只有通過生產(chǎn)實際和實踐性教學環(huán)節(jié)的配合，才能掌握有關(guān)知識，提高解決實際問題的能力。數(shù)控加工工藝具有很大的靈活性。同一個問題，加工同一個零件，不同的人、有不同的解決辦法；即使是同一個人，隨著生產(chǎn)條件的不同，解決問題的方法也不一樣。因此，對本課程的所有內(nèi)容，都必須牢固掌握，熟練應用，才能做到熟能生巧，達到靈活運用的目的。【課后作業(yè)】 【教學后記】 綿竹市職業(yè)中專學校課 時 授 課 教 案 【課程名稱】 數(shù)控加工技術(shù) 【授課班級】 09秋4、5 【授課時間】 第 周星期 第 節(jié) 【課 題】 刀具材料及其選用 【教學目的】 了解其他刀具材料 掌握對刀具材料的基本要求 掌握常用刀具材料及用途 【重點、難點】 高速鋼和硬質(zhì)合金 授課主要內(nèi)容刀具材料及其選用：刀具材料主要指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的優(yōu)劣，直接影響著生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和生產(chǎn)成本。而刀具的切削性能，首先取決于切削部分的材料；其次是幾何形狀及刀具結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計是否合理。一、對刀具材料的基本要求在切削過程中，刀具切削部分不僅要承受很大的切削力，而且要承受切屑變形和摩擦產(chǎn)生的高溫，要保持刀具的切削能力，刀具應具備如下的切削性能。1 高的硬度和耐磨性 刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度。常溫下一般應在HRC60以上。一般說來，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好。2 足夠的強度和韌性 刀具切削部分要承受很大的切削力和沖擊力。因此，刀具材料必須要有足夠的強度和韌性。3 良好的耐熱性和導熱性 刀具材料的耐熱性是指在高溫下仍能保持其硬度和強度，耐熱性越好，刀具材料在高溫時抗塑性變形的能力、抗磨損的能力也越強。刀具材料的導熱性越好，切削時產(chǎn)生的熱量越容易傳導出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。4 良好的工藝性 為便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性。包括熱加工性能（熱塑性、可焊性、淬透性）和機械加工性能。5良好的經(jīng)濟性二、常用刀具材料刀具材料的種類很多，常用的有工具鋼包括：碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼）、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石和立方氮化硼等。碳素工具鋼和合金工具鋼，因耐熱性很差，只宜作手工刀具。陶瓷、金剛石和立方氮化硼，由于質(zhì)脆、工藝性差及價格昂貴等原因，僅在較小的范圍內(nèi)使用。目前最常用的刀具材料是高速鋼和硬質(zhì)合金。1 高速鋼 是在合金工具鋼中加入較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。它具有較高的強度、韌性和耐熱性，是目前應用最廣泛的刀具材料。因刃磨時易獲得鋒利的刃口，又稱“鋒鋼”。高速鋼按用途不同，可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。1）普通高速鋼 普通高速鋼具有一定的硬度（6267 HRC）和耐磨性、較高的強度和韌性，切削鋼料時切削速度一般不高于5060m/min，不適合高速切削和硬材料的切削。常用牌號有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。2）高性能高速鋼 在普通高速鋼中增加碳、釩的含量或加入一些其它合金元素而得到耐熱性、耐磨性更高的新鋼種。但這類鋼的綜合性能不如普通高速鋼。常用牌號有9W18Cr4V 、9W6Mo5Cr4V2、 W6Mo5Cr4V3等。2 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是由硬度和熔點都很高的碳化物，用Co、Mo、Ni作粘結(jié)劑燒結(jié)而成的粉末冶金制品。其常溫硬度可達7882 HRC，能耐8501000的高溫，切削速度可比高速鋼高410倍。但其沖擊韌性與抗彎強度遠比高速鋼差，因此很少做成整體式刀具。實際使用中，常將硬質(zhì)合金刀片焊接或用機械夾固的方式固定在刀體上。我國目前生產(chǎn)的硬質(zhì)合金主要分為三類：1） K類（YG） 即鎢鈷類，由碳化鎢和鈷組成。這類硬質(zhì)合金韌性較好，但硬度和耐磨性較差，適用于加工鑄鐵、青銅等脆性材料。常用的牌號有：YG8、YG6、YG3，它們制造的刀具依次適用于粗加工、半精加工和精加工。數(shù)字表示Co含量的百分數(shù)，YG6即含Co為6%，含Co越多，則韌性越好。2） P類（YT） 即鎢鈷鈦類，由碳化鎢、碳化鈦和鈷組成。這類硬質(zhì)合金耐熱性和耐磨性較好，但抗沖擊韌性較差，適用于加工鋼料等韌性材料。常用的牌號有：YT5、YT15、 YT30等，其中的數(shù)字表示碳化鈦含量的百分數(shù)，碳化鈦的含量越高，則耐磨性較好、韌性越低。這三種牌號的硬質(zhì)合金制造的刀具分別適用于粗加工、半精加工和精加工。3） M類（YW） 即鎢鈷鈦鉭鈮類。由在鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金中加入少量的稀有金屬碳化物（TaC或NbC）組成。它具有前兩類硬質(zhì)合金的優(yōu)點，用其制造的刀具既能加工脆性材料，又能加工韌性材料。同時還能加工高溫合金、耐熱合金及合金鑄鐵等難加工材料。常用牌號有YW1、YW2。三、其他刀具材料簡介1.涂層硬質(zhì)合金 這種材料是在韌性、強度較好的硬質(zhì)合金基體上或高速鋼基體上，采用化學氣相沉積（CVD）法或物理氣相沉積（PVD）法涂覆一層極薄硬質(zhì)和耐磨性極高的難熔金屬化合物而得到的刀具材料。通過這種方法，使刀具既具有基體材料的強度和韌性，又具有很高的耐磨性。常用的涂層材料有TiC、TiN、Al2O3等。TiC的韌性和耐磨性好；TiN的抗氧化、抗粘結(jié)性好；Al2O3的耐熱性好。使用時可根據(jù)不同的需要選擇涂層材料。2.陶瓷 其主要成分是Al2O3，刀片硬度可達78 HRC以上，能耐12001450的高溫，故能承受較高的切削速度。但抗彎強度低，沖擊韌性差，易崩刃。主要用于鋼、鑄鐵、高硬度材料及高精度零件的精加工。3.金剛石金剛石分人造和天然兩種，做切削刀具的材料，大多數(shù)是人造金剛石，其硬度極高，可達10000 HV（硬質(zhì)合金僅為13001800 HV）。其耐磨性是硬質(zhì)合金的80120倍。但刃性差，對鐵族材料親和力大。因此一般不宜加工黑色金屬，主要用于硬質(zhì)合金、玻璃纖維塑料、硬橡膠、石墨、陶瓷、有色金屬等材料的高速精加工。4.氮化硼（CNB） 這是人工合成的超硬刀具材料，其硬度可達73009000HV，僅次于金剛石的硬度。但熱穩(wěn)定性好，可耐13001500高溫，與鐵族材料親和力小。但強度低，焊接性差。目前主要用于加工淬火鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金和一些難加工材料。刀具材料的選用應對使用性能、工藝性能、價格等因素進行綜合考慮，做到合理選用。例如，車削加工45鋼自由鍛齒輪毛坯時，由于工件表面不規(guī)則且有氧化皮，切削時沖擊力大，選用韌性好的K類（鎢鈷類）就比P類（鎢鈷鈦類）有利。又如車削較短鋼料螺紋時，按理要用YT，但由于車刀在工件切入處要受沖擊，容易蹦刃，所以一般采用YG比較有利。雖然它的熱硬性不如YT，但工件短，散熱容易，熱硬性就不是主要矛盾了?！菊n后作業(yè)】 【教學后記】 綿竹市職業(yè)中專學校課 時 授 課 教 案【課程名稱】 數(shù)控加工技術(shù) 【授課班級】 09秋4、5 【授課時間】 第 周星期 第 節(jié) 【課 題】 刀具種類及選擇 【教學目的】 銑刀的種類及選擇孔加工刀具的種類及選擇【重點、難點】 立銑刀、麻花鉆的選擇 【使用教具】 課件 授課主要內(nèi)容數(shù)控刀具的選用：選用數(shù)控刀具通常應考慮的因素、數(shù)控車削刀具的選用、數(shù)控旋轉(zhuǎn)類刀具的選用、數(shù)控機床刀柄的選用、工具系統(tǒng)。加工中心使用的刀具由刃具和刀柄兩部分組成。刃具有面加工用的各種銑刀和孔加工用的鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀及絲錐等。刀柄要滿足機床主軸的自動松開和拉緊定位，并能準確地安裝各種切削刀具和適應換刀機械手的夾持等。一、銑刀的種類及選擇常用銑刀的種類 銑刀種類很多，常用銑刀如下：1 面銑刀 面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃，常用于端銑較大的平面。面銑刀多制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)，刀齒為高速鋼或硬質(zhì)合金，刀體為40Cr。高速鋼面銑刀按國家標準規(guī)定，直徑d80250mm，螺旋角10，刀齒數(shù)Z1026。硬質(zhì)合金面銑刀與高速鋼銑刀相比，銑削速度較高、加工表面質(zhì)量也較好，并可加工帶有硬皮和淬硬層的工件，故得到廣泛應用。硬質(zhì)合金面銑刀按刀片和刀齒的安裝方式不同，可分為整體式、機夾一焊接式和可轉(zhuǎn)位式三種。2 立銑刀 立銑刀是數(shù)控銑削中最常用的一種銑刀，其結(jié)構(gòu)如圖所示。立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，圓柱表面的切削刃為主切削刃，端面上的切削刀為副切削刃。主切削刃一般為螺旋齒，這樣可以增加切削平穩(wěn)性，提高加工精度。由于普通立銑刀端面中心處無切削刃，所以立銑刀不能作軸向進給，端面刃主要用來加工與側(cè)面相垂直的底平面。為了改善切屑卷曲情況，增大容屑空間，防止切屑堵塞，刀齒數(shù)比較少，容屑槽圓弧半徑則較大。一般粗齒立銑刀齒數(shù)Z34，細齒立銑刀齒數(shù)Z58，套式結(jié)構(gòu)Z1020，容屑槽圓弧半徑r25mm。當立銑刀直徑較大時，還可制成不等齒距結(jié)構(gòu)，以增強抗振作用，使切削過程平穩(wěn)。標準立銑刀的螺旋角為4045（粗齒）和3035（細齒），套式結(jié)構(gòu)立銑刀的為 1525。直徑較小的立銑刀，一般制成帶柄形式。271mm的立銑刀為直柄；663mm的立銑刀為莫氏推柄；2580mm的立銑刀為帶有螺孔的7：24錐柄，螺孔用來拉緊刀具。直徑大干40160mm的立銑刀可做成套式結(jié)構(gòu)。3 模具銑刀 模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成，適用于加工空間曲面零件，有時也用于平面類零件上有較大轉(zhuǎn)接凹圓弧的過渡加工。模具銑刀可分為圓錐形立銑刀（圓錐半角3、5、7、10）、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄。它的結(jié)構(gòu)特點是球頭或端面上布滿了切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進給。銑刀工作部分用高速鋼或硬質(zhì)合金制造。國家標準規(guī)定直徑d463mm。4 鍵槽銑刀 鍵槽銑刀有兩個刀齒，圓柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既象立銑刀，又像鉆頭。加工時先軸向進給達到槽深，然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長。國家標準規(guī)定，直柄鍵槽銑刀直徑d222mm，錐柄鍵精銑刀直徑 d1450mm。鍵槽銑刀直徑的偏差有e8和d8兩種。鍵槽銑刀的圓周切削刃僅在靠近端面的一小段長度內(nèi)發(fā)生磨損，重磨時，只需刃磨端面切削刃，因此重磨后銑刀直徑不變。5 鼓形銑刀 主要用于對變斜角類零件的變斜角面的近似加工。它的切削刃分布在半徑為R的圓弧面上，端面無切削刃。二、孔加工刀具的選擇鉆孔刀具及其選擇 鉆孔刀具較多，有普通麻花鉆、可轉(zhuǎn)位淺孔鉆及扁鉆等。應根據(jù)工件材料、加工尺寸及加工質(zhì)量要求等合理選用。1麻花鉆在加工中心上鉆孔，大多是采用普通麻花鉆。麻花鉆有高速鋼和硬質(zhì)合金兩種。麻花鉆的切削部分有兩個主切削刃、兩個副切削刃和一個橫刃。兩個螺旋糟是切屑流經(jīng)的表面，為前刀面；與工件過渡表面（即孔底）相對的端部兩曲面為主后刀面；與工件已加工表面（即孔壁）相對的兩條刃帶為副后刀面。前刀面與主后刀面的交線為主切削刃，前刀面與副后刀面的交線為副切削刃，兩個主后刀面的交線為橫刃。橫刃與主切削刀在端面上投影之間的夾角稱為橫刃斜角，橫刃斜角5055；主切削刃上各點的前角、后角是變化的，外緣處前角約為30，鉆心處前角接近0，甚至是負值；兩條主切削刃在與其平行的平面內(nèi)的投影之間的夾角為頂角，標準麻花鉆的頂角2118。根據(jù)柄部不同，麻花鉆有莫氏錐柄和圓柱柄兩種。直徑為880mm的麻花鉆多為莫氏錐柄，可直接裝在帶有莫氏錐孔的刀柄內(nèi)，刀具長度不能調(diào)節(jié)。直徑為0.l20mm的麻花鉆多為圓柱柄，可裝在鉆夾頭刀柄上。中等尺寸麻花鉆兩種形式均可選用。麻花鉆有標準型和加長型。在加工中心上鉆孔，因無夾具鉆模導向，受兩切削刃上切削力不對稱的影響，容易引起鉆孔偏斜，故要求鉆頭的兩切削刃必須有較高的刃磨精度。2 擴孔刀具 標準擴孔鉆一般有34條主切削刃，切削部分的材料為高速鋼或硬質(zhì)合金，結(jié)構(gòu)形式有直柄式、錐柄式和套式等。擴孔直徑較小時，可選用直柄式擴孔鉆，擴孔直徑中等時，可選用錐柄式擴孔鉆，擴孔直徑較大時，可選用套式擴孔鉆。擴孔鉆的加工余量較小，主切削刃較短，因而容屑槽淺、刀體的強度和剛度較好。它無麻花鉆的橫刃，加之刀齒多，所以導向性好，切削平穩(wěn)，加工質(zhì)量和生產(chǎn)率都比麻花鉆高。擴孔直徑在2060mm之間時，且機床剛性好、功率大，可選用圖820所示的可轉(zhuǎn)位擴孔鉆。這種擴孔鉆的兩個可轉(zhuǎn)位刀片的外刃位于同一個外圓直徑上，并且刀片徑向可作微量（0.1mm）調(diào)整，以控制擴孔直徑。3鏜孔刀具鏜孔所用刀具為鏜刀。鏜刀種類很多，按切削刃數(shù)量可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。單刃鏜刀剛性差，切削時易引起振動，所以鏜刀的主偏角選得較大，以減小徑向力。鏜鑄鐵孔或精鏜時，一般取90；粗鏜鋼件孔時，取6075，以提高刀具的耐用度。鏜孔徑的大小要靠調(diào)整刀具的懸伸長度來保證，調(diào)整麻煩，效率低，只能用于單件小批生產(chǎn)。但單刃鏜刀結(jié)構(gòu)簡單，適應性較廣，粗、精加工都適用。在孔的精鏜中，目前較多地選用精鏜微調(diào)鏜刀。這種橫刀的徑向尺寸可以在一定范圍內(nèi)進行微調(diào)，調(diào)節(jié)方便，且精度高，其結(jié)構(gòu)如圖所示。調(diào)整尺寸時，先松開拉緊螺釘6，然后轉(zhuǎn)動帶刻度盤的調(diào)整螺母3，等調(diào)至所需尺寸，再擰緊螺釘6，使用時應保證錐面靠近大端接觸（即鏜桿90錐孔的角度公差為負值），且與直孔部分同心。健與健槽配合間隙不能太大，否則微調(diào)時就不能達到較高的精度。鏜削大直徑的孔可選用圖示的雙刃鏜刀。這種鏜刀頭部可以在較大范圍內(nèi)進行調(diào)整，且調(diào)整方便，最大鏜孔直徑可達1000 mm。雙刃鏜刀的兩端有一對對稱的切削刃同時參加切削，與單刃鏜刀相比，每轉(zhuǎn)進給量可提高一倍左右，生產(chǎn)效率高。同時，可以消除切削力對鏜桿的影響。4鉸孔刀具 加工中心上使用的鉸刀多是通用標準鉸刀。此外，還有機夾硬質(zhì)合金刀片單刃鉸刀和浮動鉸刀等。加工精度為IT 7IT10級、表面粗糙度Ra為0.81.6m的孔時，多選用通用標準鉸刀。通用標準鉸刀如圖所示，有直柄、錐柄和套式三種。錐柄鉸刀直徑為1032mm，直柄鉸刀直徑為620mm，小孔直柄鉸刀直徑為l6 mm，套式鉸刀直徑為2580mm。鉸刀工作部分包括切削部分與校準部分。切削部分為錐形，擔負主要切削工作。切削部分的主偏角為515，前角一般為0，后角一般為58。校準部分的作用是校正孔徑、修光孔壁和導向。為此，這部分帶有很窄的刃帶（0，0）。校準部分包括圓柱部分和倒錐部分。圓柱部分保證鉸刀直徑和便于測量，倒錐部分可減少鉸刀與孔壁的摩擦和減小孔徑擴大量。機用鉸刀a）直柄機用鉸刀 b）錐柄機用鉸刀 c）套式機用鉸刀 d）切削校準部分角度標準鉸刀有412齒。鉸刀的齒數(shù)除與鉸刀直徑有關(guān)外，主要根據(jù)加工精度的要求選擇。齒數(shù)過多，刀具的制造重磨都比較麻煩，而且會因齒間容屑槽減小，而造成切屑堵塞和劃傷孔壁以致使鉸刀折斷的后果。齒數(shù)過少，則鉸削時的穩(wěn)定性差，刀齒的切削負荷增大，且容易產(chǎn)生幾何形狀誤差。鉸刀齒數(shù)可參照表1選擇。表1 鉸刀齒數(shù)選擇鉸刀直徑/ mm1.53314144040齒數(shù)一般加工精度4468高加工精度4681012加工IT 5IT7級、表面粗糙度Ra為0.7m的孔時，可采用機夾硬質(zhì)合金刀片的單刃鉸刀。這種鉸刀的結(jié)構(gòu)如圖所示，刀片3通過楔套4用螺釘1固定在刀體上，通過螺釘7、銷子6可調(diào)節(jié)鉸刀尺寸。導向塊2可采用粘結(jié)和銅焊固定。機夾單刀鉸刀應有很高的刃磨質(zhì)量。因為精密鉸削時，半徑上的鉸削余量是在10m以下，所以刀片的切削刃口要磨得異常鋒利。 硬質(zhì)合金單刃鉸刀l、7螺釘 2導向塊 3刀片 4模套 5刀體 6鋪子鉸削精度為IT 6IT7級，表面粗糙度Ra為0.81.6m的大直徑通孔時，可選用專為加工中心設(shè)計的浮動鉸刀?！菊n后作業(yè)】 【教學后記】 綿竹市職業(yè)中專學校課 時 授 課 教 案【課程名稱】 數(shù)控加工技術(shù) 【授課班級】 09秋4、5 【授課時間】 第 周星期 第 節(jié) 【課 題】 數(shù)控刀具的特點和類型 【教學目的】 了解數(shù)控刀具的分類了解數(shù)控刀具的基本特點 掌握鏜、銑類刀具 【重點、難點】 鏜、銑類刀具 【使用教具】 課件 授課主要內(nèi)容一、數(shù)控機床的工具系統(tǒng)由于在數(shù)控機床上要加工多種工件，并完成工件上多道工序的加工，因此需要使用的刀具品種、規(guī)格和數(shù)量就較多。要加工不同工件所需刀具更多，因品種規(guī)格繁多而將造成很大困難。為了減少刀具的品種規(guī)格，有必要發(fā)展柔性制造系統(tǒng)和加工中心使用的工具系統(tǒng)。工具系統(tǒng)一般為模塊化組合結(jié)構(gòu)，在一個通用的刀柄上可以裝多種不同的刀具，使數(shù)控加工中的刀具品種規(guī)格大大減少，同時也便于刀具的管理。二、數(shù)控刀具的基本特點l 切削刀具由傳統(tǒng)的機械工具實現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍，刀具的切削性能有顯著的高。l 切削技術(shù)由傳統(tǒng)的切削工藝向創(chuàng)新制造工藝的飛躍，大大提高了切削加工的效率。l 刀具工業(yè)由脫離使用、脫離用戶的低級階段向面向用戶、面向使用的高級階段的飛躍，成為用戶可利用的專業(yè)化的社會資源和合作伙伴。l 切削刀具從低值易耗品過渡到全面進入“三高一專（高效率、高精度、高可靠性和專用化）”的數(shù)控刀具時代，實現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍；l 成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)；l 與現(xiàn)代科學的發(fā)展緊密相連，是應用材料科學、制造科學、信息科學等領(lǐng)域的高科技成果的結(jié)晶。數(shù)控加工刀具必須適應數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。三、數(shù)控刀具的分類1. 按照刀具結(jié)構(gòu)分：l 整體式：鉆頭、立銑刀等l 鑲嵌式：包括刀片采用焊接和機夾式l 特殊形式：復合式、減振式等2. 按照切削工藝分：l 車削刀具：外圓、內(nèi)孔、螺紋、成形車刀等l 銑削刀具：面銑刀、立銑刀、螺紋銑刀等l 鉆削刀具：鉆頭、鉸刀、絲錐等l 鏜削刀具：粗鏜刀、精鏜刀等四、車削類工具系統(tǒng) 車削加工中心上加工工件時需要的刀具 數(shù)控車削加工用工具系統(tǒng)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)，與機床刀架的形式、刀具類型及刀具是否需要動力驅(qū)動等因素有關(guān)。數(shù)控車床常采用立式或臥式轉(zhuǎn)塔刀架作為刀庫，刀庫容量一般為48把刀具，常按加工工藝順序布置，由程序控制實現(xiàn)自動換刀。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，換刀快速，每次換刀僅需l2s。圖示為數(shù)控車削加工用工具系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)體系。目前廣泛采用的德國DIN69880工具系統(tǒng)具有重復定位精度高、夾持剛性好、互換性強等特點。 五、鏜銑類工具系統(tǒng) 1 整體式工具系統(tǒng)圖示為鏜銑類整體式工具系統(tǒng)，即TMG整體式工具系統(tǒng)組成。它是把工具柄部和裝夾刀具的工作部分做成一體。要求不同工作部分都具有同樣結(jié)構(gòu)的刀柄，以便與機床的主軸相連，所以具有可靠性強、使用方便、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)換迅速及刀柄的種類較多的特點。圖示為TSG工具系統(tǒng)圖，該圖表明了TSG工具系統(tǒng)中各種工具的組合形式。TMG工具系統(tǒng)整體式工具系統(tǒng)組成2 模塊式工具系統(tǒng) 鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)即TMG工具系統(tǒng)是把整體式刀具分解成柄部（主柄模塊）、中間連接塊（連接模塊）、工作頭部（工作模塊）三個主要部分，然后通過各種連接結(jié)構(gòu)，在保證刀桿連接精度、強度、剛性的前提下，將這三部分連接成整體，如圖所示。模塊式工具系統(tǒng)組成 這種工具系統(tǒng)可以用不同規(guī)格的中間連接塊，組成各種用途的模塊工具系統(tǒng)，既靈活、方便，又大大減少了工具的儲備。例如國內(nèi)生產(chǎn)的TMG10、TMG21模塊工具系統(tǒng)，發(fā)展迅速，應用廣泛，是加工中心使用的基本工具?！菊n后作業(yè)】 【教學后記】 綿竹市職業(yè)中專學校課 時 授 課 教 案【課程名稱】 數(shù)控加工工藝 【授課班級】 09秋4、5 【授課時間】 第 周星期 第 節(jié) 【課 題】 常見定位方法和定位元件 【教學目的】 了解常見定位方法、類型了解常見定位元件類型 掌握常見定位元件作用 【重點、難點】 定位元件的類型、作用 【使用教具】 課件 授課主要內(nèi)容工件的定位是通過工件上的定位基準面和夾具上定位元件工作表面之間的配合或接觸實現(xiàn)的，一般應根據(jù)工件上定位基準面的形狀，選擇相應的定位元件。一、工件以平面定位工件以平面定位時，常用定位元件：固定支承、可調(diào)支承、浮動支承、輔助支承。1固定支承 固定支承有支承釘和支承板兩種形式，平頭支承釘和支承板用于已加工平面的定位；球頭支承釘主要用于毛坯面定位；齒紋頭支承釘用于側(cè)面定位，以增大摩擦系數(shù)。限制一個移動自由度。2可調(diào)支承 可調(diào)支承用于工件定位過程中，支承釘高度需調(diào)整的場合，可調(diào)支承大多用于毛坯尺寸、形狀變化較大，以及粗加工定位。限制一個移動自由度。3浮動支承 工件定位過程中，能隨著工件定位基準位置的變化而自動調(diào)節(jié)的支承，稱為浮動支承。浮動支承常用的有三點式和二點式，無論哪種形式的浮動支承，其作用相當于一個固定支承，只限制一個移動自由度，主要目的是提高工件的剛性和穩(wěn)定性。用于毛坯面定位或剛性不足的場合。4輔助支承 輔助支承是指由于工件形狀、夾緊力、切削力和工件重力等原因，可能使工件在定位后還產(chǎn)生變形或定位不穩(wěn)，為了提高工件的裝夾剛性和穩(wěn)定性而增設(shè)的支承。因此，輔助支承只能起提高工件支承剛性的輔助定位作用，而不起限制自由度的作用，更不能破壞工件原有定位。二、工件以圓孔定位 工件以圓孔定位時，常用的定位元件有：定位銷、圓柱心軸、圓錐銷、圓錐心軸。1定位銷 定位銷分為短銷和長銷。短銷只能限制兩個移動自由度，而長銷除限制兩個移動自由度外，還可限制兩個轉(zhuǎn)動自由度。2圓柱心軸 圓柱心軸定位有間隙配合和過盈配合兩種。間隙配合拆卸方便，但定心精度不高；過盈配合定心精度高，不需夾緊，但裝拆工件不方便。3圓錐銷 采用圓錐銷定位時，圓錐銷與工件圓孔的接觸線為一個圓，限制工件三個移動自由度。4圓錐心軸 限制工件三個移動自由度和兩個轉(zhuǎn)動自由度。3三、工件以外圓柱面定位 工件以外圓柱面定位時，常用定位元件：支承板、V形塊、定位套、半圓孔襯套、錐套和三爪自動定心卡盤，最常見的是V形塊和三爪自動定心卡盤。1V形塊的優(yōu)點是對中性好，可以使工件的定位基準軸線保持在V形塊兩斜面的對稱平面上，而且不受工件直徑誤差的影響，安裝方便。V形塊有窄V形塊、寬V形塊和兩個窄V形塊組合等三種結(jié)構(gòu)形式。窄V形塊定位限制工件的兩個自由度；寬V形塊或兩個窄V形塊組合定位，限制工件兩個移動自由度和兩個轉(zhuǎn)動自由度。2三爪自動定心卡盤能夠自動地將工件的軸線確定在要求的位置上。限制工件兩個移動自由度和兩個轉(zhuǎn)動自由度?！菊n后作業(yè)】 【教學后記】 綿竹市職業(yè)中專學校課 時 授 課 教 案【課程名稱】 數(shù)控加工技術(shù) 【授課班級】 09秋4、5 【授課時間】 第 周星期 第 節(jié) 【課 題】 定位誤差分析 【教學目的】 掌握基準位移誤差 掌握基準不重合誤差 掌握定位誤差的分析與計算 【重點、難點】 定位誤差的分析與計算 【使用教具】 課件 授課主要內(nèi)容加工時，因定位不準確而引起的加工誤差稱為定位誤差，常用表示。它包括基準不重合誤差和基準位移誤差兩部分。一、定位誤差的產(chǎn)生1 基準不重合誤差 工件的定位基準與設(shè)計基準不重合時產(chǎn)生的加工誤差稱為基準不符誤差，用表示。基準不重合誤差的大小等于定位基準與設(shè)計基準之間的尺寸公差。即： 2 基準位移誤差 由定位副的制造誤差和間隙引起定位基準位置的變動量稱為基準位移誤差，用表示?；鶞饰灰普`差的大小為定位基準的最大變動范圍，即：AA 式中： A最大工序尺寸；A最小工序尺寸。因此，定位誤差為上述兩方面的矢量和。即 式中的和是有方向的。如果、方向相同（或相反）且與加工尺寸線方向平行（相一致），則兩項可以直接相加（或相減）；如果、方向與加工面的尺寸線方向不平行（即不一致），則需將、投影到加工尺寸線方向來計算。二、定位誤差的分析與計算根據(jù)定位方式分別計算出基準不符誤差和基準位移誤差后，按一定規(guī)律將其合成即可得到定位誤差。1 工件以外圓柱面在V形塊上定位時的定位誤差 工件以外圓柱面在V形塊中定位，由于工件定位面外圓直徑有公差，對一批工件而言，當直徑由最小D變到最大D時，工件中心（即定位基準）將在V形塊的對稱中心平面內(nèi)上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件中心由變到，其變化量（即）幾何關(guān)系推出： 工件以外圓柱面在V形塊上定位的基準不符誤差與設(shè)計基準的位置有關(guān)，分別介紹其定位誤差。設(shè)計基準與定位基準重合，則基準不符誤差0，其定位誤差為： 0 0 設(shè)計基準a與定位基準不重合，除含有定位基準位移誤差外，還有基準不符誤差。假定定位基準不動，當工件直徑由最小D變到最大D時，設(shè)計基準a的變化量為，就是的大小，其方向由a到，與定位基準變到的方向相同，故其定位誤差是二者之和，即： 設(shè)計基準b與定位基準不重合的另一種情況。當工件直徑由最小D變到最大D時，設(shè)計基準b的變化量仍為，但其方向由b到，與定位基準變到的方向相反，故其定位誤差是二者之差，即：+= = (1) 可見，工件以外圓柱面在V形塊定位時，如果設(shè)計基準不同, 產(chǎn)生的定位誤差也不同。其中以下母線為設(shè)計基準時，定位誤差最小，也易測量。故軸類零件的鍵槽尺寸，一般多以下母線標注。2 工件以圓孔在心軸上定位時的定位誤差 這里介紹工件以圓孔在間隙配合心軸上的定位情況。1）心軸水平放置 工件因自重始終靠在孔的下邊，即單邊接觸。僅反映在徑向，單邊向下。即： =(+) 2）心軸垂直放置 因為無法預測間隙偏向哪一邊，定位基準孔在任何方向都可作雙向移動，故其最大位移量（即）較心軸水平放置時大一倍。即： Dd 因為心軸垂直放置（雙邊接觸）與水平放置（單邊接觸）不同，（最小間隙）無法在調(diào)整刀具時預先清除補償。所以必須考慮的影響。3 工件以一面兩孔組合定位時的定位誤差 工件以一面兩孔定位的定位誤差也是由基準位移誤差和基準不重合誤差組成，下面先討論基準位移誤差，然后根據(jù)具體例子來計算定位誤差。工件以一面兩孔定位的基準位移誤差包括兩類，即沿平面內(nèi)任意方向的基準位移誤差和基準轉(zhuǎn)角誤差 。1）平行于二定位孔連心線方向的（即工件的方向） 由于該方向自由度由豎放的圓柱銷限制，為任意邊接觸，所以其中決定于圓柱銷與定位孔的最大配合間隙，即：X 2）垂直于二定位孔連心線方向的（即工件的和方向） 這兩個自由度由圓柱銷1、削邊定位銷2共同限制，兩銷連心線為;若兩銷與兩孔均處于最大配合間隙，且兩孔以上母線與銷接觸，則兩孔連心線下移；反之，上移。其最大位置變動量可按孔1中心線位置的最大變動量=計算，但若銷1 為上母線接觸而銷2為下母線接觸，或反過來銷1 為下母線接觸而銷2為上母線接觸，兩孔連心線相對于兩銷連心線產(chǎn)生基準轉(zhuǎn)角誤差。3）轉(zhuǎn)角誤差 取決于兩孔和兩銷的最大配合間隙和、中心距L以及工件的偏移方向?？山朴嬎銥閍rc tg arc tg 式中：圓柱銷與定位孔的最大配合間隙； 削邊銷與定位孔的最大配合間隙?？梢姡瑸榱藴p小轉(zhuǎn)角誤差，兩定位孔之間的距離應盡可能大些?！菊n后作業(yè)】 【教學后記】 綿竹市職業(yè)中專學校課 時 授 課 教 案【課程名稱】 數(shù)控加工工藝 【授課班級】 09秋4、5 【授課時間】 第 周星期 第 節(jié) 【課 題】 工件定位原理、夾具的分類和組成 【教學目的】 了解夾具的功用、機床夾具的分類 掌握工件定位的基本原理 掌握機床夾具的組成 【重點、難點】 工件定位原理、夾具的組成 【使用教具】 課件 授課主要內(nèi)容一、夾具的功用在機床上加工零件時，為保證加工精度，必須先使工件在機床上占據(jù)一個正確的位置，即定位。然后將其壓緊夾牢，使其在加工中保持這一正確位置不變，即夾緊。從定位到夾緊的全過程稱為工件的裝夾。二、工件定位的基本原理1 六點定位原理 工件在空間具有六個自由度，即沿x、y、z三個直角坐標軸方向的移動自由度、和繞這三個坐標軸的轉(zhuǎn)動自由度、。因此，要完全確定工件的位置，就必須消除這六個自由度，通常用六個支承點（即定位元件）來限制工件的六個自由度，其中每一個支承點限制相應的一個自由度。2 六點定位原理的應用 六點定位原理對于任何形狀工件的定位都是適用的，如果違背這個原理，工件在夾具中的位置就不能完全確定。然而，用工件六點定位原理進行定位時，必須根據(jù)具體加工要求靈活運用，工件形狀不同，定位表面不同，定位點的布置情況會各不相同，宗旨是使用最簡單的定位方法，使工件在夾具中迅速獲得正確的位置。3工件的定位l） 完全定位 工件的六個自由度全部被夾具中的定位元件所限制，而在夾具中占有完全確定的惟一位置，稱為完全定位。2）不完全定位 根據(jù)工件加工表面的不同加工要求，定位支承點的數(shù)目可以少于六個。有些自由度對加工要求有影響，有些自由度對加工要求無影響，這種定位情況稱為不完全定位。不完全定位是允許的，3）欠定位 按照加工要求應該限制的自由度沒有被限制的定位稱為欠定位。欠定位是不允許的。因為欠定位保證不了加工要求。4）過定位 工件的一個或幾個自由度被不同的定位元件重復限制的定位稱為過定位。當過定位導致工件或定位元件變形，影響加工精度時，應該嚴禁采用。但當過定位并不影響加工精度，反而對提高加工精度有利時，也可以采用。三、機床夾具的分類機床夾具的種類很多，按使用機床類型分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他機床夾具等。按驅(qū)動夾具工作的動力源分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具和自夾緊夾具等。按專門化程度可分為以下幾種類型的夾具：1 通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標準化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具。如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗和萬能分度頭等。這類夾具主要用于單件小批生產(chǎn)。2 專用夾具 專用夾具指專為某一工件的某一加工工序而設(shè)計制造的夾具。結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大批大量生產(chǎn)。3 組合夾具 組合夾具是指按一定的工藝要求，由一套預先制造好的通用標準元件和部件組裝而成的夾具。使用完畢后，可方便地拆散成元件或部件，待需要時重新組合成其他加工過程的夾具。適用于數(shù)控加工、新產(chǎn)品的試制和中、小批量的生產(chǎn)。4 可調(diào)夾具 可調(diào)夾具包括通用可調(diào)夾具和成組夾具，它們都是通過調(diào)整或更換少量元件就能加工一定范圍內(nèi)的工件，兼有通用夾具和專用夾具的優(yōu)點。數(shù)控機床夾具常用通用可調(diào)夾具、組合夾具。四、機床夾具的組成機床夾具的種類雖然很多，但其基本組成是相同的。1定位裝置 定位裝置是由定位元件及其組合而構(gòu)成，用于確定工件在夾具中的正確位置。2夾緊裝置 夾緊裝置用于保持工件在夾具中的既定位置，保證定位可