?
《数控机床与加工工艺》
电子教案文档
德清职业中专娄海滨
课题一：数控加工工艺概述（一）（时间二课时）
标题：数控加工工艺概念一、教学目的：
明确数控加工中加工工艺的作用，以及制定加工工艺的优劣对数控加工的重大影响，理解数控加工工艺的概念，掌握数控加工工艺的主要内容。
二、教学安排：
旧课复习内容：
普通加工工艺的内容与过程
（二）新课教学知识点与重点、难点,
1.1 数控加工与数控工艺
1.1.1 数控加工过程
数控加工的概念（理解）（中数控车、铣考证要求知识点）
数控加工的基本原理（理解）（中数控车、铣考证要求知识点）
1.1.2 数控加工工艺概念与工艺过程
数控加工工艺的概念（掌握）
数控加工工艺过程的概念（理解）
1.2 数控加工工艺的主要内容
数控加工工艺设计的主要内容（重点掌握）（中级数控车、铣考证要求知识点）
工艺设计的优劣对数控加工的影响（理解）
（三）新课内容：
1.1 数控加工与数控工艺
1.1.1 数控加工过程
数控加工的概念数控加工就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，并输入到数控机床的数控系统，以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。
数控加工的基本原理与加工过程虽然数控加工与传统的机械加工相比，在加工的方法和内容上有许多相似之处，但由于采用了数字化的控制形式和数控机床，许多传统加工过程中的人工操作被计算机和数控系统的自动控制所取代。
数控加工过程如图1-1所示，其具体步骤为：
第一步：
首先阅读零件图纸，充分了解图纸的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等；
第二步：根据零件图纸的要求进行工艺分析，其中包括零件的结构工艺性分析、材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等；
第三步：根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息——如：加工工艺路线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进给量、吃刀深度）以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开或关）等，并填写加工工序卡和工艺过程卡；
第四步：根据零件图和制定的工艺内容，再按照所用数控系统规定的指令代码及程序格式进行数控编程；
第五步：将编写好的程序通过传输接口，输入到数控机床的数控装置中。调整好机床并调用该程序后，就可以加工出符合图纸要求的零件。
1.1.2 数控加工工艺概念与工艺过程数控加工工艺的概念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。
数控加工工艺过程的概念数控加工工艺过程是利用切削刀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。
1.2 数控加工工艺的主要内容
数控加工工艺设计的主要内容数控加工中进行数控加工工艺设计的主要内容包括以下：
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、校验和修改；
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。
工艺设计的优劣对数控加工的影响工艺设计的好坏对数控加工有重大的影响例一：车削工件加工的先后顺序对工件加工精度的影响例二：铣削工件选择的刀具走刀路经对工件加工精度的影响
（四）新课小结：
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，它包含了确定数控加工内容；进行工艺分析和零件图形的数学处理；制定工艺方案；选择数控机床的类型；确定工步和进给路线；选择或设计刀具、夹具和量具；确定切削参数；编写、校验和修改加工程序；编写加工工艺技术文件等方面内容。
2、工艺设计的好坏直接影响了数控加工的尺寸精度和表面精度、加工时间的长短、材料和人工的耗费，甚至直接影响了加工的安全性。所以要切实掌握好数控加工工艺的内容和制定数控加工工艺的方法。 ?
四、作业：
1、数控加工的过程如何？
2、数控加工工艺的概念是什么？它在数控加工中起到什么样的作用？
3、进行数控加工工艺设计的主要内容有哪些？
4、工艺设计的好坏对数控加工具有哪些影响？
课题二：数控加工工艺概述（二）
标题：数控加工与工艺技术的新发展 02
一、教学目的,
明确数控加工中加工工艺的作用和特点，了解目前国内外数控加工领域在数控加工工艺技术方面的最新发展动向和趋势。
二、教学安排：
（一）? 旧课复习内容：
1、数控加工工艺过程的概念
２、数控加工工艺设计的主要内容
（二）新课教学知识点与重点、难点：
1.3 数控加工工艺的特点
数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点（理解）（难点）（中级数控车、铣考证要求知识点）
1.4 数控加工与工艺技术的新发展（了解）
高速切削
高精加工
（三）新课内容：
1.3 数控加工工艺的特点
数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短、设备使用费用高等特点。在数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。
1、数控加工工艺内容要求更加具体、详细
普通加工工艺：许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据实际经验和习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。
数控加工工艺：所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。
2、数控加工工艺要求更严密、精确
普通加工工艺：加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。
数控加工工艺：自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑，否则导致严重的后果。
如：（1）攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否需要退刀清理一下切屑再继续加工。
（2）普通机床加工可以多次“试切”来满足零件的精度要求，数控加工过程严格按规定尺寸进给，要求准确无误。
因此，数控加工工艺设计要求更加严密、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
编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的简单再现，在对零件图进行数学处理和计算时，编程尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零件的形状几何关系重新调整计算，才能确定合理的编程尺寸。
4、考虑进给速度对零件形状精度的影响
制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响。在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运算完成的。根据差补原理分析，在数控系统已定的条件下，进给速度越快，则插补精度越低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其在高精度加工时这种影响非常明显。
5、强调刀具选择的重要性
复杂形面的加工编程通常采用自动编程方式，自动编程中必须先选定刀具再生成刀具中心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿功能的数控机床来说，若刀具预先选择不当，所编程序只能推倒重来。
6、数控加工工艺的特殊要求
（1）由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也较好，因此在同等情况下，数控机床切削用量比普通机床大，加工效率也较高。
（2）数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数控加工工艺的明显特点是工序相对集中，表现为工序数目少，工序内容多，并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序，所以数控加工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。
（3）由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式和夹具设计时，要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题。
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普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容对数控加工工艺来说属于已基本确定的内容，所以制定数控加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析，关键在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。复杂表面的刀具运动轨迹生成需借助自动编程软件，既是编程问题，当然也是数控加工工艺问题。这也是数控加工工艺与普通加工工艺最大的不同之处。
1.4 数控加工与工艺技术的新发展随着计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展。整体数控加工技术向着CIMS（计算机集成制造系统）方向发展。
高速切削
受高生产率的驱使，高速化已是现代机床技术发展的重要方向之一。主要表现在：
1、数控机床主轴高转速
作用：主轴高转速减少了切削力，也减少了切削深度，有利于克服机床振动，排屑率大大提高，热量被切屑带走，故传入零件中的热量减低，热变形大大减小，提高了加工精度，也改善了加工面粗糙度。因此，经过高速加工的工件一般不需要精加工。
提高主轴转速的手段：采用电主轴（内装式主轴电动机），即主轴电动机的转子轴就是主轴部件，从而可将主轴转速大大提高。
日本的超高速数控立式铣床：主轴最高转速达100,000r/min
2、工作台高快速移动和高进给速度
当今知名数控系统的进给率都有了大幅度的提高。目前的最高水平是
分辨率为1μm时,最大快速进给速度可达240m/min；
当程序段设定进给长度大于1mm时：最大进给速度达80m/min
（并且具有1.5g的加减速率）。
高精加工
高精加工是高速加工技术与数控机床的广泛应用结果。以前汽车零件的加工精度要求在0.01mm数量级，现在随着计算机硬盘、高精度液压轴承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到0.1μm,加工精度进入了亚微米世界。
提高数控设备加工精度的方法：
（1）提高机械设备的制造精度和装配精度
（2）减小数控系统的控制误差
提高数控系统的分辨率
以微小程序段实现连续进给
使CNC控制单位精细化
提高位置检测精度，
位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制
（3）采用补偿技术：齿隙补偿、丝杆螺距误差补偿、刀具误差补偿、热变形误差补偿、空间误差综合补偿等技术。
（四）、新课小结,
1、由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短、设备使用费用高等特点。
2、随着计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展。
五、作业：
1、数控加工工艺与普通加工工艺的区别在哪里，其特点是什么？
2、数控加工与工艺技术有哪些新发展动向？
3、实现高速切削有何优越性？如何实现数控机床主轴的高转速？
4、可以采用哪些方法实现高精加工？
课题三：数控刀具与应用（一）
标题：数控刀具概述 03
一、教学目的,
介绍并让学说懂得数控刀具的种类、要求与特点，数控刀具的材料、失效形式和可靠度分析，为选用刀具作好知识的准备。
二、教学安排：
（二）? 旧课复习内容：
1、数控加工的概念
２、数控加工工艺过程
（二）新课教学知识点与重点、难点：
2.1 数控刀具的类型与特点
数控刀具的分类（了解）
数控刀具的要求与特点（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
2.2 数控刀具的材料
数控刀具的材料（了解）
2.3 数控刀具的失效形式及可靠性
数控刀具的失效形式、影响与对策（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
数控刀具的可靠度（了解）
（三）新课内容：
2.1 数控刀具的类型与特点
数控刀具的种类
（介绍、了解数控刀具的种类，以便选择先进、合适的数控刀具）（准备各式刀具）
１、从结构上可分为：整体式，镶嵌式，内冷式，减振式，机夹可转位刀具等。
２、从加工工艺上可分为：车刀，钻刀（钻头），镗刀，铣刀。
３、数控“刀具”的发展趋势：由整体式工具系统向模块式工具系统发展。有利于提高劳动生产率，提高加工效率，提高产品质量。
数控刀具的要求与特点
（让学生懂得数控刀具为什么要具备下述条件和特点，这是选择和评价刀具的依据）
１、要有很高的切削效率。提高切削速度致关重要，硬质合金刀具切削速度可达500—600m/min,陶瓷刀具可达800—1000m/min
２、要有很高的精度和重复定位精度，一般3—5μ或者更高。
３、要有很高的可靠性和耐用度，是选择刀具的关键指标,
４、实现刀具尺寸的预调和快速换刀，缩短辅助时间提高加工效率
５、具有完善的模块式工具系统，储存必要的刀具以适应多品种零件的生产
６、建立完备的刀具管理系统，以便可靠、高效、有序的管理刀具系统
７、要有在线监控及尺寸补偿系统，监控加工过程中刀具的状态，提高加工可靠度。
2.2 数控刀具的材料
数控刀具的材料
（主要介绍材料的宏观力学性能，为选择刀具作知识准备）
（学习刀具材料掌握其性能，以便依据工件材料、加工要求和机床等加工条件，选用先进、合适的刀具）
１、高速钢（High speed steel）,分W系和Mo系两大类，具有回火二次硬化功能高于淬火硬度又具有较好的韧度，比普通工具钢耐磨、比硬质合金韧性高。
２、硬质合金（Cemented carbide）,分钨钴类（WC）、钨钛钴类（ＷC—TiC）、钨钛钽（铌）钴类（WC－TiC－TaC），按ISO标准分为
（１）Ｋ类，即国标YG，适合加工短切屑黑色金属（铸铁）和有色金属及非金属。
（２）Ｐ类，即国标YT，适合加工长切屑黑色金属（塑性好的材料低碳钢）
（３）Ｍ类，即国标YW，综合性能好，既可加工铸铁又可加工钢材及有色金属
３、陶瓷（Ceramics），分为两大类，纯氧化铝类（白色陶瓷）和TiC添加类（黑色陶瓷），陶瓷特耐高温，在2000度条件下，仍具有高的硬度，非常耐磨，但是，韧性很低，不能承受冲击，适用于精加工和高速切削
４、立方碳化硼（Cubic boron nitride,CBN），是在高温、高压条件下人工合成的新型刀具材料，其性能与金刚石相似，能高速切削淬火钢和耐热钢，是高速切削的首选 刀具材料。
５、聚晶金刚石（Polymerize crystal diamond,PCD）即人工合成的金刚石，是在高温、高压下合成的新型刀具材料，硬度极高，但是，与铁系材料有很强的亲和力，易使碳元素扩散而磨损，只适用于加工有色金属、非金属如陶瓷等极硬的材料。
2.3 数控刀具的失效形式及可靠性
控刀具失效形式、原因、影响与控制失效对策
（结合实际，讲述数控刀具的各种主要失效形式、分析其原因、产生的影响、以及控制失效的办法与对策）
（结合实际，讲述数控刀具的各种主要失效形式、分析其原因、产生的影响、以及控制失效的办法与对策）
失效形式
失效理念
刀具失效的原因
产生的影响
控制失效方法与对策
后刀面磨 损
机械应力导 致摩擦磨损
1.刀具材料硬度不足
2.后角偏小
3.切削速度过高
4.进给量过大
降低加工尺寸精度
1、选用耐磨刀具材料
2、降低切削速度
3、加大进给量
4、增大后角
前刀面磨 损
摩檫和扩散导致前刀面磨损
1.刀具材料硬度足
2.切削速度过高
3.进给量过大
4.切屑与前刀面损
5.发热区域扩散
影响排屑降低主切削韧强度
1、? 降低切削速度
2、? 降低进给量
3、? 选用涂层硬质合金刀具材料
边界磨损
主切削韧上的边界磨损
1.工件材料表面硬化
2.锯齿状切屑
影响切屑流向导致崩刃
1、? 降低切削速度
2、? 降低进给量
3、? 选用耐摸刀剧材料
4、? 增大前角
积屑瘤
粘附堆积在主切削刃旁的前刀面上的工件材料的微粒
1.工件材料塑性太大
2.中速切削（5-50）m/min
3.切削热
1、? 引起振动导致崩刃
2、? 降低表面质量
3、? 降低尺寸精度
1、? 改善工件材料的切削加工性
2、? 选用亲和力小的涂层硬质合金和陶瓷刀具材料
3、? 使用合适的冷却液
刃口剥落
切削刃上出现小缺口
排屑不畅所致
降低加工表面质量降低尺寸精度
1、? 选用强度高的刀具材料
2、? 改善刀具几何角度
崩刃
切削刃大片崩落
切削应力过大刃口强度不足刀具材料强度与韧度不足
切削不能进行
1、? 选用强度刃度高的刀具材料
2、? 降低切削负荷
3、? 适当减小前、后角
热裂纹
切削热不均匀导致
进给量过大被吃刀量过大
降低工件加工表面质量
选用合适的冷却方式降低进给量降低被吃刀量
刀具可靠性分析
1、刀具可靠性：在规定的切削条件和时间内完成额定工作的能力（具有统计特征和随机特征）
2、刀具耐用度：在规定的条件和时间内完成额定工作的概率
R（t）+F(t)=1
3、靠耐用度：tr是指刀具能达到规定的可靠度r时的耐用度即R(tr)=r 则tr=Rˉ1(t)
多齿刀具可靠度Rｚ(t)=[R(t)]ｚ 因一齿损坏则刀具损坏，因此可靠度比单齿低。
现行刀具的可靠度评价以长期生产经验为依据。
（四）、新课小结,
1、数控“刀具”的发展趋势：由整体式工具系统向模块式工具系统发展。有利于提高劳动生产率，提高加工效率，提高产品质量。
2、数控刀具的要求与特点 ?
五、作业：
１、数控刀具的材料有那些？分别按硬度和韧性分析其性能。
２、分析刀具失效的主要形式及产生的原因和对策。
课题四：数控刀具与应用（二）
标题：数控刀具分析、选择与运用 04
一、教学目的,
介绍数控刀具特点与要求，选择刀具及刀具系统应考虑的因素，以实例说明选择刀具的过程，使学生学习和掌握依据加工环境正确选择和使用加工刀具的方法。
二、教学安排：
（三）? 旧课复习内容：
1、数控刀具的类型、材料、特点
２、数控刀具的失效形式、产生的影响以及控制的方法。
（二）新课教学知识点与重点、难点：
2.4 数控刀具的选择
选择数控刀具时应考虑的因素（理解）
车削系统、铣镗系统（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
工具管理系统(了解)；
（三）新课内容：
2.4 数控刀具的选择
数控刀具（分两大系统：车削系统和铣镗削系统）的特点与要求数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便，切削性能强、耐用度高。合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。
刀具选择应考虑的主要因素
１、被加工工件的材料、性能：金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。
２、加工工艺类别；车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。
３、工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。
４、刀具能承受的切削用量。
５、辅助因数：操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。
车削系统（整体式工具系统）
１、组成：由刀片（刀具）、刀体、接柄（或柄体）、刀盘等
２、可转位刀片的代码及参数
３、可转位刀片的断屑槽槽型：断屑自如、排屑流畅
４、可转位刀片的夹紧方式：楔块上压式、杠杆式、螺钉上压式
要求：夹紧可靠、定位准确、排屑流畅、结构简单、操作方便
５、可转位刀片的选择
１）、刀片材料选择：高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方碳化硼或金刚石
２）、刀片尺寸选择：有效切削韧长度、被吃刀量、主偏角等
３）、刀片形状选择：依据表面形状、切削方式、刀具寿命、转位次数等
４）、刀片的刀尖半径选择：
Ａ、粗加工、工件直径大、要求刀刃强度高、机床刚度大时选大刀尖圆弧
Ｂ、精加工、切深小、细长轴加工、机床刚度小选小刀尖圆弧
刀具系统（模块式工具系统）
１、组成；刀片（刀具）、刀杆（或柄体）、主轴或刀片（刀具）、工作头、连接杆、主柄、主轴所组成
２、数控铣削刀具的选择
１）、铣刀类型的选择：
Ａ、加工较大平面选择面铣刀，
Ｂ、加工凸台、凹槽、小平面立铣刀，
Ｃ、加工毛坯面和粗加工孔选择镶硬质合金玉米铣刀，
Ｄ、曲面加工选择球头铣刀，
Ｅ、加工空间曲面模具型腔与凸模表面选择模具铣刀，
Ｆ、加工封闭键槽选键槽铣刀，等等
２）、铣刀参数的选择
Ａ、面铣刀主要参数选择
a)、标准可转位面铣刀直径在Φ16－Φ630）：粗铣时直径选小的，精铣时铣刀直径选大的，
b)、依据工件材料和刀具材料以及加工性质确定其几何参数：
铣削加工通常选前角小的铣刀，强度硬度高的材料选负前角，工件材料硬度不大选大后角、硬的选小后角，粗齿铣刀选小后角，细齿铣刀取大后角，铣刀的刃倾角通常在-５－-１５度，主偏角在４５－９０度
Ｂ、立铣刀主要参数选择
a)、刀具半径r应小于零件内轮廓最小曲率半径ρ
b)、零件的加工高度H≤（1/4－1/6）r
c)、不通孔或深槽选取l=H+(5~10)mm
d)、加工外形及通槽时选取l=H+rε+(5~10)mm
e)、加工肋时刀具直径为D=(5~10)b
f)、粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径D
D=d+2[δsin(φ/2)-δ1]/[1-sin(φ/2)]
３、加工中心刀具的选择
加工中心刀具通常由刃具和刀柄两部分组成,刃具有面加工用的各种铣刀和孔加工用的各种钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀及丝锥等，刀柄要满足机床主轴自动松开和夹紧定位，并能准确地安装各种刃具和适应换刀机械手的夹持等要求。
１）、对加工中心刀具的基本要求
Ａ、刀具应有较高的刚度
Ｂ、重复定位精度高
Ｃ、刀刃相对主轴的一个定位点的轴向和径向位置应能准确调整
２）、孔加工刀具的选择
Ａ、钻孔刀具及其选择
Ｂ、扩孔刀具及其选择
Ｃ、镗孔刀具及其选择，应特别重视刀杆的刚度
３）、刀具尺寸的确定
主要是刀具的长度和直径的选择，如加工孔依据其深度和孔径选择
４、刀柄的选择
１）、依据被加工零件的工艺选择刀柄
２）、刀柄配备的数量：与被加工零件品种、规格、数量、难易程度、机床负荷有关
３）、正确选择刀柄柄部形式
４）、坚持选择加工效率高的刀柄
５）、综合考虑合理选用模块式和复合式刀柄
工具系统
１、工具系统发展趋势：向着柔性制造系统和模块化组合结构发展
２、车削类工具系统
３、镗铣类工具系统：分整体失和模块式工具系统
４、刀具管理系统：
１）、是柔性制造系统中一个很重要、技术难度很大的系统
２）、刀具管理系统的任务
３）、刀具管理系统的基本功能原始资料、系统计划、硬件配置和软件系统等等。
（四）、新课小结,
1、数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便，切削性能强、耐用度高。合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。
2、刀具选择应考虑的主要因素。
3、工具系统向着柔性制造系统和模块化组合结构发展。 ?
五、作业：
１、选择面铣刀和立铣刀参数时应考虑那些因素？
２、选择加工中心刀柄时应注意什么？
３、刀具管理系统的任务和基本功能是什么？
课题五：工件在数控机床上的装夹（一）
标题：机床夹具概述 05
一、教学目的,
掌握夹具的分类、组成和作用，了解各典型夹具的结构和功能。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控刀具的材料。
2、数控刀具的选择。
（二）新课教学知识点与重点、难点：
3.1 机床夹具概述
3.1.1 工件的安装工件安装的内容、方法（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）；
3.1.2 夹具的分类（了解）
3.1.3夹具的组成和作用（掌握）
3.1.4 典型夹具介绍（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）；
（三）新课内容：
3.1 机床夹具概述
3.1.1 工件的安装机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对的于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。
工件安装的内容包括：
定位：使工件相对于机床及刀具处于正确的位置。
夹紧：工件定位后，将工件紧固，使工件在加工过程中不发生位置变化。
定位与夹紧的关系：是工件安装中两个有联系的过程，先定位后夹紧，
安装的方法：
1、用找正法安装：
1)方法：
a)把工件直接放在机床工作台上或放在四爪卡盘、机用虎钳等机床附件中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧；
b)先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕进行找正实现装夹。
2)特点：
a)这类装夹方法劳动强度大、生产效率低、要求工人技术等级高；
b)定位精度较低，由于常常需要增加划线工序，所以增加了生产成本；
c)只需使用通用性很好的机床附件和工具，因此能适用于加工各种不同零件的各种表面，特别适合于单件、小批量生产。
2、用夹具装夹安装：
1)工件装在夹具上，不再进行找正，便能直接得到准确加工位置的装夹方式。
2)特点：避免了找正法划线定位而浪费的工时，还可以避免加工后的工件的加工误差分散范围扩大，夹装方便。
虎钳装夹
找正法与用夹具装夹工件的对比
设加工工件如上图所示
1、采用找正法装夹工件的步骤：
1)先进行划线，划出槽子的位置；
2)将工件放在立式铣床的工作台上，按划出的线痕进行找正，找正完成后用压板或虎钳夹紧工件。
3)根据槽子线痕位置调整铣刀相对工件的位置，调整好后才能开始加工。
4)加工中需先试切一段行程，测量尺寸，根据测量结果再调整铣刀的相对位置，直至达到要求为止。
5)每加工一个工件均重复上述步骤。
因此这种装夹方法不但费工费时，而且加工出一批工件的加工误差分散范围较大。 ?
2、采用夹具装夹采用夹具装夹方法，不需要进行划线就可把工件直接放入夹具中去。工件的A面支承在两支承板2上；B面支承在两齿纹顶支承钉3上；端面靠在支承钉4上，这样就确定了工件在夹具中的位置，然后旋紧螺母9通过压板8把工件夹紧，完成了工件的装夹过程。下一工件进行加工时，夹具在机床上的位置不动，只需松开螺母9进行装卸工件即可。
夹具装夹图
3.1.2 夹具的分类可按应用范围、使用机床、夹紧动力源来分类。
a) 按工艺过程的不同，夹具可分为机床夹具、检验夹具、装配夹具、焊接夹具等；
b) 按机床种类的不同，机床夹具又可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具等；
c) 按所采用的夹紧动力源的不同又可分为手动夹具、气动夹具等；
d) 根据使用范围分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调夹具和成组夹具等类型。
各类夹具的定义及特点如下表所示。
通用夹具 通用性强，被广泛应用于单件小批量生产专用夹具 专为某一工序设计，结构紧凑、操作方便、生产效率高、加工精度容易保证，适用于定型产品的成批和大量生产。
组合夹具 由一套预先制造好的标准元件和合件组装而成的专用夹具。
通用可调夹具 不对应特定的加工对象，适用范围宽，通过适当的调整或更换夹具上的个别元件，即可用于加工形状、尺寸和加工工艺相似的多种工件。
成组夹具 专为某一组零件的成组加工而设计，加工对象明确,针对性强。通过调整可适应多种工艺及加工形状、尺寸。
e) 随行夹具：随行夹具是自动或半自动生产线上使用的夹具，虽然它只适用于某一种工件，但毛坯装上随行夹具后，可从生产线开始一直到生产线终端在各位置上进行各种不同工序的加工。根据这一点，随行夹具的结构也具有适用于各种不同工序加工的通用性。
3.1.3夹具的组成与作用（10分钟）
组成：定位元件、夹紧装置、联接元件、对刀或导向元件、其它装置、夹具体。
夹具组成
1) 定位元件：用于确定工件在夹具中的位置。
2) 夹紧装置：用于夹紧工件。
3) 对刀、导引元件：确定刀具相对夹具定位元件的位置。
4) 其它装置：如分度元件等。
5) 连接元件和连接表面：用于确定夹具本身在机床主轴或工作台上的位置。
6) 夹具体：用于将夹具上的各种元件和装置连接成一个有机整体。
作用：
(1)保证稳定可靠地达到各项加工精度要求；
(2)缩短加工工时，提高劳动生产率；
(3)降低生产成本；
(4)减轻工人劳动强度；
(5)可由较低技术等级的工人进行加工；
(6)能扩大机床工艺范围。
对尺寸精度的保证
1、夹具上装有对刀块5，利用对刀塞尺10塞入对刀块工作面与立铣刀切削刃之间来确定铣刀相对夹具的位置，此时可相应横向调整铣床工作台的位置和垂直升降工作台来达到刀具相对对刀块的正确位置。
2、由于对刀块的两个工作面与相应夹具定位支承板2和齿纹顶支承钉3的各自支承面已保证和尺寸，因而最终保证铣出槽子的a和b尺寸，如下图所示。
3、至于槽子长度的位置尺寸,则依本调整铣床工作台纵向进给的行程挡块的位置，使立式铣床工作台纵向进给的终结位置保证铣刀距支承钉4的距离等于c。由于工件以端面与支承钉4的工作面相接触，因而最终使铣出槽子的长度位置达到尺寸的要求。
夹具精度的保证
加工一批工件时，只要在允许的刀具尺寸磨损限度内，都不必调整刀具位置，不需进行试切，直接保证加工尺寸要求。这就是用夹具装夹工件时，采用调整法达到尺寸精度的工作原理。
3.1.4 典型夹具介绍通过实物、模型，了解各种夹具的结构、安装、调整。
车床夹具心轴式、角铁式、花盘式等。注意夹具与机床的连接方式（锥柄与过渡盘）
铣床夹具直线进给式、圆周进给式等。用定位健确定夹具与机床的相对位置；用对刀装置调整刀具与夹具的正确位置。
下图中表示铣槽夹具安装在立式铣床的工作台上的情况。
铣槽夹具
钻床夹具固定式、覆盖式、翻转式、滑柱式等。用钻套导引刀具，并观察钻模板的型式。
（四）、新课小结,
1、工件安装的内容和方法。
2、夹具的分类和组成。
3、典型夹具的结构。
三、作业：
1、何谓机床夹具？夹具有哪些作用？
2、机床夹具有哪几个组成部分？各起何作用？
3、为什么夹紧不等于定位？
课题六：工件在数控机床上的装夹（二）
标题：定位基准的选择 06
一、教学目的,
掌握工件定位的基本原理、定位基准的选择原则，了解常用定位元件及定位方式。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、 工件的安装
2、 夹具的组成
（二）新课教学知识点与重点、难点：
3.2 工件定位的基本原理
六点定位原理（重点掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
六点定位原理的应用（理解）（难点）
3.3 定位基准的选择原则（中级数控车铣考证要求知识点）
粗基准的选择原则（掌握）；精基准的选择原则（重点掌握）（难点）
（中级数控车铣考证要求知识点）
辅助基准的选择原则（了解）
3.4 常见定位元件及定位方式（中级数控车铣考证要求知识点）
以平面定位的定位元件（掌握）；
以圆孔定位的定位元件（掌握）
以外圆柱面定位的定位元件（理解）
（三）新课内容：
3.2 工件定位的基本原理
3.2.1 六点定位原理,
自由度的概念：
六点定位原理的概念：
夹具用合理分布的六个支承点，分别限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原理”。
3.2.2 六点定位原理的应用
完全定位、不完全定位、欠定位、过定位。
3.3 定位基准的选择原则
3.3.1 基准的概念与分类
基准：零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。
设计基准：零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准。
工艺基准：零件加工、测量和装配过程中使用的基准。分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。
3.3.2 精基准的选择原则
应保证加工精度和工件安装方便可靠。
基准重合原则：选用设计基准作为定位基准。
基准统一原则：采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面。
自为基准原则：选择加工表面本身作为定位基准。
互为基准原则：工件上两个相互位置要求很高的表面加工时，互相作
为基准。
3.3.3 粗基准的选择原则
应保证各加工面有足够的余量，并尽快获得精基面。
若要求保证某重要表面加工余量均匀，选该表面为粗基准。
若要求保证加工面与不加工面间的位置，选不加工表面为粗基准。
粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。
粗基准表面，应平整光洁。
3.3.4 辅助基准的选择原则
为装夹方便或实现基准统一，人为制造的一种定位基准。
3.4 常用定位元件及定位方式
3.4.1 工件以平面定位
定位元件常用支承钉和支承板。辅助支承和浮动支承的应用。
3.4.2 工件以圆柱孔定位
定位元件为圆柱销和各种心轴。
3.4.3 工件以外圆柱面定位
定位元件常用有V型块、定位套。
（四）新课小结
1、 六点定位原理是工件正确定位的依据。不同的定位基准，定位支承点的分布不同。
2、 各种基准的概念，精基准选择应保证加工精度；粗基准的选择应保证各加工表面的余量。
3、 不同的定位方式，定位元件不同。
五、作业,
1、何谓“六点定位原理”？“不完全定位”和“过定位”是否均不能采用？为什么？
2、什么叫粗基准和精基准？试述它们的选择原则。
3、试分析下列加工情况的定位基准：
（1）浮动铰刀铰孔 （2）车削阶梯轴 （3）精加工齿形面
4、试述常用定位元件所限制的自由度。
课题七：工件在数控机床上的装夹（三）
标题：定位误差 07
一、教学目的,
掌握夹具的分类、组成和作用，了解各典型夹具的结构和功能。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容,
1、 精基准的选择原则。
2、 工件常用的定位方式。
（二）新课内容知识点：
3.5.1 定位误差定位误差的概念、产生的原因（重点掌握）（难点）（中级数控车铣考证要求知识点）
定位误差的计算（了解）
3.5.2 夹紧装置
对夹紧装置的基本要求；夹紧力三要素的确定原则（重点掌握）
（难点）（中级数控车铣考证要求知识点）
夹紧气、液动设备（了解）。
（三）新课内容：
3.5 定位误差与夹紧
3.5.1 定位误差定位误差的概念指一批工件在夹具中的位置不一致而引起的误差。用△D表示。
产生原因：基准不重合误差△B与基准位移误差△Y。
定位误差的计算
△D=△B±△Y；
工件以平面定位：△D=△B，（△Y=0）
工件以内孔定位：△Y=1/2（(D+(d）
工件以外圆柱面定位：△Y=0.707(D（90°V型块定位）
3.5.2 夹紧装置对夹紧装置的基本要求,
1、夹紧过程中，不能改变工件定位占据的正确位置。
2、夹紧力大小合适。
3、结构简单，制造维修易。
4、操作方便，安全、省力。
夹紧力的确定原则,
1、夹紧力方向的确定原则：
（1）夹紧力应朝向工件的主要定位面。如挂图。
（2）夹紧力应尽量与切削力、重力方向一致，以减少夹紧力。
（3）夹紧力应指向工件刚性好的方向。
2、夹紧力作用点的确定原则：
（1）作用点应在定位元件支承的范围内。挂图。
（2）作用点应位于工件刚性好的部位。
（3）作用点应尽量靠近加工面。
3、夹紧力大小的确定：
（1）手动夹紧：不需算出夹紧力的确切数据。
（2）机动夹紧：按静力平衡原理计算理论夹紧力，乘以安全系数，以决定动力部分的尺寸（如气缸、活塞的直径等）。
夹紧气、液动力装置,
机动夹紧装置一般由夹紧元件、中间传递部分和力源部分组成。
典型气动传动系统一般由气源部分如空压机、储气罐，控制部分如各种阀、执行元件如气缸等组成。
液压系统较气动夹紧系统结构尺寸小，夹紧刚性大，无噪音等。
（五）新课小结
1、 定位误差是由基准不重合误差和基准位移误差产生的。
2、 典型定位方式定位误差的计算方法。
对夹紧装置的基本要求和夹紧力的确定 ?
五、作业：
1、 什么叫定位误差？产生定位误差的原因是什么？
2、 夹紧装置设计的基本要求是什么？确定夹紧力的方向和作用点的准则有哪些？
3、 常用的夹紧动力装置有哪些？各有何特点？
课题八：数控车削加工工艺概述标题：数控车削加工工艺概述及对刀与装夹 08
一、教学目的,
了解数控车床的组成、布局及分类，理解数控车削的适宜加工对象，掌握数控车削加工的装夹与对刀。
三、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控加工的产生与发展
2、数控技术的涵盖技术
（二）新课教学知识点与重点、难点：
4.1 概述
数控车床结构及分类（了解）
数控车的主要加工对象（掌握）
4.2 数控车削加工工件的装夹与对刀
数控车削通用夹具的装夹（重点掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
数控加工工件装夹的找正方式（理解）
数控车削加工的对刀（掌握）（重点与难点）中级数控车铣考证要求知识点）
（三）新课内容：
4.1 数控加工与数控工艺
数控车床的组成与布局结合实训室的数控车床，讲述数控车床的结构组成、布局。让学生清楚布局的差异是在刀架与导轨。
数控车床的分类
（1） 按数控系统功能分类：全功能型，数控型。
（2） 按主轴的配置形式分类：卧式，立式。
（3） 按数控系统控制的轴数分类：两轴控制，四轴控制。
数控车床的主要加工对象
4.2 数控车削加工工件的装夹与对刀
4.2.1、数控车削加工工件的装夹
数控车通用夹具的装夹
（1） 工件定位要求
（2） 定位基准选择原则
基准重合原则；基准统一原则；便于装夹原则；便于对刀原则。
（3） 常用装夹方式
三爪自定心卡盘装夹；两顶尖之间装夹；卡盘和顶尖装夹；双三爪定心卡盘装夹。
工件采用找正方式装夹
找正要求；找正方法；装夹方式
其它数控车床夹具
用于轴类工件夹具；用于盘类工件的夹具。
4.2.2、数控车削加工工件的对刀
数控加工中与对刀有关的概念
刀位点；起刀点；对刀点与对刀；对刀基准点；对刀参考点；换刀点。
确定对刀点的一般原则
对刀方法
（1） 试切对刀
A、用G92指令建立工件坐标系对刀步骤：机床回参考点――试切测量――计算坐标增量――对刀――建立工件坐标系。
B,用G54－G59零点偏置指令建立工件坐标系对刀
C,改变参考点位置，通过回参考点直接对刀
D、多刀加工时的对刀――利用刀具长度补偿功能对刀
E,车刀刀尖有圆弧半径时的对刀
（2） 机外对刀仪对刀
（3） ATC对刀
（4） 自动对刀
（四）新课小结：
2、 数控车削加工的对象是和数控加工方法直接相互联系的，理解数控加工对象一定要了解数控加工特点。
2、数控车装夹与对刀是数控车削加工一项基本内容，装夹的目的是为满足加工精度要求，本课讲述各种装夹方式。对刀方面，本课重点讲述试切对刀方法及步骤，同时也对其它对刀方法作了介绍。 ?
五、作业：
1、 数控车床适合加工那些特点回转体零件？为什么？
2、 数控车对刀有哪几种方法，各种方法有何特点？
课题九：数控车削加工工艺（一）
标题：数控车削加工内容及零件图形的数学处理 09
一、教学目的,
掌握数控车削工艺要解决的主要问题，各种问题解决的主要方法。重点掌握零件图形的数学处理，理解编程尺寸采用平均尺寸的目的。
三、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控车床的布局及加工对象
2、数控车削的装夹与对刀
（二）新课教学知识点与重点、难点：
4.3数控加工工艺分析1（中级数控车铣考证要求知识点）
数控加工内容的选择（理解）
零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定（重点掌握）（难点）
（三）新课内容：
4.3 数控加工工艺分析1
4.3.1 选择并确定进行数控加工的内容
数控加工内容的选择
（1） 由轮廓曲线构成的回转表面
（2） 具有微小尺寸要求的结构表面
（3） 同一表面采用多种设计要求的结构
（4） 表面有严格几何关系要求的表面
通用机床难加工质量难保证内容作为重点选择内容
（4） 表面有严格位置精度要求但普通机床无法一次加工完成
（5） 表面粗糙度要求严格的锥面、曲面、端面等
通用机床加工效率低，可选择数控机床
不宜采用数控加工的内容
（1） 需较长时间占机调整加工的加工内容
（2） 不能一次装夹加工完成的其它零星部位
4.3.2、对零件进行数控加工工艺分析
结构工艺性分析
（4） 零件结构的工艺性?
以右图为例讲解
（5） 零件结构工艺性分析的主要内容
a) 审查与分析零件图纸中尺寸标注方法是否适合数控加工
b) 审查与分析图纸中几何元素的条件是否充分，正确
c) 审查与分析数控车加工零件的结构合理性
精度与技术要求分析
主要内容：精度要求与各项技术要求是否齐全、合理；分析本工序车削精度是否达到图纸要求，注意给其它工序留有余量；较高位置精度的表面应在一次装夹中完成；表面粗糙度较高表面应确定恒线速切削。
4.3.3、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定
编程原点的选择
选在设计基准上；容易找正对刀；编程方便；位置能够容易准确的确定；编程原点应选在对称中心。
编程尺寸设定值的确定
（1） 编程尺寸确定的步骤：
A,基本尺寸换算成平均尺寸
B,保持原重要的几何关系不变并修改一般尺寸
C,计算未知结点坐标尺寸计算
D、编程尺寸的最后形成
此内容结合书中例4－2、4－3讲解
（四）新课小结：
1、数控加工内容是讲述了数控加工类零件的重要选择原则，选择的优先顺序，工艺员的设备考虑方法。
2、数控加工零件结构工艺工艺分析是根据数控加工特点来分析，主要从尺寸标注、几何元素分析、结构合理性分析几个方面来进行。
3、零件编程尺寸设定值的确定以一个实例为基础讲解了零件数学处理的步骤，方法等。 ?
五、作业：
1、数控车削加工工序尺寸如何确定？
课题十：数控车削加工工艺分析（二）
标题：数控加工工序的安排 10
一、教学目的,
掌握数控车削工艺拟定的过程，理解并掌握数控工序的划分方法，工序顺序的安排，进给路线的确定。
三、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、选择并确定数控加工内容
2、零件的数控加工工艺分析
（二）新课教学知识点与重点、难点：
4.3.4 数控加工工艺分析2（中级数控车铣考证要求知识点）
数控加工工序的划分（掌握）
工步顺序的安排（重点掌握）（难点）
（三）新课内容：
4.3 数控加工工艺分析2
4.3.4 数控车削加工工艺过程拟定
数控车削外回转表面加工方安案的确定
（5） 精度IT7－IT8，Ra0.8－1.6，材料淬火钢外常用金属，可按粗车－半精车－精车方案加工。
（6） 精度IT5－IT6，Ra0.2－0.63，材料淬火钢外常用金属，可按粗车－半精车－精车－细车方案加工。
（7） 精度IT5，Ra<0.08，材料淬火钢外常用金属，可按粗车－半精车－精车－精密车方案加工。
（8） 材料淬火钢等难车削材料，淬火前可采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工。
数控车削内回转表面的加工方案的确定（5分钟）
同样的加工工艺方案比外回转面加工精度要第一个等级。
工序的划分
（1） 数控车削加工工序的划分
A,以一次安装进行的加工作为一道工序
B,以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序
C,以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序
D、以粗、精加工划分工序，以下图进行讲解。
零件图
（2） 回转类零件非数控车削加工工序的安排
A,有不适合数控车削加工的表面，安排相应的非数控类加工工序。
B,硬度及精度较高，热处理安排在数控车削加工之后
C,零件要求特殊，不能用数控车削加工完成的则安排其他加工工序
D、根据工厂条件采用非数控加工更合理，则安排非数控加工工序
工序顺序的安排
工步顺序和进给路线的确定
（3） 工序安排的一般原则先粗后精，先近后远，内外交叉，保证工件加工刚度，同一把刀连续加工。
（4） 进给路线确定
（四）新课小结：
3、 数控加工方案是一般根据零件加工精度、表面粗超度、材料、结构形状、尺寸等因素确定。
4、 当有多台数控车床加工时，工序划分以机床为单位进行
5、 工步顺序和进给路线安排一般是先粗后精，先近后远，内外交叉，保证工件加工刚度原则。确定进给路线重点在于确定粗加工及空行程的进给路线。 ?
五、作业：
1．数控车削工序顺序的安排原则有那些？工步顺序安排原则有那些？ 2．数控常用粗加工进给路线有那些方式？精加工路线应如何确定？
课题十一：数控车削加工工艺分析（三）
标题：数控加工参数的选择 11
一、教学目的,
掌握数控车削参数的选择，如加工余量、工序尺寸及公差的确定，切削用量的选择。加工时能根据不同的零件要求选择不同的加工参数。
三、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控加工方案的确定方法
2、工序的划分
3、工步顺序与进给路线的安排
（二）新课教学知识点与重点、难点：
4.3.4 数控加工工艺分析3（中级数控车铣考证要求知识点）
数控加工余量、工序尺寸、公差确定（重点掌握）
工艺尺寸链（掌握）（难点）
切削参数选择（重点掌握）
（三）新课内容：
4.3 数控加工工艺分析3
4.3.5工艺尺寸链知识
尺寸链的基本概念
尺寸链的组成，闭环，组成环概念
尺寸链的计算方法
尺寸链互换计算方法
4.3.6数控加工余量、工序尺寸及公差的确定
数控车削加工余量的确定见教材表4－1。要求学生掌握，今后加工以此为依据。
数控车削加工工序尺寸及公差的确定
按教材图4－37，图4－38，图4－39讲解主要分析编程原点与零件设计基准不重和时工序尺寸及公差的确定。
重点要讲清楚设计基准与安装基准不重和时为什么产生不重和误差，它的计算方法，数控为什么有些情况下不产生这些问题。
工艺尺寸链分析时采用不同的工艺过程进行分析，讲述清楚尺寸链中封闭环与组成环的变化。
4.3.7切削参数的选择
背吃刀量
背吃刀量是根据余量确定的，原则是尽量选择大的背吃刀量，减少进给次数。
查表4－1，表4－2
（四）新课小结：
1、数控车削加工不同的加工有不同的余量要求，它的确定方法主要根据余量表和经验。
2、因为加工中存在编程原点与设计基准不符，所以需要重新确定加工工序尺寸与公差。
3、切削参数主要是确定背吃刀量，主轴转速，进给速度等。选择方法主要根据表与经验。
五、作业：
1．数控车削加工进给速度如何确定？
2．有一套筒如图所示，以端面A定位加工缺口时，计算尺寸A3及其公差。
课题十二：先进车削加工技术标题：数控加工工艺文件及先进车削加工技术介绍 12
一、教学目的,
掌握数控车削工艺文件的制定及填写，难加工材料的数控车削加工方法，了解先进的数控车拉工艺。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、工艺尺寸链复习
2、加工余量、工序尺寸及公差的确定
3、切削参数的选择
（二）新课教学知识点与重点、难点：
4.4 数控车削加工工艺文件制定（中级数控车铣考证要求知识点）
数控车削加工工序卡片（重点掌握）
数控加工程序说明卡（掌握）
走刀路线图（掌握）（难点）
刀具卡片（掌握）
4.7 数控车拉工艺介绍（了解）
（三）新课内容：
4.4 数控车削加工工艺文件
数控车削加工工序卡片
见教材表4－6，注意，数控车工序卡片与普通车有许多相似之处，不同的是加工图中应注明编程原点与对刀点，要进行编程简要说明及切削参数的确定。
数控加工工序说明卡
主要对加工工序卡进行说明。
数控加工走刀路线图
数控车削加工刀具卡片
内容包括：与工步对应的刀具号、刀具名称、刀具型号、刀片型号和牌号、刀尖半径。
数控车削加工刀具调整图
在图中主要反映刀具参数，刀位点，工件装夹方式，工件坐标原点，主要尺寸程序设定值。
数控加工专用技术文件的编写要求
4.7 数控车拉工艺介绍
4.7.1 车拉工艺原理
车拉切削加工实际是车削和拉削加工的结合。在车拉加工时，促了工件作旋转运动以外，道具也作运动。
4.7.2 车拉工艺的应用
（四）新课小结：
1、数控加工工艺文件包含了数控工序卡片，工序说明卡，走刀路线图，刀具卡片等。
2、数控车拉工艺是近年开始应用的先进车削方式，主要应用于汽车制造厂曲轴的生产。 ?五、作业：
1．难加工材料有那些？特点是什么？
2．数控车拉工艺特点？
课题十三：典型零件的数控车削加工工艺标题：典型数控车削零件加工工艺分析 13
一、教学目的,
通过对典型数控车削零件加工工艺的分析，使学生对前课所讲授的数控车削工艺知识有一个系统的了解，并学会对一般数控车削零件加工工艺进行分析，制定加工方案。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控加工余量、工序尺寸、公差确定
2、工艺尺寸链
3、切削参数选择
（二）新课教学知识点与重点、难点：
数控车削零件加工工艺分析与制定过程（重点掌握）（中级数控车考证要求知识点）
（三）新课内容：
4.5 典型数控车削零件的加工工艺分析
4.5.1 轴类零件数控车削加工工艺
注意工艺分析和制定过程，
零件图纸工艺分析－确定装夹方案－确定工序方案－确定工步顺序－确定进给路线－确定所用刀具－确定切削参数－填写工艺文件
以教材图4－40模具芯轴零件讲解：
（1） 零件图纸工艺分析
尺寸精度要求不高，角度面较多，还有圆弧面。
（2） 装夹方案
从零件可看出，直径20轴可以装夹，定位不得不选在斜面根，直径26轴太短无法装夹。还可以两端用顶针装夹。
（3） 工序方案
A：分为四道工序，工序1，加工Φ64×38柱面；工序2掉头装夹Φ64×38柱面，打中心孔，加工Φ62×62面；工序3 钻螺纹底孔；工序4 加工SR19.4圆弧面、锥面
B：分为5道工序，工序1，加工Φ64×38柱面，和Φ26柱面；并打中心孔；掉头加工Φ20×62表面，并钻螺纹孔；两端用顶针装夹，加工各锥面；切除Φ26端面中心孔，加工SR19.4球面。
（4） 工序确定后，可以确定工步顺序，加工路线，及刀具，切削参数。
4.5.2 以教材图4－45轴套类零件工艺进行讨论讲解：
零件工艺性分析
零件结构复杂，适合数控加工。精度上，Φ24.4与Φ6.1端面两处尺寸精度较高。
确定装夹方案
考虑工序基准与定位基准重合，选择A面与B面为轴向与径向定位基准进行装夹。
注意，该零件属薄壁件，易变形，采用软爪夹紧。考虑对刀和测量，软爪上设一基面。
确定工步顺序、进给路线及刀具
（1） 粗车外园表面，刀具：80o菱形刀片。
（2） 半精车25o、15o外圆锥面及三处R2过渡圆弧。刀具：Φ6圆形刀。
（3） 粗车内孔端部，刀具：三角形刀片。
注意，此道工步是为下一道工步服务，减少钻削加工变形。
（4） 钻削内孔深部。刀具：Φ18钻头。
（5） 粗车内锥面及半精车其余内表面。刀具：55o菱形刀片。
（6） 精车外园柱面及端面。刀具：80o菱形刀片。
（7） 精车25o外圆锥面及R2圆弧面。刀具：R2圆弧车刀。
（8） 精车15o外圆锥面及R2圆弧面。刀具：R2圆弧车刀。
（9） 精车内表面。刀具：55o菱形刀片。
（10） 加工深处Φ18.7内孔。刀具：80o菱形刀片。
确定切削用量
（四）新课小结：
本次课主要针对两个典型数控车削类零件进行工艺的讲解和学生自我分析，培养学生的车削加工工艺技能。 ?
五、作业：
课题十四：数控铣削加工工艺概述标题：数控加工工艺概述及对刀与装夹 14
一、教学目的：
了解有关数控铣床类型、数控铣削的主要加工对象等一些相关概念，并通过一定的教师讲解和学生动手实验，让学生熟练掌握数控铣削加工工件的安装及对刀和换刀的方式。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控车削的主要加工对象
2、数控车削加工工件的安装、对刀与换刀方式
（二）新课教学知识点与重点、难点,
5.1概述
数控铣床的类型（了解）
数控铣削的主要加工对象（理解）
数控铣床的坐标系统（重点掌握）（中级数控铣考证要求知识点）
数控铣削加工工件的安装（掌握）（中级数控铣考证要求知识点）
（三）新课内容：
5.1概述
数控铣床的类型数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，在数控加工中占据了重要地位。世界上首台数控机床就是一部三坐标铣床，这主要因于铣床具有X、Y、Z三轴向可移动的特性，更加灵活，且可完成较多的加工工序。现在数控铣床已全面向多轴化发展。目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元也是在数控铣床和数控镗床的基础上产生的。
数控铣床的分类：
（1）立式数控铣床主轴轴线垂直于水平面，是数控铣床中常见的一种布局形式，应用范围广泛。
（2）卧式数控铣床
主轴轴线平行于水平面，主要用来加工箱体类零件。为了扩大功能和加工范围，通常采用增加数控转盘来实现4轴或5轴加工。这样，工件在一次加工中可以通过转盘改变工位，进行多方位加工。
（3）立卧两用式数控铣床
主轴轴线方向可以变换，使一台铣床同时具备立式数控铣床和卧式数控铣床的功能。这类铣床适应性更强，适用范围广，生产成本低，所以数量逐渐增多。
立卧两用式数控铣床靠手动和自动两种方式更换主轴方向。有些立卧两用式数控铣床采用主轴头可以任意方向转换的万能数控主轴头，使其可以加工出与水平面成不同角度的工件表面。还可以在这类铣床的工作台上增设数控转盘，以实现对零件的“五面加工”。
数控铣削的主要加工对象铣削是机械加工中最常用的加工方法之一，主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰和镗孔加工与攻丝等。适于采用数控铣削的零件有：
（1）平面类零件
带平面轮廓的平面类零件 带斜平面的平面类零件 带正台和斜筋平
图14-3 平面类零件
（3）曲面类（立体类）零件
数控铣床的坐标系统
1、机床坐标系数控铣床的机床坐标系统同样遵循右手笛卡尔直角坐标系原则。由于数控铣床有立式和卧式之分，所以机床坐标轴的方向也因其布局的不同而不同，如图14-5所示。
2、机床零点与机床坐标系的建立机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点。在机床经过设计制造和调整后这个原点便被确定下来，它是固定的点。数控装置通电后通常要进行回参考点操作，以建立机床坐标系。参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数来指定机床参考点到机床零点的距离。机床回到了参考点位置也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，CNC就建立起了机床坐标系。
3、工件坐标系与加工坐标系工件坐标系是编程人员在编程时相对工件建立的坐标系，它只与工件有关，而与机床坐标系无关。但考虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。通常编程人员会选择某一满足编程要求，且使编程简单、尺寸换算少和引起的加工误差小的已知点为原点，即编程原点。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。
在程序开头就要设置工件坐标系，大多的数控系统可用G92指令建立工件坐标系，或用G54～G59指令选择工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。
当零件在机床上被装卡好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置就成为加工原点，也称为程序原点。由程序原点建立起的坐标系就是加工坐标系。
因此，编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点，建立工件坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装卡的实际位置。对加工人员来说，则应在装卡工件、调试程序时，确定加工原点的位置，并在数控系统中给于设定（即给出原点设定值），这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始加工。
数控铣削加工工件的安装
1、数控铣削加工选择定位基准应遵循的原则
（1）尽量选择零件上的设计基准作为定位基准选择设计基准作为定位基准定位，不仅可以避免因基准不重合引起的定位误差，保证加工精度，而且可以简化程序编制。在制定零件的加工方案时，首先要按基准重合原则选择最佳的精基准来安排零件的加工路线。这就要求在最初加工时，就要考虑以哪些面为粗基准把作为精基准的各面加工出来。
（2）当零件的定位基准与设计基准不能重合，且加工面与设计基准又不能在一次安装内同时加工时，应认真分析零件图纸，确定该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度。
（3）当在数控铣床上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要考虑用所选基准定位后，一次装夹能够完成全部关键精度部位的加工。
（4）定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容。为此，需考虑便于各个表面都能被加工的定位方式。对于非回转类零件，最好采用一面两孔的定位方案，以便刀具对其它表面进行加工。若工件上没有合适的孔，可增加工艺孔进行定位。
（5）批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准（对刀后，工件坐标系原点与定位基准间的尺寸为定值）重合。
批量加工时，工件采用夹具定位安装，刀具一次对刀建立工件坐标系后加工一批工件，建立工件坐标系的对刀基准与零件定位基准重合可直接按定位基准对刀，减少定位误差。
（6）当必须多次安装时，应遵从基准统一原则。
（四）新课小结：
1、数控铣床的坐标系统遵循右手笛卡尔直角坐标系原则，应记住图5-1a)所示的立式升降台铣床的坐标方向。
2、工件坐标系是编程人员在编程时相对工件建立的坐标系，它只与工件有关，而与机床坐标系无关。但考虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。
3、数控铣削加工中，应尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。
四、作业：
1、数控铣床的类型有哪些？其用途如何？
2、数控铣削的主要加工对象有哪些？其特点是什么？
4、机床零点是什么？它在什么时候可以确定？
5、工件坐标系与加工坐标系如何确定？
6、编程人员在编制程序时，是否需要考虑工件毛坯装卡的实际位置？为什么？
课题十五：数控铣削加工工艺（一）
标题：制定数控铣削加工工艺及零件图形的数学处理 15
一、教学目标：
掌握如何选择并确定数控铣削加工的内容，熟练掌握数控铣削加工工艺性分析方法，并了解零件图形的数学处理方法和作用。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控铣床的坐标系统遵循右手笛卡尔直角坐标系原则，立式升降台铣床的坐标方向如图5-1a)所示
2、数控铣削加工中，应尽量选择零件上的设计基准作为定位基准（2分钟）
（二）教学知识点与重点、难点,
5.2制定数控铣削加工工艺
选择并确定数控铣削加工的内容（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
数控铣削加工工艺性分析（重点掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
零件图形的数学处理（了解）
（三）新课内容：
5.2制定数控铣削加工工艺
选择并确定数控铣削加工的内容数控铣削加工有着自己的特点和适用对象，若要充分发挥数控铣床的优势和关键作用，就必须正确选择数控铣床类型、数控加工对象与工序内容。通常将下列加工内容作为数控铣削加工的主要选择对象：
（1）工件上的曲线轮廓，特别是有数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓；
（2）已给出数学模型的空间曲面；
（3）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；
（4）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；
（5）以尺寸协调的高精度孔或面；
（6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状；
（7）采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。
此外，立式数控铣床和立式加工中心适于加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内、外型腔等；卧式数控铣床和卧式加工中心适于加工复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等；多坐标联动的卧式加工中心还可以用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。
数控铣削加工工艺性分析
（一）零件图形分析
1、检查零件图的完整性和正确性由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此
（1）各图形几何要素间的相互关系（如相切、相交、垂直、平行和同心等）应明确。
（2）各种几何要素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。
（二）零件结构工艺性分析及处理
1、零件图纸上的尺寸标注应方便编程
在实际生产中，零件图纸上尺寸标注对工艺性影响较大，为此对零件设计图纸应提出不同的要求。
2、分析零件的变形情况，保证获得要求的加工精度
过薄的底板或肋板，在加工时由于产生的切削拉力及薄板的弹力退让极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差难以保证，其表面粗糙度也增大。零件在数控铣削加工时的变形，不仅影响加工质量，而且当变形较大时，将使加工不能继续下去。
预防措施：
（1）对于大面积的薄板零件，改进装夹方式，采用合适的加工顺序和刀具；
（2）采用适当的热处理方法：如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理；
（3）粗、精加工分开及对称去除余量等措施来减小或消除变形的影响。
3、尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸
（1）轮廓内圆弧半径R常常限制刀具的直径。
在一个零件上，凹圆弧半径在数值上一致性的问题对数控铣削的工艺性显得相当重要。零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型或尺寸，这样可以减少换刀次数。
一般来说，即使不能寻求完全统一，也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀规格和换刀次数，并避免因频繁换刀而增加了零件加工面上的接刀阶差，降低表面质量。
（2）转接圆弧半径值大小的影响
转接圆弧半径大，可以采用较大指精铣刀加工，效率高，且加工表面质量也较好，因此工艺性较好。
铣削面的槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径r越大，铣刀端刃铣削平面的能力越差，效率也越低。当r达到一定程度时甚至必须用球头铣刀加工，这是应当避免的。
当铣削的底面面积较大，底部圆弧r也较大时，我们只能用两把r不同的铣刀分两次进行切削。
4、保证基准统一原则
有些零件需要在加工中重新安装，而数控铣削不能使用“试切法”来接刀，这样往往会因为零件的重新安装而接不好刀。这时，最好采用统一基准定位，因此零件上应有合适的孔作为定为基准孔。如果零件上没有基准孔，也可以专门设置工艺孔作为定为基准。
（三）零件毛坯的工艺性分析
1、毛坯应有充分、稳定的加工余量
毛坯主要指锻件、铸件。锻件在锻造时欠压量与允许的错模量会造成余量不均匀；铸件在铸造时因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量不均匀。此外，毛坯的挠曲和扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。
为此，在对毛坯的设计时就加以充分考虑，即在零件图样注明的非加工面处增加适当的余量。
2、分析毛坯的装夹适应性
主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在一次安装中加工出较多表面。对不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。
3、分析毛坯的变形、余量大小及均匀性
分析毛坯加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施和补救措施。如对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易加工变形，这是最好采用经欲拉伸处理的淬火板坯。
对毛坯余量大小及均匀性，主要考虑在加工中要不要分层铣削，分几层铣削。在自动编程中，这个问题尤为重要。
零件图形的数学处理
1、零件手工编程尺寸及自动编程时建模图形尺寸的确定
数控铣削加工零件时，手工编程尺寸及自动编程零件建模图形的尺寸不能简单的直接取零件图上的基本尺寸，要进行分析，有关尺寸应按下述步骤进行调整：
（1）精度高的尺寸的处理：将基本尺寸换算成平均尺寸；
（2）精度低的尺寸的调整：通过修改一般尺寸，保持零件原有几何关系；
（3）几何关系的处理：保持原重要的几何关系，如角度、相切等不变；
（4）节点坐标尺寸的计算：按调整后的尺寸计算有关未知节点的坐标尺寸；
（5）编程尺寸的修正：按调整后的尺寸编程并加工一组工件，测量关键尺寸的实际分散中心并求出常值系统性误差，再按此误差对程序尺寸进行调整，修改程序。
2、圆弧参数计算误差的处理
按零件图纸计算圆弧参数时，一般会产生误差，特别是在两个或两个以上的圆连续相交时，会产生较大误差累积，其结果使圆弧起点相对于圆心的增量值I、J的误差较大。此时，可以根据实际零件图形改动一下圆弧半径值或圆心坐标（在许可范围内），或采用互相“借”一点误差的方法来解决。
3、转接凹圆弧的处理
对于直线轮廓所夹的凹圆弧，一般可由铣刀半径直接形成，而不必走圆弧轨迹。但对于与圆弧相切或相交的转接凹圆弧，通常都用走圆弧轨迹的方法解决。
由于转接凹圆弧一般都不大，选择铣刀直径时往往受其制约。另如果按放大刀具半径补偿法加工时，若仍沿用图纸给出的转接凹圆弧半径，就可能受到限制。
因此，最好把图纸中最小的转接凹圆弧半径放大一些（在许可范围内），在原刀具不变的情况下，可以扩大刀具半径补偿范围。当其半径较小时，则可先按大圆弧半径来编，再安排补加工。
（三）新课小结：
1、数控铣削加工有着自己的特点和适用对象，若要充分发挥数控铣床的优势和关键作用，就应当正确选择数控铣床类型、数控加工对象与工序内容。数控铣床适合加工形状复杂、尺寸繁多、数学模型复杂的零件。
2、在制定工艺前，注意检查零件图的完整性和正确性，尤其是各图形几何要素间的相互关系是否明确，各几何要素的条件是否充分，有没有引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。
3、制定工艺时，要注意进行零件结构工艺性的分析，如零件轮廓内圆弧尺寸是否统一、转接圆弧半径值大小是否合理、能否保证基准统一等，若不能达到要求就必须进行一定的处理。
四、作业：
1、数控铣削加工工艺性分析包括哪些内容？
2、制定工艺前为何要进行零件图形分析？件图形分析包括哪些内容？
3、手工编程或自动编程时，零件建模图形的尺寸能不能简单的直接取零件图上的基本尺寸？为什么？如何调整有关尺寸？
课题十六：典型零件的数控铣削加工工艺标题：典型数控铣削零件加工工艺分析 19
一、教学目的,
通过对典型数控铣削零件加工工艺的分析，使学生对前课所讲授的数控铣削工艺知识有一个系统的了解，并学会对一般数控铣削零件加工工艺进行分析，制定加工方案。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、在数控机床上特别是在加工中心上加工零件，工序十分集中，许多零件只需在一次装卡中就能完成全部工序。
2、走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。选择走刀路线时要特别注意不要引入反向间隙误差、切入切出路径不要发生过切、尽量采用顺铣加工方式等问题。
（二）新课教学知识点与重点、难点：
数控铣削零件加工工艺分析与制定过程（重点掌握）（中级数控铣考证要求知识点）
（三）新课内容：
4.5 典型数控铣削零件的加工工艺分析
4.5.1 轴类零件数控车削加工工艺
注意工艺分析和制定过程，
零件图纸工艺分析－确定装夹方案－确定工序方案－确定工步顺序－确定进给路线－确定所用刀具－确定切削参数－填写工艺文件
铣削零件如下图所示
毛坯为120㎜×60㎜×10㎜板材，5㎜深的外轮廓已粗加工过，周边留2㎜余量，要求加工出如图所示的外轮廓及φ20㎜的孔。工件材料为铝。
根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线
1）以底面为定位基准，两侧用压板压紧，固定于铣床工作台上
2）工步顺序
① 钻孔φ20㎜。
② 按O’ABCDEFG线路铣削轮廓。
?选择机床设备
?选择刀具
现采用φ20㎜的钻头，定义为T02,φ5㎜的平底立铣刀，定义为T01，并把该刀具的直径输入刀具参数表中。
手动换刀。
?确定切削用量
切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。
?确定工件坐标系和对刀点
在XOY平面内确定以0点为工件原点，Z方向以工件表面为工件原点，建立工件坐标系。
采用手动对刀方法把0点作为对刀点。
?编写程序
按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：
1）加工φ20㎜孔程序(手工安装好φ20㎜钻头)
%1337
N0010? G92 X5? Y5? Z5 ；设置对刀点
N0020? G91 ；相对坐标编程
N0030? G17? G00? X40? Y30 ；在XOY平面内加工
N0040? G98? G81? X40? Y30? Z-5? R15? F150；钻孔循环
N0050? G00? X5? Y5? Z50
N0060? M05
N0070? M02?
2）铣轮廓程序(手工安装好ф5㎜立铣刀,不考虑刀具长度补偿)
%1338
N0010? G92? X5? Y5? Z50
N0020? G90? G41? G00? X-20? Y-10? Z-5? D01
N0030? G01? X5? Y-10? F150
N0040? G01? Y35? F150
N0050? G91
N0060? G01? X10? Y10? F150?
N0070? G01? X11.8? Y0
N0080? G02? X30.5? Y-5? R20
N0090? G03? X17.3? Y-10? R20
N0100? G01? X10.4? Y0
N0110? G03? X0? Y-25
N0120? G01? X-90? Y0
N0130? G90? G00 X5? Y5? Z10
N0140? G40
N0150? M05
N0160? M30
（四）新课小结：
本次课主要针对两个典型数控车削类零件进行工艺的讲解和学生自我分析，培养学生的车削加工工艺技能。 ?
五、作业：
课题十七：加工中心的工件安装与对刀标题：概述、加工中心加工工件的装夹与对刀 20
一、教学目的,
了解加工中心与数控铣床的异同，加工中心的类型，适合加工中心加工的对象。
熟练掌握工件在加工中心上的安装方法、对刀与换刀。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控铣床与加工中心的异同、加工中心的分类
2、加工中心的主要加工对象
（二）新课教学知识点与重点、难点：
6.2 加工中心加工工件的安装、对刀与换刀（重点掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
加工中心加工工件的安装（掌握）（难点）
加工中心加工定位基准的选择（掌握）
加工中心夹具的确定（掌握）（难点）
加工中心加工的对刀与换刀（重点掌握）
（三）新课内容：
6.1概述加工中心与数控铣床的异同,加工中心是在数控机床的基础上发展起来的，都是通过程序控制多轴联动走刀进行加工的数控机床。不同的是加工中心具有刀库和自动换刀功能。
6.1.1 加工中心的类型
按照机床主轴布局形式的不同可分为：立式加工中心、卧式加工中心、龙门式加工中心、复合加工中心四种。
立式加工中心：主轴轴心线设置在垂直状态的加工中心卧式加工中心：主轴轴心线设置在水平状态的加工中心
龙门式加工中心：具有可移动的龙门框架、主轴头装在龙门框架上、主轴轴心线设置在垂直状态。更适宜于加工大型
复杂的工件。
复合加工中心：立卧两用加工中心，具有立式和卧式加工中心的功能。分主轴旋转和工作台旋转两种类型的复合加工中心。
按换刀形式分：带刀库、机械手的加工中心；无机械手的加工中心；刀库转塔式加工中心。
6.1.2 加工中心的主要加工对象加工中心适于加工形状复杂、工序多、精度要求较高，普通机床加工需多次装夹调整困难的的工件。常用于箱体类零件；带复杂曲面的零件；异形件；板、套、盘、壳体类零件的加工。
6.2 加工中心加工工件的安装、对刀与换刀
6.2.1加工中心加工工件的安装
加工中心加工定位基准的选择：
1．选择基准的三个基本要求：（1）所选基准应能保证工件定位准确装卸方便方便可靠。（2）所选基准与各加工部位的的尺寸计算简单。（3）保证加工精度。
2．选择定位基准6原则：（1）尽量选择设计基准作为定位基准；（2）定位基准与设计基准不能统一时，应严格控制定位误差保证加工精度；（3）工件需两次以上装夹加工时，所选基准在一次装夹定位能完成全部关键精度部位的加工；（4）所选基准要保证完成尽可能多的加工内容；（5）批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准重合；（6）需要多次装夹时，基准应该前后统一。
加工中心夹具的确定：
1． 对夹具的基本要求：（1）夹紧机构不得影响进给，加工部位要敞开；（2）夹具在机床上能实现定向安装；（3）夹具的刚性与稳定性要好。
2． 常用夹具种类：（1）通用夹具：如虎钳、分度头、卡盘等；（2）组合夹具：组合夹具由一套结构已经标准化、尺寸已经规格化的通用元件组合元件所构成；（3）专用夹具：专为某一项或类似的几项加工设计制造的夹具；（4）可调整夹具：组合夹具与专用夹具的结合，既能保证加工的精度，装夹更具灵活性；（5）多工位夹具：可同时装夹多个工件的夹具；（6）成组夹具：专门用于形状相似、尺寸相近且定位、夹紧、加工方法相同或相似的工件的装夹。
3． 加工中心夹具的选用原则：
（1） 在保证加工精度和生产效率的前提下，优先选用通用夹具；
（2） 批量加工可考虑采用简单专用夹具；
（3） 大批量加工可考虑采用多工位夹具和高效的气压、液压等专用夹具；
（4） 采用成组工艺时应使用成组夹具；
4．工件在机床工作台上的最佳装夹位置：工件装夹位置应保证工件在机床各轴的加工行程范围内，并且使得刀具的长度尽可能缩短，提高刀具的加工刚性。
6.2.2 加工中心加工的对刀与换刀
概念对刀：
对刀也就是工件在机床上找正加紧后，确定工件坐标（编程坐标）原点的机床坐标（确定G54的X、Y、Z的值）。
换刀：根据工艺需要，要用不同参数的刀具加工工件。在加工中按需要更换刀具的过程叫换刀。
对刀点与换刀点的确定：
对刀点：
对刀点是工件在机床上找正夹紧后，用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点。
对刀点可选在工件上或装夹定位元件上，但对刀点与工件坐标点必须有准确、合理、简单的位置对应关系，方便计算工件坐标点在机床上的位置（工件坐标点的机床坐标）。对刀点最好能与工件坐标点重合。
换刀点：加工中心有刀库和自动换刀装置，根据程序的需要可以自动换刀。换刀点应在换刀时工件、夹具、刀具、机床相互之间没有任何的碰撞和干涉的位置上，加工中心的换刀点往往是固定的。
对刀方法：
水平方向对刀（x、y坐标）：
(1) 杠杆百分表对刀：对刀点为圆柱孔中心；
(2) 采用寻边器对刀：圆孔或基准边
(3) 采用碰刀或试切方式对刀。
Z向对刀（z坐标）：
（1） 机上对刀：采用z向设定器对刀。
（2） 机外刀具预调+机上对刀。
机外对刀仪对刀：测量刀具的直径、长度、刀刃形状和刀角。
(4) 卧式加工中心多工位加工中的对刀问题
卧式加工中心多工位加工中的对刀问题要求学生了解即可。
（四）新课小结,
通过本节的学习学生应该熟识加工中心与数控铣床的异同，熟练掌握加工中心的主要加工对象、加工中心工件的装夹和对刀方式。 ?
三、作业：
1．加工中心与数控铣床有什么异同？加工中心的类型有哪些？
2．加工中心适合加工什么样的零件？
3．加工中心的对刀方法有哪些？使用对刀仪对刀应注意那些问题？
课题十八：制定加工中心加工工艺标题：制定加工中心加工工艺要解决的主要问题 21
一、教学目的,
制定加工中心加工工艺和进行工艺分析的方法。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、加工中心工件装夹的方式、夹具类型、基准选择原则
2、加工中心的对刀和换刀
（二）新课教学知识点与重点、难点：
6.3 制定加工中心加工工艺（重点掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）（难点）
（三）新课内容：
6.3 制定加工中心加工工艺制定加工中心加工工艺就是分析零件结构工艺性、确定加工中心的加工内容、加工方法、选用合适的刀具等。
6.3.1 零件的工艺分析零件的工艺分析就是，检查零件图的完整性和正确性，分析零件的技术要求、结构工艺性，选择加工中心的加工内容等。
分析零件的技术要求：尺寸精度要求、几何形状精度要求、位置精度要求、表面粗糙度表面质量要求、热处理及其他技术要求
检查零件图的完整性和正确性
分析零件结构工艺性：主要分析零件的加工内容采用加工中心加工时的可行性、经济性、方便性。零件结构应具有足够刚性以减少装夹变形和切削变形。
确定加工中心的加工内容：确定零件适合加工中心加工的部位、结构和表面。
6.3.2 加工中心的选用
选择合适的加工中心的类型、规格、精度、功能。
6.3.3 加工中心加工零件的工艺方案的设计工艺设计包括完成加工任务所需要的设备、工装量夹具的选择，工艺路线加工方法的确定。加工中心工艺方案主要如下几方面：
加工方法的选择：
铣削：外形轮廓、平面、曲面采用铣削方法加工，根据精度和表面质量要求可先粗铣、半精铣、再精铣。
钻、扩、镗、铰：用于孔的加工。
加工顺序的合理按排。
6.3.4 加工中心加工的工步设计
加工中心的工步设计主要从精度和效率两方面考虑，主要原则为：
（1） 先粗加工，半精加工，再精加工。
（2） 既有孔又有面的加工时先铣面后镗孔。
（3） 采用相同设计基准集中加工的原则。
（4） 相同工位集中加工，邻近工位一起加工可提高加工效率。
（5） 按所用刀具划分工步。
（6） 有较高同轴度要求的孔系，应该单独完成，再加工其他形位。
（7） 在一次装夹定位中，能加工的形位全部加工完。
6.3.5 加工中心加工进给路线的确定
加工中心刀具的进给路线包括孔加工和表面铣削的进给路线。
孔加工路线的确定：
1. 确定XY平面内的进给路线：定位要迅速，保证不发生碰撞的前提下缩短空行程；定位要准确。
2. 确定Z向的进给路线
6.3.6 加工余量的确定
确定加工余量应在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量，最小加工余量的数值应保证能将具有各种缺陷和误差的金属层切去，得到所需要的尺寸精度和表面质量。
影响加工余量大小的因素：表面粗糙度，表面缺陷层深度，空间偏差，表面几何形状误差，装夹误差等
6.3.7 工序尺寸及公差的确定注意定位基准与设计基准不重合时工序尺寸及公差的确定问题。
6.3.8 加工中心加工切削用量的选择选择加工中心切削用量时，应根据加工类型方式和加工工序（表面加工、孔加工、粗、精加工等）；坯料种类、硬度；刀具类型、转速、直径大小、刀刃材质等因素综合确定。参照理论切削用量，根据实际切削的具体情况，确定合适的切削用量。
（四）新课小结,
讲述了加工中心加工工艺包涵的内容，制定加工工艺的过程和方法，工艺卡的编写方法和格式。 ?
三、作业：
1． 在加工中心上加工的零件，其结构工艺性应具备哪些要求？适合在加工中心上加工的零件表面通常有哪些？
2． 加工中心上孔的加工方案如何确定？进给路线应如何考虑？
3． 质量要求高的零件在加工中心上加工时，为什么应尽量将粗精加工分两阶段进行？
4．确定加工中心加工零件的余量时，其大小应如何考虑？
《数控机床与加工工艺》
电子教案文档
德清职业中专娄海滨
课题一：数控加工工艺概述（一）（时间二课时）
标题：数控加工工艺概念一、教学目的：
明确数控加工中加工工艺的作用，以及制定加工工艺的优劣对数控加工的重大影响，理解数控加工工艺的概念，掌握数控加工工艺的主要内容。
二、教学安排：
旧课复习内容：
普通加工工艺的内容与过程
（二）新课教学知识点与重点、难点,
1.1 数控加工与数控工艺
1.1.1 数控加工过程
数控加工的概念（理解）（中数控车、铣考证要求知识点）
数控加工的基本原理（理解）（中数控车、铣考证要求知识点）
1.1.2 数控加工工艺概念与工艺过程
数控加工工艺的概念（掌握）
数控加工工艺过程的概念（理解）
1.2 数控加工工艺的主要内容
数控加工工艺设计的主要内容（重点掌握）（中级数控车、铣考证要求知识点）
工艺设计的优劣对数控加工的影响（理解）
（三）新课内容：
1.1 数控加工与数控工艺
1.1.1 数控加工过程
数控加工的概念数控加工就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，并输入到数控机床的数控系统，以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。
数控加工的基本原理与加工过程虽然数控加工与传统的机械加工相比，在加工的方法和内容上有许多相似之处，但由于采用了数字化的控制形式和数控机床，许多传统加工过程中的人工操作被计算机和数控系统的自动控制所取代。
数控加工过程如图1-1所示，其具体步骤为：
第一步：
首先阅读零件图纸，充分了解图纸的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等；
第二步：根据零件图纸的要求进行工艺分析，其中包括零件的结构工艺性分析、材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等；
第三步：根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息——如：加工工艺路线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进给量、吃刀深度）以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开或关）等，并填写加工工序卡和工艺过程卡；
第四步：根据零件图和制定的工艺内容，再按照所用数控系统规定的指令代码及程序格式进行数控编程；
第五步：将编写好的程序通过传输接口，输入到数控机床的数控装置中。调整好机床并调用该程序后，就可以加工出符合图纸要求的零件。
1.1.2 数控加工工艺概念与工艺过程数控加工工艺的概念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。
数控加工工艺过程的概念数控加工工艺过程是利用切削刀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。
1.2 数控加工工艺的主要内容
数控加工工艺设计的主要内容数控加工中进行数控加工工艺设计的主要内容包括以下：
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、校验和修改；
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。
工艺设计的优劣对数控加工的影响工艺设计的好坏对数控加工有重大的影响例一：车削工件加工的先后顺序对工件加工精度的影响例二：铣削工件选择的刀具走刀路经对工件加工精度的影响
（四）新课小结：
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，它包含了确定数控加工内容；进行工艺分析和零件图形的数学处理；制定工艺方案；选择数控机床的类型；确定工步和进给路线；选择或设计刀具、夹具和量具；确定切削参数；编写、校验和修改加工程序；编写加工工艺技术文件等方面内容。
2、工艺设计的好坏直接影响了数控加工的尺寸精度和表面精度、加工时间的长短、材料和人工的耗费，甚至直接影响了加工的安全性。所以要切实掌握好数控加工工艺的内容和制定数控加工工艺的方法。 ?
四、作业：
1、数控加工的过程如何？
2、数控加工工艺的概念是什么？它在数控加工中起到什么样的作用？
3、进行数控加工工艺设计的主要内容有哪些？
4、工艺设计的好坏对数控加工具有哪些影响？
课题二：数控加工工艺概述（二）
标题：数控加工与工艺技术的新发展 02
一、教学目的,
明确数控加工中加工工艺的作用和特点，了解目前国内外数控加工领域在数控加工工艺技术方面的最新发展动向和趋势。
二、教学安排：
（一）? 旧课复习内容：
1、数控加工工艺过程的概念
２、数控加工工艺设计的主要内容
（二）新课教学知识点与重点、难点：
1.3 数控加工工艺的特点
数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点（理解）（难点）（中级数控车、铣考证要求知识点）
1.4 数控加工与工艺技术的新发展（了解）
高速切削
高精加工
（三）新课内容：
1.3 数控加工工艺的特点
数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短、设备使用费用高等特点。在数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。
1、数控加工工艺内容要求更加具体、详细
普通加工工艺：许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据实际经验和习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。
数控加工工艺：所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。
2、数控加工工艺要求更严密、精确
普通加工工艺：加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。
数控加工工艺：自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑，否则导致严重的后果。
如：（1）攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否需要退刀清理一下切屑再继续加工。
（2）普通机床加工可以多次“试切”来满足零件的精度要求，数控加工过程严格按规定尺寸进给，要求准确无误。
因此，数控加工工艺设计要求更加严密、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
编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的简单再现，在对零件图进行数学处理和计算时，编程尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零件的形状几何关系重新调整计算，才能确定合理的编程尺寸。
4、考虑进给速度对零件形状精度的影响
制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响。在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运算完成的。根据差补原理分析，在数控系统已定的条件下，进给速度越快，则插补精度越低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其在高精度加工时这种影响非常明显。
5、强调刀具选择的重要性
复杂形面的加工编程通常采用自动编程方式，自动编程中必须先选定刀具再生成刀具中心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿功能的数控机床来说，若刀具预先选择不当，所编程序只能推倒重来。
6、数控加工工艺的特殊要求
（1）由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也较好，因此在同等情况下，数控机床切削用量比普通机床大，加工效率也较高。
（2）数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数控加工工艺的明显特点是工序相对集中，表现为工序数目少，工序内容多，并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序，所以数控加工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。
（3）由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式和夹具设计时，要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题。
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普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容对数控加工工艺来说属于已基本确定的内容，所以制定数控加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析，关键在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。复杂表面的刀具运动轨迹生成需借助自动编程软件，既是编程问题，当然也是数控加工工艺问题。这也是数控加工工艺与普通加工工艺最大的不同之处。
1.4 数控加工与工艺技术的新发展随着计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展。整体数控加工技术向着CIMS（计算机集成制造系统）方向发展。
高速切削
受高生产率的驱使，高速化已是现代机床技术发展的重要方向之一。主要表现在：
1、数控机床主轴高转速
作用：主轴高转速减少了切削力，也减少了切削深度，有利于克服机床振动，排屑率大大提高，热量被切屑带走，故传入零件中的热量减低，热变形大大减小，提高了加工精度，也改善了加工面粗糙度。因此，经过高速加工的工件一般不需要精加工。
提高主轴转速的手段：采用电主轴（内装式主轴电动机），即主轴电动机的转子轴就是主轴部件，从而可将主轴转速大大提高。
日本的超高速数控立式铣床：主轴最高转速达100,000r/min
2、工作台高快速移动和高进给速度
当今知名数控系统的进给率都有了大幅度的提高。目前的最高水平是
分辨率为1μm时,最大快速进给速度可达240m/min；
当程序段设定进给长度大于1mm时：最大进给速度达80m/min
（并且具有1.5g的加减速率）。
高精加工
高精加工是高速加工技术与数控机床的广泛应用结果。以前汽车零件的加工精度要求在0.01mm数量级，现在随着计算机硬盘、高精度液压轴承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到0.1μm,加工精度进入了亚微米世界。
提高数控设备加工精度的方法：
（1）提高机械设备的制造精度和装配精度
（2）减小数控系统的控制误差
提高数控系统的分辨率
以微小程序段实现连续进给
使CNC控制单位精细化
提高位置检测精度，
位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制
（3）采用补偿技术：齿隙补偿、丝杆螺距误差补偿、刀具误差补偿、热变形误差补偿、空间误差综合补偿等技术。
（四）、新课小结,
1、由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短、设备使用费用高等特点。
2、随着计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展。
五、作业：
1、数控加工工艺与普通加工工艺的区别在哪里，其特点是什么？
2、数控加工与工艺技术有哪些新发展动向？
3、实现高速切削有何优越性？如何实现数控机床主轴的高转速？
4、可以采用哪些方法实现高精加工？
课题三：数控刀具与应用（一）
标题：数控刀具概述 03
一、教学目的,
介绍并让学说懂得数控刀具的种类、要求与特点，数控刀具的材料、失效形式和可靠度分析，为选用刀具作好知识的准备。
二、教学安排：
（二）? 旧课复习内容：
1、数控加工的概念
２、数控加工工艺过程
（二）新课教学知识点与重点、难点：
2.1 数控刀具的类型与特点
数控刀具的分类（了解）
数控刀具的要求与特点（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
2.2 数控刀具的材料
数控刀具的材料（了解）
2.3 数控刀具的失效形式及可靠性
数控刀具的失效形式、影响与对策（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
数控刀具的可靠度（了解）
（三）新课内容：
2.1 数控刀具的类型与特点
数控刀具的种类
（介绍、了解数控刀具的种类，以便选择先进、合适的数控刀具）（准备各式刀具）
１、从结构上可分为：整体式，镶嵌式，内冷式，减振式，机夹可转位刀具等。
２、从加工工艺上可分为：车刀，钻刀（钻头），镗刀，铣刀。
３、数控“刀具”的发展趋势：由整体式工具系统向模块式工具系统发展。有利于提高劳动生产率，提高加工效率，提高产品质量。
数控刀具的要求与特点
（让学生懂得数控刀具为什么要具备下述条件和特点，这是选择和评价刀具的依据）
１、要有很高的切削效率。提高切削速度致关重要，硬质合金刀具切削速度可达500—600m/min,陶瓷刀具可达800—1000m/min
２、要有很高的精度和重复定位精度，一般3—5μ或者更高。
３、要有很高的可靠性和耐用度，是选择刀具的关键指标,
４、实现刀具尺寸的预调和快速换刀，缩短辅助时间提高加工效率
５、具有完善的模块式工具系统，储存必要的刀具以适应多品种零件的生产
６、建立完备的刀具管理系统，以便可靠、高效、有序的管理刀具系统
７、要有在线监控及尺寸补偿系统，监控加工过程中刀具的状态，提高加工可靠度。
2.2 数控刀具的材料
数控刀具的材料
（主要介绍材料的宏观力学性能，为选择刀具作知识准备）
（学习刀具材料掌握其性能，以便依据工件材料、加工要求和机床等加工条件，选用先进、合适的刀具）
１、高速钢（High speed steel）,分W系和Mo系两大类，具有回火二次硬化功能高于淬火硬度又具有较好的韧度，比普通工具钢耐磨、比硬质合金韧性高。
２、硬质合金（Cemented carbide）,分钨钴类（WC）、钨钛钴类（ＷC—TiC）、钨钛钽（铌）钴类（WC－TiC－TaC），按ISO标准分为
（１）Ｋ类，即国标YG，适合加工短切屑黑色金属（铸铁）和有色金属及非金属。
（２）Ｐ类，即国标YT，适合加工长切屑黑色金属（塑性好的材料低碳钢）
（３）Ｍ类，即国标YW，综合性能好，既可加工铸铁又可加工钢材及有色金属
３、陶瓷（Ceramics），分为两大类，纯氧化铝类（白色陶瓷）和TiC添加类（黑色陶瓷），陶瓷特耐高温，在2000度条件下，仍具有高的硬度，非常耐磨，但是，韧性很低，不能承受冲击，适用于精加工和高速切削
４、立方碳化硼（Cubic boron nitride,CBN），是在高温、高压条件下人工合成的新型刀具材料，其性能与金刚石相似，能高速切削淬火钢和耐热钢，是高速切削的首选 刀具材料。
５、聚晶金刚石（Polymerize crystal diamond,PCD）即人工合成的金刚石，是在高温、高压下合成的新型刀具材料，硬度极高，但是，与铁系材料有很强的亲和力，易使碳元素扩散而磨损，只适用于加工有色金属、非金属如陶瓷等极硬的材料。
2.3 数控刀具的失效形式及可靠性
控刀具失效形式、原因、影响与控制失效对策
（结合实际，讲述数控刀具的各种主要失效形式、分析其原因、产生的影响、以及控制失效的办法与对策）
（结合实际，讲述数控刀具的各种主要失效形式、分析其原因、产生的影响、以及控制失效的办法与对策）
失效形式
失效理念
刀具失效的原因
产生的影响
控制失效方法与对策
后刀面磨 损
机械应力导 致摩擦磨损
1.刀具材料硬度不足
2.后角偏小
3.切削速度过高
4.进给量过大
降低加工尺寸精度
1、选用耐磨刀具材料
2、降低切削速度
3、加大进给量
4、增大后角
前刀面磨 损
摩檫和扩散导致前刀面磨损
1.刀具材料硬度足
2.切削速度过高
3.进给量过大
4.切屑与前刀面损
5.发热区域扩散
影响排屑降低主切削韧强度
1、? 降低切削速度
2、? 降低进给量
3、? 选用涂层硬质合金刀具材料
边界磨损
主切削韧上的边界磨损
1.工件材料表面硬化
2.锯齿状切屑
影响切屑流向导致崩刃
1、? 降低切削速度
2、? 降低进给量
3、? 选用耐摸刀剧材料
4、? 增大前角
积屑瘤
粘附堆积在主切削刃旁的前刀面上的工件材料的微粒
1.工件材料塑性太大
2.中速切削（5-50）m/min
3.切削热
1、? 引起振动导致崩刃
2、? 降低表面质量
3、? 降低尺寸精度
1、? 改善工件材料的切削加工性
2、? 选用亲和力小的涂层硬质合金和陶瓷刀具材料
3、? 使用合适的冷却液
刃口剥落
切削刃上出现小缺口
排屑不畅所致
降低加工表面质量降低尺寸精度
1、? 选用强度高的刀具材料
2、? 改善刀具几何角度
崩刃
切削刃大片崩落
切削应力过大刃口强度不足刀具材料强度与韧度不足
切削不能进行
1、? 选用强度刃度高的刀具材料
2、? 降低切削负荷
3、? 适当减小前、后角
热裂纹
切削热不均匀导致
进给量过大被吃刀量过大
降低工件加工表面质量
选用合适的冷却方式降低进给量降低被吃刀量
刀具可靠性分析
1、刀具可靠性：在规定的切削条件和时间内完成额定工作的能力（具有统计特征和随机特征）
2、刀具耐用度：在规定的条件和时间内完成额定工作的概率
R（t）+F(t)=1
3、靠耐用度：tr是指刀具能达到规定的可靠度r时的耐用度即R(tr)=r 则tr=Rˉ1(t)
多齿刀具可靠度Rｚ(t)=[R(t)]ｚ 因一齿损坏则刀具损坏，因此可靠度比单齿低。
现行刀具的可靠度评价以长期生产经验为依据。
（四）、新课小结,
1、数控“刀具”的发展趋势：由整体式工具系统向模块式工具系统发展。有利于提高劳动生产率，提高加工效率，提高产品质量。
2、数控刀具的要求与特点 ?
五、作业：
１、数控刀具的材料有那些？分别按硬度和韧性分析其性能。
２、分析刀具失效的主要形式及产生的原因和对策。
课题四：数控刀具与应用（二）
标题：数控刀具分析、选择与运用 04
一、教学目的,
介绍数控刀具特点与要求，选择刀具及刀具系统应考虑的因素，以实例说明选择刀具的过程，使学生学习和掌握依据加工环境正确选择和使用加工刀具的方法。
二、教学安排：
（三）? 旧课复习内容：
1、数控刀具的类型、材料、特点
２、数控刀具的失效形式、产生的影响以及控制的方法。
（二）新课教学知识点与重点、难点：
2.4 数控刀具的选择
选择数控刀具时应考虑的因素（理解）
车削系统、铣镗系统（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
工具管理系统(了解)；
（三）新课内容：
2.4 数控刀具的选择
数控刀具（分两大系统：车削系统和铣镗削系统）的特点与要求数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便，切削性能强、耐用度高。合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。
刀具选择应考虑的主要因素
１、被加工工件的材料、性能：金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。
２、加工工艺类别；车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。
３、工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。
４、刀具能承受的切削用量。
５、辅助因数：操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。
车削系统（整体式工具系统）
１、组成：由刀片（刀具）、刀体、接柄（或柄体）、刀盘等
２、可转位刀片的代码及参数
３、可转位刀片的断屑槽槽型：断屑自如、排屑流畅
４、可转位刀片的夹紧方式：楔块上压式、杠杆式、螺钉上压式
要求：夹紧可靠、定位准确、排屑流畅、结构简单、操作方便
５、可转位刀片的选择
１）、刀片材料选择：高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方碳化硼或金刚石
２）、刀片尺寸选择：有效切削韧长度、被吃刀量、主偏角等
３）、刀片形状选择：依据表面形状、切削方式、刀具寿命、转位次数等
４）、刀片的刀尖半径选择：
Ａ、粗加工、工件直径大、要求刀刃强度高、机床刚度大时选大刀尖圆弧
Ｂ、精加工、切深小、细长轴加工、机床刚度小选小刀尖圆弧
刀具系统（模块式工具系统）
１、组成；刀片（刀具）、刀杆（或柄体）、主轴或刀片（刀具）、工作头、连接杆、主柄、主轴所组成
２、数控铣削刀具的选择
１）、铣刀类型的选择：
Ａ、加工较大平面选择面铣刀，
Ｂ、加工凸台、凹槽、小平面立铣刀，
Ｃ、加工毛坯面和粗加工孔选择镶硬质合金玉米铣刀，
Ｄ、曲面加工选择球头铣刀，
Ｅ、加工空间曲面模具型腔与凸模表面选择模具铣刀，
Ｆ、加工封闭键槽选键槽铣刀，等等
２）、铣刀参数的选择
Ａ、面铣刀主要参数选择
a)、标准可转位面铣刀直径在Φ16－Φ630）：粗铣时直径选小的，精铣时铣刀直径选大的，
b)、依据工件材料和刀具材料以及加工性质确定其几何参数：
铣削加工通常选前角小的铣刀，强度硬度高的材料选负前角，工件材料硬度不大选大后角、硬的选小后角，粗齿铣刀选小后角，细齿铣刀取大后角，铣刀的刃倾角通常在-５－-１５度，主偏角在４５－９０度
Ｂ、立铣刀主要参数选择
a)、刀具半径r应小于零件内轮廓最小曲率半径ρ
b)、零件的加工高度H≤（1/4－1/6）r
c)、不通孔或深槽选取l=H+(5~10)mm
d)、加工外形及通槽时选取l=H+rε+(5~10)mm
e)、加工肋时刀具直径为D=(5~10)b
f)、粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径D
D=d+2[δsin(φ/2)-δ1]/[1-sin(φ/2)]
３、加工中心刀具的选择
加工中心刀具通常由刃具和刀柄两部分组成,刃具有面加工用的各种铣刀和孔加工用的各种钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀及丝锥等，刀柄要满足机床主轴自动松开和夹紧定位，并能准确地安装各种刃具和适应换刀机械手的夹持等要求。
１）、对加工中心刀具的基本要求
Ａ、刀具应有较高的刚度
Ｂ、重复定位精度高
Ｃ、刀刃相对主轴的一个定位点的轴向和径向位置应能准确调整
２）、孔加工刀具的选择
Ａ、钻孔刀具及其选择
Ｂ、扩孔刀具及其选择
Ｃ、镗孔刀具及其选择，应特别重视刀杆的刚度
３）、刀具尺寸的确定
主要是刀具的长度和直径的选择，如加工孔依据其深度和孔径选择
４、刀柄的选择
１）、依据被加工零件的工艺选择刀柄
２）、刀柄配备的数量：与被加工零件品种、规格、数量、难易程度、机床负荷有关
３）、正确选择刀柄柄部形式
４）、坚持选择加工效率高的刀柄
５）、综合考虑合理选用模块式和复合式刀柄
工具系统
１、工具系统发展趋势：向着柔性制造系统和模块化组合结构发展
２、车削类工具系统
３、镗铣类工具系统：分整体失和模块式工具系统
４、刀具管理系统：
１）、是柔性制造系统中一个很重要、技术难度很大的系统
２）、刀具管理系统的任务
３）、刀具管理系统的基本功能原始资料、系统计划、硬件配置和软件系统等等。
（四）、新课小结,
1、数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便，切削性能强、耐用度高。合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。
2、刀具选择应考虑的主要因素。
3、工具系统向着柔性制造系统和模块化组合结构发展。 ?
五、作业：
１、选择面铣刀和立铣刀参数时应考虑那些因素？
２、选择加工中心刀柄时应注意什么？
３、刀具管理系统的任务和基本功能是什么？
课题五：工件在数控机床上的装夹（一）
标题：机床夹具概述 05
一、教学目的,
掌握夹具的分类、组成和作用，了解各典型夹具的结构和功能。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控刀具的材料。
2、数控刀具的选择。
（二）新课教学知识点与重点、难点：
3.1 机床夹具概述
3.1.1 工件的安装工件安装的内容、方法（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）；
3.1.2 夹具的分类（了解）
3.1.3夹具的组成和作用（掌握）
3.1.4 典型夹具介绍（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）；
（三）新课内容：
3.1 机床夹具概述
3.1.1 工件的安装机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对的于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。
工件安装的内容包括：
定位：使工件相对于机床及刀具处于正确的位置。
夹紧：工件定位后，将工件紧固，使工件在加工过程中不发生位置变化。
定位与夹紧的关系：是工件安装中两个有联系的过程，先定位后夹紧，
安装的方法：
1、用找正法安装：
1)方法：
a)把工件直接放在机床工作台上或放在四爪卡盘、机用虎钳等机床附件中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧；
b)先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕进行找正实现装夹。
2)特点：
a)这类装夹方法劳动强度大、生产效率低、要求工人技术等级高；
b)定位精度较低，由于常常需要增加划线工序，所以增加了生产成本；
c)只需使用通用性很好的机床附件和工具，因此能适用于加工各种不同零件的各种表面，特别适合于单件、小批量生产。
2、用夹具装夹安装：
1)工件装在夹具上，不再进行找正，便能直接得到准确加工位置的装夹方式。
2)特点：避免了找正法划线定位而浪费的工时，还可以避免加工后的工件的加工误差分散范围扩大，夹装方便。
虎钳装夹
找正法与用夹具装夹工件的对比
设加工工件如上图所示
1、采用找正法装夹工件的步骤：
1)先进行划线，划出槽子的位置；
2)将工件放在立式铣床的工作台上，按划出的线痕进行找正，找正完成后用压板或虎钳夹紧工件。
3)根据槽子线痕位置调整铣刀相对工件的位置，调整好后才能开始加工。
4)加工中需先试切一段行程，测量尺寸，根据测量结果再调整铣刀的相对位置，直至达到要求为止。
5)每加工一个工件均重复上述步骤。
因此这种装夹方法不但费工费时，而且加工出一批工件的加工误差分散范围较大。 ?
2、采用夹具装夹采用夹具装夹方法，不需要进行划线就可把工件直接放入夹具中去。工件的A面支承在两支承板2上；B面支承在两齿纹顶支承钉3上；端面靠在支承钉4上，这样就确定了工件在夹具中的位置，然后旋紧螺母9通过压板8把工件夹紧，完成了工件的装夹过程。下一工件进行加工时，夹具在机床上的位置不动，只需松开螺母9进行装卸工件即可。
夹具装夹图
3.1.2 夹具的分类可按应用范围、使用机床、夹紧动力源来分类。
a) 按工艺过程的不同，夹具可分为机床夹具、检验夹具、装配夹具、焊接夹具等；
b) 按机床种类的不同，机床夹具又可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具等；
c) 按所采用的夹紧动力源的不同又可分为手动夹具、气动夹具等；
d) 根据使用范围分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调夹具和成组夹具等类型。
各类夹具的定义及特点如下表所示。
通用夹具 通用性强，被广泛应用于单件小批量生产专用夹具 专为某一工序设计，结构紧凑、操作方便、生产效率高、加工精度容易保证，适用于定型产品的成批和大量生产。
组合夹具 由一套预先制造好的标准元件和合件组装而成的专用夹具。
通用可调夹具 不对应特定的加工对象，适用范围宽，通过适当的调整或更换夹具上的个别元件，即可用于加工形状、尺寸和加工工艺相似的多种工件。
成组夹具 专为某一组零件的成组加工而设计，加工对象明确,针对性强。通过调整可适应多种工艺及加工形状、尺寸。
e) 随行夹具：随行夹具是自动或半自动生产线上使用的夹具，虽然它只适用于某一种工件，但毛坯装上随行夹具后，可从生产线开始一直到生产线终端在各位置上进行各种不同工序的加工。根据这一点，随行夹具的结构也具有适用于各种不同工序加工的通用性。
3.1.3夹具的组成与作用（10分钟）
组成：定位元件、夹紧装置、联接元件、对刀或导向元件、其它装置、夹具体。
夹具组成
1) 定位元件：用于确定工件在夹具中的位置。
2) 夹紧装置：用于夹紧工件。
3) 对刀、导引元件：确定刀具相对夹具定位元件的位置。
4) 其它装置：如分度元件等。
5) 连接元件和连接表面：用于确定夹具本身在机床主轴或工作台上的位置。
6) 夹具体：用于将夹具上的各种元件和装置连接成一个有机整体。
作用：
(1)保证稳定可靠地达到各项加工精度要求；
(2)缩短加工工时，提高劳动生产率；
(3)降低生产成本；
(4)减轻工人劳动强度；
(5)可由较低技术等级的工人进行加工；
(6)能扩大机床工艺范围。
对尺寸精度的保证
1、夹具上装有对刀块5，利用对刀塞尺10塞入对刀块工作面与立铣刀切削刃之间来确定铣刀相对夹具的位置，此时可相应横向调整铣床工作台的位置和垂直升降工作台来达到刀具相对对刀块的正确位置。
2、由于对刀块的两个工作面与相应夹具定位支承板2和齿纹顶支承钉3的各自支承面已保证和尺寸，因而最终保证铣出槽子的a和b尺寸，如下图所示。
3、至于槽子长度的位置尺寸,则依本调整铣床工作台纵向进给的行程挡块的位置，使立式铣床工作台纵向进给的终结位置保证铣刀距支承钉4的距离等于c。由于工件以端面与支承钉4的工作面相接触，因而最终使铣出槽子的长度位置达到尺寸的要求。
夹具精度的保证
加工一批工件时，只要在允许的刀具尺寸磨损限度内，都不必调整刀具位置，不需进行试切，直接保证加工尺寸要求。这就是用夹具装夹工件时，采用调整法达到尺寸精度的工作原理。
3.1.4 典型夹具介绍通过实物、模型，了解各种夹具的结构、安装、调整。
车床夹具心轴式、角铁式、花盘式等。注意夹具与机床的连接方式（锥柄与过渡盘）
铣床夹具直线进给式、圆周进给式等。用定位健确定夹具与机床的相对位置；用对刀装置调整刀具与夹具的正确位置。
下图中表示铣槽夹具安装在立式铣床的工作台上的情况。
铣槽夹具
钻床夹具固定式、覆盖式、翻转式、滑柱式等。用钻套导引刀具，并观察钻模板的型式。
（四）、新课小结,
1、工件安装的内容和方法。
2、夹具的分类和组成。
3、典型夹具的结构。
三、作业：
1、何谓机床夹具？夹具有哪些作用？
2、机床夹具有哪几个组成部分？各起何作用？
3、为什么夹紧不等于定位？
课题六：工件在数控机床上的装夹（二）
标题：定位基准的选择 06
一、教学目的,
掌握工件定位的基本原理、定位基准的选择原则，了解常用定位元件及定位方式。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、 工件的安装
2、 夹具的组成
（二）新课教学知识点与重点、难点：
3.2 工件定位的基本原理
六点定位原理（重点掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
六点定位原理的应用（理解）（难点）
3.3 定位基准的选择原则（中级数控车铣考证要求知识点）
粗基准的选择原则（掌握）；精基准的选择原则（重点掌握）（难点）
（中级数控车铣考证要求知识点）
辅助基准的选择原则（了解）
3.4 常见定位元件及定位方式（中级数控车铣考证要求知识点）
以平面定位的定位元件（掌握）；
以圆孔定位的定位元件（掌握）
以外圆柱面定位的定位元件（理解）
（三）新课内容：
3.2 工件定位的基本原理
3.2.1 六点定位原理,
自由度的概念：
六点定位原理的概念：
夹具用合理分布的六个支承点，分别限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原理”。
3.2.2 六点定位原理的应用
完全定位、不完全定位、欠定位、过定位。
3.3 定位基准的选择原则
3.3.1 基准的概念与分类
基准：零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。
设计基准：零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准。
工艺基准：零件加工、测量和装配过程中使用的基准。分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。
3.3.2 精基准的选择原则
应保证加工精度和工件安装方便可靠。
基准重合原则：选用设计基准作为定位基准。
基准统一原则：采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面。
自为基准原则：选择加工表面本身作为定位基准。
互为基准原则：工件上两个相互位置要求很高的表面加工时，互相作
为基准。
3.3.3 粗基准的选择原则
应保证各加工面有足够的余量，并尽快获得精基面。
若要求保证某重要表面加工余量均匀，选该表面为粗基准。
若要求保证加工面与不加工面间的位置，选不加工表面为粗基准。
粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。
粗基准表面，应平整光洁。
3.3.4 辅助基准的选择原则
为装夹方便或实现基准统一，人为制造的一种定位基准。
3.4 常用定位元件及定位方式
3.4.1 工件以平面定位
定位元件常用支承钉和支承板。辅助支承和浮动支承的应用。
3.4.2 工件以圆柱孔定位
定位元件为圆柱销和各种心轴。
3.4.3 工件以外圆柱面定位
定位元件常用有V型块、定位套。
（四）新课小结
1、 六点定位原理是工件正确定位的依据。不同的定位基准，定位支承点的分布不同。
2、 各种基准的概念，精基准选择应保证加工精度；粗基准的选择应保证各加工表面的余量。
3、 不同的定位方式，定位元件不同。
五、作业,
1、何谓“六点定位原理”？“不完全定位”和“过定位”是否均不能采用？为什么？
2、什么叫粗基准和精基准？试述它们的选择原则。
3、试分析下列加工情况的定位基准：
（1）浮动铰刀铰孔 （2）车削阶梯轴 （3）精加工齿形面
4、试述常用定位元件所限制的自由度。
课题七：工件在数控机床上的装夹（三）
标题：定位误差 07
一、教学目的,
掌握夹具的分类、组成和作用，了解各典型夹具的结构和功能。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容,
1、 精基准的选择原则。
2、 工件常用的定位方式。
（二）新课内容知识点：
3.5.1 定位误差定位误差的概念、产生的原因（重点掌握）（难点）（中级数控车铣考证要求知识点）
定位误差的计算（了解）
3.5.2 夹紧装置
对夹紧装置的基本要求；夹紧力三要素的确定原则（重点掌握）
（难点）（中级数控车铣考证要求知识点）
夹紧气、液动设备（了解）。
（三）新课内容：
3.5 定位误差与夹紧
3.5.1 定位误差定位误差的概念指一批工件在夹具中的位置不一致而引起的误差。用△D表示。
产生原因：基准不重合误差△B与基准位移误差△Y。
定位误差的计算
△D=△B±△Y；
工件以平面定位：△D=△B，（△Y=0）
工件以内孔定位：△Y=1/2（(D+(d）
工件以外圆柱面定位：△Y=0.707(D（90°V型块定位）
3.5.2 夹紧装置对夹紧装置的基本要求,
1、夹紧过程中，不能改变工件定位占据的正确位置。
2、夹紧力大小合适。
3、结构简单，制造维修易。
4、操作方便，安全、省力。
夹紧力的确定原则,
1、夹紧力方向的确定原则：
（1）夹紧力应朝向工件的主要定位面。如挂图。
（2）夹紧力应尽量与切削力、重力方向一致，以减少夹紧力。
（3）夹紧力应指向工件刚性好的方向。
2、夹紧力作用点的确定原则：
（1）作用点应在定位元件支承的范围内。挂图。
（2）作用点应位于工件刚性好的部位。
（3）作用点应尽量靠近加工面。
3、夹紧力大小的确定：
（1）手动夹紧：不需算出夹紧力的确切数据。
（2）机动夹紧：按静力平衡原理计算理论夹紧力，乘以安全系数，以决定动力部分的尺寸（如气缸、活塞的直径等）。
夹紧气、液动力装置,
机动夹紧装置一般由夹紧元件、中间传递部分和力源部分组成。
典型气动传动系统一般由气源部分如空压机、储气罐，控制部分如各种阀、执行元件如气缸等组成。
液压系统较气动夹紧系统结构尺寸小，夹紧刚性大，无噪音等。
（五）新课小结
1、 定位误差是由基准不重合误差和基准位移误差产生的。
2、 典型定位方式定位误差的计算方法。
对夹紧装置的基本要求和夹紧力的确定 ?
五、作业：
1、 什么叫定位误差？产生定位误差的原因是什么？
2、 夹紧装置设计的基本要求是什么？确定夹紧力的方向和作用点的准则有哪些？
3、 常用的夹紧动力装置有哪些？各有何特点？
课题八：数控车削加工工艺概述标题：数控车削加工工艺概述及对刀与装夹 08
一、教学目的,
了解数控车床的组成、布局及分类，理解数控车削的适宜加工对象，掌握数控车削加工的装夹与对刀。
三、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控加工的产生与发展
2、数控技术的涵盖技术
（二）新课教学知识点与重点、难点：
4.1 概述
数控车床结构及分类（了解）
数控车的主要加工对象（掌握）
4.2 数控车削加工工件的装夹与对刀
数控车削通用夹具的装夹（重点掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
数控加工工件装夹的找正方式（理解）
数控车削加工的对刀（掌握）（重点与难点）中级数控车铣考证要求知识点）
（三）新课内容：
4.1 数控加工与数控工艺
数控车床的组成与布局结合实训室的数控车床，讲述数控车床的结构组成、布局。让学生清楚布局的差异是在刀架与导轨。
数控车床的分类
（1） 按数控系统功能分类：全功能型，数控型。
（2） 按主轴的配置形式分类：卧式，立式。
（3） 按数控系统控制的轴数分类：两轴控制，四轴控制。
数控车床的主要加工对象
4.2 数控车削加工工件的装夹与对刀
4.2.1、数控车削加工工件的装夹
数控车通用夹具的装夹
（1） 工件定位要求
（2） 定位基准选择原则
基准重合原则；基准统一原则；便于装夹原则；便于对刀原则。
（3） 常用装夹方式
三爪自定心卡盘装夹；两顶尖之间装夹；卡盘和顶尖装夹；双三爪定心卡盘装夹。
工件采用找正方式装夹
找正要求；找正方法；装夹方式
其它数控车床夹具
用于轴类工件夹具；用于盘类工件的夹具。
4.2.2、数控车削加工工件的对刀
数控加工中与对刀有关的概念
刀位点；起刀点；对刀点与对刀；对刀基准点；对刀参考点；换刀点。
确定对刀点的一般原则
对刀方法
（1） 试切对刀
A、用G92指令建立工件坐标系对刀步骤：机床回参考点――试切测量――计算坐标增量――对刀――建立工件坐标系。
B,用G54－G59零点偏置指令建立工件坐标系对刀
C,改变参考点位置，通过回参考点直接对刀
D、多刀加工时的对刀――利用刀具长度补偿功能对刀
E,车刀刀尖有圆弧半径时的对刀
（2） 机外对刀仪对刀
（3） ATC对刀
（4） 自动对刀
（四）新课小结：
2、 数控车削加工的对象是和数控加工方法直接相互联系的，理解数控加工对象一定要了解数控加工特点。
2、数控车装夹与对刀是数控车削加工一项基本内容，装夹的目的是为满足加工精度要求，本课讲述各种装夹方式。对刀方面，本课重点讲述试切对刀方法及步骤，同时也对其它对刀方法作了介绍。 ?
五、作业：
1、 数控车床适合加工那些特点回转体零件？为什么？
2、 数控车对刀有哪几种方法，各种方法有何特点？
课题九：数控车削加工工艺（一）
标题：数控车削加工内容及零件图形的数学处理 09
一、教学目的,
掌握数控车削工艺要解决的主要问题，各种问题解决的主要方法。重点掌握零件图形的数学处理，理解编程尺寸采用平均尺寸的目的。
三、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控车床的布局及加工对象
2、数控车削的装夹与对刀
（二）新课教学知识点与重点、难点：
4.3数控加工工艺分析1（中级数控车铣考证要求知识点）
数控加工内容的选择（理解）
零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定（重点掌握）（难点）
（三）新课内容：
4.3 数控加工工艺分析1
4.3.1 选择并确定进行数控加工的内容
数控加工内容的选择
（1） 由轮廓曲线构成的回转表面
（2） 具有微小尺寸要求的结构表面
（3） 同一表面采用多种设计要求的结构
（4） 表面有严格几何关系要求的表面
通用机床难加工质量难保证内容作为重点选择内容
（4） 表面有严格位置精度要求但普通机床无法一次加工完成
（5） 表面粗糙度要求严格的锥面、曲面、端面等
通用机床加工效率低，可选择数控机床
不宜采用数控加工的内容
（1） 需较长时间占机调整加工的加工内容
（2） 不能一次装夹加工完成的其它零星部位
4.3.2、对零件进行数控加工工艺分析
结构工艺性分析
（4） 零件结构的工艺性?
以右图为例讲解
（5） 零件结构工艺性分析的主要内容
a) 审查与分析零件图纸中尺寸标注方法是否适合数控加工
b) 审查与分析图纸中几何元素的条件是否充分，正确
c) 审查与分析数控车加工零件的结构合理性
精度与技术要求分析
主要内容：精度要求与各项技术要求是否齐全、合理；分析本工序车削精度是否达到图纸要求，注意给其它工序留有余量；较高位置精度的表面应在一次装夹中完成；表面粗糙度较高表面应确定恒线速切削。
4.3.3、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定
编程原点的选择
选在设计基准上；容易找正对刀；编程方便；位置能够容易准确的确定；编程原点应选在对称中心。
编程尺寸设定值的确定
（1） 编程尺寸确定的步骤：
A,基本尺寸换算成平均尺寸
B,保持原重要的几何关系不变并修改一般尺寸
C,计算未知结点坐标尺寸计算
D、编程尺寸的最后形成
此内容结合书中例4－2、4－3讲解
（四）新课小结：
1、数控加工内容是讲述了数控加工类零件的重要选择原则，选择的优先顺序，工艺员的设备考虑方法。
2、数控加工零件结构工艺工艺分析是根据数控加工特点来分析，主要从尺寸标注、几何元素分析、结构合理性分析几个方面来进行。
3、零件编程尺寸设定值的确定以一个实例为基础讲解了零件数学处理的步骤，方法等。 ?
五、作业：
1、数控车削加工工序尺寸如何确定？
课题十：数控车削加工工艺分析（二）
标题：数控加工工序的安排 10
一、教学目的,
掌握数控车削工艺拟定的过程，理解并掌握数控工序的划分方法，工序顺序的安排，进给路线的确定。
三、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、选择并确定数控加工内容
2、零件的数控加工工艺分析
（二）新课教学知识点与重点、难点：
4.3.4 数控加工工艺分析2（中级数控车铣考证要求知识点）
数控加工工序的划分（掌握）
工步顺序的安排（重点掌握）（难点）
（三）新课内容：
4.3 数控加工工艺分析2
4.3.4 数控车削加工工艺过程拟定
数控车削外回转表面加工方安案的确定
（5） 精度IT7－IT8，Ra0.8－1.6，材料淬火钢外常用金属，可按粗车－半精车－精车方案加工。
（6） 精度IT5－IT6，Ra0.2－0.63，材料淬火钢外常用金属，可按粗车－半精车－精车－细车方案加工。
（7） 精度IT5，Ra<0.08，材料淬火钢外常用金属，可按粗车－半精车－精车－精密车方案加工。
（8） 材料淬火钢等难车削材料，淬火前可采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工。
数控车削内回转表面的加工方案的确定（5分钟）
同样的加工工艺方案比外回转面加工精度要第一个等级。
工序的划分
（1） 数控车削加工工序的划分
A,以一次安装进行的加工作为一道工序
B,以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序
C,以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序
D、以粗、精加工划分工序，以下图进行讲解。
零件图
（2） 回转类零件非数控车削加工工序的安排
A,有不适合数控车削加工的表面，安排相应的非数控类加工工序。
B,硬度及精度较高，热处理安排在数控车削加工之后
C,零件要求特殊，不能用数控车削加工完成的则安排其他加工工序
D、根据工厂条件采用非数控加工更合理，则安排非数控加工工序
工序顺序的安排
工步顺序和进给路线的确定
（3） 工序安排的一般原则先粗后精，先近后远，内外交叉，保证工件加工刚度，同一把刀连续加工。
（4） 进给路线确定
（四）新课小结：
3、 数控加工方案是一般根据零件加工精度、表面粗超度、材料、结构形状、尺寸等因素确定。
4、 当有多台数控车床加工时，工序划分以机床为单位进行
5、 工步顺序和进给路线安排一般是先粗后精，先近后远，内外交叉，保证工件加工刚度原则。确定进给路线重点在于确定粗加工及空行程的进给路线。 ?
五、作业：
1．数控车削工序顺序的安排原则有那些？工步顺序安排原则有那些？ 2．数控常用粗加工进给路线有那些方式？精加工路线应如何确定？
课题十一：数控车削加工工艺分析（三）
标题：数控加工参数的选择 11
一、教学目的,
掌握数控车削参数的选择，如加工余量、工序尺寸及公差的确定，切削用量的选择。加工时能根据不同的零件要求选择不同的加工参数。
三、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控加工方案的确定方法
2、工序的划分
3、工步顺序与进给路线的安排
（二）新课教学知识点与重点、难点：
4.3.4 数控加工工艺分析3（中级数控车铣考证要求知识点）
数控加工余量、工序尺寸、公差确定（重点掌握）
工艺尺寸链（掌握）（难点）
切削参数选择（重点掌握）
（三）新课内容：
4.3 数控加工工艺分析3
4.3.5工艺尺寸链知识
尺寸链的基本概念
尺寸链的组成，闭环，组成环概念
尺寸链的计算方法
尺寸链互换计算方法
4.3.6数控加工余量、工序尺寸及公差的确定
数控车削加工余量的确定见教材表4－1。要求学生掌握，今后加工以此为依据。
数控车削加工工序尺寸及公差的确定
按教材图4－37，图4－38，图4－39讲解主要分析编程原点与零件设计基准不重和时工序尺寸及公差的确定。
重点要讲清楚设计基准与安装基准不重和时为什么产生不重和误差，它的计算方法，数控为什么有些情况下不产生这些问题。
工艺尺寸链分析时采用不同的工艺过程进行分析，讲述清楚尺寸链中封闭环与组成环的变化。
4.3.7切削参数的选择
背吃刀量
背吃刀量是根据余量确定的，原则是尽量选择大的背吃刀量，减少进给次数。
查表4－1，表4－2
（四）新课小结：
1、数控车削加工不同的加工有不同的余量要求，它的确定方法主要根据余量表和经验。
2、因为加工中存在编程原点与设计基准不符，所以需要重新确定加工工序尺寸与公差。
3、切削参数主要是确定背吃刀量，主轴转速，进给速度等。选择方法主要根据表与经验。
五、作业：
1．数控车削加工进给速度如何确定？
2．有一套筒如图所示，以端面A定位加工缺口时，计算尺寸A3及其公差。
课题十二：先进车削加工技术标题：数控加工工艺文件及先进车削加工技术介绍 12
一、教学目的,
掌握数控车削工艺文件的制定及填写，难加工材料的数控车削加工方法，了解先进的数控车拉工艺。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、工艺尺寸链复习
2、加工余量、工序尺寸及公差的确定
3、切削参数的选择
（二）新课教学知识点与重点、难点：
4.4 数控车削加工工艺文件制定（中级数控车铣考证要求知识点）
数控车削加工工序卡片（重点掌握）
数控加工程序说明卡（掌握）
走刀路线图（掌握）（难点）
刀具卡片（掌握）
4.7 数控车拉工艺介绍（了解）
（三）新课内容：
4.4 数控车削加工工艺文件
数控车削加工工序卡片
见教材表4－6，注意，数控车工序卡片与普通车有许多相似之处，不同的是加工图中应注明编程原点与对刀点，要进行编程简要说明及切削参数的确定。
数控加工工序说明卡
主要对加工工序卡进行说明。
数控加工走刀路线图
数控车削加工刀具卡片
内容包括：与工步对应的刀具号、刀具名称、刀具型号、刀片型号和牌号、刀尖半径。
数控车削加工刀具调整图
在图中主要反映刀具参数，刀位点，工件装夹方式，工件坐标原点，主要尺寸程序设定值。
数控加工专用技术文件的编写要求
4.7 数控车拉工艺介绍
4.7.1 车拉工艺原理
车拉切削加工实际是车削和拉削加工的结合。在车拉加工时，促了工件作旋转运动以外，道具也作运动。
4.7.2 车拉工艺的应用
（四）新课小结：
1、数控加工工艺文件包含了数控工序卡片，工序说明卡，走刀路线图，刀具卡片等。
2、数控车拉工艺是近年开始应用的先进车削方式，主要应用于汽车制造厂曲轴的生产。 ?五、作业：
1．难加工材料有那些？特点是什么？
2．数控车拉工艺特点？
课题十三：典型零件的数控车削加工工艺标题：典型数控车削零件加工工艺分析 13
一、教学目的,
通过对典型数控车削零件加工工艺的分析，使学生对前课所讲授的数控车削工艺知识有一个系统的了解，并学会对一般数控车削零件加工工艺进行分析，制定加工方案。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控加工余量、工序尺寸、公差确定
2、工艺尺寸链
3、切削参数选择
（二）新课教学知识点与重点、难点：
数控车削零件加工工艺分析与制定过程（重点掌握）（中级数控车考证要求知识点）
（三）新课内容：
4.5 典型数控车削零件的加工工艺分析
4.5.1 轴类零件数控车削加工工艺
注意工艺分析和制定过程，
零件图纸工艺分析－确定装夹方案－确定工序方案－确定工步顺序－确定进给路线－确定所用刀具－确定切削参数－填写工艺文件
以教材图4－40模具芯轴零件讲解：
（1） 零件图纸工艺分析
尺寸精度要求不高，角度面较多，还有圆弧面。
（2） 装夹方案
从零件可看出，直径20轴可以装夹，定位不得不选在斜面根，直径26轴太短无法装夹。还可以两端用顶针装夹。
（3） 工序方案
A：分为四道工序，工序1，加工Φ64×38柱面；工序2掉头装夹Φ64×38柱面，打中心孔，加工Φ62×62面；工序3 钻螺纹底孔；工序4 加工SR19.4圆弧面、锥面
B：分为5道工序，工序1，加工Φ64×38柱面，和Φ26柱面；并打中心孔；掉头加工Φ20×62表面，并钻螺纹孔；两端用顶针装夹，加工各锥面；切除Φ26端面中心孔，加工SR19.4球面。
（4） 工序确定后，可以确定工步顺序，加工路线，及刀具，切削参数。
4.5.2 以教材图4－45轴套类零件工艺进行讨论讲解：
零件工艺性分析
零件结构复杂，适合数控加工。精度上，Φ24.4与Φ6.1端面两处尺寸精度较高。
确定装夹方案
考虑工序基准与定位基准重合，选择A面与B面为轴向与径向定位基准进行装夹。
注意，该零件属薄壁件，易变形，采用软爪夹紧。考虑对刀和测量，软爪上设一基面。
确定工步顺序、进给路线及刀具
（1） 粗车外园表面，刀具：80o菱形刀片。
（2） 半精车25o、15o外圆锥面及三处R2过渡圆弧。刀具：Φ6圆形刀。
（3） 粗车内孔端部，刀具：三角形刀片。
注意，此道工步是为下一道工步服务，减少钻削加工变形。
（4） 钻削内孔深部。刀具：Φ18钻头。
（5） 粗车内锥面及半精车其余内表面。刀具：55o菱形刀片。
（6） 精车外园柱面及端面。刀具：80o菱形刀片。
（7） 精车25o外圆锥面及R2圆弧面。刀具：R2圆弧车刀。
（8） 精车15o外圆锥面及R2圆弧面。刀具：R2圆弧车刀。
（9） 精车内表面。刀具：55o菱形刀片。
（10） 加工深处Φ18.7内孔。刀具：80o菱形刀片。
确定切削用量
（四）新课小结：
本次课主要针对两个典型数控车削类零件进行工艺的讲解和学生自我分析，培养学生的车削加工工艺技能。 ?
五、作业：
课题十四：数控铣削加工工艺概述标题：数控加工工艺概述及对刀与装夹 14
一、教学目的：
了解有关数控铣床类型、数控铣削的主要加工对象等一些相关概念，并通过一定的教师讲解和学生动手实验，让学生熟练掌握数控铣削加工工件的安装及对刀和换刀的方式。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控车削的主要加工对象
2、数控车削加工工件的安装、对刀与换刀方式
（二）新课教学知识点与重点、难点,
5.1概述
数控铣床的类型（了解）
数控铣削的主要加工对象（理解）
数控铣床的坐标系统（重点掌握）（中级数控铣考证要求知识点）
数控铣削加工工件的安装（掌握）（中级数控铣考证要求知识点）
（三）新课内容：
5.1概述
数控铣床的类型数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，在数控加工中占据了重要地位。世界上首台数控机床就是一部三坐标铣床，这主要因于铣床具有X、Y、Z三轴向可移动的特性，更加灵活，且可完成较多的加工工序。现在数控铣床已全面向多轴化发展。目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元也是在数控铣床和数控镗床的基础上产生的。
数控铣床的分类：
（1）立式数控铣床主轴轴线垂直于水平面，是数控铣床中常见的一种布局形式，应用范围广泛。
（2）卧式数控铣床
主轴轴线平行于水平面，主要用来加工箱体类零件。为了扩大功能和加工范围，通常采用增加数控转盘来实现4轴或5轴加工。这样，工件在一次加工中可以通过转盘改变工位，进行多方位加工。
（3）立卧两用式数控铣床
主轴轴线方向可以变换，使一台铣床同时具备立式数控铣床和卧式数控铣床的功能。这类铣床适应性更强，适用范围广，生产成本低，所以数量逐渐增多。
立卧两用式数控铣床靠手动和自动两种方式更换主轴方向。有些立卧两用式数控铣床采用主轴头可以任意方向转换的万能数控主轴头，使其可以加工出与水平面成不同角度的工件表面。还可以在这类铣床的工作台上增设数控转盘，以实现对零件的“五面加工”。
数控铣削的主要加工对象铣削是机械加工中最常用的加工方法之一，主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰和镗孔加工与攻丝等。适于采用数控铣削的零件有：
（1）平面类零件
带平面轮廓的平面类零件 带斜平面的平面类零件 带正台和斜筋平
图14-3 平面类零件
（3）曲面类（立体类）零件
数控铣床的坐标系统
1、机床坐标系数控铣床的机床坐标系统同样遵循右手笛卡尔直角坐标系原则。由于数控铣床有立式和卧式之分，所以机床坐标轴的方向也因其布局的不同而不同，如图14-5所示。
2、机床零点与机床坐标系的建立机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点。在机床经过设计制造和调整后这个原点便被确定下来，它是固定的点。数控装置通电后通常要进行回参考点操作，以建立机床坐标系。参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数来指定机床参考点到机床零点的距离。机床回到了参考点位置也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，CNC就建立起了机床坐标系。
3、工件坐标系与加工坐标系工件坐标系是编程人员在编程时相对工件建立的坐标系，它只与工件有关，而与机床坐标系无关。但考虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。通常编程人员会选择某一满足编程要求，且使编程简单、尺寸换算少和引起的加工误差小的已知点为原点，即编程原点。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。
在程序开头就要设置工件坐标系，大多的数控系统可用G92指令建立工件坐标系，或用G54～G59指令选择工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。
当零件在机床上被装卡好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置就成为加工原点，也称为程序原点。由程序原点建立起的坐标系就是加工坐标系。
因此，编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点，建立工件坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装卡的实际位置。对加工人员来说，则应在装卡工件、调试程序时，确定加工原点的位置，并在数控系统中给于设定（即给出原点设定值），这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始加工。
数控铣削加工工件的安装
1、数控铣削加工选择定位基准应遵循的原则
（1）尽量选择零件上的设计基准作为定位基准选择设计基准作为定位基准定位，不仅可以避免因基准不重合引起的定位误差，保证加工精度，而且可以简化程序编制。在制定零件的加工方案时，首先要按基准重合原则选择最佳的精基准来安排零件的加工路线。这就要求在最初加工时，就要考虑以哪些面为粗基准把作为精基准的各面加工出来。
（2）当零件的定位基准与设计基准不能重合，且加工面与设计基准又不能在一次安装内同时加工时，应认真分析零件图纸，确定该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度。
（3）当在数控铣床上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要考虑用所选基准定位后，一次装夹能够完成全部关键精度部位的加工。
（4）定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容。为此，需考虑便于各个表面都能被加工的定位方式。对于非回转类零件，最好采用一面两孔的定位方案，以便刀具对其它表面进行加工。若工件上没有合适的孔，可增加工艺孔进行定位。
（5）批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准（对刀后，工件坐标系原点与定位基准间的尺寸为定值）重合。
批量加工时，工件采用夹具定位安装，刀具一次对刀建立工件坐标系后加工一批工件，建立工件坐标系的对刀基准与零件定位基准重合可直接按定位基准对刀，减少定位误差。
（6）当必须多次安装时，应遵从基准统一原则。
（四）新课小结：
1、数控铣床的坐标系统遵循右手笛卡尔直角坐标系原则，应记住图5-1a)所示的立式升降台铣床的坐标方向。
2、工件坐标系是编程人员在编程时相对工件建立的坐标系，它只与工件有关，而与机床坐标系无关。但考虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。
3、数控铣削加工中，应尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。
四、作业：
1、数控铣床的类型有哪些？其用途如何？
2、数控铣削的主要加工对象有哪些？其特点是什么？
4、机床零点是什么？它在什么时候可以确定？
5、工件坐标系与加工坐标系如何确定？
6、编程人员在编制程序时，是否需要考虑工件毛坯装卡的实际位置？为什么？
课题十五：数控铣削加工工艺（一）
标题：制定数控铣削加工工艺及零件图形的数学处理 15
一、教学目标：
掌握如何选择并确定数控铣削加工的内容，熟练掌握数控铣削加工工艺性分析方法，并了解零件图形的数学处理方法和作用。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控铣床的坐标系统遵循右手笛卡尔直角坐标系原则，立式升降台铣床的坐标方向如图5-1a)所示
2、数控铣削加工中，应尽量选择零件上的设计基准作为定位基准（2分钟）
（二）教学知识点与重点、难点,
5.2制定数控铣削加工工艺
选择并确定数控铣削加工的内容（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
数控铣削加工工艺性分析（重点掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
零件图形的数学处理（了解）
（三）新课内容：
5.2制定数控铣削加工工艺
选择并确定数控铣削加工的内容数控铣削加工有着自己的特点和适用对象，若要充分发挥数控铣床的优势和关键作用，就必须正确选择数控铣床类型、数控加工对象与工序内容。通常将下列加工内容作为数控铣削加工的主要选择对象：
（1）工件上的曲线轮廓，特别是有数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓；
（2）已给出数学模型的空间曲面；
（3）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；
（4）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；
（5）以尺寸协调的高精度孔或面；
（6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状；
（7）采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。
此外，立式数控铣床和立式加工中心适于加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内、外型腔等；卧式数控铣床和卧式加工中心适于加工复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等；多坐标联动的卧式加工中心还可以用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。
数控铣削加工工艺性分析
（一）零件图形分析
1、检查零件图的完整性和正确性由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此
（1）各图形几何要素间的相互关系（如相切、相交、垂直、平行和同心等）应明确。
（2）各种几何要素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。
（二）零件结构工艺性分析及处理
1、零件图纸上的尺寸标注应方便编程
在实际生产中，零件图纸上尺寸标注对工艺性影响较大，为此对零件设计图纸应提出不同的要求。
2、分析零件的变形情况，保证获得要求的加工精度
过薄的底板或肋板，在加工时由于产生的切削拉力及薄板的弹力退让极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差难以保证，其表面粗糙度也增大。零件在数控铣削加工时的变形，不仅影响加工质量，而且当变形较大时，将使加工不能继续下去。
预防措施：
（1）对于大面积的薄板零件，改进装夹方式，采用合适的加工顺序和刀具；
（2）采用适当的热处理方法：如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理；
（3）粗、精加工分开及对称去除余量等措施来减小或消除变形的影响。
3、尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸
（1）轮廓内圆弧半径R常常限制刀具的直径。
在一个零件上，凹圆弧半径在数值上一致性的问题对数控铣削的工艺性显得相当重要。零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型或尺寸，这样可以减少换刀次数。
一般来说，即使不能寻求完全统一，也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀规格和换刀次数，并避免因频繁换刀而增加了零件加工面上的接刀阶差，降低表面质量。
（2）转接圆弧半径值大小的影响
转接圆弧半径大，可以采用较大指精铣刀加工，效率高，且加工表面质量也较好，因此工艺性较好。
铣削面的槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径r越大，铣刀端刃铣削平面的能力越差，效率也越低。当r达到一定程度时甚至必须用球头铣刀加工，这是应当避免的。
当铣削的底面面积较大，底部圆弧r也较大时，我们只能用两把r不同的铣刀分两次进行切削。
4、保证基准统一原则
有些零件需要在加工中重新安装，而数控铣削不能使用“试切法”来接刀，这样往往会因为零件的重新安装而接不好刀。这时，最好采用统一基准定位，因此零件上应有合适的孔作为定为基准孔。如果零件上没有基准孔，也可以专门设置工艺孔作为定为基准。
（三）零件毛坯的工艺性分析
1、毛坯应有充分、稳定的加工余量
毛坯主要指锻件、铸件。锻件在锻造时欠压量与允许的错模量会造成余量不均匀；铸件在铸造时因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量不均匀。此外，毛坯的挠曲和扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。
为此，在对毛坯的设计时就加以充分考虑，即在零件图样注明的非加工面处增加适当的余量。
2、分析毛坯的装夹适应性
主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在一次安装中加工出较多表面。对不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。
3、分析毛坯的变形、余量大小及均匀性
分析毛坯加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施和补救措施。如对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易加工变形，这是最好采用经欲拉伸处理的淬火板坯。
对毛坯余量大小及均匀性，主要考虑在加工中要不要分层铣削，分几层铣削。在自动编程中，这个问题尤为重要。
零件图形的数学处理
1、零件手工编程尺寸及自动编程时建模图形尺寸的确定
数控铣削加工零件时，手工编程尺寸及自动编程零件建模图形的尺寸不能简单的直接取零件图上的基本尺寸，要进行分析，有关尺寸应按下述步骤进行调整：
（1）精度高的尺寸的处理：将基本尺寸换算成平均尺寸；
（2）精度低的尺寸的调整：通过修改一般尺寸，保持零件原有几何关系；
（3）几何关系的处理：保持原重要的几何关系，如角度、相切等不变；
（4）节点坐标尺寸的计算：按调整后的尺寸计算有关未知节点的坐标尺寸；
（5）编程尺寸的修正：按调整后的尺寸编程并加工一组工件，测量关键尺寸的实际分散中心并求出常值系统性误差，再按此误差对程序尺寸进行调整，修改程序。
2、圆弧参数计算误差的处理
按零件图纸计算圆弧参数时，一般会产生误差，特别是在两个或两个以上的圆连续相交时，会产生较大误差累积，其结果使圆弧起点相对于圆心的增量值I、J的误差较大。此时，可以根据实际零件图形改动一下圆弧半径值或圆心坐标（在许可范围内），或采用互相“借”一点误差的方法来解决。
3、转接凹圆弧的处理
对于直线轮廓所夹的凹圆弧，一般可由铣刀半径直接形成，而不必走圆弧轨迹。但对于与圆弧相切或相交的转接凹圆弧，通常都用走圆弧轨迹的方法解决。
由于转接凹圆弧一般都不大，选择铣刀直径时往往受其制约。另如果按放大刀具半径补偿法加工时，若仍沿用图纸给出的转接凹圆弧半径，就可能受到限制。
因此，最好把图纸中最小的转接凹圆弧半径放大一些（在许可范围内），在原刀具不变的情况下，可以扩大刀具半径补偿范围。当其半径较小时，则可先按大圆弧半径来编，再安排补加工。
（三）新课小结：
1、数控铣削加工有着自己的特点和适用对象，若要充分发挥数控铣床的优势和关键作用，就应当正确选择数控铣床类型、数控加工对象与工序内容。数控铣床适合加工形状复杂、尺寸繁多、数学模型复杂的零件。
2、在制定工艺前，注意检查零件图的完整性和正确性，尤其是各图形几何要素间的相互关系是否明确，各几何要素的条件是否充分，有没有引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。
3、制定工艺时，要注意进行零件结构工艺性的分析，如零件轮廓内圆弧尺寸是否统一、转接圆弧半径值大小是否合理、能否保证基准统一等，若不能达到要求就必须进行一定的处理。
四、作业：
1、数控铣削加工工艺性分析包括哪些内容？
2、制定工艺前为何要进行零件图形分析？件图形分析包括哪些内容？
3、手工编程或自动编程时，零件建模图形的尺寸能不能简单的直接取零件图上的基本尺寸？为什么？如何调整有关尺寸？
课题十六：典型零件的数控铣削加工工艺标题：典型数控铣削零件加工工艺分析 19
一、教学目的,
通过对典型数控铣削零件加工工艺的分析，使学生对前课所讲授的数控铣削工艺知识有一个系统的了解，并学会对一般数控铣削零件加工工艺进行分析，制定加工方案。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、在数控机床上特别是在加工中心上加工零件，工序十分集中，许多零件只需在一次装卡中就能完成全部工序。
2、走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。选择走刀路线时要特别注意不要引入反向间隙误差、切入切出路径不要发生过切、尽量采用顺铣加工方式等问题。
（二）新课教学知识点与重点、难点：
数控铣削零件加工工艺分析与制定过程（重点掌握）（中级数控铣考证要求知识点）
（三）新课内容：
4.5 典型数控铣削零件的加工工艺分析
4.5.1 轴类零件数控车削加工工艺
注意工艺分析和制定过程，
零件图纸工艺分析－确定装夹方案－确定工序方案－确定工步顺序－确定进给路线－确定所用刀具－确定切削参数－填写工艺文件
铣削零件如下图所示
毛坯为120㎜×60㎜×10㎜板材，5㎜深的外轮廓已粗加工过，周边留2㎜余量，要求加工出如图所示的外轮廓及φ20㎜的孔。工件材料为铝。
根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线
1）以底面为定位基准，两侧用压板压紧，固定于铣床工作台上
2）工步顺序
① 钻孔φ20㎜。
② 按O’ABCDEFG线路铣削轮廓。
?选择机床设备
?选择刀具
现采用φ20㎜的钻头，定义为T02,φ5㎜的平底立铣刀，定义为T01，并把该刀具的直径输入刀具参数表中。
手动换刀。
?确定切削用量
切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。
?确定工件坐标系和对刀点
在XOY平面内确定以0点为工件原点，Z方向以工件表面为工件原点，建立工件坐标系。
采用手动对刀方法把0点作为对刀点。
?编写程序
按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：
1）加工φ20㎜孔程序(手工安装好φ20㎜钻头)
%1337
N0010? G92 X5? Y5? Z5 ；设置对刀点
N0020? G91 ；相对坐标编程
N0030? G17? G00? X40? Y30 ；在XOY平面内加工
N0040? G98? G81? X40? Y30? Z-5? R15? F150；钻孔循环
N0050? G00? X5? Y5? Z50
N0060? M05
N0070? M02?
2）铣轮廓程序(手工安装好ф5㎜立铣刀,不考虑刀具长度补偿)
%1338
N0010? G92? X5? Y5? Z50
N0020? G90? G41? G00? X-20? Y-10? Z-5? D01
N0030? G01? X5? Y-10? F150
N0040? G01? Y35? F150
N0050? G91
N0060? G01? X10? Y10? F150?
N0070? G01? X11.8? Y0
N0080? G02? X30.5? Y-5? R20
N0090? G03? X17.3? Y-10? R20
N0100? G01? X10.4? Y0
N0110? G03? X0? Y-25
N0120? G01? X-90? Y0
N0130? G90? G00 X5? Y5? Z10
N0140? G40
N0150? M05
N0160? M30
（四）新课小结：
本次课主要针对两个典型数控车削类零件进行工艺的讲解和学生自我分析，培养学生的车削加工工艺技能。 ?
五、作业：
课题十七：加工中心的工件安装与对刀标题：概述、加工中心加工工件的装夹与对刀 20
一、教学目的,
了解加工中心与数控铣床的异同，加工中心的类型，适合加工中心加工的对象。
熟练掌握工件在加工中心上的安装方法、对刀与换刀。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控铣床与加工中心的异同、加工中心的分类
2、加工中心的主要加工对象
（二）新课教学知识点与重点、难点：
6.2 加工中心加工工件的安装、对刀与换刀（重点掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
加工中心加工工件的安装（掌握）（难点）
加工中心加工定位基准的选择（掌握）
加工中心夹具的确定（掌握）（难点）
加工中心加工的对刀与换刀（重点掌握）
（三）新课内容：
6.1概述加工中心与数控铣床的异同,加工中心是在数控机床的基础上发展起来的，都是通过程序控制多轴联动走刀进行加工的数控机床。不同的是加工中心具有刀库和自动换刀功能。
6.1.1 加工中心的类型
按照机床主轴布局形式的不同可分为：立式加工中心、卧式加工中心、龙门式加工中心、复合加工中心四种。
立式加工中心：主轴轴心线设置在垂直状态的加工中心卧式加工中心：主轴轴心线设置在水平状态的加工中心
龙门式加工中心：具有可移动的龙门框架、主轴头装在龙门框架上、主轴轴心线设置在垂直状态。更适宜于加工大型
复杂的工件。
复合加工中心：立卧两用加工中心，具有立式和卧式加工中心的功能。分主轴旋转和工作台旋转两种类型的复合加工中心。
按换刀形式分：带刀库、机械手的加工中心；无机械手的加工中心；刀库转塔式加工中心。
6.1.2 加工中心的主要加工对象加工中心适于加工形状复杂、工序多、精度要求较高，普通机床加工需多次装夹调整困难的的工件。常用于箱体类零件；带复杂曲面的零件；异形件；板、套、盘、壳体类零件的加工。
6.2 加工中心加工工件的安装、对刀与换刀
6.2.1加工中心加工工件的安装
加工中心加工定位基准的选择：
1．选择基准的三个基本要求：（1）所选基准应能保证工件定位准确装卸方便方便可靠。（2）所选基准与各加工部位的的尺寸计算简单。（3）保证加工精度。
2．选择定位基准6原则：（1）尽量选择设计基准作为定位基准；（2）定位基准与设计基准不能统一时，应严格控制定位误差保证加工精度；（3）工件需两次以上装夹加工时，所选基准在一次装夹定位能完成全部关键精度部位的加工；（4）所选基准要保证完成尽可能多的加工内容；（5）批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准重合；（6）需要多次装夹时，基准应该前后统一。
加工中心夹具的确定：
1． 对夹具的基本要求：（1）夹紧机构不得影响进给，加工部位要敞开；（2）夹具在机床上能实现定向安装；（3）夹具的刚性与稳定性要好。
2． 常用夹具种类：（1）通用夹具：如虎钳、分度头、卡盘等；（2）组合夹具：组合夹具由一套结构已经标准化、尺寸已经规格化的通用元件组合元件所构成；（3）专用夹具：专为某一项或类似的几项加工设计制造的夹具；（4）可调整夹具：组合夹具与专用夹具的结合，既能保证加工的精度，装夹更具灵活性；（5）多工位夹具：可同时装夹多个工件的夹具；（6）成组夹具：专门用于形状相似、尺寸相近且定位、夹紧、加工方法相同或相似的工件的装夹。
3． 加工中心夹具的选用原则：
（1） 在保证加工精度和生产效率的前提下，优先选用通用夹具；
（2） 批量加工可考虑采用简单专用夹具；
（3） 大批量加工可考虑采用多工位夹具和高效的气压、液压等专用夹具；
（4） 采用成组工艺时应使用成组夹具；
4．工件在机床工作台上的最佳装夹位置：工件装夹位置应保证工件在机床各轴的加工行程范围内，并且使得刀具的长度尽可能缩短，提高刀具的加工刚性。
6.2.2 加工中心加工的对刀与换刀
概念对刀：
对刀也就是工件在机床上找正加紧后，确定工件坐标（编程坐标）原点的机床坐标（确定G54的X、Y、Z的值）。
换刀：根据工艺需要，要用不同参数的刀具加工工件。在加工中按需要更换刀具的过程叫换刀。
对刀点与换刀点的确定：
对刀点：
对刀点是工件在机床上找正夹紧后，用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点。
对刀点可选在工件上或装夹定位元件上，但对刀点与工件坐标点必须有准确、合理、简单的位置对应关系，方便计算工件坐标点在机床上的位置（工件坐标点的机床坐标）。对刀点最好能与工件坐标点重合。
换刀点：加工中心有刀库和自动换刀装置，根据程序的需要可以自动换刀。换刀点应在换刀时工件、夹具、刀具、机床相互之间没有任何的碰撞和干涉的位置上，加工中心的换刀点往往是固定的。
对刀方法：
水平方向对刀（x、y坐标）：
(1) 杠杆百分表对刀：对刀点为圆柱孔中心；
(2) 采用寻边器对刀：圆孔或基准边
(3) 采用碰刀或试切方式对刀。
Z向对刀（z坐标）：
（1） 机上对刀：采用z向设定器对刀。
（2） 机外刀具预调+机上对刀。
机外对刀仪对刀：测量刀具的直径、长度、刀刃形状和刀角。
(4) 卧式加工中心多工位加工中的对刀问题
卧式加工中心多工位加工中的对刀问题要求学生了解即可。
（四）新课小结,
通过本节的学习学生应该熟识加工中心与数控铣床的异同，熟练掌握加工中心的主要加工对象、加工中心工件的装夹和对刀方式。 ?
三、作业：
1．加工中心与数控铣床有什么异同？加工中心的类型有哪些？
2．加工中心适合加工什么样的零件？
3．加工中心的对刀方法有哪些？使用对刀仪对刀应注意那些问题？
课题十八：制定加工中心加工工艺标题：制定加工中心加工工艺要解决的主要问题 21
一、教学目的,
制定加工中心加工工艺和进行工艺分析的方法。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、加工中心工件装夹的方式、夹具类型、基准选择原则
2、加工中心的对刀和换刀
（二）新课教学知识点与重点、难点：
6.3 制定加工中心加工工艺（重点掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）（难点）
（三）新课内容：
6.3 制定加工中心加工工艺制定加工中心加工工艺就是分析零件结构工艺性、确定加工中心的加工内容、加工方法、选用合适的刀具等。
6.3.1 零件的工艺分析零件的工艺分析就是，检查零件图的完整性和正确性，分析零件的技术要求、结构工艺性，选择加工中心的加工内容等。
分析零件的技术要求：尺寸精度要求、几何形状精度要求、位置精度要求、表面粗糙度表面质量要求、热处理及其他技术要求
检查零件图的完整性和正确性
分析零件结构工艺性：主要分析零件的加工内容采用加工中心加工时的可行性、经济性、方便性。零件结构应具有足够刚性以减少装夹变形和切削变形。
确定加工中心的加工内容：确定零件适合加工中心加工的部位、结构和表面。
6.3.2 加工中心的选用
选择合适的加工中心的类型、规格、精度、功能。
6.3.3 加工中心加工零件的工艺方案的设计工艺设计包括完成加工任务所需要的设备、工装量夹具的选择，工艺路线加工方法的确定。加工中心工艺方案主要如下几方面：
加工方法的选择：
铣削：外形轮廓、平面、曲面采用铣削方法加工，根据精度和表面质量要求可先粗铣、半精铣、再精铣。
钻、扩、镗、铰：用于孔的加工。
加工顺序的合理按排。
6.3.4 加工中心加工的工步设计
加工中心的工步设计主要从精度和效率两方面考虑，主要原则为：
（1） 先粗加工，半精加工，再精加工。
（2） 既有孔又有面的加工时先铣面后镗孔。
（3） 采用相同设计基准集中加工的原则。
（4） 相同工位集中加工，邻近工位一起加工可提高加工效率。
（5） 按所用刀具划分工步。
（6） 有较高同轴度要求的孔系，应该单独完成，再加工其他形位。
（7） 在一次装夹定位中，能加工的形位全部加工完。
6.3.5 加工中心加工进给路线的确定
加工中心刀具的进给路线包括孔加工和表面铣削的进给路线。
孔加工路线的确定：
1. 确定XY平面内的进给路线：定位要迅速，保证不发生碰撞的前提下缩短空行程；定位要准确。
2. 确定Z向的进给路线
6.3.6 加工余量的确定
确定加工余量应在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量，最小加工余量的数值应保证能将具有各种缺陷和误差的金属层切去，得到所需要的尺寸精度和表面质量。
影响加工余量大小的因素：表面粗糙度，表面缺陷层深度，空间偏差，表面几何形状误差，装夹误差等
6.3.7 工序尺寸及公差的确定注意定位基准与设计基准不重合时工序尺寸及公差的确定问题。
6.3.8 加工中心加工切削用量的选择选择加工中心切削用量时，应根据加工类型方式和加工工序（表面加工、孔加工、粗、精加工等）；坯料种类、硬度；刀具类型、转速、直径大小、刀刃材质等因素综合确定。参照理论切削用量，根据实际切削的具体情况，确定合适的切削用量。
（四）新课小结,
讲述了加工中心加工工艺包涵的内容，制定加工工艺的过程和方法，工艺卡的编写方法和格式。 ?
三、作业：
1． 在加工中心上加工的零件，其结构工艺性应具备哪些要求？适合在加工中心上加工的零件表面通常有哪些？
2． 加工中心上孔的加工方案如何确定？进给路线应如何考虑？
3． 质量要求高的零件在加工中心上加工时，为什么应尽量将粗精加工分两阶段进行？
4．确定加工中心加工零件的余量时，其大小应如何考虑？
