數(shù)控加工技術(shù)教案2數(shù)控車削加工技術(shù)

教師姓名授課形式講授授課時數(shù)2授課課次授課班級授課章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容第三章數(shù)控車削加工技術(shù)第一節(jié)數(shù)控車床簡介數(shù)控車床的用途、組成及布局、分類，數(shù)控車床的典型結(jié)構(gòu)第二節(jié)數(shù)控車削的加工工藝與工裝[1]一、數(shù)控車削加工的工藝分析本課次教學(xué)內(nèi)容重點、難點與要求內(nèi)容重點：數(shù)控車床的組成及布局、分類，數(shù)控車床的典型結(jié)內(nèi)容難點：數(shù)控車床的典型結(jié)構(gòu)。教學(xué)要求：了解數(shù)控車床的用途，熟悉數(shù)控車床的組成及布局、分類，理解數(shù)控車床的典型結(jié)構(gòu)，能進(jìn)程數(shù)控車削加工的工藝分使用教室及教具多媒體教室課外作業(yè)備注該內(nèi)容采用講練結(jié)合、討論啟發(fā)式等教學(xué)方法。(一)數(shù)控車床的用途數(shù)控車床能對軸類或盤類等回轉(zhuǎn)體零件自動地完成內(nèi)、外圓柱面，圓錐面，圓弧面和直、錐螺紋等工序的切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆、擴(kuò)和鉸等工作。它是目前國內(nèi)使用極為廣泛的一種數(shù)控機(jī)床，約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的25%。(二)數(shù)控車床的組成及布局1.數(shù)控車床的組成及特點圖3-1為一種全功能型數(shù)控車(1)主機(jī)(2)數(shù)控裝置(3)伺服驅(qū)動系統(tǒng)(4)輔助裝置與普通車床相比較，數(shù)控車床的圖3-1圖3-1一種全功能型數(shù)控車床數(shù)控車床的布局形式與普通車床基本一致，但數(shù)控車床的刀架和導(dǎo)軌的布局形式有很大變化，直接影響著數(shù)控車床的使用性能及機(jī)床的結(jié)構(gòu)和外觀。此外，數(shù)控車床上都設(shè)有封閉的防護(hù)裝置。(1)床身和導(dǎo)軌的布局①如圖3-2(a)所示為平床身的布局②如圖3-2(b)所示為斜床身的布局③如圖3-2(c)所示為平床身斜滑板的布局圖3-2圖3-2數(shù)控車床的布局形式分為排式刀架和回轉(zhuǎn)式刀架兩大類。目前兩坐四坐標(biāo)軸控制的數(shù)控車床，床身上安裝有兩個獨立的滑板和回轉(zhuǎn)刀架，也稱為雙刀架四坐標(biāo)數(shù)(三)數(shù)控車床的分類隨著數(shù)控車床制造技術(shù)的不斷發(fā)展，形成了產(chǎn)品繁多、規(guī)格不一的局面，因而也出現(xiàn)了幾種不1.按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類(1)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床(2)全功能型數(shù)控車床如圖3-1所示，它一般采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有高剛度、(3)車削中心2.按加工零件的基本類型分類(1)卡盤式數(shù)控車床(2)頂尖式數(shù)控車床3.按主軸的配置形式分類(1)臥式數(shù)控車床(2)立式數(shù)控車床具有兩根主軸的車床，稱為雙軸臥式數(shù)控車床或雙軸立式數(shù)控車床。4.其他分類按特殊或?qū)ｉT的工藝性能可分為螺紋數(shù)控車床、活塞數(shù)控車床、曲軸數(shù)控車床等；按刀架數(shù)量可分為單刀架數(shù)控車床和雙刀架數(shù)控車床；另外也有把車削中心列為數(shù)控車床一類的。下面主要介紹全功能型數(shù)控車床的典型結(jié)構(gòu)。1.主傳動系統(tǒng)數(shù)控車床主運(yùn)動要求速度在一定范圍內(nèi)可調(diào)，有足夠的驅(qū)動功率，主軸回轉(zhuǎn)軸心線的位置準(zhǔn)確穩(wěn)定，并有足夠的剛性與抗振性。圖3-3為濟(jì)南第一機(jī)床廠生產(chǎn)的MJ-50型數(shù)控車床的傳動系統(tǒng)圖。2.進(jìn)給傳動系統(tǒng)按照回轉(zhuǎn)刀架的回轉(zhuǎn)軸相對(1)立式回轉(zhuǎn)刀架(2)臥式回轉(zhuǎn)刀架如圖3-4所示為MJ-50數(shù)控車一、數(shù)控車削加工的工藝分析(一)加工工序劃分(二)加工路線的確定圖3-6為車倒錐的兩種加工路線，車錐原理與正錐相同。2.車圓弧的加工路線分析應(yīng)用GO2(或GO3)指令車圓弧，若用一刀就把圓弧加工出來，這樣吃刀量太大，容易打刀。所以，實際切削時，需要多刀加工，先將大部分余量切除，最后才車得所需圓弧。下面介紹車圓弧常用的加工路線。圖3-7為車圓弧的車圓法切削路線。即用不同半徑圓來車削，最后將所需圓弧加工出來。此方法在確定了每次背吃刀量a后，對90°圓弧的起點、終點坐標(biāo)較易確定。圖(a)的走刀路線較短，但圖(b)加工的空行程時間較長。此方法數(shù)值計算簡單，編程方便，常采用，可適合于較復(fù)雜的圖3-8為車圓弧的車錐法切削路線，即先車一個圓錐，再車圓弧。但要注意車錐時的起點和終點的確定。若確定不好，則可能損壞圓弧表面，也可能將余量留得過大。確定方法是連接OB交圓弧于D,過D點作圓弧的切線AC。由幾何關(guān)系得：此為車錐時的最大切削余量，即車錐時，加工路線不能超過AB線。由CD與△ABC的關(guān)系，可這樣可確定出車錐時的起點和終點。當(dāng)R不太大時，可取AB=BC=0.5R此方法數(shù)值計算較繁，但其刀具切削路線較短。3.車螺紋時軸向進(jìn)給距離的分析車螺紋時，刀具沿螺紋方向的進(jìn)給應(yīng)與工件主軸旋轉(zhuǎn)保持嚴(yán)格的速比關(guān)系。如圖3-9所示。這樣在切削螺紋時，能保證在升速完成后使刀具接觸工件，刀具離開工件后再降速。教師姓名授課形式講授授課時數(shù)2授課課次授課班級授課章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容第二節(jié)數(shù)控車削的加工工藝與工裝[2]二、數(shù)控車削加工及工裝。第三節(jié)數(shù)控車削的程序編制[1]一、數(shù)控車床的編程特點；二、車削數(shù)控系統(tǒng)功能；三、數(shù)控車削編程基礎(chǔ)：坐標(biāo)系統(tǒng)、對刀問題本課次教學(xué)內(nèi)容重點、難點與要求內(nèi)容重點：數(shù)控車削加工及工裝、數(shù)控車床的編程特點、數(shù)控車削的對刀問題。內(nèi)容難點：數(shù)控車床刀具的選擇及對刀點、換刀點的確定，對刀問題。教學(xué)要求：基本熟悉數(shù)控車削加工及工裝、數(shù)控車床的編程特點，掌握數(shù)控車削的對刀問題。使用教室及教具多媒體教室課外作業(yè)備注該內(nèi)容采用講練結(jié)合、討論啟發(fā)式等教學(xué)方法。（一）夾具的選擇、工件裝夾方法的確定1．夾具的選擇位基準(zhǔn)。選用夾具時，通?？紤]以下幾點：（1）盡量選用可調(diào)整夾具，組合夾具及其它適用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備（2）在成批生產(chǎn)時，才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。（3）裝卸工件要迅速方便，以減少機(jī)床的停機(jī)時間。()夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。2．夾具的類型（三爪、四爪）中，由卡盤傳動旋轉(zhuǎn)；另一類用于軸類零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾座頂尖間，工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉(zhuǎn)。3．零件的安裝數(shù)控車床上零件的安裝方法與普通車床一樣，要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案，主要注意以下（1）力求設(shè)計、工藝與偏程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣有利于提高編程時數(shù)值計算的簡便性和精確性。（2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后，加工出全部待加工。1．主軸轉(zhuǎn)速的確定主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計計算的主軸轉(zhuǎn)速n最后要根據(jù)機(jī)床說明書選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速而定。2．進(jìn)給速度的確定進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。確定進(jìn)給速度的原則是：100～200mm/min范圍內(nèi)選取。范圍內(nèi)選取。選取。3．背吃刀量確定p要的作用。車削用量的選擇原則是：p確定一個合適的切削進(jìn)度v。增大背吃刀量a可使走刀次數(shù)減少，增大進(jìn)給量f有利于斷屑，因p此根據(jù)以上原則選擇粗車切削用量對于提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是有利的。（2）精車時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且均勻，因此選擇較?。ǖ惶。┑谋吵缘读縜和進(jìn)給量f，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提p高切削速度v。（3）在安排粗、精車削用量時，應(yīng)注意機(jī)床說明書給定的允許切削用量范圍。對于主軸采用交流變頻調(diào)速的數(shù)控車床，由于主軸在低轉(zhuǎn)速時扭矩降低，尤其應(yīng)注意此時的切削用量選擇。表3-1所示為數(shù)控車削用量推薦表，供編程時參考。時，使主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。（三）刀具的選擇及對刀點、換刀點的確定1．刀具的選擇合金）,并使用可轉(zhuǎn)位刀片。（1）車削用刀具及其選擇數(shù)控車削常用的車刀一般分尖形車刀、圓弧形車刀以及成形車刀三類。①尖形車刀②圓弧形車刀③成形車刀端面車刀等的刀柄和刀頭都有國家標(biāo)準(zhǔn)及系列化型號。2．對刀點、換刀點的確定工件裝夾方式在機(jī)床確定后，通過確定工件原點來確定工件坐標(biāo)系，加工程序中的各運(yùn)動軸代碼控制刀具作相對位移。在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運(yùn)動的位置，這一位置即為程序執(zhí)行該點又稱對刀點。在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設(shè)置的原則是：（1）便于數(shù)值計算和簡化程序編制。（2）易于找正并在加工過程中便于檢查。（3）引起的加工誤差小。心與端面的交點作為對刀點。加工過程中需要換刀時，應(yīng)規(guī)定換刀點。所謂“換刀點”，是指刀架轉(zhuǎn)動換刀時的位置。換刀點應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件及其它部件為準(zhǔn)。第三節(jié)數(shù)控車削的程序編制數(shù)控車床的編程的編程有如下特點：（1）在一個程序段中，根據(jù)圖樣上標(biāo)注的尺寸，可以采用絕對值編程、增量值編程或二者X以直徑值表示；用增量值編程時，以徑向?qū)嶋H位移量的二倍值表示，并附上方向符號（正向可以（4）由于車削加工常用棒料或鍛料作為毛坯，加工余量較大，所以為簡化編程，數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。（5）編程時，常認(rèn)為車刀刀尖是一個點，而實際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量，車刀行補(bǔ)償。數(shù)控車床一般都具有刀具半徑自動補(bǔ)償功能（G41，G42這時可直接按工件輪廓尺寸編程。對不具備刀具半徑自動補(bǔ)償功能的數(shù)控車床，編程時需先計算補(bǔ)償量。工件坐標(biāo)系的原點也稱為工件原點，如圖3-11所示的0點或0′點上。(二)對刀問題工件坐標(biāo)系的原點也稱為工件原點，如圖3-11所示的0點或0′點上。(二)對刀問題還需確定刀尖點在工件坐標(biāo)系中的位置，即對刀問題。常用的對刀方法為試切對刀。如圖3-12所示，試切對刀的具體方法是：如數(shù)控機(jī)床加工中的動作在加工程序中用指令的方式事先予以規(guī)定，這類指令有準(zhǔn)備功能G、輔助功能M、刀具功能T、主軸轉(zhuǎn)速功能S和進(jìn)給功能F之分。對于準(zhǔn)備功能G和輔助功能M,我國已依據(jù)(IS0105-1975(E)國際標(biāo)準(zhǔn)制訂了我國JB3208-83部頒標(biāo)準(zhǔn)。編程人員在編程前必須對自本書主要以FANUC-6T系統(tǒng)為例介紹數(shù)控車床數(shù)據(jù)控系統(tǒng)功能。1.準(zhǔn)備功能準(zhǔn)備功能又稱“G”功能或“G”代碼，它是建立機(jī)床或控制數(shù)控系統(tǒng)工作方式的一種命令。FANUC-6T系統(tǒng)常用準(zhǔn)備功能標(biāo)準(zhǔn)如表3-2所示。輔助功能又稱“M”功能。主要用來表示機(jī)床操作時的各種輔助動作及其狀態(tài)。FANUC—6T系統(tǒng)常用輔助功能標(biāo)準(zhǔn)如表3-3所示。(1)F功能用來指定進(jìn)給速度，由地址F和其后面的數(shù)字組成。在含有G99程序段后面，再遇到F指令時，則認(rèn)為F所指定的進(jìn)給速度單位為mm/r。系統(tǒng)開機(jī)狀態(tài)為G99,只有輸入G98指令后，G99才被取消。而G98為每分鐘進(jìn)給，單位為mm/min。(2)T功能該指令用來控制數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行選刀和換刀。用地址T和其后的數(shù)字來指定刀具號和刀具補(bǔ)償號。車床上刀具號和刀具補(bǔ)償號有兩種形式，即T1+1或T2+2,具體格式和含義如下：刀具號刀補(bǔ)號刀具號刀補(bǔ)號在FANUC-6T系統(tǒng)中，這兩種形式均可采用，通常采用T2+2形式，例如T0101表示采用1號刀具和1號刀補(bǔ)。(3)S功能用來指定主軸轉(zhuǎn)速或速度，用地址S和其后的數(shù)字組成。(一)坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)控車床的坐標(biāo)系以徑向為X軸方向，縱向為Z軸方向，如圖3-10。般為主軸旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后的端面之交點，即圖中的0點。參考點也是機(jī)床上的一個固定點，它是刀具退離到一個固定不變的極限點，其位置由機(jī)械擋塊來確定，即圖中的0′點。2.工件坐標(biāo)系(編程坐標(biāo)系)工件坐標(biāo)系是編程時使用的坐標(biāo)系，故又稱為編程坐標(biāo)系。在編程時，應(yīng)首先確定工件坐標(biāo)系，教師姓名授課形式講授授課時數(shù)2授課課次授課班級授課章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容第三節(jié)數(shù)控車削的程序編制[2]三、數(shù)控車削編程基礎(chǔ)：數(shù)控車削常用的各種指令、刀具半徑補(bǔ)償、固定循環(huán)功能本課次教學(xué)內(nèi)容重點、難點與要求內(nèi)容重點：數(shù)控車削常用的各種指令、刀具半徑補(bǔ)償、固定循環(huán)功能。內(nèi)容難點：刀具半徑補(bǔ)償、固定循環(huán)功能。教學(xué)要求：熟悉數(shù)控車削常用的各種指令、刀具半徑補(bǔ)償，基本掌握固定循環(huán)功能。使用教室及教具多媒體教室課外作業(yè)備注該內(nèi)容采用案例式、講練結(jié)合式、仿真式等教學(xué)方法。(三)數(shù)控車削常用的各種指令不同的數(shù)控車床，其編程功能指令基本相同，但也有個別功能指令的定義有所不同，這里以【例題3-1】快速進(jìn)刀(G00)編程，如圖3-13所示。圖313G00諧令運(yùn)用圖3-14G01指金運(yùn)用【例題3-2】外圓柱切削編程，如圖3-14所示?！纠}3-3】順時針圓弧插補(bǔ)，如圖3-15所示。圖3-15G02指令運(yùn)用【例題3-4】圓柱螺紋切削，如圖3-16所示。如圖3-17所示。位置再返回到機(jī)床原點，如圖3-18所示。圖3-17暫停指令G04直接返回機(jī)床原點刀具復(fù)位指令T00的同一程序段或該快速方式返回機(jī)床圖3-18自動回原點指令G28該指令用以設(shè)【例題3-5】工件坐標(biāo)系設(shè)定，如圖3-19所示。(四)刀具半徑補(bǔ)償圖3-19工件坐標(biāo)系設(shè)定指令G50任何一把刀具，不論制造或刃磨得如何鋒利，在其刀尖部分都存在一個刀尖圓弧，它的半徑值是個難于準(zhǔn)確測量的值，如圖3-20所示。編程時，若以假想刀尖位置為切削點，則編程很簡單。但任何刀具都存在刀尖圓弧，當(dāng)車削圓柱面的外徑、內(nèi)徑或端面時，刀尖圓弧的大小就將影響加工精度。圖3-21表示了以假想刀尖位置編程時過切削及欠切削現(xiàn)象。2.刀具半徑補(bǔ)償?shù)膶嵤?1)G40一解除刀具半徑指令(2)G41一刀具半徑左補(bǔ)償指令(3)G42一刀具半徑右補(bǔ)償指令圖3-22表示了根據(jù)刀具與工件的相對位置(五)固定循環(huán)功能端面、螺紋等表面進(jìn)行粗加工時，刀具往往要多次反復(fù)地執(zhí)行相同的動作，直至將工件切削到所要求的尺寸。于是在一個程序中可能會出現(xiàn)很多基本相同的程序段，造成程序冗長。為了簡化編程工件，數(shù)控系統(tǒng)可以用一個程序段來設(shè)置刀具作反復(fù)切削，這就是循環(huán)功能。固定循環(huán)功能包括單一固定循環(huán)和復(fù)合固定循環(huán)功能。1.單一固定循環(huán)指令常用有以下幾種指令：(1)外徑、內(nèi)徑切削循環(huán)指令G90可完成外徑、內(nèi)徑及錐面粗加工的固定循環(huán)。①切削圓柱面指令格式為：如圖3-23所示。程序如下：②切削錐面指令格式：如圖3-26所示為G71粗車外徑的加工路線。圖中如圖3-26所示為G71粗車外徑的加工路線。圖中粗車循環(huán)，此時徑向精車余量△u應(yīng)指定為負(fù)值。(2)端面粗車循環(huán)指令G72它適用于圓柱棒料毛坯端面方向粗車，其功能與G71基本相同，不同之處是G72只完成端面方向粗車，刀具路徑按徑向方向循環(huán)，其刀具循環(huán)路徑如圖3-27所示，指令格式和其地址含義與G71的相同。(3)閉合車削循環(huán)指令G73它適用于毛坯輪圖324G99指令編程如圖3-25所示，X(U)、Z(W)的意義同前。I值為錐面大、小徑的半徑差，其符號的確是：錐面起點坐標(biāo)大于終點坐標(biāo)時為正，反之為負(fù)。2.復(fù)合固定循環(huán)指令它應(yīng)用在切除非一次加工即能加工到規(guī)定尺寸的場合，主要在粗車和多次切螺紋的情況下使(1)外徑、內(nèi)徑粗車循環(huán)指令G71該指令將工件切削到精加工之前的尺寸，精加工前工件形狀及粗加工的刀具路徑由系統(tǒng)根據(jù)精加工尺寸自動設(shè)定。粗加工將大大節(jié)省工時，提高切削效率。其功能與G71、G72基本相同，所不同的是刀具路徑按工件精加工輪廓進(jìn)行循環(huán)，其走刀路線如圖3-28所示。(4)精加工循環(huán)指令G70用于執(zhí)行G71、G72、G73粗加工循環(huán)指令后的精加工循環(huán)。有效；當(dāng)ns至nf程序中不指定F、S、T時，則粗車循環(huán)中指定的F、S、T有效。【例題3-7】用G70、G71指令編程，如圖3-29所示。教師姓名授課形式講授授課時數(shù)2授課課次授課班級授課章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容第四節(jié)數(shù)控車削加工實例數(shù)控車床的操作、數(shù)控車削實例本章小結(jié)本課次教學(xué)內(nèi)容重點、難點與要求內(nèi)容重點：數(shù)控車床的操作、數(shù)控車削實例。內(nèi)容難點：數(shù)控車削實例。教學(xué)要求：熟悉數(shù)控車床的操作，掌握數(shù)控車削實例。使用教室及教具多媒體教室課外作業(yè)備注操作面板上各按(3)超程解除(4)工作方式方式；(10)進(jìn)給倍操作面板上各按(3)超程解除(4)工作方式方式；(10)進(jìn)給倍第四節(jié)數(shù)控車削加工實例圖3-30HCNC-1T簡易型數(shù)控車床的操作而板勘+?.確定以工件右端面在與軸心線的交點0為工件原點，建立XOZ工件坐標(biāo)系，如圖3-31所示?！纠}3-9】在CK7815型數(shù)控車床上對圖3-32(a)所示的零件進(jìn)行精加工，圖中的φ85mm外3.選擇切削用量其切削用量如表3-4所示。th)教師姓名授課形式講授授課時數(shù)2授課課次授課班級授課章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容實驗[1]本課次教學(xué)內(nèi)容重點、難點與要求內(nèi)容重點：華中I型數(shù)控車數(shù)控系統(tǒng)的用戶界面功能、編程、程序輸入和程序校驗等。內(nèi)容難點：在華中I型數(shù)控車系統(tǒng)下的程序調(diào)試和加工零件。教學(xué)要求：熟悉華中I型數(shù)控車數(shù)控系統(tǒng)的用戶界面、功能、編程、程序輸入和程序校驗等，掌握在華中I型數(shù)控車系統(tǒng)下的程序調(diào)試和加工零件。使用教室及教具數(shù)控加工中心實訓(xùn)室課外作業(yè)備注該內(nèi)容采用現(xiàn)場講解、仿真式、模塊式、演示與實際操作等方式進(jìn)行?，F(xiàn)場教學(xué)1、現(xiàn)場講解華中Ⅰ型數(shù)控車數(shù)控系統(tǒng)的用戶界面、功能、編程、程序輸入和程序校驗等內(nèi)容；2、現(xiàn)場演示華中Ⅰ型數(shù)控車系統(tǒng)下的程序調(diào)試和加工零件的過程；3、學(xué)生實際操作數(shù)控車床CJK6032—5004、了解數(shù)控車削加工的工藝與工裝。教師姓名授課形式講授授課時數(shù)2授課課次授課班級授課章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容分類與結(jié)構(gòu)特點、數(shù)控銑床的主要功能、主要加工對象第二節(jié)數(shù)控銑削的加工工藝與工裝[1]選擇并確定數(shù)控銑削的加工部位及內(nèi)容、加工信息的讀取及工藝性分析、毛坯的選擇、加工表面的加工方案。本課次教學(xué)內(nèi)容重點、難點與要求內(nèi)容重點：數(shù)控銑床的主要功能、主要加工對象、加工信息的讀取及工藝性分析、加工表面的加工方案。內(nèi)容難點：數(shù)控銑床的主要功能、加工表面的加工方案。教學(xué)要求：了解數(shù)控銑床的分類與結(jié)構(gòu)特點，熟悉數(shù)控銑床的主要功能、主要加工對象，能選擇并確定數(shù)控銑削的加工部位及內(nèi)容、加工信息的讀取及工藝性分析、毛坯的選擇、加工表面的加工方案。使用教室及教具多媒體教室課外作業(yè)備注該內(nèi)容采用講練結(jié)合式、討論啟發(fā)式等教學(xué)方法。第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)一、分類與結(jié)構(gòu)特點(一)按機(jī)床主軸的布置形式及機(jī)床的布局特點分類數(shù)控銑床可分為數(shù)控立式銑床、數(shù)控臥式銑床和數(shù)控龍門銑床等。1.數(shù)控立式銑床如圖4-1所示。床如圖4-2所示。床保證機(jī)床的整體剛性和強(qiáng)度，即數(shù)控龍門銑床，有工作臺移動和龍門架移動兩種形式。它適用于加工飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件零件、大型箱體零件和大型模具等，如圖4-3所示。(二)按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類1.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床2.全功能數(shù)控銑床可以實現(xiàn)4坐標(biāo)以上聯(lián)動，加工適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用最廣泛。3.高速銑削數(shù)控銑床高速銑削是數(shù)控加工的一個發(fā)展方向，技術(shù)已經(jīng)比較成熟，已逐漸得到廣泛的應(yīng)用。不同檔次的數(shù)控銑床的功能有較大的差別，但都應(yīng)具備以下主要功能。1.銑削加工數(shù)控銑床一般應(yīng)具有三坐標(biāo)以上聯(lián)動功能，能夠進(jìn)行直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，自動控制旋轉(zhuǎn)的銑刀相對于工件運(yùn)動進(jìn)行銑削加工，如圖4-4所示。坐標(biāo)聯(lián)動軸數(shù)越多，對工件的裝夾要求就越低，加工工藝范圍越大。2.孔及螺紋加工可以采用定尺寸孔加工刀具進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪、鏜削等加工，也可以采用銑刀銑削不同尺寸的孔，如圖4-5所示。3.3.刀具括刀具半徑補(bǔ)償功能和刀具長度補(bǔ)英制單位轉(zhuǎn)換圖4-銑削加1整范圍在0%~150%之間，主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍在59.數(shù)據(jù)輸入輸出及DNC功能4.螺紋(2)空間曲線或曲面；（3）形狀雖然簡單，但尺寸繁多，檢測困難的部位；（4）用普通機(jī)床加工時難以觀察、控制及檢測的內(nèi)腔、箱體內(nèi)部等；（6）能夠在一次裝夾中順帶加工出來的簡單表面或形狀；（7）采用數(shù)控銑削加工能有效提高生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng)度的一般加工內(nèi)容?？丶庸ο蟮膹?fù)雜性，特別是空間曲面，加工信息一般采用計算機(jī)建立的數(shù)學(xué)模型來描述和傳遞，并作為數(shù)控加工的唯一依據(jù)，而傳統(tǒng)的二維工程圖則作為加工時的參考。對于簡單的平面零件，只要能夠完全的表達(dá)清楚，仍然可以采用二維工程圖作為加工依據(jù)。此，加工信息的讀取對象有兩類，即二維工程圖和數(shù)學(xué)模型。1．二維工程圖（1）首先檢查圖紙各視圖表達(dá)的正確性，尺寸、形位公差、表面粗糙度等標(biāo)注和技術(shù)要求及零件材料填寫的完整性。按照其他國家標(biāo)準(zhǔn)繪制的二維工程圖，在必要時應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其符合我（2）對零件進(jìn)行工藝性分析，有以下方面：①根據(jù)二維工程圖和數(shù)學(xué)模型分析零件的形狀、結(jié)大行程，零件的剛性隨著加工的進(jìn)行是否有太大的變化等。以得到保證，是否還有更經(jīng)濟(jì)的加工方法或方案。這些尺寸是否過于凌亂，是否可以統(tǒng)一。盡量使用最少的刀具進(jìn)行刀次數(shù)和時間，以縮短總的加工時間。④對于零件加工中使用的工藝基準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)著重考慮，它不僅決定了各個加工工序的前后順序，還將對各個工序加工后各個加工表面之間的位置精度產(chǎn)生直接的影響。工序消除這種影響。而零件的最終熱處理狀態(tài)也將影響工序的前后順序。⑥當(dāng)零件上的一部分內(nèi)容已經(jīng)加工完成，這時應(yīng)充分了解零件的已加工狀態(tài)，數(shù)控銑削加工的內(nèi)容與已加工內(nèi)容之間的關(guān)系，尤其是位置尺寸關(guān)系，這些內(nèi)容之間在加工時如何協(xié)調(diào)，采用什么2．?dāng)?shù)學(xué)模型①圖形標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)學(xué)模型傳遞時，盡量使用相同的CADCAM軟件，以保證數(shù)據(jù)的正確。②數(shù)學(xué)模型的檢查、修改及確認(rèn)。1．確定毛坯形狀及尺寸2．確定毛坯的定位裝夾方法數(shù)控銑削的四類加工對象的主要加工表面一般可以采用如表4-1所示的加工方案。教師姓名授課形式講授授課時數(shù)2授課課次授課班級授課章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容第二節(jié)數(shù)控銑削的加工工藝與工裝[2]制訂工藝路線、數(shù)控銑削工序設(shè)計、對刀點和換刀點的選擇、數(shù)控刀具系統(tǒng)、夾具、回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控分度頭、量具。本課次教學(xué)內(nèi)容重點、難點與要求內(nèi)容重點：制訂工藝路線、數(shù)控銑削工序設(shè)計、對刀點和換刀點的選擇。內(nèi)容難點：數(shù)控銑削工藝路線的制訂、數(shù)控銑削工序設(shè)計。教學(xué)要求：了解數(shù)控銑削工藝路線的制訂，理解數(shù)控銑削工序具、回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控分度頭、量具的運(yùn)用。使用教室及教具多媒體教室課外作業(yè)備注該內(nèi)容采用討論啟發(fā)式、講練結(jié)合式等教學(xué)方法。(1)當(dāng)加工中使用的刀具較多時，為了減少換刀次數(shù)，縮短輔助時間，可以將一把刀具所加工的內(nèi)容安排在一個工序(或工步)中。2.工序加工順序(工步)3.工序單(卡片)(1)零件有關(guān)信息(2)工序加工內(nèi)容及工步順序(3)加工程序及使用說明七、對刀點和換刀點的選擇但都必須在編程坐標(biāo)系中有確定的位置，如圖4-9中的圖4-9對刀點的選擇4-2所示。3.常用銑刀的刀具常用立銑刀和球頭銑刀4.切削參數(shù)數(shù)的選擇是工藝設(shè)計和程序編制時一個重要的性會直接影響工藝方案的實施和加銑削時切削參數(shù)主要根圖413銑鋼加工部應(yīng)所用鏡刀(2)根據(jù)機(jī)床功率確定切削深度；(4)根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速及每齒進(jìn)給量可得切削進(jìn)給速度。數(shù)控銑削加工零件的檢驗，一般常規(guī)尺寸仍可使用普通的量具進(jìn)行測量，如游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑百分表等，也可以采用投影儀測量，如圖4-19所示。而高精度尺寸、空間位置尺寸、復(fù)雜輪廓和曲面的檢驗則只有采用三坐標(biāo)測量機(jī)才能完成，如圖4-20所示。圖4-20三坐樂翼量機(jī)教師姓名授課形式講授授課時數(shù)2授課課次授課班級授課章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容第三節(jié)數(shù)控銑削的程序編制數(shù)控銑削編程的基本原理、加工程序代碼標(biāo)準(zhǔn)、編程坐標(biāo)系的選擇、刀具補(bǔ)償?shù)慕ⅰ?zhí)行與撤消、編程實例第四節(jié)數(shù)控銑削加工實例本章小結(jié)本課次教學(xué)內(nèi)容重點、難點與要求內(nèi)容重點：數(shù)控銑削編程的基本原理，刀具補(bǔ)償?shù)慕?、?zhí)行與撤消、數(shù)控銑削加工實例。內(nèi)容難點：刀具補(bǔ)償?shù)慕?、?zhí)行與撤消、數(shù)控銑削加工實例。教學(xué)要求：理解數(shù)控銑削編程的基本原理、加工程序代碼標(biāo)準(zhǔn)、編程坐標(biāo)系的選擇，掌握刀具補(bǔ)償?shù)慕?、?zhí)行與撤消、數(shù)控銑削加工實例。使用教室及教具多媒體教室課外作業(yè)4-9備注該內(nèi)容采用討論啟發(fā)式、案例式等教學(xué)方法。一、數(shù)控銑削編程的基本原理將刀具中心運(yùn)動軌跡上或零件輪廓上各點的坐標(biāo)編寫成式要求。如表4-5所示。本節(jié)的程序編制按JB3208-83代碼標(biāo)準(zhǔn)，見表1-2和表1-3所示。三、編程坐標(biāo)系的選擇圖4-21刀具中心運(yùn)動軌跡(一)刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕ⅰ?zhí)行與撤消零的D代碼確定刀具半徑補(bǔ)償值寄存器號，用G40取消刀具半徑補(bǔ)償。有關(guān)G41、G42的規(guī)定，與如圖4-22所示，刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)動指令使用G00或G01與刀具左補(bǔ)償，刀具半徑補(bǔ)償值存儲在01號寄存器中)或(二)刀具長度補(bǔ)償?shù)慕?、?zhí)行與撤消(三)刀具補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)用4-23所示?！纠}4-1】如圖4-24所示零件外形加工，假設(shè)已選擇編程坐標(biāo)系如圖4-24所示。圖423月從補(bǔ)償在訓(xùn)4.計算各點坐標(biāo)工會量上的運(yùn)用5.編寫數(shù)控加工程序上坐標(biāo)數(shù)據(jù)和刀具運(yùn)動寫加工程序如表4-6【例題4-2】:如圖4-25所示的模具零件。(1)下料；(5)熱處理：(7)檢驗。(1)數(shù)控銑削兩處型腔，如圖4-26所示。圓角留出足夠的余(2)鉆、擴(kuò)、鏜四個φ20導(dǎo)柱孔教師姓名授課形式講授授課時數(shù)2授課課次授課班級授課章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容第五章加工中心加工加工技術(shù)加工中心的分類與結(jié)構(gòu)特點、加工中心的主要功能、加工中心的主要加工對象第二節(jié)加工中心的加工工藝與工裝[1]加工中心的工藝特點、加工中心的工藝路線設(shè)計本課次教學(xué)內(nèi)容重點、難點與要求內(nèi)容重點：加工中心的主要功能、加工中心的主要加工對象、加工中心的工藝路線設(shè)計。內(nèi)容難點：加工中心的主要功能、加工中心的工藝路線設(shè)計。教學(xué)要求：了解加工中心的分類與結(jié)構(gòu)特點，熟悉加工中心的主要功能、加工中心的主要加工對象，理解加工中心的工藝特點，掌握加工中心的工藝路線設(shè)計。使用教室及教具多媒體教室課外作業(yè)備注該內(nèi)容采用講練結(jié)合式、討論啟發(fā)式等教學(xué)方法。立式加工中心立式加工中心裝夾工件方便，便況，調(diào)試受立柱高第一節(jié)加工中心簡介(1)立式加工中心，如圖5-1所示。圖5-%機(jī)械手換刃加工中心的換刀方式一般(2)臥式加工中心其主臥式加工中心在調(diào)試程序(3)龍門加工中心，如圖5-5所示。(4)五面加工中心，如圖5-6所示。一、加工中心的工藝特點（1）可減少工件的裝夾次數(shù)，消除因多次裝夾帶來的定位誤差，提高加工精度。（2）可減少機(jī)床數(shù)量，并相應(yīng)減少操作工人，節(jié)省占用的車間面積。（5）使用各種刀具進(jìn)行多工序集中加工，在進(jìn)行工藝設(shè)計時要處理好刀具在換刀及加工時與工件、夾具甚至機(jī)床相關(guān)部位的干涉問題。（6）若在加工中心上連續(xù)進(jìn)行粗加工和精加工，夾具既要能適應(yīng)粗加工時切削力大、高剛度、夾緊力大的要求，又須適應(yīng)精加工時定位精度高，零件夾緊變形盡可能小的要求。（8）多工序的集中加工，要及時處理切屑。（9）在將毛坯加工為成品的過程中，零件不能進(jìn)行時效，內(nèi)應(yīng)力難以消除。坐標(biāo)測量機(jī)等，機(jī)床的加工工時費(fèi)用高，如果零件選擇不當(dāng)，會增加加工成本。最大程度的發(fā)揮加工中心的作用。遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)揮出加工中心的優(yōu)勢。單臺加工中心或多臺加工中心構(gòu)成的FMC或FMS，在工藝設(shè)計上有較大的差別。1．單臺加工中心其工藝設(shè)計與數(shù)控銑床的相類似，主要注意以下方面：（1）安排加工順序時，要根據(jù)工件的毛坯種類，現(xiàn)有加工中心機(jī)床的種類、構(gòu)成和應(yīng)用習(xí)慣，確定零件是否要進(jìn)行加工中心工序前的預(yù)加工以及后續(xù)加工。（2）要照顧各個方向的尺寸，留給加工中心的余量要充分且均勻。（3）最好在加工中心上一次定位裝夾中完成預(yù)加工面在內(nèi)的所有內(nèi)容。（4）加工質(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)盡量將粗、精加工分開進(jìn)行。（5）在具有良好冷卻系統(tǒng)的加工中心上，可在加工中心上一次或兩次裝夾完成全部粗、精一般情況下，箱體零件加工可參考的加工方案為：銑大平面→粗鏜孔→半精鏜孔→立銑刀加工→打中心孔→鉆孔、鉸孔→攻螺紋→精鏜、精銑等。2．多臺加工中心構(gòu)成的FMC或FMS令和子程序等簡化程序的編制。對于各加工中心的工藝安排，一般通過FMC或FMS中的工藝決策模教師姓名授課形式講授授課時數(shù)2授課課次授課班級授課章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容第二節(jié)加工中心的加工工藝與工裝[2]加工中心的工步設(shè)計、工件的定位與裝夾、加工中心刀具的選用、換刀點本課次教學(xué)內(nèi)容重點、難點與要求內(nèi)容重點：加工中心的工步設(shè)計、工件的定位與裝夾、加工中心刀具的選用、換刀點。內(nèi)容難點：加工中心的工步設(shè)計、加工中心刀具的選用、換刀加工中心刀具的選用，能確定換刀點。使用教室及教具多媒體教室課外作業(yè)備注該內(nèi)容采用講練結(jié)合式、討論啟發(fā)式等教學(xué)方法。從精度和效率兩方面考慮。主要有以下方面。（1）同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工次序完成，或全部加工表面按先粗加工，然后半精加工、精加工分開進(jìn)行。（2）對于既要銑面又要鏜孔的零件，如各種發(fā)動機(jī)箱體，可以先銑面后鏜孔。（3）相同工位集中加工，應(yīng)盡量按就近位置加工，以縮短刀具移動距離，減少空運(yùn)行時間。（5）當(dāng)加工工件批量較大而工序又不太長時，可在工作臺上一次裝夾多個工件同時加工，以（6）考慮到加工中存在著重復(fù)定位誤差，對于同軸度要求很高的孔系，就不能采取原則（4位置孔，以提高孔系同軸度。（7）在一次定位裝夾中，盡可能完成所有能夠加工的表面。（一）加工中心定位基準(zhǔn)的選擇加工中心定位基準(zhǔn)的選擇，主要有以下方面：（1）盡量選擇零件上的設(shè)計基準(zhǔn)作定位基準(zhǔn)。（2）一次裝夾就能夠完成全部關(guān)鍵精度部位的加工。（3）當(dāng)在加工中心上既加工基準(zhǔn)又完成各工位的加工時，其定位基準(zhǔn)的選擇需能多的加工內(nèi)容。（4）當(dāng)零件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)難以重合時，應(yīng)認(rèn)真分析裝配圖紙，確定該零件設(shè)計基準(zhǔn)的設(shè)計功能，通過尺寸鏈的計算，嚴(yán)格規(guī)定定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)間的公差范圍，確保加工精度。加工中心夾具的選擇和使用，主要有以下方面：夾具、成組夾具以及工件統(tǒng)一基準(zhǔn)定位裝夾系統(tǒng)。（2）加工中心的高柔性要求其夾具比普通機(jī)床結(jié)構(gòu)更緊湊、簡單，夾緊動作更迅速、準(zhǔn)確，（3）保持工件在本次定位裝夾中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夾具要盡量開敞，夾緊元件的空間位置能低則低，必須給刀具運(yùn)動軌跡留有空間。（4）考慮機(jī)床主軸與工作臺面之間的最小距離和刀具的裝夾長度，夾具在機(jī)床工作臺上的安裝位置應(yīng)確保在主軸的行程范圍內(nèi)能使工件的加工內(nèi)容全部完成。（5）自動換刀和交換工作臺時不能與夾具或工件發(fā)生干涉。（6）有些時候，夾具上的定位塊是安裝工件時使用的，在加工過程中，滿足前后左右各個持問題。（7）盡量不要在加工中途更換夾緊點。五、加工中心刀具的選用刀柄可分為整體式與模刀柄可分為整體式與模下面介紹(2)強(qiáng)力(3)莫氏(4)側(cè)固式刀柄(5)面銑刀刀柄(6)鉆夾(7)絲錐(8)鏜刀的是孔加工刀具，如圖5-10所示。例中心鉆圖5-10孔加工刀具(9)增速刀柄(10)中心冷卻刀柄(11)轉(zhuǎn)角刀柄(12)多軸刀柄刀具預(yù)調(diào)是加工中心使用中一項重要的工藝準(zhǔn)備工作，其目的是在工藝設(shè)計后根據(jù)加工要教師姓名授課形式講授授課時數(shù)2授課課次授課班級授課章節(jié)及教學(xué)內(nèi)容第三節(jié)加工中心的程序編制加工中心的編程要求、換刀程序的編制、固定循環(huán)指令的編程第四節(jié)加工中心加工實例本章小結(jié)本課次教學(xué)內(nèi)容重點、難點與要求內(nèi)容重點：換刀程序的編制、固定循環(huán)指令的編程方法和加工中心加工實例。內(nèi)容難點：固定循環(huán)指令的編程方法和加工中心加工實例。教學(xué)要求：了解加工中心的編程要求，理解換刀程序的編制，一般掌握固定循環(huán)指令的編程方法和加工中心加工實例。使用教室及教具多媒體教室課外作業(yè)備注該內(nèi)容采用案例式、講練結(jié)合式、討論啟發(fā)式等教學(xué)方法。第三節(jié)加工中心的程序編制（1）首先應(yīng)進(jìn)行合理的工藝分析和工藝設(shè)計。（2）根據(jù)加工批量等情況，確定采用自動換刀或手動換刀。（3）為提高機(jī)床利用率，盡量采用刀具機(jī)外預(yù)調(diào)，并將測量尺寸填寫到刀具卡片中，以便操作者在運(yùn)行程序前確定刀具補(bǔ)償參數(shù)。（4）盡量把不同工序內(nèi)容的程序，分別安排到不同的子程序中。除換刀程序外，加工中心的編程方法與數(shù)控銑床基本相同。不同的加工中心，其換刀程序是不同的，通常選刀和換刀分開進(jìn)行。換刀完畢啟動主軸后，方規(guī)定的換