数控机床与加工工艺教案模板.doc

《数控机床和加工工艺》

电子教案文档

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、教学目标：
明确数控加工中加工工艺作用，和制订加工工艺优劣对数控加工重大影响，了解数控加工工艺概念，掌握数控加工工艺关键内容。
二、教学安排：
（一） 旧课复习内容：
一般加工工艺内容和过程
（二）新课教学知识点和关键、难点：
1.1 数控加工和数控工艺
1.1.1 数控加工过程
数控加工概念（了解）（中数控车、铣考证要求知识点）
数控加工基础原理（了解）（中数控车、铣考证要求知识点）
1.1.2 数控加工工艺概念和工艺过程
数控加工工艺概念（掌握）
数控加工工艺过程概念（了解）
1.2 数控加工工艺关键内容
数控加工工艺设计关键内容（关键掌握）（中级数控车、铣考证要求知识点）
工艺设计优劣对数控加工影响（了解）
（三）新课内容：
1.1 数控加工和数控工艺
1.1.1 数控加工过程
数控加工概念
数控加工就是依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，并输入到数控机床数控系统，以控制数控机床中刀具和工件相对运动，从而完成零件加工。
数控加工基础原理和加工过程
即使数控加工和传统机械加工相比，在加工方法和内容上有很多相同之处，但因为采取了数字化控制形式和数控机床，很多传统加工过程中人工操作被计算机和数控系统自动控制所替换。
数控加工过程图1-1所表示，其具体步骤为：
制
定
工
艺

阅
读
零
件

工
艺
分
析

数
控
编
程

程
序
传
输

图1-1 数控加工过程

第一步：

首先阅读零件图纸，充足了解图纸技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件材料、硬度、加工性能和工件数量等；
第二步：依据零件图纸要求进行工艺分析，其中包含零件结构工艺性分析、材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等；
第三步：依据工艺分析制订出加工所需要一切工艺信息——如：加工工艺路线、工艺要求、刀具运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进给量、吃刀深度）和辅助功效（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：依据零件图和制订工艺内容，再根据所用数控系统要求指令代码及程序格式进行数控编程；
第五步：将编写好程序经过传输接口，输入到数控机床数控装置中。调整好机床并调用该程序后，就能够加工出符合图纸要求零件。
从数控加工过程能够看出，工艺分析和制订加工工艺在数控加工中起到了关键作用，直接决定了数控加工好坏和成败。

1.1.2 数控加工工艺概念和工艺过程
数控加工工艺概念
数控加工工艺是采取数控机床加工零件时所利用多种方法和技术手段总和，应用于整个数控加工工艺过程。
数控加工工艺是伴伴随数控机床产生、发展而逐步完善起来一个应用技术，它是大家大量数控加工实践经验总结。
数控加工工艺过程概念
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形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品过程。
1.2 数控加工工艺关键内容
数控加工工艺设计关键内容
数控加工中进行数控加工工艺设计关键内容包含以下：
1、选择并确定进行数控加工内容；
2、对零件图纸进行数控加工工艺分析；
3、零件图形数学处理及编程尺寸设定值确实定；
4、数控加工工艺方案制订；
5、工步、进给路线确实定；
6、选择数控机床类型；
7、刀具、夹具、量具选择和设计；
8、切削参数确实定；
9、加工程序编写、校验和修改；
10、首件试加工和现场问题处理；
11、数控加工工艺技术文件定型和归档。
工艺设计优劣对数控加工影响
工艺设计好坏对数控加工有重大影响
例一：车削工件加工前后次序对工件加工精度影响
例二：铣削工件选择刀具走刀路经对工件加工精度影响
（四）新课小结：
1、  数控加工工艺是采取数控机床加工零件时所利用多种方法和技术手段总和，它包含了确定数控加工内容；进行工艺分析和零件图形数学处理；制订工艺方案；选择数控机床类型；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、工艺设计好坏直接影响了数控加工尺寸精度和表面精度、加工时间长短、材料和人工花费，甚至直接影响了加工安全性。所以要切实掌握好数控加工工艺内容和制订数控加工工艺方法。  
  四、作业：
1、数控加工过程怎样？
2、数控加工工艺概念是什么？它在数控加工中起到什么样作用？
3、进行数控加工工艺设计关键内容有哪些？
4、工艺设计好坏对数控加工含有哪些影响？

课题二：数控加工工艺概述（二）
标题：数控加工和工艺技术新发展 02
一、教学目标：
明确数控加工中加工工艺作用和特点，了解现在中国外数控加工领域在数控加工工艺技术方面最新发展动向和趋势。
二、教学安排：
（一）  旧课复习内容：
1、数控加工工艺过程概念　　
２、数控加工工艺设计关键内容
（二）新课教学知识点和关键、难点：
1.3 数控加工工艺特点
数控加工工艺和一般加工工艺区分及特点（了解）（难点）（中级数控车、铣考证要求知识点）
1.4 数控加工和工艺技术新发展（了解）
高速切削
高精加工
（三）新课内容：
1.3 数控加工工艺特点
数控加工工艺和一般加工工艺区分及特点
因为数控加工采取了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工含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和一般加工工艺含有一定差异。
1、数控加工工艺内容要求愈加具体、具体
       一般加工工艺：很多具体工艺问题，如工步划分和安排、刀具几何形状和尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员依据实际经验和习惯自行考虑和决定，通常无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多要求，零件尺寸精度也可由试切确保。
       数控加工工艺：全部工艺问题必需事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包含具体切削加工步骤，还包含工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求内容，和标有数控加工坐标位置工序图等。在自动编程中更需要确定具体多种工艺参数。
2、数控加工工艺要求更严密、正确
一般加工工艺：加工时能够依据加工过程中出现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，加工过程中可能碰到全部问题必需事先精心考虑，不然造成严重后果。
   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）一般机床加工能够数次“试切”来满足零件精度要求，数控加工过程严格按要求尺寸进给，要求正确无误。
所以，数控加工工艺设计要求愈加严密、正确。
3、制订数控加工工艺要进行零件图形数学处理和编程尺寸设定值计算
编程尺寸并不是零件图上设计尺寸简单再现，在对零件图进行数学处理和计算时，编程尺寸设定值要依据零件尺寸公差要求和零件形状几何关系重新调整计算，才能确定合理编程尺寸。
4、考虑进给速度对零件形状精度影响
制订数控加工工艺时，选择切削用量要考虑进给速度对加工零件形状精度影响。在数控加工中，刀具移动轨迹是由插补运算完成。依据差补原理分析，在数控系统已定条件下，进给速度越快，则插补精度越低，造成工件轮廓形状精度越差。尤其在高精度加工时这种影响很显著。
5、强调刀具选择关键性
复杂形面加工编程通常采取自动编程方法，自动编程中必需先选定刀具再生成刀具中心运动轨迹，所以对于不含有刀具赔偿功效数控机床来说，若刀具预先选择不妥，所编程序只能推倒重来。
6、数控加工工艺特殊要求
（1）因为数控机床比一般机床刚度高，所配刀具也很好，所以在相同情况下，数控机床切削用量比一般机床大，加工效率也较高。
（2）数控机床功效复合化程度越来越高，所以现代数控加工工艺显著特点是工序相对集中，表现为工序数目少，工序内容多，而且因为在数控机床上尽可能安排较复杂工序，所以数控加工工序内容比一般机床加工工序内容复杂。
（3）因为数控机床加工零件比较复杂，所以在确定装夹方法和夹具设计时，要尤其注意刀具和夹具、工件干涉问题。
7、数控加工程序编写、校验和修改是数控加工工艺一项特殊内容
一般工艺中，划分工序、选择设备等关键内容对数控加工工艺来说属于已基础确定内容，所以制订数控加工工艺着关键在整个数控加工过程分析，关键在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。复杂表面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和一般加工工艺最大不一样之处。
1.4 数控加工和工艺技术新发展
伴随计算机技术突飞猛进发展，数控技术正不停采取计算机、控制理论等领域最新技术成就，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
受高生产率驱使，高速化已是现代机床技术发展关键方向之一。关键表现在：
1、数控机床主轴高转速
作用：主轴高转速降低了切削力，也降低了切削深度，有利于克服机床振动，排屑率大大提升，热量被切屑带走，故传入零件中热量减低，热变形大大减小，提升了加工精度，也改善了加工面粗糙度。所以，经过高速加工工件通常不需要精加工。
提升主轴转速手段：采取电主轴（内装式主轴电动机），即主轴电动机转子轴就是主轴部件，从而可将主轴转速大大提升。
日本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
当今著名数控系统进给率全部有了大幅度提升。现在最高水平是
     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
（而且含有1.5g加减速率）。
高精加工
高精加工是高速加工技术和数控机床广泛应用结果。以前汽车零件加工精度要求在0.01mm数量级，现在伴随计算机硬盘、高精度液压轴承等精密零件增多，精整加工所需精度已提升到0.1μm ，加工精度进入了亚微米世界。

提升数控设备加工精度方法：
（1）提升机械设备制造精度和装配精度
（2）减小数控系统控制误差
                              提升数控系统分辨率
以微小程序段实现连续进给
使CNC控制单位精细化
提升位置检测精度，
位置伺服系统采取前馈控制和非线性控制

（3）采取赔偿技术：齿隙赔偿、丝杆螺距误差赔偿、刀具误差赔偿、热变形误差赔偿、空间误差综合赔偿等技术。 
（四）、新课小结：
1、因为数控加工采取了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工含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、伴随计算机技术突飞猛进发展，数控技术正不停采取计算机、控制理论等领域最新技术成就，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、数控加工工艺和一般加工工艺区分在哪里，其特点是什么？
2、数控加工和工艺技术有哪些新发展动向？
3、实现高速切削有何优越性？怎样实现数控机床主轴高转速？
4、能够采取哪些方法实现高精加工？

课题三：数控刀具和应用（一）
标题：数控刀具概述 03
一、教学目标：
介绍并让学说知道数控刀具种类、要求和特点，数控刀具材料、失效形式和可靠度分析，为选择刀具作好知识准备。
二、教学安排：
（二）  旧课复习内容：
1、数控加工概念　
２、数控加工工艺过程
（二）新课教学知识点和关键、难点：
2.1 数控刀具类型和特点
数控刀具分类（了解）
数控刀具要求和特点（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
2.2 数控刀具材料
数控刀具材料（了解）
2.3 数控刀具失效形式及可靠性
数控刀具失效形式、影响和对策（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
数控刀具可靠度（了解）
（三）新课内容：
2.1 数控刀具类型和特点
数控刀具种类
（介绍、了解数控刀具种类，方便选择优异、适宜数控刀具）（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”发展趋势：由整体式工具系统向模块式工具系统发展。有利于提升劳动生产率，提升加工效率，提升产品质量。
数控刀具要求和特点
（让学生知道数控刀具为何要含有下述条件和特点，这是选择和评价刀具依据）
１、要有很高切削效率。提升切削速度致关关键，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、要有很高精度和反复定位精度，通常3—5µ或更高。
３、要有很高可靠性和耐用度，是选择刀具关键指标,
４、实现刀具尺寸预调和快速换刀，缩短辅助时间提升加工效率
５、含有完善模块式工具系统，储存必需刀具以适应多品种零件生产
６、建立完备刀具管理系统，方便可靠、高效、有序管理刀具系统
７、要有在线监控及尺寸赔偿系统，监控加工过程中刀具状态，提升加工可靠度。
2.2 数控刀具材料
数控刀具材料
（关键介绍材料宏观力学性能，为选择刀具作知识准备）
（学习刀具材料掌握其性能，方便依据工件材料、加工要求和机床等加工条件，选择优异、适宜刀具）
１、高速钢（High speed steel）,分W系和Mo系两大类，含有回火二次硬化功效高于淬火硬度又含有很好韧度，比一般工具钢耐磨、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，即国家标准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，即国家标准YT，适合加工长切屑黑色金属（塑性好材料低碳钢）
（３）Ｍ类，即国家标准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，在度条件下，仍含有高硬度，很耐磨，不过，韧性很低，不能承受冲击，适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新型刀具材料，其性能和金刚石相同，能高速切削淬火钢和耐热钢，是高速切削首选　刀具材料。
５、聚晶金刚石（Polymerize crystal diamond,PCD）即人工合成金刚石，是在高温、高压下合成新型刀具材料，硬度极高，不过，和铁系材料有很强亲和力，易使碳元素扩散而磨损，只适适用于加工有色金属、非金属如陶瓷等极硬材料。
2.3 数控刀具失效形式及可靠性
控刀具失效形式、原因、影响和控制失效对策
　（结合实际，讲述数控刀具多种关键失效形式、分析其原因、产生影响、和控制失效措施和对策）
（结合实际，讲述数控刀具多种关键失效形式、分析其原因、产生影响、和控制失效措施和对策）

失效
形式
失效
理念
刀具失效
原因
产生影响
控制失效方法
和对策
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、选择耐磨刀具材料
2、降低切削速度
3、加大进给量
4、增大后角
前刀面磨 损

摩檫和扩散造成前刀面磨损
1.刀具材料硬度足
2.切削速度过高
3.进给量过大
4.切屑和前刀面损
5.发烧区域扩散
影响排屑
降低主切削韧强度
1、 1、   降低切削速度
2、 2、   降低进给量
3、 3、   选择涂层硬质合金刀具材料
边界磨损
主切削韧上边界磨损
1.工件材料表面硬化
2.锯齿状切屑
影响切屑流向
造成崩刃
1、 1、   降低切削速度
2、 2、   降低进给量
3、 3、   选择耐摸刀剧材料
4、 4、   增大前角
积屑瘤
粘附堆积在主切削刃旁前刀面上工件材料微粒
1.工件材料塑性太大
2.中速切削（5-50）m/min
3.切削热
1、 1、   引发振动造成崩刃
2、 2、   降低表面质量
3、 3、   降低尺寸精度
1、 1、   改善工件材料切削加工性
2、 2、   选择亲和力小涂层硬质合金和陶瓷刀具材料
3、 3、   使用适宜冷却液
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、 1、   选择强度高刀具材料
2、 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
刀具材料强度和韧度不足
切削不能进行
1、 1、   选择强度刃度高刀具材料
2、 2、   降低切削负荷
3、 3、   合适减小前、后角
热裂纹
切削热不均匀造成
进给量过大被吃刀量过大
降低工件加工表面质量
选择适宜冷却方法
降低进给量
降低被吃刀量

刀具可靠性分析
1、刀具可靠性：在要求切削条件和时间内完成额定工作能力（含有统计特征和随机特征）
2、刀具耐用度：在要求条件和时间内完成额定工作概率
R（t）+F(t)=1
3、靠耐用度：tr是指刀具能达成要求可靠度r时耐用度
即R(tr)=r 则tr=R¯¹(t)
多齿刀具可靠度Rｚ(t)=[R(t)]ｚ 因一齿损坏则刀具损坏，所以可靠度比单齿低。
现行刀具可靠度评价以长久生产经验为依据。

（四）、新课小结：
1、数控“刀具”发展趋势：由整体式工具系统向模块式工具系统发展。有利于提升劳动生产率，提升加工效率，提升产品质量。
2、数控刀具要求和特点  
 五、作业：
１、数控刀具材料有那些？分别按硬度和韧性分析其性能。
２、分析刀具失效关键形式及产生原因和对策。

课题四：数控刀具和应用（二）
标题：数控刀具分析、选择和利用 04
一、教学目标：
介绍数控刀具特点和要求，选择刀具及刀具系统应考虑原因，以实例说明选择刀具过程，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方法。
二、教学安排：
（三）  旧课复习内容：
1、数控刀具类型、材料、特点
２、数控刀具失效形式、产生影响和控制方法。
（二）新课教学知识点和关键、难点：
2.4 数控刀具选择
选择数控刀具时应考虑原因（了解）
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 数控刀具选择
数控刀具（分两大系统：车削系统和铣镗削系统）特点和要求
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。合理选择既能提升加工效率又能提升产品质量。
刀具选择应考虑关键原因
１、被加工工件材料、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、工件几何形状、加工余量、零件技术经济指标。
４、刀具能承受切削用量。
５、辅助因数：操作间断时间、振动、电力波动或忽然中止等。
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、可转位刀片代码及参数
３、可转位刀片断屑槽槽型：断屑自如、排屑流畅
４、可转位刀片夹紧方法：楔块上压式、杠杆式、螺钉上压式
　　　　　要求：夹紧可靠、定位正确、排屑流畅、结构简单、操作方便
５、可转位刀片选择
               　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、切削方法、刀具寿命、转位次数等
４）、刀片刀尖半径选择：
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、数控铣削刀具选择
１）、铣刀类型选择：
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和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）、铣刀参数选择
　　　Ａ、面铣刀关键参数选择
a)、标准可转位面铣刀直径在Φ16－Φ630）：粗铣时直径选小，精铣时铣刀直径选大，
b)、依据工件材料和刀具材料和加工性质确定其几何参数：
铣削加工通常选前角小铣刀，强度硬度高材料选负前角，工件材料硬度不大选大后角、硬选小后角，粗齿铣刀选小后角，细齿铣刀取大后角，铣刀刃倾角通常在-５－-１５度，主偏角在４５－９０度

Ｂ、立铣刀关键参数选择　
　a)、刀具半径r应小于零件内轮廓最小曲率半径ρ
　b)、零件加工高度H≤（1/4－1/6）r
　c)、不通孔或深槽选择l=H+(5~10)mm
　d)、加工外形及通槽时选择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、加工中心刀具选择
　　　　加工中心刀具通常由刃具和刀柄两部分组成,刃含有面加工用多种铣刀和孔加工用多种钻头、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，并能正确地安装多种刃具和适应换刀机械手夹持等要求。
　１）、对加工中心刀具基础要求
　　　　　Ａ、刀具应有较高刚度
　　　　　Ｂ、反复定位精度高
　　　　　Ｃ、刀刃相对主轴一个定位点轴向和径向位置应能正确调整
　２）、孔加工刀具选择
　　　　　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，应尤其重视刀杆刚度
　３）、刀具尺寸确实定
　　　　　　　　　　　关键是刀具长度和直径选择，如加工孔依据其深度和孔径选择
４、刀柄选择
　１）、依据被加工零件工艺选择刀柄
　２）、刀柄配置数量：和被加工零件品种、规格、数量、难易程度、机床负荷相关
　３）、正确选择刀柄柄部形式
　４）、坚持选择加工效率高刀柄
　５）、综合考虑合理选择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关键、技术难度很大系统
２）、刀具管理系统任务
３）、刀具管理系统基础功效
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。合理选择既能提升加工效率又能提升产品质量。
2、刀具选择应考虑关键原因。
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原因？
　２、选择加工中心刀柄时应注意什么？
３、刀具管理系统任务和基础功效是什么？

课题五：工件在数控机床上装夹（一）
标题：机床夹具概述 05
一、教学目标：
掌握夹具分类、组成和作用，了解各经典夹具结构和功效。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控刀具材料。
2、数控刀具选择。
（二）新课教学知识点和关键、难点：
3.1 机床夹具概述
3.1.1 工件安装
工件安装内容、方法（掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）；
3.1.2 夹具分类（了解）
3.1.3夹具组成和作用（掌握）
3.1.4 经典夹具介绍（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 工件安装
机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）一个装置。其作用是将工件定位，以使工件取得相正确于机床和刀具正确位置，并把工件可靠地夹紧。
工件安装内容包含：
定位：使工件相对于机床及刀具处于正确位置。
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改变。
定位和夹紧关系：是工件安装中两个有联络过程，先定位后夹紧，
安装方法：
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，依据工件一个或多个表面用划针或指示表找正工件正确位置后再进行夹紧；
b)先按加工要求进行加工面位置划线工序，然后再按划出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，因为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机床附件和工具，所以能适适用于加工多种不一样零件多种表面，尤其适合于单件、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，便能直接得到正确加工位置装夹方法。
2)特点：避免了找正法划线定位而浪费工时，还能够避免加工后工件加工误差分散范围扩大，夹装方便。

                          虎钳装夹
找正法和用夹具装夹工件对比

设加工工件如上图所表示
1、采取找正法装夹工件步骤：
1)优异行划线，划出槽子位置；
2)将工件放在立式铣床工作台上，按划出线痕进行找正，找正完成后用压板或虎钳夹紧工件。
3)依据槽子线痕位置调整铣刀相对工件位置，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，依据测量结果再调整铣刀相对位置，直至达成要求为止。
5)每加工一个工件均反复上述步骤。
所以这种装夹方法不仅费工费时，而且加工出一批工件加工误差分散范围较大。  
 2、采取夹具装夹
采取夹具装夹方法，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，这么就确定了工件在夹具中位置，然后旋紧螺母9经过压板8把工件夹紧，完成了工件装夹过程。下一工件进行加工时，夹具在机床上位置不动，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) 按工艺过程不一样，夹具可分为机床夹具、检验夹具、装配夹具、焊接夹具等；
b) 按机床种类不一样，机床夹具又可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具等；
c) 按所采取夹紧动力源不一样又可分为手动夹具、气动夹具等；
d) 依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。
各类夹具定义及特点以下表所表示。
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、加工精度轻易确保，适适用于定型产品成批和大量生产。
组合夹具 由一套预先制造好标准元件和合件组装而成专用夹具。
通用可调夹具 不对应特定加工对象，适用范围宽，经过合适调整或更换夹具上部分元件，即可用于加工形状、尺寸和加工工艺相同多个工件。
成组夹具 专为某一组零件成组加工而设计，加工对象明确,针对性强。经过调整可适应多个工艺及加工形状、尺寸。
e) 随行夹具：随行夹具是自动或半自动生产线上使用夹具，即使它只适适用于某一个工件，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多种不一样工序加工。依据这一点，随行夹具结构也含有适适用于多种不一样工序加工通用性。
3.1.3夹具组成和作用（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位置。
6) 夹具体：用于将夹具上多种元件和装置连接成一个有机整体。
作用：
(1)确保稳定可靠地达成各项加工精度要求；
(2)缩短加工工时，提升劳动生产率；
(3)降低生产成本；
(4)减轻工人劳动强度；
(5)可由较低技术等级工人进行加工；
(6)能扩大机床工艺范围。
对尺寸精度确保
1、夹具上装有对刀块5，利用对刀塞尺10塞入对刀块工作面和立铣刀切削刃之间来确定铣刀相对夹具位置，此时可对应横向调整铣床工作台位置和垂直升降工作台来达成刀具相对对刀块正确位置。
2、因为对刀块两个工作面和对应夹具定位支承板2和齿纹顶支承钉3各自支承面已确保和尺寸，所以最终确保铣出槽子a和b尺寸，以下图所表示。
3、至于槽子长度位置尺寸,则依本调整铣床工作台纵向进给行程挡块位置，使立式铣床工作台纵向进给终止位置确保铣刀距支承钉4距离等于c。因为工件以端面和支承钉4工作面相接触，所以最终使铣出槽子长度位置达成尺寸要求。

     夹具精度确保

加工一批工件时，只要在许可刀具尺寸磨损程度内，全部无须调整刀具位置，不需进行试切，直接确保加工尺寸要求。这就是用夹具装夹工件时，采取调整法达成尺寸精度工作原理。
3.1.4 经典夹具介绍
经过实物、模型，了解多种夹具结构、安装、调整。
车床夹具
心轴式、角铁式、花盘式等。注意夹具和机床连接方法（锥柄和过渡盘）
铣床夹具
直线进给式、圆周进给式等。用定位健确定夹具和机床相对位置；用对刀装置调整刀具和夹具正确位置。
下图中表示铣槽夹具安装在立式铣床工作台上情况。

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，并观察钻模板型式。
（四）、新课小结：
1、工件安装内容和方法。
2、夹具分类和组成。
3、经典夹具结构。
三、作业：
1、何谓机床夹具？夹含有哪些作用？
2、机床夹含有哪多个组成部分？各起何作用？
3、为何夹紧不等于定位？

课题六：工件在数控机床上装夹（二）
标题：定位基准选择 06
一、教学目标：
掌握工件定位基础原理、定位基准选择标准，了解常见定位元件及定位方法。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、  工件安装
2、  夹具组成
（二）新课教学知识点和关键、难点：
3.2 工件定位基础原理
六点定位原理（关键掌握）（中级数控车铣考证要求知识点）
六点定位原理应用（了解）（难点）
3.3 定位基准选择标准（中级数控车铣考证要求知识点）
粗基准选择标准（掌握）；精基准选择标准（关键掌握）（难点）
（中级数控车铣考证要求知识点）
辅助基准选择标准（了解）
3.4 常见定位元件及定位方法（中级数控车铣考证要求知识点）
以平面定位定位元件（掌握）；
以圆孔定位定位元件（掌握）
以外圆柱面定位定位元件（了解）
（三）新课内容：
3.2 工件定位基础原理
3.2.1 六点定位原理：
自由度概念：
六点定位原理概念：
夹具用合理分布六个支承点，分别限制工件六个自由度，使工件在
夹具中位置完全确定，称为“六点定位原理”。
3.2.2 六点定位原理应用
完全定位、不完全定位、欠定位、过定位。
 3.3 定位基准选择标准
3.3.1 基准概念和分类
基准：零件上用以确定其它点、线、面位置所依据那些点、线、面。
设计基准：零件图上用以确定其它点、线、面位置基准。
工艺基准：零件加工、测量和装配过程中使用基准。分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。
3.3.2 精基准选择标准
应确保加工精度和工件安装方便可靠。
基准重合标准：选择设计基准作为定位基准。
基准统一标准：采取同一组基准定位加工零件上尽可能多表面。
自为基准标准：选择加工表面本身作为定位基准。
互为基准标准：工件上两个相互位置要求很高表面加工时，相互作
　 为基准。
3.3.3　粗基准选择标准
　 应确保各加工面有足够余量，并立即取得精基面。
若要求确保某关键表面加工余量均匀，选该表面为粗基准。
若要求确保加工面和不加工面间位置，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 辅助基准选择标准
为装夹方便或实现基准统一，人为制造一个定位基准。
 3.4 常见定位元件及定位方法
3.4.1 工件以平面定位
定位元件常见支承钉和支承板。辅助支承和浮动支承应用。
3.4.2 工件以圆柱孔定位
定位元件为圆柱销和多种心轴。
3.4.3 工件以外圆柱面定位
定位元件常见有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依据。不一样定位基准，定位支承点分布不一样。
2、  多种基准概念，精基准选择应确保加工精度；粗基准选择应确保各加工表面余量。
3、  不一样定位方法，定位元件不一样。
五、作业：
1、何谓“六点定位原理”？“不完全定位”和“过定位”是否均不能采取？为何？
2、什么叫粗基准和精基准？试述它们选择标准。
3、试分析下列加工情