1、課 題： 第一章 數控機床第一節 數控機床的工作原理及組成課 次： 第一次授 課 日 期： 9月6日授 課 班 級： 0907班教 學 方 法： 板書、講授教學目的及要求： 掌握數控機床的工作原理教 學 重 難 點： 數控機床的原理及組成教 學 小 結： 初步認識數控車床是怎樣工作的導 入 新 課： 同學們，大家好，我們學習的是數控機床，有沒有人知道數控機床是個什么東西，大家一定會說，加工工件的機器。還有呢，現在我們就正式開始學習數控機床的工作原理以及它的組成講 授 新 課：一、數控機床的工作原理機床本體伺服機構數控裝置圖樣程序 工件（1）、根據零件圖樣進行各項準備。（2）、按規定格式編制出加

2、工程序。（3）、將加工程序以代碼形式完整記錄在信息介質上。（4）、將代碼轉變為電信號輸出。（5）、數控裝置將結果以脈沖信號形式向伺服系統發出執行信號。（6）、伺服系統向執行電機驅動機床進給機構發出嚴格指令。二、數控機床的組成機床本體伺服機構數控裝置控制裝置輔助控制裝置檢測裝置圖1-1 數控機床組成示意圖1.控制介質紙帶、磁帶、磁盤、鍵盤控制介質上存儲著加工零件所需要的全部操作信息和刀具相對工件的移動信息.2、數控裝置數控裝置是由專用計算機或通用計算機所組成。控制系統的主要作用是對輸入的零件加工程序進行數字運算和邏輯運算，然后向伺服系統發出控制信號。3、伺服機構伺服系統的主要作用是根據數控系統發

3、出的控制信號驅動執行元件運動。4、輔助控制裝置輔助控制裝置是介于數控裝置和機床機械、液壓部件之間的強電控制裝置。5、檢測反饋裝置檢測反饋裝置將數控機床各個坐標軸的實際位移量、速度參數檢測出來，轉換成電信號，并反饋到機床的數控裝置中。6、機床本體機床本體是數控機床的主體，是用于完成各種切削加工的機械部分，包括主運動部件、進給運動執行部件和床身、立柱、支承部件等。課外作業： P27 1、2課 題： 第二節數控機床的分類課 次： 第二次授 課 日 期： 9月7日授 課 班 級： 0907班教 學 方 法： 板書、講授教學目的及要求： 掌握數控機床的分類教 學 重 難 點： 數控機床的分類與伺服系統的

4、分類教 學 小 結： 數控機床的種類很多，可以按不同的方法對數控機床進行分類復 習 舊 課： 上節課我們學習了數控機床的工作原理和組成導 入 新 課： 這節課我們進一步的學習數控機床的分類講 授 新 課：數控機床的分類介紹數控機床的種類很多，可以按不同的方法對數控機床進行分類：一、按工藝用途可分為： 數控車床、數控銑床、數控鉆床、數控磨床、數控鏜銑床、數控電火花加工機床、數控 線切割機床、數控齒輪加工機床、數控沖床、數控液壓機等各種用途的數控機床。 二、按控制運動方式分類： 1）點位控制數控機床：數控系統只控制刀具從一點到另一點的準確位置，而不控制運 動軌跡，各坐標軸之間的運動是不相關的，在移

5、動過程中不對工件進行加工（圖1）。這類數控機床主要有數控鉆床、數控坐標鏜床、數控沖床等。 2）直線控制數控機床：數控系統除了控制點與點之間的準確位置外，還要保證兩點間的移動軌跡為一直線，并且對移動速度也要進行控制，也稱點位直線控制（圖2）。這類數控機床主要有比較簡單的數控車床、數控銑床、數控磨床等。單純用于直線控制的數控機床已不多見。 3）輪廓控制數控機床：輪廓控制的特點是能夠對兩個或兩個以上的運動坐標的位移和速度同時進行連續相關的控制，它不僅要控制機床移動部件的起點與終點坐標，而且要控制整個加工過程的每一點的速度、方向和位移量，也稱為連續控制數控機床（圖3）。這類數控機床主要有數控車床、數控

6、銑床、數控線切割機床、加工中心等。三、按同時控制且相互獨立的軸數 1.二坐標機床 2.三坐標數控機床 3.二軸半坐標數控機床 4.多坐標數控機床四、按伺服控制方式分： 1）開環控制數控機床：這類機床不帶位置檢測反饋裝置，通常用步進電機作為執行機 構。輸入數據經過數控系統的運算，發出脈沖指令，使步進電機轉過一個步距角，再通過機械傳動機構轉換為工作臺的直線移動，移動部件的移動速度和位移量由輸入脈沖的頻率和脈沖個數所決定。 圖4 開環控制系統框圖 2）半閉環控制數控機床：在電機的端頭或絲杠的端頭安裝檢測元件（如感應同步器或光電編碼器等），通過檢測其轉角來間接檢測移動部件的位移，然后反饋到數控系統中。

7、由于大部分機械傳動環節未包括在系統閉環環路內，因此可獲得較穩定的控制特性。其控制精度雖不如閉環控制數控機床，但調試比較方便，因而被廣泛采用。 圖5 半閉環控制系統框圖 3）閉環控制數控機床：這類數控機床帶有位置檢測反饋裝置，其位置檢測反饋裝置 采用直線位移檢測元件，直接安裝在機床的移動部件上，將測量結果直接反饋到數控裝置中，通過反饋可消除從電動機到機床移動部件整個機械傳動鏈中的傳動誤差，最終實現精確定位。 圖6 閉環控制系統框圖五、主要數控機床介紹1.數控車床2.數控銑床3.加工中心4.數控鉆床5.數控磨床6.數控電火花成形機床7.數控線切割機床課外作業： P27 4課 題： 第三節 機床坐標

8、系和工作坐標系課 次： 第三次授 課 日 期： 9月13日授 課 班 級： 0907班教 學 方 法： 板書、講授教學目的及要求： 掌握數控機床的機床坐標系和工作坐標系教 學 重 難 點： 數控機床坐標的軸向教 學 小 結： 數控車床一般有兩個軸向，用X、Z表示，數控銑或加工中心是多軸的復 習 舊 課： 上節課我們學習了機床的分類，從不同的角度分不同的種類導 入 新 課： 這節課我們來學習非常重要的一個知識點，那就是機床的坐標系講 授 新 課：一、數控機床的坐標系1）確定原則（JB3052-82） 1刀具相對靜止、工件運動的原則：這樣編程人員在不知是刀具移近工件還是工件移 近刀具的情況下，就可

9、以依據零件圖紙，確定加工的過程。 2標準坐標系原則：即機床坐標系確定機床上運動的大小與方向，以完成一系列的成形 運動和輔助運動。 3運動方向的原則：數控機床的某一部件運動的正方向，是增大工件與刀具距離的方向。2）坐標的確定1Z坐標 標準規定，機床傳遞切削力的主軸軸線為Z坐標（如：銑床、鉆床、車床、磨床等）；如果機床有幾個主軸，則選一垂直于裝夾平面的主軸作為主要主軸；如機床沒有主軸（龍門 刨 床），則規定垂直于工件裝夾平面為Z軸。2X坐標 X坐標一般是水平的，平行于裝夾平面。對于工件旋轉的機床（如車、磨床等），X坐標的方向在工件的徑向上；對于刀具旋轉的機床則作如下規定：當Z軸水平時，從刀具主軸后

10、向工件看，正X為右方向。當Z軸處于鉛垂面時，對于單立柱式，從刀具主軸后向工件看，正X為右方向；龍門式，從刀 具主軸右側看，正X為右方向。3Y、A、B、C及、等坐標由右手笛卡兒坐標系來確定Y坐標，A，B，C表示繞X，Y，Z坐標的旋轉運動，正方向按照右手螺旋法則（見圖）。若有第二直角坐標系，可用、表示。 4坐標方向判定當某一坐標上刀具移動時，用不加撇號的字母表示該軸運動的正方向；當某一坐標上工件移動時，則用加撇號的字母（例如：A、X等）表示。加與不加撇號所表示的運動方向正好相反。 圖右手直角笛卡兒坐標系 圖2數控二坐標車床 圖3數控臥式銑床二、機床坐標系和工件坐標系 機床坐標系不能直接用來供用戶編

11、程，它是幫助機床生產廠家確定機床參考點（零點） 的。機床參考點由廠家設定后，用戶不得隨意改變，否則影響機床的精度。 供用戶編程的工件坐標系（編程坐標系）和機床坐標系通過機床零點發生聯系。課外作業： P27 6課 題： 第四節 數控機床的機械結構課 次： 第四次授 課 日 期： 9月14日授 課 班 級： 0907班教 學 方 法： 板書、講授教學目的及要求： 了解數控機床的結構，是由哪幾部分構成的，這些組成分別有什么作用教 學 重 難 點： 數控機床的主傳動系統、滾珠絲杠螺母副系統教 學 小 結： 數控機床的構成學完以后，機床的運動方式及工作原理就更加清晰了復 習 舊 課： 上節課我們學的是非

12、常適用的一個知識點，那就是坐標系導 入 新 課： 這節課我們進一步學習機床的構成講 授 新 課：一、數控機床的主體機構有以下特點： 1)由于采用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統，數控機床的極限傳動結構大為簡化，傳動鏈也大大縮短； 2)為適應連續的自動化加工和提高加工生產率，數控機床機械結構具有較高的靜、動態剛度和阻尼精度，以及較高的耐磨性，而且熱變形小； 3)為減小摩擦、消除傳動間隙和獲得更高的加工精度，更多地采用了高效傳動部件，如滾珠絲杠副和滾動導軌、消隙齒輪傳動副等； 4)為了改善勞動條件、減少輔助時間、改善操作性、提高勞動生產率，采用了刀具自動夾緊裝置、刀庫與自動換刀裝置及自動排屑裝

13、置等輔助裝置。二、根據數控機床的適用場合和機構特點，對數控機床結構因提出以下要求： 1.較高的機床靜、動剛度 數控機床是按照數控編程或手動輸入數據方式提供的指令自動進行加工的。由于機械結構(如機床床身、導軌、工作臺、刀架和主軸箱等)的幾何精度與變形產生的定位誤差在加工過程中不能為地調整與補償，因此，必須把各處機械結構部件產生的彈性變形控制在最小限度內，以保證所要求的加工精度與表面質量。 為了提高數控機床主軸的剛度，不但經常采用三支撐結構，而且選用鋼性很好的雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向心推力軸承鉸接出相信忒力軸承，以減小主軸的徑向和軸向變形。為了提高機床大件的剛度，采用封閉界面的床身，并采用液力

14、平衡減少移動部件因位置變動造成的機床變形。為了提高機床各部件的接觸剛度，增加機床的承載能力，采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點，并在結合面之間施加足夠大的預加載荷，以增加接觸面積。這些措施都能有效地提高接觸剛度。 為了充分發揮數控機床的高效加工能力，并能進行穩定切削，在保證靜態剛度的前提下，還必須提高動態剛度。常用的措施主要有提高系統的剛度、增加阻尼以及調整構件的自振頻率等。試驗表明，提高阻尼系數是改善抗振性的有效方法。鋼板的焊接結構既可以增加靜剛度、減輕結構重量，又可以增加構件本身的阻尼。因此，近年來在數控機床上采用了鋼板焊接結構的床身、立柱、橫梁和工作臺。封砂鑄件也有利于振動衰減，對提高

15、抗振性也有較好的效果。 2.減少機床的熱變形 在內外熱源的影響下，機床各部件將發生不同程度的熱變形，使工件與刀具之間的相對運動關系遭到破環，也是機床季度下降。對于數控機床來說，因為全部加工過程是計算的指令控制的，熱變形的影響就更為嚴重。為了減少熱變形，在數控機床結構中通常采用以下措施。 減少發熱，機床內部發熱時產生熱變形的主要熱源，應當盡可能地將熱源從主機中分離出去。 控制溫升，在采取了一系列減少熱源的措施后，熱變形的情況將有所改善。但要完全消除機床的內外熱源通常是十分困難的，甚至是不可能的。所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升，以減少熱源的影響。其中部較有效的方法是在機床的發熱部位強制冷卻

16、，也可以在機床低溫部分通過加熱的方法，使機床各點的溫度趨于一致，這樣可以減少由于溫差造成的翹曲變形。三、數控機床布局的特點1.滿足多刀加工的布局，如圖7-1特點：多刀同時運動，可同時加工，有刀架，可自動轉位換刀2.滿足換刀要求的布局，如圖7-2，7-3特點：每次只有一把刀進行加工，可自動換刀，有刀庫、機械手3.滿足多坐標聯動要求的布局，如圖7-4（五軸聯動），7-5a,b4.適應快速換刀要求的布局，如圖7-6，7-7特點：換刀速度快，效率提高5.適應多工位加工要求布局，如圖7-8特點：多工位同時加工，可實現多面同時加工，效率高6.適應可換工作臺要求的布局，如圖7-9特點：有兩個工作臺，一個進行

17、加工，另一個可同時裝卸工件，減少輔助時間，提高效率7.工件不移動的布局，如圖7-10特點：工作臺固定不動，機床立柱移動，適用于大型工件8.為提高剛度，減小熱變形要求的布局，如圖7-11特點：采用框架式立柱結構，減少熱變形，提高精度9.龍門式雙立柱加工中心，如圖7-12特點：用于加工較大工件，剛性好，熱變形小四、數控機床的主傳動系統一.主傳動變速方式數控機床主傳動系統主要有三種配置方式： 1帶有變速齒輪的主傳動2通過帶傳動的主傳動3由主軸電機直接驅動二. 主軸部件結構1. 主軸的支承數控機床主軸軸承配置三種主要形式。a)為前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和600角接觸雙列向心推力球軸承，后支承采用成

18、隊向心推力球軸承。b) 前支承采用多個高精度向心推力球軸承。c) 前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承為單列圓錐滾子軸承2. 主軸內部刀具自動夾緊機構3主軸準停裝置三.滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠副的優點是：1)摩擦系數小，傳動效率高；2)靈敏度高，傳動平穩，不易產生爬行，隨動精度和定位精度高；3)磨損小，壽命長，精度保持性好；4)可通過預緊和間隙消除措施提高軸間剛度和反向精度；5)運動具有可逆性。四滾動導軌滾動導軌塊：塊內有許多滾柱，在導軌塊內部作循環運動，如圖7-41，滾動導軌塊通常在固定在床身上的鑲鋼導軌條上滾動。五自動換刀數控機床主軸部件設有準停裝置，其作用是使主軸每次都準確地停止在固定的周向

19、位置上，以保證換刀時主軸上的端面鍵能對準刀夾上的鍵槽，同時使每次裝刀時刀夾與主軸的相對位置不變，提高刀具的重復安裝精度，從而提高孔加工時孔徑的一致性。課外作業： P27 15課 題： 第五節 數控系統及數控機床的發展課 次： 第五次授 課 日 期： 9月24日授 課 班 級： 0907班教 學 方 法： 板書、講授教學目的及要求： 了解數控機床的發展過程教 學 重 難 點： 數控機床的特點教 學 小 結： 初步認識數控車床是怎樣工作的復 習 舊 課： 上節我們學習了數控機床的構成導 入 新 課： 這節我們來學習數控機床的特點及發展講 授 新 課：一、數控機床的特點1.具有高度柔性2.加工精度高

20、、質量穩定、可靠3加工生產效率高4.改善勞動條件5.利于生產管理現代化二、數控系統1.FANUC系統2.SIEMENS系統3.華中數控系統4.北京航天數控系統5.開放式數控系統介紹三、數控機床的發展1.高速切削2高精加工3.復合化加工4.控制智能化5.互聯網絡化6.計算機集成制造系統課 題： 第二章 數控加工工藝基礎第一節 生產過程和工藝過程課 次： 第六次授 課 日 期： 9月24日、9月25日授 課 班 級： 0907班教 學 方 法： 板書、講授教學目的及要求： 掌握加工工藝中的基本概念教 學 重 難 點： 生產過程和工藝過程機械加工工藝過程的組成 教 學 小 結： 初步認識數控車床是怎

21、樣工作的復 習 舊 課： 通過上一章的學習，我們對數控機床有了一個基本的了解導 入 新 課： 在這一節的學習中我們將學習什么是加工工藝，什么是數控加工工藝講 授 新 課：一、基本概念1.生產過程和工藝過程1生產過程 機械產品的生產過程是將原料轉變為成品的全過程，它一般包括原材料的運輸和保管、生產技術準備、毛坯制造、機械加工、熱處理、產品的裝配、機器的檢驗調試及油漆和安裝等。 2工藝過程 工藝過程是指生產過程中直接改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品的過程。3.機械加工工藝過程 采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝

22、過程。 2.機械加工工藝過程的組成 1工序 一個或一組工人，在一個工作地點對同一個或同時對幾個工件所連續完成的那一部分工藝過程，稱為工序。劃分工序的主要依據是設備(或工作地點)是否變動和加工是否連續，若改變其中任意一個就構成另一個工序。 （如圖41）、（表41和表42）2安裝 安裝是指工件在加工之前，在機床或夾具上占據正確的位置（即為定位），然后加以夾緊的過程。在一個工序中，工件可能安裝一次，也可能需要安裝幾次。（表41工序1和工序2 ）3.工位 為完成一定的工序內容，一次裝夾工件后，工件（或裝配單元）與夾具或機床的可動部分一起相對刀具或機床的固定部分所占據的每一個位置，稱為工位。 為了減少工

23、件的安裝次數，常采用各種回轉工作臺、回轉夾具或移動夾具，使工件在一次安裝中，先后處于幾個不同的位置進行加工，不僅縮短了裝夾工件的時間，而且提高了加工精度和生產效率。(如圖42) 4. 工步 在加工表面（或裝配時的連接面）和加工（或裝配）工具都不變的情況下，所連續完成的那一部分工序稱為工步。劃分工步的依據是加工表面和工具是否變化。 （表41工序1 ） 一次安裝中連續進行的若干相同的工步看作是一個工步。(圖43)用幾把刀具同時加工一個零件上的幾個表面的工步，稱為復合工步。（如圖44）在數控加工中，有時將在一次安裝下用一把刀具連續切削零件的多個表面劃分為一個工步。 5.進給 進給也稱走刀。在一個工步

24、中，由于余量較大或其他原因，需要用同一把刀具對同一表面進行多次切削，這樣，刀具對工件每切削一次就稱為一次進給。(如表42工序4) 二、生產綱領、生產類型1.生產綱領是指企業在計劃期內應當生產的產品產量和進度計劃。計劃期常定為一年，所以生產綱領也稱年產量。 2生產類型 (1)單件生產 產品的品種繁多，而每個品種數量較少，各工作地加工對象很少有重復生產。 (2)大量生產 產品的品種少，產量大，大多數工作地點長期進行某種零件的某道工序的重復加工。 (3)成批生產 一年中分批輪流地制造若干種不同的產品，每種產品有一定的數量，生產對象周期性地重復，而每批所制造的相同零件的數量，稱為批量。 單件小批生產：

25、小批生產在工藝方面接近單件生產，二者常相提并論，稱為單件小批生產。大批大量生產：大批生產在工藝特征方面接近于大量生產，常合稱為大批大量生產 中批生產：中批生產的工藝特征介于單件生產和大批生產之間 課外作業： P51 1課 題： 第二節 數控加工工藝設計課 次： 第七次授 課 日 期： 9月27日授 課 班 級： 0907班教 學 方 法： 板書、講授教學目的及要求： 數控加工內容的選擇教 學 重 難 點： 適于數控加工的內容和不適于數控加工的內容教 學 小 結： 初步認識數控車床是怎樣工作的復 習 舊 課： 上節課我們學習了加工工藝的一系列概念導 入 新 課： 這節課我們接著看加工工藝設計講

26、授 新 課：一、數控加工內容的選擇 1.適于數控加工的內容 (1)通用機床無法加工的內容應作為優先選擇內容； (2)通用機床難加工，質量也難以保證的內容應作為重點選擇內容； (3)通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內容，可在數控機床尚存在富裕加工能力時選擇。 2.不適于數控加工的內容 (1)占機調整時間長的加工內容。如以毛坯的粗基準定位來加工第一個精基準的工序。 (2)加工部位分散，不能在一次安裝中完成加工的其他零星加工表面，需要多次安裝、設置原點。這時，采用數控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機床加工； (3)按某些特定的制造依據(如樣板等)加工的型面輪廓。主要原因是獲取數據困難

27、，易于與檢驗依據發生矛盾，增加了程序編制的難度。 (4)加工余量大而又不均勻的粗加工。 此外，在選擇和決定加工內容時，也要考慮生產批量、生產周期、工序間周轉情況等等。 二、數控加工工藝性分析1、尺寸標注應符合數控加工的特點在數控編程中，所有點、線、面的尺寸和位置都是以編程原點為基準的。因此零件圖樣上最好直接給出坐標尺寸，或盡量以同一基準引注尺寸。 2、幾何要素的條件應完整、準確在程序編制中，編程人員必須充分掌握構成零件輪廓的幾何要素參數及各幾何要素間的關系。因為在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進行定義，手工編程時要計算出每個節點的坐標，無論哪一點不明確或不確定，編程都無法進行。但由于零件

28、設計人員在設計過程中考慮不周或被忽略，常常出現參數不全或不清楚，如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審查與分析圖紙時，一定要仔細核算，發現問題及時與設計人員聯系。 3、定位基準可靠在數控加工中，加工工序往往較集中，以同一基準定位十分重要。因此往往需要設置一些輔助基準，或在毛坯上增加一些工藝凸臺。4、統一幾何類型及尺寸零件的外形、內腔最好采用統一的幾何類型及尺寸，這樣可以減少換刀次數，還可能應用控制程序或專用程序以縮短程序長度。零件的形狀盡可能對稱，便于利用數控機床的鏡向加工功能來編程，以節省編程時間。三、數控加工工序設計的主要任務是進一步把本工序的加工內容、切削用量、工藝裝備、

29、定位夾緊方式及刀具運動軌跡確定下來，為編制加工程序作好準備。課外作業： P51 4課 題： 第三節 定位基準的選擇課 次： 第八次授 課 日 期： 9月28日授 課 班 級： 0907班教 學 方 法： 板書、講授教學目的及要求： 掌握數控車床的工作原理教 學 重 難 點： 定位基準的選擇教 學 小 結： 定位基準的分類及選擇復 習 舊 課： 上節我們學習了加工工藝設計導 入 新 課： 這節我們學習定位基準的選擇講 授 新 課：一、基準的分類(1)設計基準零件圖上的基準尺寸尺寸線的起點相互位置基準符號(2)工藝基準工藝中用的基準工序基準定位基準測量基準裝配基準二、定位基準的選擇毛坯面定位粗基準

30、已加工面定位精基準(1)精基準的選擇可靠保證主要加工表面間的相互位置精度1）基準重合原則選設計基準為定位基準 2）基準統一原則盡可能在多數工序中用一組精基準定位3）定位穩定準確，簡單方便的原則選面大、精度高的面為精基準4）互為基準原則為加工余量均勻，位置精度高反復加工5）自為基準原則要求余量小而均勻選加工面本身為精基準輔助基準人為制造的基準工藝需要而作的工藝凸臺、中心孔提高精度一面兩孔定位(2)粗基準選擇可靠方便地加工精基準1）保證不加工面與加工面間的位置關系選擇不加工面作粗基準2）定位穩定可靠，簡單方便選大面、平整面，無缺陷3）合理分配各面加工余量應保證各加工面有足夠的余量 某些重要面使其加

31、工余量均勻4）同一方向上的粗基準原則上只允許使用一次課外作業： P51 6課 題： 第四節 數控加工工藝路線設計課 次： 第九次授 課 日 期： 10月10日、10月18日、10月22日授 課 班 級： 0907班教 學 方 法： 板書、講授教學目的及要求： 掌握加工方案的選擇加工階段的劃分教 學 重 難 點： 加工方案的選擇加工階段的劃分教 學 小 結： 加工方案的選擇、加工階段的劃分、切削加工順序的安排原則、工序劃分原則加工余量復 習 舊 課： 上節我們學習定位基準的選擇導 入 新 課： 這節我們學習加工方案的選擇、加工階段的劃分、切削加工順序的安排原則、工序劃分原則加工余量講 授 新 課

32、：一、加工方案的選擇1.典型零件表面的加工方法1）外圓面的加工方法常用的有車削和磨削。當表面粗糙度要求較高時，還要經光整加工。 車削是加工外圓表面的主要方法。小批量生產時，在臥式車床上進行；大批量生產時，多采用高效率的液壓仿形車床或多刀半自動車床。最終工序為車削的加工方案，適用于除淬火鋼以外的各種金屬。 磨削是精加工外圓表面的重要方法。最終工序為磨削的加工方案，適用于淬火鋼、未淬火鋼和鑄鐵，不適用于有色金屬。對于精度要求高的如精密的主要外圓面還需要光整加工，如研磨、超精磨及超精加工等，為提高生產效率和加工質量，一般在光整加工前進行精磨。最終工序為精細車或金剛車的加工方案，適用于要求較高的有色金

33、屬的精加工。對表面粗糙度要求高，而尺寸精度要求不高的外圓，可采用滾壓或拋光。2）內孔的加工方法有鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、拉孔、磨孔和光整加工。 一般采用鉆、擴、鉸，D20mm的孔采用鏜削加工，有些盤類的孔采用拉削加工。精度要求高的孔有時采用磨削加工。3）平面加工 平面的加工方法常用的有：刨削、銑削、磨削、車削和拉削。精度要求高的平面還需要經過研磨或刮削加工。刨削加工的特點是刀具結構簡單、機床調整方便。在龍門刨床上可以利用幾個刀架，在一次裝夾中同時或依次完成若干個表面的加工。精刨還可以代替刮削。 銑削生產率高于刨削，在中批以上生產中多用銑削加工平面。當加工尺寸較大的箱體平面時，常在多軸龍門銑床上

34、，用幾把銑刀同時加工幾個平面。(如圖47）平面磨削和拉削的加工質量比刨和銑都高。生產批量較大時，平面常用磨削或拉削來精加工。磨削適用于直線度及表面粗糙度要求高的淬硬工件和薄片工件，也適用于未淬硬鋼件上面積較大的平面的精加工。但不宜加工塑性較大的有色金屬。還常采用組合磨削來精加工平面（圖48）。拉削平面適用于大批量生產中的加工質量要求較高且面積較小的平面。車削主要用于回轉體零件的端面的加工，以保證端面與回轉軸線的垂直度要求。最終工序為刮研的加工方案多用于單件小批量生產中配合表面要求高且不淬硬平面的加工。當批量較大時可用寬刀細刨代替刮研。寬刀細刨特別適用于加工象導軌面這樣的狹長平面。最終工序為研磨

35、的加工方案適用于高精度、小表面粗糙度的小型零件的精密平面，如量規等精密量具的表面。二、加工階段的劃分 (1) 粗加工階段 在這一階段中要切除大量的加工余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，因此主要目標是提高生產率。 (2) 半精加工階段 在這一階段中應為主要表面的精加工作好準備(達到一定加工精度，保證一定的加工余量)，并完成一些次要表面的加工(鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽等)，一般在熱處理之前進行。（3） 精加工階段 保證各主要表面達到圖樣規定的尺寸精度和表面粗糙度要求，主要目標是全面保證加工質量。（4） 光整加工階段 對于零件上精度要求很高，表面粗糙度值要求很小(1T6及IT6以上，Ra0.2m)

36、的表面，還需進行光整加工。主要目標是以提高尺寸精度和減小表面粗糙度值為主，一般不用以糾正形狀精度和位置精度。（5）超精密加工階段 該階段是按照超穩定、超微量切除等原則，實現加工尺寸誤差和形狀誤差在0.1m以下的加工技術。劃分加工階段的目的（1）保證加工質量 粗加工造成的加工誤差可通過半精加工和精加工逐步得到糾正，保證加工質量。 （2）有利于合理使用設備 粗加工余量大、切削用量大，要求功率大、剛性好、生產率高，精度要求不高的設備。精加工切削力小，對機床破壞小，可采用精度高的設備。 （3）便于安排熱處理工序 使冷、熱加工工序配合得更好 例如，粗加工后工件殘余應力大，一般要安排去應力熱處理（如時效處

37、理），以消除殘余應力。精加工前要安排淬火等最終熱處理，熱處理引起變形又可在精加工中予以消除。 （4）便于及時發現毛坯缺陷 對毛坯的各種缺陷，如鑄件的氣孔、夾砂和余量不足等，在粗加工各表面后即可發現，便于及時報廢或修補。（5）精加工、光整加工安排在最后，可保護精加工后的表面不受損傷。三、切削加工順序的安排原則 （1）基面先行原則 加工一開始，總是先把精基面加工出來，因為定位基準的表面越精確，裝夾誤差就越小，所以任何零件的加工過程，總是首先對定位基準面進行粗加工和半精加工，必要時還要進行精加工。如果精基面不止一個，按照基面轉換的順序和逐步提高加工精度的原則來安排基面和主要表面的加工。（2）先粗后精

38、原則 各個表面的加工順序按照粗加工半精加工精加工光整加工的順序依次進行，這樣才能逐步提高加工表面的精度和減小表面粗糙度。（3）先主后次原則 零件上的工作表面及裝配面屬于主要表面，應先加工，從而能及早發現毛坯中主要表面可能出現的缺陷。自由表面、鍵槽、緊固用的螺孔和光孔等表面，屬于次要表面，可穿插進行，一般安排在主要表面加工達到一定精度后、最終精加工之前進行。（4）先面后孔原則 對于箱體、支架和機體類零件，平面輪廓尺寸較大，一般先加工平面，后加工孔和其他尺寸。（5）先內后外原則 即先進行內型內腔加工工序，后進行外形加工工序。（6）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊。（7）以相同安裝方式或用

39、同一刀具加工的工序，最好連續進行，以減少重復定位次數。（8)在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞較小的工序。四、工序劃分原則 （1）工序集中原則 就是指每道工序包括盡可能多的加工內容。將工件的加工，集中在少數幾道工序內完成。 特點：減少了設備的數量，減少了操作工人和生產面積。減少了工序數目，減少了運輸工作量，簡化了生產計劃工作，縮短了生產周期。減少了工件的裝夾次數，不僅有利于提高生產率，而且由于在一次裝夾下加工了許多表面，也易于保證這些表面的位置精度。因為采用的專用設備和專用工藝裝備數量多而復雜，因此機床和工藝裝備的調整、維修費時費事。（2）工序分散原則 就是將工件的加工分散在

40、較多的工序內進行。每道工序的加工內容很少，最少時即每道工序僅完成一個簡單的工步。 特點：采用比較簡單的機床和工藝裝備。對工人的技術要求低。生產準備工作量小，容易變換產品。設備數量多，工人數量多，生產面積大。 在數控機床上加工的零件按工序集中原則劃分工序的方法： （1）按所用刀具劃分 即以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序。加工中心常用這種方法劃分工序。 （2）按安裝次數劃分 即以每一次裝夾完成的那一部分工藝過程作為一道工序。這種方法適合于加工內容不多的工件，加工完成后就能達到待檢狀態。（3)按粗、精加工劃分 即以粗加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過程為

41、一道工序。這種劃分方法適用于加工后變形較大，需粗、精加工分開的零件，如毛坯為鑄件、焊接件或鍛件。（4）按加工部位劃分 即以完成相同型面（如內形、外形、曲面和平面等）的那每一部分工藝過程為一道工序。用于加工表面多而復雜的零件。五、加工余量1.加工余量是指加工時從加工表面上切去的金屬層厚度。加工余量可分為工序余量和總余量。（1）工序余量 工序余量是指某一表面在一道工序中被切除的金屬層厚度，即為前后相鄰兩工序的工序尺寸之差。（2）總加工余量 是指由毛坯加工成成品過程中，從某一加工表面上切除的金屬層總厚度。其值等于某一表面的毛坯尺寸與成品零件圖的設計尺寸之差，就稱為總加工余量(毛坯余量)，即等于各工序

42、余量之和。2.加工余量的確定 加工余量的大小對工件的加工質量和生產效率有較大的影響。余量過大，會造成浪費工時，增加成本；余量過小，會造成廢品。確定加工余量的基本原則是在保證加工質量的前提下，盡可能減小加工余量。確定加工余量的方法有三種：（1）經驗估計法 根據實踐經驗來估計和確定加工余量。為避免因余量不足而產生廢品，所估余量一般偏大，僅用于單件小批生產。 （2）查表修正法 根據有關手冊推薦的加工余量數據，結合本單位實際情況進行適當修正后使用。這種方法目前應用最廣。查表時應注意表中的余量值為基本余量值，對稱表面的加工余量是雙邊余量，非對稱表面的余量是單邊余量。（3）分析計算法 根據一定的試驗資料和

43、計算公式，對影響加工余量的因素進行分析和綜合計算來確定加工余量。目前，只在材料十分貴重，以及軍工生產或少數大量生產的工廠中采用。 課外作業： P51 9課 題： 第五節 數控加工工序設計課 次： 第十一次授 課 日 期： 11月8日、11月9日授 課 班 級： 0907班教 學 方 法： 板書、講授教學目的及要求： 機床的選擇、確定走刀路線和安排加工順序、對刀點的選擇原則、確定切削用量教 學 重 難 點： 確定走刀路線和安排加工順序、對刀點的選擇原則、確定切削用量教 學 小 結： 初步認識數控車床是怎樣工作的復 習 舊 課： 上節課我們學習了數控加工工藝路線設計加工方案的選擇、加工階段的劃分、

44、切削加工順序的安排原則、工序劃分原則加工余量導 入 新 課： 這節課我們繼續學習機床的選擇、確定走刀路線和安排加工順序、對刀點的選擇原則、確定切削用量講 授 新 課：一、機床的選擇 （1）工序節拍適應性 機床的類型應與工序的劃分原則相適應，再根據加工對象的批量和生產節拍要求來決定。若工序按集中原則劃分的，對單件小批生產，則應選擇通用機床或數控機床；對大批量生產，則應選擇高效自動化機床和多刀、多軸機床。若工序按分散原則劃分的，則應選擇結構簡單的專用機床。（2）形狀尺寸適應性 機床的主要規格尺寸應與工件的外形尺寸和加工表面的有關尺寸相適應。即小工件則選小規格的機床加工，大工件則選大規格的機床加工。

45、另外，所選用的數控機床必須能適應被加工零件的形狀尺寸要求。如加工空間曲面形狀的葉片，往往要選擇四軸或五軸聯動數控銑床或加工中心。（3）加工精度適應性 機床的精度與工序要求的加工精度相適應。如精度要求低的粗加工工序，應選用精度低的機床；精度要求高的精加工工序，應選用精度高的機床。應根據加工精度要求合理選擇，保證有三分之一的儲備量。二、確定走刀路線和安排加工順序走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，它不但包括了工步的內容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據之一。確定走刀路線時應注意以下幾點： 1、尋求最短加工路線 2、最終輪廓一次走刀完成為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓

46、應安排在最后一次走刀中連續加工出來。 3、選擇切入切出方向考慮刀具的進、退刀（切入、切出）路線時，刀具的切出或切入點應在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停（切削力突然變化造成彈性變形），以免留下刀痕，4、選擇使工件在加工后變形小的路線對橫截面積小的細長零件或薄板零件應采用分幾次走刀加工到最后尺寸或對稱去除余量法安排走刀路線。安排工步時，應先安排對工件剛性破壞較小的工步。三、確定定位和夾緊方案在確定定位和夾緊方案時應注意以下幾個問題：（1）盡可能做到設計基準、工藝基準與編程計算基準的統一；（2）盡量將工序集中

47、，減少裝夾次數，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面；（3）避免采用占機人工調整時間長的裝夾方案；（4）夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位。四、對刀點的選擇原則如下：（1）所選的對刀點應使程序編制簡單；（2）對刀點應選擇在容易找正、便于確定零件加工原點的位置；（3）對刀點應選在加工時檢驗方便、可靠的位置；（4）對刀點的選擇應有利于提高加工精度。五、確定切削用量對于高效率的金屬切削機床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時間、刀具壽命和加工質量。經濟的、有效的加工方式，要求必須合理地選擇切削條件。編程人員在確定每道工序的切削用量時，應根據刀具的耐用度和機

48、床說明書中的規定去選擇。在選擇切削用量時要充分保證刀具能加工完一個零件，或保證刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于半個工作班的工作時間。背吃刀量主要受機床剛度的限制，在機床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于工序的加工余量.對于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數控加工的精加工余量可比通用機床加工的余量小一些。課外作業： P51 13 14課 題： 第三章 數控機床夾具第一節 機床夾具概述課 次： 第十二次授 課 日 期： 11月15日、11月16日授 課 班 級： 0907班教 學 方 法： 板書、講授教學目的及要求： 機床夾具的種類和結構、數控加工夾具的特點教 學 重 難 點： 機床夾具的種類和結構教 學 小 結： 初步認識數控車床是怎樣工作的復 習 舊 課： 上一章我們學習了數控加工工藝的一系列概念導 入 新 課： 從這節課開始，我們學習數控機床的夾具講 授 新 課：一、機床夾具的組成機床夾