數控機床與加工工藝電子教案文檔課題一：數控加工工藝概述（一）（時間二課時）標題：數控加工工藝概念一、教學目的：明確數控加工中加工工藝的作用，以及制定加工工藝的優劣對數控加工的重大影響，理解數控加工工藝的概念，掌握數控加工工藝的主要內容。二、教學安排：（一） 舊課復習內容：普通加工工藝的內容與過程（二）新課教學知識點與重點、難點： 1.1 數控加工與數控工藝 1.1.1 數控加工過程 數控加工的概念（理解）（中數控車、銑考證要求知識點） 數控加工的基本原理（理解）（中數控車、銑考證要求知識點） 1.1.2 數控加工工藝概念與工藝過程 數控加工工藝的概念（掌握） 數控加工工藝過程的概念（理解）1.2 數控加工工藝的主要內容 數控加工工藝設計的主要內容（重點掌握）（中級數控車、銑考證要求知識點） 工藝設計的優劣對數控加工的影響（理解）（三）新課內容：1.1 數控加工與數控工藝1.1.1 數控加工過程 數控加工的概念數控加工就是根據零件圖樣及工藝要求等原始條件，編制零件數控加工程序，并輸入到數控機床的數控系統，以控制數控機床中刀具與工件的相對運動，從而完成零件的加工。 數控加工的基本原理與加工過程雖然數控加工與傳統的機械加工相比，在加工的方法和內容上有許多相似之處，但由于采用了數字化的控制形式和數控機床，許多傳統加工過程中的人工操作被計算機和數控系統的自動控制所取代。數控加工過程如圖1-1所示，其具體步驟為：制定工藝閱讀零件工藝分析數控編程程序傳輸圖1-1 數控加工過程第一步：首先閱讀零件圖紙，充分了解圖紙的技術要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件數量等；第二步：根據零件圖紙的要求進行工藝分析，其中包括零件的結構工藝性分析、材料和設計精度合理性分析、大致工藝步驟等；第三步：根據工藝分析制定出加工所需要的一切工藝信息如：加工工藝路線、工藝要求、刀具的運動軌跡、位移量、切削用量（主軸轉速、進給量、吃刀深度）以及輔助功能（換刀、主軸正轉或反轉、切削液開或關）等，并填寫加工工序卡和工藝過程卡；第四步：根據零件圖和制定的工藝內容，再按照所用數控系統規定的指令代碼及程序格式進行數控編程；第五步：將編寫好的程序通過傳輸接口，輸入到數控機床的數控裝置中。調整好機床并調用該程序后，就可以加工出符合圖紙要求的零件。從數控加工過程可以看出，工藝分析和制定加工工藝在數控加工中起到了關鍵的作用，直接決定了數控加工的好壞與成敗。1.1.2 數控加工工藝概念與工藝過程數控加工工藝的概念數控加工工藝是采用數控機床加工零件時所運用各種方法和技術手段的總和，應用于整個數控加工工藝過程。 數控加工工藝是伴隨著數控機床的產生、發展而逐步完善起來的一種應用技術，它是人們大量數控加工實踐的經驗總結。 數控加工工藝過程的概念數控加工工藝過程是利用切削刀具在數控機床上直接改變加工對象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態等，使其成為成品或半成品的過程。1.2 數控加工工藝的主要內容 數控加工工藝設計的主要內容數控加工中進行數控加工工藝設計的主要內容包括以下：1、選擇并確定進行數控加工的內容；2、對零件圖紙進行數控加工的工藝分析；3、零件圖形的數學處理及編程尺寸設定值的確定；4、數控加工工藝方案的制定；5、工步、進給路線的確定；6、選擇數控機床的類型；7、刀具、夾具、量具的選擇和設計；8、切削參數的確定；9、加工程序的編寫、校驗和修改；10、首件試加工與現場問題處理；11、數控加工工藝技術文件的定型與歸檔。 工藝設計的優劣對數控加工的影響工藝設計的好壞對數控加工有重大的影響例一：車削工件加工的先后順序對工件加工精度的影響例二：銑削工件選擇的刀具走刀路經對工件加工精度的影響（四）新課小結：1、 數控加工工藝是采用數控機床加工零件時所運用各種方法和技術手段的總和，它包含了確定數控加工內容；進行工藝分析和零件圖形的數學處理；制定工藝方案；選擇數控機床的類型；確定工步和進給路線；選擇或設計刀具、夾具和量具；確定切削參數；編寫、校驗和修改加工程序；編寫加工工藝技術文件等方面內容。2、工藝設計的好壞直接影響了數控加工的尺寸精度和表面精度、加工時間的長短、材料和人工的耗費，甚至直接影響了加工的安全性。所以要切實掌握好數控加工工藝的內容和制定數控加工工藝的方法。四、作業：1、數控加工的過程如何？ 2、數控加工工藝的概念是什么？它在數控加工中起到什么樣的作用？ 3、進行數控加工工藝設計的主要內容有哪些？ 4、工藝設計的好壞對數控加工具有哪些影響？ 課題二：數控加工工藝概述（二）標題：數控加工與工藝技術的新發展02一、教學目的： 明確數控加工中加工工藝的作用和特點，了解目前國內外數控加工領域在數控加工工藝技術方面的最新發展動向和趨勢。 二、教學安排：（一） 舊課復習內容：1、數控加工工藝過程的概念、數控加工工藝設計的主要內容（二）新課教學知識點與重點、難點：1.3 數控加工工藝的特點 數控加工工藝與普通加工工藝的區別及特點（理解）（難點）（中級數控車、銑考證要求知識點）1.4 數控加工與工藝技術的新發展（了解） 高速切削 高精加工（三）新課內容：1.3 數控加工工藝的特點 數控加工工藝與普通加工工藝的區別及特點由于數控加工采用了計算機控制系統和數控機床，使得數控加工具有加工自動化程度高、精度高、質量穩定、生成效率高、周期短、設備使用費用高等特點。在數控加工工藝上也與普通加工工藝具有一定的差異。1、數控加工工藝內容要求更加具體、詳細 普通加工工藝：許多具體工藝問題，如工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀與尺寸、走刀路線、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人員根據實際經驗和習慣自行考慮和決定，一般無須工藝人員在設計工藝規程時進行過多的規定，零件的尺寸精度也可由試切保證。 數控加工工藝：所有工藝問題必須事先設計和安排好，并編入加工程序中。數控工藝不僅包括詳細的切削加工步驟，還包括工夾具型號、規格、切削用量和其它特殊要求的內容，以及標有數控加工坐標位置的工序圖等。在自動編程中更需要確定詳細的各種工藝參數。2、數控加工工藝要求更嚴密、精確 普通加工工藝：加工時可以根據加工過程中出現的問題比較自由地進行人為調整。 數控加工工藝：自適應性較差，加工過程中可能遇到的所有問題必須事先精心考慮，否則導致嚴重的后果。 如：（1）攻螺紋時，數控機床不知道孔中是否已擠滿切屑，是否需要退刀清理一下切屑再繼續加工。（2）普通機床加工可以多次“試切”來滿足零件的精度要求，數控加工過程嚴格按規定尺寸進給，要求準確無誤。因此，數控加工工藝設計要求更加嚴密、精確。3、制定數控加工工藝要進行零件圖形的數學處理和編程尺寸設定值的計算 編程尺寸并不是零件圖上設計的尺寸的簡單再現，在對零件圖進行數學處理和計算時，編程尺寸設定值要根據零件尺寸公差要求和零件的形狀幾何關系重新調整計算，才能確定合理的編程尺寸。4、考慮進給速度對零件形狀精度的影響 制定數控加工工藝時，選擇切削用量要考慮進給速度對加工零件形狀精度的影響。在數控加工中，刀具的移動軌跡是由插補運算完成的。根據差補原理分析，在數控系統已定的條件下，進給速度越快，則插補精度越低，導致工件的輪廓形狀精度越差。尤其在高精度加工時這種影響非常明顯。5、強調刀具選擇的重要性 復雜形面的加工編程通常采用自動編程方式，自動編程中必須先選定刀具再生成刀具中心運動軌跡，因此對于不具有刀具補償功能的數控機床來說，若刀具預先選擇不當，所編程序只能推倒重來。6、數控加工工藝的特殊要求（1）由于數控機床比普通機床的剛度高，所配的刀具也較好，因此在同等情況下，數控機床切削用量比普通機床大，加工效率也較高。（2）數控機床的功能復合化程度越來越高，因此現代數控加工工藝的明顯特點是工序相對集中，表現為工序數目少，工序內容多，并且由于在數控機床上盡可能安排較復雜的工序，所以數控加工的工序內容比普通機床加工的工序內容復雜。（3）由于數控機床加工的零件比較復雜，因此在確定裝夾方式和夾具設計時，要特別注意刀具與夾具、工件的干涉問題。7、數控加工程序的編寫、校驗與修改是數控加工工藝的一項特殊內容普通工藝中，劃分工序、選擇設備等重要內容對數控加工工藝來說屬于已基本確定的內容，所以制定數控加工工藝的著重點在整個數控加工過程的分析，關鍵在確定進給路線及生成刀具運動軌跡。復雜表面的刀具運動軌跡生成需借助自動編程軟件，既是編程問題，當然也是數控加工工藝問題。這也是數控加工工藝與普通加工工藝最大的不同之處。1.4 數控加工與工藝技術的新發展隨著計算機技術突飛猛進的發展，數控技術正不斷采用計算機、控制理論等領域的最新技術成就，使其朝著高速化、高精化、復合化、智能化、高柔性化及信息網絡化等方向發展。整體數控加工技術向著CIMS（計算機集成制造系統）方向發展。高速切削 受高生產率的驅使，高速化已是現代機床技術發展的重要方向之一。主要表現在：1、數控機床主軸高轉速 作用：主軸高轉速減少了切削力，也減少了切削深度，有利于克服機床振動，排屑率大大提高，熱量被切屑帶走，故傳入零件中的熱量減低，熱變形大大減小，提高了加工精度，也改善了加工面粗糙度。因此，經過高速加工的工件一般不需要精加工。 提高主軸轉速的手段：采用電主軸（內裝式主軸電動機），即主軸電動機的轉子軸就是主軸部件，從而可將主軸轉速大大提高。 日本的超高速數控立式銑床：主軸最高轉速達100,000r/min2、工作臺高快速移動和高進給速度 當今知名數控系統的進給率都有了大幅度的提高。目前的最高水平是 分辨率為1m時： 最大快速進給速度可達240m/min； 當程序段設定進給長度大于1mm時：最大進給速度達80m/min （并且具有1.5g的加減速率）。 高精加工 高精加工是高速加工技術與數控機床的廣泛應用結果。以前汽車零件的加工精度要求在0.01mm數量級，現在隨著計算機硬盤、高精度液壓軸承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到0.1m ，加工精度進入了亞微米世界。 提高數控設備加工精度的方法： （1）提高機械設備的制造精度和裝配精度 （2）減小數控系統的控制誤差 提高數控系統的分辨率 以微小程序段實現連續進給 使CNC控制單位精細化 提高位置檢測精度， 位置伺服系統采用前饋控制與非線性控制 （3）采用補償技術：齒隙補償、絲桿螺距誤差補償、刀具誤差補償、熱變形誤差補償、空間誤差綜合補償等技術。（四）、新課小結： 1、由于數控加工采用了計算機控制系統和數控機床，使得數控加工具有加工自動化程度高、精度高、質量穩定、生成效率高、周期短、設備使用費用高等特點。2、隨著計算機技術突飛猛進的發展，數控技術正不斷采用計算機、控制理論等領域的最新技術成就，使其朝著高速化、高精化、復合化、智能化、高柔性化及信息網絡化等方向發展。五、作業：1、數控加工工藝與普通加工工藝的區別在哪里，其特點是什么？ 2、數控加工與工藝技術有哪些新發展動向？ 3、實現高速切削有何優越性？如何實現數控機床主軸的高轉速？ 4、可以采用哪些方法實現高精加工？ 課題三：數控刀具與應用（一）標題：數控刀具概述03一、教學目的： 介紹并讓學說懂得數控刀具的種類、要求與特點，數控刀具的材料、失效形式和可靠度分析，為選用刀具作好知識的準備。 二、教學安排：（二） 舊課復習內容：1、數控加工的概念、數控加工工藝過程（二）新課教學知識點與重點、難點：2.1 數控刀具的類型與特點 數控刀具的分類（了解） 數控刀具的要求與特點（掌握）（中級數控車銑考證要求知識點）2.2 數控刀具的材料 數控刀具的材料（了解）2.3 數控刀具的失效形式及可靠性 數控刀具的失效形式、影響與對策（掌握）（中級數控車銑考證要求知識點） 數控刀具的可靠度（了解）（三）新課內容：2.1 數控刀具的類型與特點 數控刀具的種類（介紹、了解數控刀具的種類，以便選擇先進、合適的數控刀具）（準備各式刀具）、從結構上可分為：整體式，鑲嵌式，內冷式，減振式，機夾可轉位刀具等。、從加工工藝上可分為：車刀，鉆刀（鉆頭），鏜刀，銑刀。、數控“刀具”的發展趨勢：由整體式工具系統向模塊式工具系統發展。有利于提高勞動生產率，提高加工效率，提高產品質量。 數控刀具的要求與特點（讓學生懂得數控刀具為什么要具備下述條件和特點，這是選擇和評價刀具的依據）、要有很高的切削效率。提高切削速度致關重要，硬質合金刀具切削速度可達500600m/min,陶瓷刀具可達8001000m/min、要有很高的精度和重復定位精度，一般35或者更高。、要有很高的可靠性和耐用度，是選擇刀具的關鍵指標,、實現刀具尺寸的預調和快速換刀，縮短輔助時間提高加工效率、具有完善的模塊式工具系統，儲存必要的刀具以適應多品種零件的生產 、建立完備的刀具管理系統，以便可靠、高效、有序的管理刀具系統、要有在線監控及尺寸補償系統，監控加工過程中刀具的狀態，提高加工可靠度。2.2 數控刀具的材料 數控刀具的材料（主要介紹材料的宏觀力學性能，為選擇刀具作知識準備）（學習刀具材料掌握其性能，以便依據工件材料、加工要求和機床等加工條件，選用先進、合適的刀具）、高速鋼（High speed steel）,分W系和Mo系兩大類，具有回火二次硬化功能高于淬火硬度又具有較好的韌度，比普通工具鋼耐磨、比硬質合金韌性高。、硬質合金（Cemented carbide）,分鎢鈷類（WC）、鎢鈦鈷類（CTiC）、鎢鈦鉭（鈮）鈷類（WCTiCTaC），按ISO標準分為（）類，即國標YG，適合加工短切屑黑色金屬（鑄鐵）和有色金屬及非金屬。（）類，即國標YT，適合加工長切屑黑色金屬（塑性好的材料低碳鋼）（）類，即國標YW，綜合性能好，既可加工鑄鐵又可加工鋼材及有色金屬、陶瓷（Ceramics），分為兩大類，純氧化鋁類（白色陶瓷）和TiC添加類（黑色陶瓷），陶瓷特耐高溫，在2000度條件下，仍具有高的硬度，非常耐磨，但是，韌性很低，不能承受沖擊，適用于精加工和高速切削、立方碳化硼（Cubic boron nitride ,CBN），是在高溫、高壓條件下人工合成的新型刀具材料，其性能與金剛石相似，能高速切削淬火鋼和耐熱鋼，是高速切削的首選刀具材料。、聚晶金剛石（Polymerize crystal diamond,PCD）即人工合成的金剛石，是在高溫、高壓下合成的新型刀具材料，硬度極高，但是，與鐵系材料有很強的親和力，易使碳元素擴散而磨損，只適用于加工有色金屬、非金屬如陶瓷等極硬的材料。2.3 數控刀具的失效形式及可靠性 控刀具失效形式、原因、影響與控制失效對策（結合實際，講述數控刀具的各種主要失效形式、分析其原因、產生的影響、以及控制失效的辦法與對策）（結合實際，講述數控刀具的各種主要失效形式、分析其原因、產生的影響、以及控制失效的辦法與對策）失效形式失效理念刀具失效的原因產生的影響控制失效方法與對策后刀面磨 損機械應力導 致摩擦磨損1.刀具材料硬度不足2.后角偏小3.切削速度過高4.進給量過大降低加工尺寸精度1、選用耐磨刀具材料2、降低切削速度3、加大進給量4、增大后角前刀面磨 損摩檫和擴散導致前刀面磨損1.刀具材料硬度足2.切削速度過高3.進給量過大4.切屑與前刀面損5.發熱區域擴散影響排屑降低主切削韌強度1、 1、 降低切削速度2、 2、 降低進給量3、 3、 選用涂層硬質合金刀具材料邊界磨損主切削韌上的邊界磨損1.工件材料表面硬化2.鋸齒狀切屑影響切屑流向導致崩刃1、 1、 降低切削速度2、 2、 降低進給量3、 3、 選用耐摸刀劇材料4、 4、 增大前角積屑瘤粘附堆積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/min3.切削熱1、 1、 引起振動導致崩刃2、 2、 降低表面質量3、 3、 降低尺寸精度1、 1、 改善工件材料的切削加工性2、 2、 選用親和力小的涂層硬質合金和陶瓷刀具材料3、 3、 使用合適的冷卻液刃口剝落切削刃上出現小缺口排屑不暢所致降低加工表面質量降低尺寸精度1、 1、 選用強度高的刀具材料2、 2、 改善刀具幾何角度崩刃切削刃大片崩落切削應力過大刃口強度不足刀具材料強度與韌度不足切削不能進行1、 1、 選用強度刃度高的刀具材料2、 2、 降低切削負荷3、 3、 適當減小前、后角熱裂紋切削熱不均勻導致進給量過大被吃刀量過大降低工件加工表面質量選用合適的冷卻方式降低進給量降低被吃刀量 刀具可靠性分析1、刀具可靠性：在規定的切削條件和時間內完成額定工作的能力（具有統計特征和隨機特征）2、刀具耐用度：在規定的條件和時間內完成額定工作的概率 R（t）+F(t)=13、靠耐用度：tr是指刀具能達到規定的可靠度r時的耐用度即R(tr)=r 則tr=R(t)多齒刀具可靠度R(t)=R(t) 因一齒損壞則刀具損壞，因此可靠度比單齒低。現行刀具的可靠度評價以長期生產經驗為依據。（四）、新課小結： 1、數控“刀具”的發展趨勢：由整體式工具系統向模塊式工具系統發展。有利于提高勞動生產率，提高加工效率，提高產品質量。2、數控刀具的要求與特點五、作業：、數控刀具的材料有那些？分別按硬度和韌性分析其性能。、分析刀具失效的主要形式及產生的原因和對策。課題四：數控刀具與應用（二）標題：數控刀具分析、選擇與運用04一、教學目的： 介紹數控刀具特點與要求，選擇刀具及刀具系統應考慮的因素，以實例說明選擇刀具的過程，使學生學習和掌握依據加工環境正確選擇和使用加工刀具的方法。 二、教學安排：（三） 舊課復習內容：1、數控刀具的類型、材料、特點、數控刀具的失效形式、產生的影響以及控制的方法。（二）新課教學知識點與重點、難點：2.4 數控刀具的選擇 選擇數控刀具時應考慮的因素（理解） 車削系統、銑鏜系統（掌握）（中級數控車銑考證要求知識點） 工具管理系統(了解)；（三）新課內容：2.4 數控刀具的選擇 數控刀具（分兩大系統：車削系統和銑鏜削系統）的特點與要求數控刀具要求精度高、剛性好、裝夾調整方便，切削性能強、耐用度高。合理選用既能提高加工效率又能提高產品質量。 刀具選擇應考慮的主要因素、被加工工件的材料、性能：金屬、非金屬，其硬度、剛度、塑性、韌性及耐磨性等。、加工工藝類別；車削、鉆削、銑削、鏜削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。、工件的幾何形狀、加工余量、零件的技術經濟指標。、刀具能承受的切削用量。、輔助因數：操作間斷時間、振動、電力波動或突然中斷等。 車削系統（整體式工具系統）、組成：由刀片（刀具）、刀體、接柄（或柄體）、刀盤等、可轉位刀片的代碼及參數、可轉位刀片的斷屑槽槽型：斷屑自如、排屑流暢、可轉位刀片的夾緊方式：楔塊上壓式、杠桿式、螺釘上壓式要求：夾緊可靠、定位準確、排屑流暢、結構簡單、操作方便、可轉位刀片的選擇 ）、刀片材料選擇：高速鋼、硬質合金、涂層硬質合金、陶瓷、立方碳化硼或金剛石）、刀片尺寸選擇：有效切削韌長度、被吃刀量、主偏角等）、刀片形狀選擇：依據表面形狀、切削方式、刀具壽命、轉位次數等）、刀片的刀尖半徑選擇：、粗加工、工件直徑大、要求刀刃強度高、機床剛度大時選大刀尖圓弧、精加工、切深小、細長軸加工、機床剛度小選小刀尖圓弧 刀具系統（模塊式工具系統）、組成；刀片（刀具）、刀桿（或柄體）、主軸或刀片（刀具）、工作頭、連接桿、主柄、主軸所組成、數控銑削刀具的選擇）、銑刀類型的選擇：、加工較大平面選擇面銑刀，、加工凸臺、凹槽、小平面立銑刀，、加工毛坯面和粗加工孔選擇鑲硬質合金玉米銑刀，、曲面加工選擇球頭銑刀，、加工空間曲面模具型腔與凸模表面選擇模具銑刀，、加工封閉鍵槽選鍵槽銑刀，等等）、銑刀參數的選擇、面銑刀主要參數選擇a)、標準可轉位面銑刀直徑在16630）：粗銑時直徑選小的，精銑時銑刀直徑選大的，b)、依據工件材料和刀具材料以及加工性質確定其幾何參數：銑削加工通常選前角小的銑刀，強度硬度高的材料選負前角，工件材料硬度不大選大后角、硬的選小后角，粗齒銑刀選小后角，細齒銑刀取大后角，銑刀的刃傾角通常在-度，主偏角在度、立銑刀主要參數選擇a)、刀具半徑r應小于零件內輪廓最小曲率半徑b)、零件的加工高度H（1/41/6）rc)、不通孔或深槽選取l=H+(510)mmd)、加工外形及通槽時選取l=H+r+(510)mme)、加工肋時刀具直徑為D=(510)bf)、粗加工內輪廓面時，銑刀最大直徑DD=d+2sin(/2)-1/1-sin(/2)、加工中心刀具的選擇加工中心刀具通常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各種鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀及絲錐等，刀柄要滿足機床主軸自動松開和夾緊定位，并能準確地安裝各種刃具和適應換刀機械手的夾持等要求。）、對加工中心刀具的基本要求、刀具應有較高的剛度、重復定位精度高、刀刃相對主軸的一個定位點的軸向和徑向位置應能準確調整）、孔加工刀具的選擇、鉆孔刀具及其選擇、擴孔刀具及其選擇、鏜孔刀具及其選擇，應特別重視刀桿的剛度）、刀具尺寸的確定主要是刀具的長度和直徑的選擇，如加工孔依據其深度和孔徑選擇、刀柄的選擇）、依據被加工零件的工藝選擇刀柄）、刀柄配備的數量：與被加工零件品種、規格、數量、難易程度、機床負荷有關）、正確選擇刀柄柄部形式）、堅持選擇加工效率高的刀柄）、綜合考慮合理選用模塊式和復合式刀柄 工具系統、工具系統發展趨勢：向著柔性制造系統和模塊化組合結構發展、車削類工具系統、鏜銑類工具系統：分整體失和模塊式工具系統、刀具管理系統：）、是柔性制造系統中一個很重要、技術難度很大的系統）、刀具管理系統的任務）、刀具管理系統的基本功能原始資料、系統計劃、硬件配置和軟件系統等等。（四）、新課小結： 1、數控刀具要求精度高、剛性好、裝夾調整方便，切削性能強、耐用度高。合理選用既能提高加工效率又能提高產品質量。2、刀具選擇應考慮的主要因素。3、工具系統向著柔性制造系統和模塊化組合結構發展。五、作業：、選擇面銑刀和立銑刀參數時應考慮那些因素？、選擇加工中心刀柄時應注意什么？、刀具管理系統的任務和基本功能是什么？課題五：工件在數控機床上的裝夾（一）標題：機床夾具概述05一、教學目的： 掌握夾具的分類、組成和作用，了解各典型夾具的結構和功能。 二、教學安排：（一）舊課復習內容：1、數控刀具的材料。2、數控刀具的選擇。（二）新課教學知識點與重點、難點：3.1 機床夾具概述3.1.1 工件的安裝工件安裝的內容、方法（掌握）（中級數控車銑考證要求知識點）；3.1.2 夾具的分類（了解）3.1.3夾具的組成和作用（掌握）3.1.4 典型夾具介紹（掌握）（中級數控車銑考證要求知識點）；（三）新課內容：3.1 機床夾具概述3.1.1 工件的安裝機床夾具是機床上用以裝夾工件（和引導刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對的于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。工件安裝的內容包括：定位：使工件相對于機床及刀具處于正確的位置。夾緊：工件定位后，將工件緊固，使工件在加工過程中不發生位置變化。定位與夾緊的關系：是工件安裝中兩個有聯系的過程，先定位后夾緊， 安裝的方法：1、用找正法安裝：1)方法：a)把工件直接放在機床工作臺上或放在四爪卡盤、機用虎鉗等機床附件中，根據工件的一個或幾個表面用劃針或指示表找正工件準確位置后再進行夾緊；b)先按加工要求進行加工面位置的劃線工序，然后再按劃出的線痕進行找正實現裝夾。2)特點：a)這類裝夾方法勞動強度大、生產效率低、要求工人技術等級高；b)定位精度較低，由于常常需要增加劃線工序，所以增加了生產成本；c)只需使用通用性很好的機床附件和工具，因此能適用于加工各種不同零件的各種表面，特別適合于單件、小批量生產。2、用夾具裝夾安裝：1)工件裝在夾具上，不再進行找正，便能直接得到準確加工位置的裝夾方式。2)特點：避免了找正法劃線定位而浪費的工時，還可以避免加工后的工件的加工誤差分散范圍擴大，夾裝方便。 虎鉗裝夾 找正法與用夾具裝夾工件的對比設加工工件如上圖所示1、采用找正法裝夾工件的步驟：1)先進行劃線，劃出槽子的位置；2)將工件放在立式銑床的工作臺上，按劃出的線痕進行找正，找正完成后用壓板或虎鉗夾緊工件。3)根據槽子線痕位置調整銑刀相對工件的位置，調整好后才能開始加工。4)加工中需先試切一段行程，測量尺寸，根據測量結果再調整銑刀的相對位置，直至達到要求為止。5)每加工一個工件均重復上述步驟。因此這種裝夾方法不但費工費時，而且加工出一批工件的加工誤差分散范圍較大。2、采用夾具裝夾采用夾具裝夾方法，不需要進行劃線就可把工件直接放入夾具中去。工件的A面支承在兩支承板2上；B面支承在兩齒紋頂支承釘3上；端面靠在支承釘4上，這樣就確定了工件在夾具中的位置，然后旋緊螺母9通過壓板8把工件夾緊，完成了工件的裝夾過程。下一工件進行加工時，夾具在機床上的位置不動，只需松開螺母9進行裝卸工件即可。 夾具裝夾圖3.1.2 夾具的分類可按應用范圍、使用機床、夾緊動力源來分類。a) 按工藝過程的不同，夾具可分為機床夾具、檢驗夾具、裝配夾具、焊接夾具等；b) 按機床種類的不同，機床夾具又可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具等；c) 按所采用的夾緊動力源的不同又可分為手動夾具、氣動夾具等；d) 根據使用范圍分為通用夾具、專用夾具、組合夾具、通用可調夾具和成組夾具等類型。各類夾具的定義及特點如下表所示。通用夾具通用性強，被廣泛應用于單件小批量生產專用夾具專為某一工序設計，結構緊湊、操作方便、生產效率高、加工精度容易保證，適用于定型產品的成批和大量生產。組合夾具由一套預先制造好的標準元件和合件組裝而成的專用夾具。通用可調夾具不對應特定的加工對象，適用范圍寬，通過適當的調整或更換夾具上的個別元件，即可用于加工形狀、尺寸和加工工藝相似的多種工件。成組夾具專為某一組零件的成組加工而設計，加工對象明確,針對性強。通過調整可適應多種工藝及加工形狀、尺寸。e) 隨行夾具：隨行夾具是自動或半自動生產線上使用的夾具，雖然它只適用于某一種工件，但毛坯裝上隨行夾具后，可從生產線開始一直到生產線終端在各位置上進行各種不同工序的加工。根據這一點，隨行夾具的結構也具有適用于各種不同工序加工的通用性。3.1.3夾具的組成與作用（10分鐘） 組成：定位元件、夾緊裝置、聯接元件、對刀或導向元件、其它裝置、夾具體。 夾具組成1) 定位元件：用于確定工件在夾具中的位置。2) 夾緊裝置：用于夾緊工件。3) 對刀、導引元件：確定刀具相對夾具定位元件的位置。4) 其它裝置：如分度元件等。5) 連接元件和連接表面：用于確定夾具本身在機床主軸或工作臺上的位置。6) 夾具體：用于將夾具上的各種元件和裝置連接成一個有機整體。 作用：(1)保證穩定可靠地達到各項加工精度要求；(2)縮短加工工時，提高勞動生產率；(3)降低生產成本；(4)減輕工人勞動強度；(5)可由較低技術等級的工人進行加工；(6)能擴大機床工藝范圍。對尺寸精度的保證1、夾具上裝有對刀塊5，利用對刀塞尺10塞入對刀塊工作面與立銑刀切削刃之間來確定銑刀相對夾具的位置，此時可相應橫向調整銑床工作臺的位置和垂直升降工作臺來達到刀具相對對刀塊的正確位置。2、由于對刀塊的兩個工作面與相應夾具定位支承板2和齒紋頂支承釘3的各自支承面已保證和尺寸，因而最終保證銑出槽子的a和b尺寸，如下圖所示。3、至于槽子長度的位置尺寸,則依本調整銑床工作臺縱向進給的行程擋塊的位置，使立式銑床工作臺縱向進給的終結位置保證銑刀距支承釘4的距離等于c。由于工件以端面與支承釘4的工作面相接觸，因而最終使銑出槽子的長度位置達到尺寸的要求。 夾具精度的保證加工一批工件時，只要在允許的刀具尺寸磨損限度內，都不必調整刀具位置，不需進行試切，直接保證加工尺寸要求。這就是用夾具裝夾工件時，采用調整法達到尺寸精度的工作原理。3.1.4 典型夾具介紹通過實物、模型，了解各種夾具的結構、安裝、調整。 車床夾具心軸式、角鐵式、花盤式等。注意夾具與機床的連接方式（錐柄與過渡盤） 銑床夾具直線進給式、圓周進給式等。用定位健確定夾具與機床的相對位置；用對刀裝置調整刀具與夾具的正確位置。下圖中表示銑槽夾具安裝在立式銑床的工作臺上的情況。 銑槽夾具 鉆床夾具固定式、覆蓋式、翻轉式、滑柱式等。用鉆套導引刀具，并觀察鉆模板的型式。（四）、新課小結： 1、工件安裝的內容和方法。2、夾具的分類和組成。3、典型夾具的結構。三、作業：1、何謂機床夾具？夾具有哪些作用？2、機床夾具有哪幾個組成部分？各起何作用？3、為什么夾緊不等于定位？課題六：工件在數控機床上的裝夾（二）標題：定位基準的選擇06一、教學目的： 掌握工件定位的基本原理、定位基準的選擇原則，了解常用定位元件及定位方式。二、教學安排：（一）舊課復習內容：1、 工件的安裝2、 夾具的組成（二）新課教學知識點與重點、難點：3.2 工件定位的基本原理 六點定位原理（重點掌握）（中級數控車銑考證要求知識點） 六點定位原理的應用（理解）（難點） 3.3 定位基準的選擇原則（中級數控車銑考證要求知識點） 粗基準的選擇原則（掌握）；精基準的選擇原則（重點掌握）（難點）（中級數控車銑考證要求知識點） 輔助基準的選擇原則（了解） 3.4 常見定位元件及定位方式（中級數控車銑考證要求知識點） 以平面定位的定位元件（掌握）； 以圓孔定位的定位元件（掌握） 以外圓柱面定位的定位元件（理解）（三）新課內容：3.2 工件定位的基本原理3.2.1 六點定位原理： 自由度的概念： 六點定位原理的概念： 夾具用合理分布的六個支承點，分別限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，稱為“六點定位原理”。3.2.2 六點定位原理的應用 完全定位、不完全定位、欠定位、過定位。3.3 定位基準的選擇原則3.3.1 基準的概念與分類 基準：零件上用以確定其它點、線、面位置所依據的那些點、線、面。 設計基準：零件圖上用以確定其它點、線、面位置的基準。 工藝基準：零件加工、測量和裝配過程中使用的基準。分為定位基準、工序基準、測量基準和裝配基準。3.3.2 精基準的選擇原則 應保證加工精度和工件安裝方便可靠。 基準重合原則：選用設計基準作為定位基準。 基準統一原則：采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面。 自為基準原則：選擇加工表面本身作為定位基準。 互為基準原則：工件上兩個相互位置要求很高的表面加工時，互相作 為基準。3.3.3粗基準的選擇原則 應保證各加工面有足夠的余量，并盡快獲得精基面。 若要求保證某重要表面加工余量均勻，選該表面為粗基準。 若要求保證加工面與不加工面間的位置，選不加工表面為粗基準。 粗基準在同一尺寸方向上只能使用一次。 粗基準表面，應平整光潔。3.3.4 輔助基準的選擇原則 為裝夾方便或實現基準統一，人為制造的一種定位基準。3.4 常用定位元件及定位方式3.4.1 工件以平面定位 定位元件常用支承釘和支承板。輔助支承和浮動支承的應用。3.4.2 工件以圓柱孔定位 定位元件為圓柱銷和各種心軸。3.4.3 工件以外圓柱面定位 定位元件常用有V型塊、定位套。（四）新課小結1、 六點定位原理是工件正確定位的依據。不同的定位基準，定位支承點的分布不同。2、 各種基準的概念，精基準選擇應保證加工精度；粗基準的選擇應保證各加工表面的余量。3、 不同的定位方式，定位元件不同。五、作業： 1、何謂“六點定位原理”？“不完全定位”和“過定位”是否均不能采用？為什么？2、什么叫粗基準和精基準？試述它們的選擇原則。3、試分析下列加工情況的定位基準：（1）浮動鉸刀鉸孔（2）車削階梯軸 （3）精加工齒形面4、試述常用定位元件所限制的自由度。課題七：工件在數控機床上的裝夾（三）標題：定位誤差07一、教學目的： 掌握夾具的分類、組成和作用，了解各典型夾具的結構和功能。 二、教學安排：（一）舊課復習內容： 1、 精基準的選擇原則。2、 工件常用的定位方式。（二）新課內容知識點： 3.5.1 定位誤差定位誤差的概念、產生的原因（重點掌握）（難點）（中級數控車銑考證要求知識點）定位誤差的計算（了解）3.5.2 夾緊裝置 對夾緊裝置的基本要求；夾緊力三要素的確定原則（重點掌握）（難點）（中級數控車銑考證要求知識點） 夾緊氣、液動設備（了解）。（三）新課內容：3.5 定位誤差與夾緊3.5.1 定位誤差定位誤差的概念指一批工件在夾具中的位置不一致而引起的誤差。用D表示。產生原因：基準不重合誤差B與基準位移誤差Y。定位誤差的計算D=BY； 工件以平面定位：D=B，（Y=0）工件以內孔定位：Y=1/2（dD+dd） 工件以外圓柱面定位：Y=0.707dD（90V型塊定位） 3.5.2 夾緊裝置對夾緊裝置的基本要求： 1、夾緊過程中，不能改變工件定位占據的正確位置。2、夾緊力大小合適。3、結構簡單，制造維修易。4、操作方便，安全、省力。夾緊力的確定原則： 1、夾緊力方向的確定原則：（1）夾緊力應朝向工件的主要定位面。如掛圖。（2）夾緊力應盡量與切削力、重力方向一致，以減少夾緊力。（3）夾緊力應指向工件剛性好的方向。2、夾緊力作用點的確定原則：（1）作用點應在定位元件支承的范圍內。掛圖。（2）作用點應位于工件剛性好的部位。（3）作用點應盡量靠近加工面。3、夾緊力大小的確定：（1）手動夾緊：不需算出夾緊力的確切數據。（2）機動夾緊：按靜力平衡原理計算理論夾緊力，乘以安全系數，以決定動力部分的尺寸（如氣缸、活塞的直徑等）。夾緊氣、液動力裝置： 機動夾緊裝置一般由夾緊元件、中間傳遞部分和力源部分組成。典型氣動傳動系統一般由氣源部分如空壓機、儲氣罐，控制部分如各種閥、執行元件如氣缸等組成。液壓系統較氣動夾緊系統結構尺寸小，夾緊剛性大，無噪音等。（五）新課小結1、 定位誤差是由基準不重合誤差和基準位移誤差產生的。2、 典型定位方式定位誤差的計算方法。對夾緊裝置的基本要求和夾緊力的確定五、作業：1、 什么叫定位誤差？產生定位誤差的原因是什么？2、 夾緊裝置設計的基本要求是什么？確定夾緊力的方向和作用點的準則有哪些？3、 常用的夾緊動力裝置有哪些？各有何特點？課題八：數控車削加工工藝概述標題：數控車削加工工藝概述及對刀與裝夾08一、教學目的： 了解數控車床的組成、布局及分類，理解數控車削的適宜加工對象，掌握數控車削加工的裝夾與對刀。三、教學安排：（一）舊課復習內容： 1、數控加工的產生與發展 2、數控技術的涵蓋技術（二）新課教學知識點與重點、難點：4.1 概述 數控車床結構及分類（了解） 數控車的主要加工對象（掌握）4.2 數控車削加工工件的裝夾與對刀 數控車削通用夾具的裝夾（重點掌握）（中級數控車銑考證要求知識點）數控加工工件裝夾的找正方式（理解）數控車削加工的對刀（掌握）（重點與難點）中級數控車銑考證要求知識點）（三）新課內容：4.1 數控加工與數控工藝 數控車床的組成與布局結合實訓室的數控車床，講述數控車床的結構組成、布局。讓學生清楚布局的差異是在刀架與導軌。 數控車床的分類（1） 按數控系統功能分類：全功能型，數控型。（2） 按主軸的配置形式分類：臥式，立式。（3） 按數控系統控制的軸數分類：兩軸控制，四軸控制。 數控車床的主要加工對象4.2 數控車削加工工件的裝夾與對刀4.2.1、數控車削加工工件的裝夾 數控車通用夾具的裝夾（1） 工件定位要求（2） 定位基準選擇原則 基準重合原則；基準統一原則；便于裝夾原則；便于對刀原則。（3） 常用裝夾方式 三爪自定心卡盤裝夾；兩頂尖之間裝夾；卡盤和頂尖裝夾；雙三爪定心卡盤裝夾。 工件采用找正方式裝夾 找正要求；找正方法；裝夾方式 其它數控車床夾具 用于軸類工件夾具；用于盤類工件的夾具。4.2.2、數控車削加工工件的對刀 數控加工中與對刀有關的概念 刀位點；起刀點；對刀點與對刀；對刀基準點；對刀參考點；換刀點。 確定對刀點的一般原則 對刀方法（1） 試切對刀A、用G92指令建立工件坐標系對刀步驟：機床回參考點試切測量計算坐標增量對刀建立工件坐標系。B、 用G54G59零點偏置指令建立工件坐標系對刀C、 改變參考點位置，通過回參考點直接對刀D、多刀加工時的對刀利用刀具長度補償功能對刀E、 車刀刀尖有圓弧半徑時的對刀（2） 機外對刀儀對刀（3） ATC對刀（4） 自動對刀（四）新課小結：2、 數控車削加工的對象是和數控加工方法直接相互聯系的，理解數控加工對象一定要了解數控加工特點。2、數控車裝夾與對刀是數控車削加工一項基本內容，裝夾的目的是為滿足加工精度要求，本課講述各種裝夾方式。對刀方面，本課重點講述試切對刀方法及步驟，同時也