数控加工工艺与编程教材模板.doc

教 案
序号
1
讲课日期

班级

项目（章节）
绪 论
讲课时数
2
教学目标
和要求
1、掌握数控技术及数控机床相关概念
2、了解本课程专业作用及学习要求
教学难点
和关键
数控机床分类及坐标系建立方法
讲课方法
多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、分析
（现代化）
教学手段
多媒体
作 业
整理课上笔记
教 学 内 容 及 过 程
时间
分配
课程引入：何为数控技术？数控机床优点是什么？
本课程性质和任务讲解
性质：实践性很强专业课
任务：学习数控加工工艺制订及经典数控系统编程相关知识和技能。
1、知识要求：
（1）了解数控机床和一般机床在机械部分、电气控制部分不一样。
（2）了解数控机床维护方法及采取安全方法。
（3）了解数控机床简单故障分析及排除思绪。
2、技能要求：
（1）熟练掌握数控机床加工工艺分析、程序编制。
（2）掌握各数控机床操作步骤。
（3）各数控机床加工方法并能独立熟练加工中等难度零件。
绪 论
一、数控技术及发展趋势
数控技术，简称数控。是指用数字、文字和符号组成数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制技术。数控技术范围复盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。
5min
10min

5min

教 案
教 学 内 容 及 过 程
时间分配
数控加工技术优势以下：
1．加工效率高。
利用数字化控制手段能够加工复杂曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件交换性强，加工速度快。
2．加工精度高。
同传统加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提升分辨率,降低了人为误差，所以加工效率能够得到很大提升。
3．劳动强度低。
因为采取了自动控制方法，也就是说加工全部过程是由数控系统完成，不象传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备运行状态。所以劳动强度很低。
4．适应能力强
数控加工系统就象计算机一样，能够经过调整部分参数达成修改或改变其运作方法，所以加工范围能够得到很大扩展。
5．工作环境好。
数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物，对机床运行温度、湿度及环境全部有较高要求。
二、数控机床基础
1．数控机床特点
2．数控机床分类
3．数控机床坐标系
（1）标准坐标系确实定
1）机床相对运动要求。不管机床在实际加工中是工件运动还是刀具运动，在确定编程坐标时，通常看作是工件相对静止，而刀具运动这一标准。
2）机床坐标系要求。在确定机床坐标轴时，通常先确定Z轴，然后确定X轴和Y轴，最终确定其它轴。机床某一零件运动正方向，是指增大工件和刀具之间距离方向。
（2）工件坐标系
工件坐标系是用于确定工件几何图形上各几何要素（点、直线和圆弧）位置而建立坐标系。工件坐标系原点即是工件零点。
三、本课程学习目标和要求
1．本课程学习目标
本课程是机械类专业一门专业必修课，和数控加工工艺、数控机床操作紧密联络。经过本课程学习，使学生能够针对被加工零件，在合理地制订数控加工工艺基础上，利用数控机床数控系统所要求编程规则和编程方法，编制零件加工程序，为数控加工做准备。
2．本课程学习要求

本节课小结及部署作业
10min

10min
10min

20min

15min

10min

5min

教 案
序号
2
讲课日期

班级

项目（章节）
1.1 数控加工工艺基础
讲课时数
2
教学目标
和要求
1、掌握数控加工工艺设计内容
2、了解数控加工工艺文件格式
教学难点
和关键
1、数控加工工序划分及刀具选择等工艺相关知识
2、数控机工工艺文件作用及要求
讲课方法
多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、分析
（现代化）
教学手段
多媒体
作 业
P33 1.1，1.2，1.5，1.7
教 学 内 容 及 过 程
时间
分配
复习：数控机床及相关坐标系知识
第1章 数控加工工艺和编程基础
1.1 数控加工工艺基础
数控加工和通用机床加工相比较，在很多方面遵照标准基础一致。但因为数控机床本身自动化程度较高，控制方法不一样，设备费用也高，使数控加工工艺对应形成了以下多个特点：
1．工艺内容十分具体
2．工艺设计很严密
3．重视加工适应性
1.1.1 数控加工工艺设计内容
工艺设计是对工件进行数控加工前期准备工作，它必需在程序编制工作之前完成。填写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计内容之一。这些技术文件既是数控加工依据、产品验收依据，也是操作者遵守、实施规程，同时还为产品零件反复生产积累了必需工艺资料，为企业进行了技术贮备。技术文件是对数控加工具体说明，目标是让操作者更明确加工程序内容、装夹方法、各个加工部位所选择刀具及其它技术问题。
不一样数控机床，工艺文件内容也有所不一样。通常工艺文件应包含：
（1）编程任务书。
（2）数控加工工序卡片。
（3）数控机床调整单。
（4）数控加工刀具卡片。
（5）数控加工进给路线图。
（6）数控加工程序单。
5min

10min

5min

教 案
教 学 内 容 及 过 程
时间分配
1．数控加工编程任务书
编程任务书说明了工艺人员对数控加工工序技术要求、工序说明和数控加工前应确保加工余量，是编程员和工艺人员协调工作和编制数控程序关键依据之一。
2．数控加工工序卡
数控加工工序卡和一般加工工序卡很相同，所不一样是：工序简图中应注明编程原点和对刀点，要有编程说明及切削参数选择等，它是操作人员进行数控加工关键指导性工艺资料。工序卡应按已确定工步次序填写。
3．数控加工工件安装和原点设定卡片（简称装夹图和零件设定卡）
它应表示出数控加工原点定位方法和夹紧方法，并应注明加工原点设置位置和坐标方向，使用夹具名称和编号等。
4．数控刀具卡片
数控加工刀具卡关键反应刀具名称、编号、规格、长度等内容。它是组装刀具、调整刀具依据。
5．数控加工走刀路线图
在数控加工中，常要注意并预防刀具在运动过程中和夹具或工件发生意外碰撞，为此必需设法告诉操作者相关编程中刀具运动路线（如：从哪里下刀、在哪里抬刀、哪里是斜下刀等）。为简化走刀路线图，通常可采取统一约定符号来表示。
6．数控加工程序单
数控加工程序单是编程员依据工艺分析情况，根据机床特点指令代码编制。它是统计数控加工工艺过程、工艺参数清单，有利于操作员正确了解加工程序内容。
1.1.2 数控加工工序划分
（1）以同一把刀具加工内容划分工序。
（2）以加工部分划分工序。
（3）以粗、精加工划分工序。
1.1.3 数控加工刀具选择
选择刀具应依据机床加工能力、工件材料性能、加工工序、切削用量和其它相关原因正确选择刀具及刀柄。刀具选择总标准是：适用、安全、经济。
1.1.4 数控加工走刀路线选择
走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工件运动轨迹，它不仅包含了工序内容，而且也反应出工序次序。走刀路线是编写程序依据之一。所以，在确定走刀路线时最好画一张工序简图，将已经确定出走刀路线画上去（包含进刀、退刀路线），这么可为编程带来不少方便。

本节课小结及部署作业
10min

5min

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教 案
序号
3
讲课日期

班级

项目（章节）
1.2 数控加工及相关基础
讲课时数
2
教学目标
和要求
1、掌握数控加工相关知识
2、了解数控加工原理
教学难点
和关键
1、数控加工刀位计算原理
2、刀具半径赔偿和长度赔偿
讲课方法
多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、分析
（现代化）
教学手段
多媒体
作 业
P33 1.12，1.14
教 学 内 容 及 过 程
时间
分配
复习：数控加工工艺制订和文件相关知识。
1.2 数控加工及相关基础
1.2.1 数控加工原理
数控刀轨是由一系列简单线段连接而成折线，折线上结点称为刀位点。刀具中心点沿着刀轨依次经过每一个刀位点，从而切削出工件形状。
刀具从一个刀位点移动到下一个刀位点运动称为数控机床插补运动。因为数控机床通常只能以直线或圆弧这两种简单运动形式完成插补运动，所以数控刀轨只能是由很多直线段和圆弧段将刀位点连接而成折线。
数控编程任务是计算出数控刀轨，并以程序形式输出到数控机床，其关键内容就是计算出数控刀轨上刀位点。
在数控加工误差中，和数控编程直接相关有两个关键部分：
（1）刀轨插补误差。因为数控刀轨只能由直线和圆弧组成，所以只能近似地拟合理想加工轨迹。
（2）残余高度。在曲面加工中，相邻两条数控刀轨之间会留下未切削区域，由此造成加工误差称为残余高度，它关键影响加工表面粗糙度。
刀具表面成形运动通常分为主运动和进给运动。主运动指机床主轴转动，其运动质量关键影响产品表面光洁度。进给运动是主轴相对工件平动，其传动质量直接关系到机床加工性能。
5min

15min

教 案
教 学 内 容 及 过 程
时间分配
1.2.2 数控加工刀位计算
数控加工刀位点计算过程可分为3个阶段。
（1）加工表面偏置。
（2）刀轨形式确实定。
（3）刀位点计算。
1.2.3 高度和安全高度
起止高度指进退刀初始高度。在程序开始时，刀具将先到这一高度，同时在程序结束后，刀具也将退回到这一高度。起止高度就大于或等于安全高度，安全高度也称为提刀高度，是为了避免刀具碰撞工件而设定高度（Z值）。
1.2.4 刀具半径赔偿和长度赔偿
数控机床在进行轮廓加工时，因为刀含有一定半径（如铣刀半径），所以在加工时，刀具中心运动轨迹必需偏离零件实际轮廓一个刀具半径值，不然加工出零件尽寸和实际需要尺寸将相差一个刀具半径值或一个刀具直径值。另外，在零件加工时，有时还需要考虑加工余量和刀具磨损等原因影响。
依据加工情况，有时不仅需要对刀具半径进行赔偿，还要对刀具长度进行赔偿。
1.2.5 顺铣和逆铣
1.2.6 冷却液开关
1.2.7 拐角控制
拐角是在切削过程中碰到拐角时处理方法，有圆角和尖角两种处理方法，这关键对于机床及刀含有意义，对零件加工结果不影响。尖角处理时，刀具从轮廓一边到另一边过程中，以直线方法过滤，适合于大于90°角。圆弧方法处理时，刀具从轮廓一边到另一边过程中，以圆弧方法过滤，适合于小于或等于90°角。采取圆弧过滤能够避免机床进给方向急剧改变。在处理有加工留量角落时，一些系统软件会将补正后加轮廓线做成角落圆角，即有以下三种方法处理。
（1）角落圆角：处理成工件外部轮廓及刀具路径全部是圆角。
（2）角落尖角：处理成工件外部轮廓为尖角，而刀具路径为圆角。
（3）路径尖角：处理成工件外部轮廓及刀具路径全部是尖角。
1.2.8 轮廓控制
在数控编程中，不少时候需要经过轮廓来限制加工范围，而一些刀轨形中，轮廓是必不可少原因，缺乏轮廓将无法生成刀路轨迹。轮廓线需要设定其偏置赔偿方向，对于封闭轮廓线会有3种参数选择，即刀具是在轮廓上、轮廓内或轮廓外。
（1）刀具在轮廓上（ON），刀具中心线和轮廓线相重合，即不考虑赔偿。
（2）刀具在轮廓内（Inside），是刀具中心不到轮廓上，而刀具侧边到轮廓上，即相差一个刀具半径。
（3）刀具在轮廓外（Outside），刀具中心越过轮廓线，超出轮廓线一个刀具半径。

本节课小结及部署作业
10min

10min

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20min

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5min

教 案
序号
4
讲课日期

班级

项目（章节）
1.3 数控编程基础
讲课时数
2
教学目标
和要求
1、掌握数控编程基础知识
2、掌握数控编程指令基础知识
教学难点
和关键
1、数控程序结构组成
2、关键G指令功效
讲课方法
多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、分析
（现代化）
教学手段
多媒体
作 业
整理课上笔记
教 学 内 容 及 过 程
时间
分配
复习：数控加工相关基础知识。
1.3 数控编程基础
1.3.1 数控编程概述
数控编程技术经历了三个发展阶段，即手工编程、APT语言编程和交互式图形编程。因为手工编程难以负担复杂曲面编程工作，所以自第一台数控机床问世很快，美国麻省理工学院即开始研究自动编程语言系统，称为APT（Automatically Programmed Tools）语言。经过不停发展，APT编程能够负担复杂自由曲面加工编程工作。
然而，因为APT语言是开发得比较早计算机数控编程语言，而当初计算机图形处理能力不强，所以必需在APT源程序中用语言形式去描述原来十分直观几何图形信息及加工过程，再由计算机处理生成加工程序，致使其直观性差，编程过程比较复杂不易掌握。现在已逐步为交互式图形编程系统所替换。
图形交互自动编程是一个计算机辅助编程技术。它是经过专用计算机软件来实现。这种软件通常以机械计算机辅助设计（CAD）软件为基础，利用CAD软件图形编辑功效将零件几何图形绘制到计算机上，形成零件图形文件，然后调用数控编程模块，采取人机交互方法在计算机屏幕上指定被加工部位，再输入对应加工参数，计算机便可自动进行必需数学处理并编制出数控加工程序，同时在计算机屏幕上动态地显示出刀具加工轨迹。
5min

15min

教 案
教 学 内 容 及 过 程
时间分配
1.3.2 数控程序结构
数控程序是由为使机床运转而给和数控装置一系列指令有序集合所组成。靠这些指令使刀具按直线或圆弧及其它曲线运动，控制主轴回转、停止、切削液开关、自动换刀装置和工作台自动交换装置动作等。
程序是由程序段（Block）所组成，每个程序段是由字（word）和“；”所组成。而字是由地址符和数值所组成，如：X（地址符）100.0（数值）Y（地址符）50.0（数值）。程序由程序号、程序段号、准备功效、尺寸字、进给速度、主轴功效、刀具功效、辅助功效、刀补功效等组成。
一个数控程序由以下多个部分组成：
（1）程序起始符。通常为“%”、“$”等，不一样数控机床起始符可能不一样，应依据具体数控机床说明使用。程序起始符单列一行。
（2）程序名。单列一行，有两种形式，一个是以要求英文字母（通常为O）为首，后面接若干位数字（通常为2位或4位），如O0600，也可称为程序号。另一个是以英文字母、数字和符号“－”混合组成，比较灵活。程序名具体采取何种形式由数控系统决定。
（3）程序主体。由多个程序段组成，程序段是数控程序中一句，单列一行，用于指挥机床完成某一个动作。每个程序段又由若干个程序字（word）组成，每个程序字表示一个功效指令，所以又成为功效字，它由字首及随即若干个数字组成（如X100）。字首是一个英文字母，称为字地址，它决定了字功效类别。通常字长度和次序不固定。在程序末尾通常有程序结束指令，如M30，用于停止主轴、冷却液和进给，并使控制系统复位。
（4）程序结束符。程序结束标识符，通常和程序起始符相同。
1.3.3 数控程序指令
数控程序指令由一系列程序字组成，而程序字通常由地址（address）和数值（number）两部分组成，地址通常是某个大写字母。
1．次序号字：次序号字也称程序段号。在程序段之首，以字母N开头，其后为一个2～4位数字。
2．准备功效字：以字母G开头，后接一个两位数字，所以又称为G指令。
3．辅助功效字
辅助功效字通常由字符M及随即2位数字组成，所以也称为M指令。
4．其它功效字
（1）尺寸字：也叫尺寸指令，关键用来指令刀位点坐标位置。如X、Y、Z关键用于表示刀位点坐标值，而I、J、K用于表示圆弧刀轨圆心坐标值（参见G02、G03指令中内容）。
（2）进给功效字：以字符F开头，所以又称为F指令，用于指定刀具插补运动（即切削运动）速度，称为进给速度，单位是毫米/分钟（mm/min）。
（3）主轴转速功效字：以字符S开头，所以又称为S指令。用于指定主轴转速，以其后数字给出，单位是转/分钟（r/min）。
（4）刀具功效字：用字符T及随即号码表示，所以也称为T指令。用于指定加工时采取刀具号，该指令在加工中心上使用。

本节课小结及部署作业
10min

10min
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20min

15min

10min

5min

教 案
序号
5
讲课日期

班级

项目（章节）
1.4 工艺和编程基础项目实训
讲课时数
2
教学目标
和要求
1、了解数控加工工艺编制过程
2、了解数控加工工艺参量选择
教学难点
和关键
数控加工工艺编制过程
讲课方法
多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、分析
（现代化）
教学手段
多媒体
作 业
整理课上笔记
教 学 内 容 及 过 程
时间
分配
复习：数控编程相关知识。
1.4 工艺和编程基础项目实训
1.4.1 任务单
加工图1-23所表示零件，试分析此零件结构是否适合于数控加工？加工部分有外圆、螺纹和退刀槽，试分析用什么样车刀加工此工件？由图可知，φ45.5轴段精度要求较高，试分析采取什么样加工方法和加工次序来确保此加工精度？

图1-23
5min

10min

教 案
教 学 内 容 及 过 程
时间分配
1.4.2 数控加工工艺编制
第1步：零件结构工艺分析、毛坯及加工定位基正确实定
1．零件图分析
（1）概括了解 此零件为阶梯轴，材料为45#钢，采取1：1百分比。共有4个轴段，需要加工外圆、切槽、螺纹。
（2）分析试图 本阶梯轴结构、形状简单，没有需要深入表示部位，故采取一个主视图将结构完全表示。
（3）尺寸和几何精度分析
2．工件结构工艺性分析
3．确定毛坯
4．基准选择
此工件径向尺寸设计基准为中心线，轴向尺寸设计基准为右端面。采取三爪自定位卡盘装夹，定位基面为外圆，可认为定位基准为中心线，满足基准重合标准。
第2步：确定加工工艺路线、制订工序卡片
1．加工方法选择
该工件公差等级为IT8级，表面粗糙度为1.6，从表1-13中能够查出此工件加工方法为：粗加工、半精加工和精加工。
2．确定装夹方案
3．数控机床选择
此零件加工精度为IT8级，故选择普及型数控车床。
4．刀具选择
此工件需要加工内容为外圆、端面、槽和螺纹，所以需要选择外圆车刀、切槽刀、600螺纹车刀。
5．切削用量见表1-14所表示
6．工件工艺分析
7．填写工件安装和原点设定卡和工序卡，
第3步：确定加工余量、工序尺寸和公差和工艺尺寸链计算
图纸轴段直径设计尺寸，表面粗糙度1.6，毛坯为型材。工艺过程为粗车-半精车-精车。用查表修正法或经验估量法确定毛坯总余量和各工序余量，其中粗铣余量由毛坯总余量减去其它工序余量确定。

本节课小结及部署作业

30min

30min

20min

5min

教 案
序号
6
讲课日期

班级

项目（章节）
2.1.1 数控车床加工特点
2.1.2 数控车床类型

讲课时数
2
教学目标
和要求
目标：数控车削加工中加工方法
要求：掌握数控车削加工关键加工内容
教学难点
和关键
关键：数控车床加工特点
难点：数控车削加工关键加工内容
讲课方法
理实一体
（现代化）
教学手段
多媒体教学
作 业
数控车削加工中加工方法有哪些？
教 学 内 容 及 过 程
时间
分配
课程设计过程
一、复习上次课程所讲内容。
二、课问题，了解学生对上次课程内容掌握情况。
三、引出此次课成所讲内容。
四、此次课程内容概述。
1、数控车床加工特点。
2、数控车削加工关键加工内容。
五、总结本此课程所讲内容。
六、部署课后习题。
七、对下次课程做简明介绍，方便学生课后预习。

5分钟
5分钟
5分钟
70分钟

5分钟
5分钟
5分钟
教 案
教 学 内 容 及 过 程
时间分配
一、数控车削加工关键有以下加工内容
1．车削外圆
车削外圆是最常见、最基础车削方法，工件外圆通常由圆柱面、圆锥面、圆弧面及回转
槽等基础面组成。
2．车削内孔
车削内孔是指用车削方法扩大工件孔或加工空心工件内表面，是常见车削加工方法
之一。
3．车削端面
车削端面包含台阶端面车削，偏刀车削端面，可采取较大背吃刀量，切削顺利，表面光
洁，而且大、小端面均可车削。
4．车削螺纹
车削螺纹是数控车床特点之一。在一般车床上通常只能加工少许等螺距螺纹，而在数
控车床上，只要经过调整螺纹加工程序，指出螺纹终点坐标值及螺纹导程，即可车削多种不一样
螺距圆柱螺纹、锥螺纹或端面螺纹等。螺纹车削能够经过单刀切削方法进行，也可进行
循环切削。
二、数控车床类型
1．按结构分类
数控车床分为立式数控和卧式数控车床两种类型。
（1） 立式数控车床
用于回转直径较大盘类零件车削加工。
（2） 卧式数控车床
用于轴向尺寸较大或较小盘类零件加工。相对和立式数控车床来说，卧式数控车
床结构形式较多、加工功效丰富、使用面积较广。
1） 经济型数控车床
采取是步进电动机和单片机，是经过对一般车床车削进给系统改善后形成简
易型数控车床，成本较低，不过自动化程度和功效全部比较差，加工精度也不高，适适用于
要求
不太高回转类零件车削加工。
2） 通数控车床
依据车削加工要求在结构上进行专门设计并配置通用数控系统而形成数控车床，数
控系统功效强，自动化程度和加工精度也比较高，适适用于通常回转类零件车削加工。这
种数控车床加工能够同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。
3） 车削加工中心
在一般数控车床基础上，增加了C轴和动立头，更高级机床还带有刀库，可控制X、
Z和C三个坐标轴，联动控制能够是（X、Z）、（Z、C）、或（X、C）。因为增加了C轴和铣
削动力头，这种数控车床加工功效大大增强，除能够进行通常车削外，还能够进行径
向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心孔和径向孔钻削等加工。
2．按导轨分类
床身导轨和水平面相对位置有4种布局形式，为水平床身布局，斜床身布局，斜床身布
局。
3．按刀架布局分类
可分为两坐标联动和四坐标控制两类。
（1） 两坐标联动
用于加工盘类零件回转刀架，其回转轴垂直于主轴；
用于加工轴类和盘类零件回转刀架，其回转轴平行于主轴。
常见有6工位、8工位、10工位、12工位。
（2） 四坐标控制
有两个独立滑板和回转刀架，故称为双刀架四坐标数控车床。
每个刀架切削进给量分别控制，两刀架能够同时切削同一工件不一样部位。
四坐标数控车床结构复杂，且需要配置专门数控系统实现对两个独立刀架控制。这
种机床适合加工曲轴、飞机零件等形状复杂、批量较大零件。

10分钟

10分钟

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10分钟

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教 案
序号
7
讲课日期

班级

项目（章节）
2.1.3数控车床结构特点
2.1.4 数控车削工艺分析
讲课时数
2
教学目标
和要求
目标：数控车床结构特点及工艺路线确定
要求：掌握数控车削加工工艺路线制订
教学难点
和关键
关键：数控车床结构特点
难点：数控车削加工工艺路线制订
讲课方法
理实一体
（现代化）
教学手段
多媒体教学
作 业
工艺分析包含哪些内容？
教 学 内 容 及 过 程
时间
分配
课程设计过程
一、复习上次课程所讲内容。
二、课问题，了解学生对上次课程内容掌握情况。
三、引出此次课成所讲内容。
四、此次课程内容概述。
1、数控车床结构特点
2、数控车削工艺分析
五、总结本此课程所讲内容。
六、部署课后习题。
七、对下次课程做简明介绍，方便学生课后预习。

5分钟
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70分钟

5分钟
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5分钟
教 案
教 学 内 容 及 过 程
时间分配
一、数控车床结构特点
1．因为数控车床刀架两个方向运动分别由伺服电动机驱动，所以它传动链短。
2．多功效数控车床是采取直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，按控制指令作无级变速，
主轴之间无须用多级齿轮副来进行变速。
3．数控车床第三个结构特点是轻拖动。刀架移动通常采取滚珠丝杆副，滚珠丝杆副是数
控车床关键机械部件之一，滚珠丝杆两端安装滚动轴承要大多，这种专用轴承配对
安装，是选配，最好在轴承出厂时就是成正确。
4．为了拖动轻便，数控车床润滑全部比较充足，大部分采取油雾自动润滑。
5．因为数控车床价格较高、控制系统寿命较长，所以数控车床滑动导轨也要求耐磨
性好。数控车床通常采取是镶刚导轨，这么精度保持比较长、使用是寿命也加长。
6．数控车床还含有加工冷却充足、防护较严密等特点。自动运转时通常全部处于全封闭或半
封闭状态。
二、数控车削工艺分析
1．结构工艺性分析
零件结构工艺性是指零件对加工方法适应性，即所设计零件结构应便于加工成型。
在数控车床上加工零件时，应依据数控车削特点，认真审阅零件结构合理性。
2．组成零件轮廓几何要素
因为设计等多种原因，在图纸上可能出现加工轮廓数据不充足、尺寸模糊不清及尺寸封
闭等缺点，从而增加编程难度，有时甚至无法编写程序。
3．尺寸公差要求
在确定控制零件尺寸精度加工工艺时，必需分析零件图样上公差要求，从而正确选择
刀具及确定切削用量等。在尺寸公差要求分析过程中，还能够同时进行部分编程尺寸简单
换算，如中值尺寸及尺寸链解算等。在数控编程时，常常对零件要求尺寸取其最大和最小
极限尺寸平均值（即“中值”）作为编程尺寸依据。
4．形状和位置公差要求
图样上给定形状和位置公差是确保零件精度关键要求。在工艺准备过程中，除了按其
要求确定零件定位基准和检测基准，并满足其设计基准要求外，还能够依据机床特殊需
要进行部分技术性处理，方便有效地控制其形状和位置误差。
5．表面粗糙度要求
表面粗糙度是确保零件表面微观精度关键要求，也是合理选择机床、刀具及确定切削用
量关键依据。
6．材料要求
图样上给出零件毛坯材料及热处理要求，是选择刀具（材料、几何参数及使用寿命），确
定加工工序、切削用量及选择机床关键依据。
7．加工数量
零件加工数量对工件装夹和定位、刀具选择、工序安排及走刀路线确实定等全部是
不可忽略参数。

30分钟

5分钟

5分钟

10分钟

5分钟

5分钟

5分钟

5分钟

教 案
序号
8
讲课日期

班级

项目（章节）
2.1.5 车削加工工件装夹
讲课时数
2
教学目标
和要求
目标：车削加工工件装夹
要求：掌握工件装夹方法
教学难点
和关键
关键：车削加工工件装夹
难点：装夹方法和基准选择
讲课方法
理实一体
（现代化）
教学手段
多媒体教学
作 业
车削加工是工件怎样装夹？
教 学 内 容 及 过 程
时间
分配
课程设计过程
一、复习上次课程所讲内容。
二、课问题，了解学生对上次课程内容掌握情况。
三、引出此次课成所讲内容。
四、此次课程内容概述。
车削加工工件装夹
1．夹具类型
2．基准
3．数控车床定位基准选择
4．装夹方法
5．找正方法
五、总结本此课程所讲内容。
六、部署课后习题。
七、对下次课程做简明介绍，方便学生课后预习。

5分钟
5分钟
5分钟
70分钟

5分钟
5分钟
5分钟
教 案
教 学 内 容 及 过 程
时间分配
车削加工工件装夹
在数控车床上用于装夹零件装置称为车床夹具。车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两
大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上零件夹具，比如车床上三爪卡盘、四爪卡盘、
弹簧卡套和通用心轴等；专用夹具是专门为加工某一特定零件某一工序而设计夹具。
1．夹具类型
（1）三爪自定心卡盘。
三爪自定心卡盘是一个常见自动定心夹具，适适用于装夹轴类、盘套类零件。
（2）四爪单动卡盘。
适适用于外形不规则、非圆柱体、偏心及位置和尺寸精度要求高零件。
（3）花盘。
和其它车床附件配合使用，适适用于外形不规则，偏心及需要端面定位夹紧零件。
（4）心轴。
常见心轴有圆柱心轴、圆锥心轴和花键心轴。圆柱心轴关键用于套筒和盘类零件装夹；
圆锥心轴定心精度高，但零件轴向位移误差较大，用于以孔为定位基准零件；花键心轴
用于以花键孔定位零件。
专用夹具作用为：
（1）确保产品质量；
（2）提升加工效率；
（3）处理车床加工中特殊装夹问题；
（4）扩大机床使用范围。
2．基准
（1）设计基准
设计基准是设计零件时采取基准。比如轴套类和轮盘类零件中心线。轴套类和轮盘类
零件全部属于回转体类，通常将径向设计基准设置在回转体轴线上，将轴向设计基准设置在零件
某一端面或几何中心处。
（2）加工定位基准
加工定位基准是在加工零件时装夹定位基准。数控车削加工轴套类及轮盘类零件加工
定位基准只能是被加工零件外圆表面、内圆表面或零件端面中心孔。
（3）测量基准
被加工零件各项精度测量和检测时基准。机械加工零件精度要求包含尺寸精度、形状
精度和位置精度。
3．数控车床定位基准选择
定位基准选择包含定位方法选择和被加工零件定位面选择。
4．装夹方法
（1）三爪卡盘装夹
三个卡爪可同时移动，自动定心，装夹快速、方便。用于装夹零件长径比小于4，截面
为圆形、正六边形中、小型零件。
（2）四爪卡盘装夹
四爪卡盘四个卡爪是各自独立移动，经过调整零件夹持部位在车床主轴上位置，使
零件加工表面回转中心和车床主轴回转中心重合。四爪卡盘找正烦琐费时，通常见于单
件小批生产，四爪卡盘卡爪有正爪和反爪两种形式。用于装夹零件长径比小于4，偏心距
较小，截面为方形、椭圆形较大、较重零件。
（3）花盘装夹
盘面上有多个通孔和T形槽，用螺钉、压板装夹零件，不能自动定心，装夹零件需要找正。
用于形状不规则零件、孔或外圆和定位基面垂直零件。
（4）双顶尖拨盘装夹
这种装夹方法定心正确可靠，安装方便，装夹稳定。用于装夹长径比为4～15实心轴类
零件和加工精度要求较高零件。顶尖作用是进行零件定心，并承受零件重量和切削力。
使用两顶尖装夹工件时注意事项：
①前后顶尖连线应该和车床主轴中心线同轴，不然会产生锥度误差。
②尾座套筒在不和车刀干涉前提下，应尽可能伸出短些，以增加刚性和减小振动。
③中心孔形状应正确，表面粗糙度应很好。
④两顶尖中心孔配合应该松紧合适。
（5）双顶尖中心架装夹
这种装夹方法支撑爪位置可调，增加了零件刚性。用于装夹长径比大于15细长轴类
零件粗加工。
（6）一夹一顶跟刀架装夹
这种装夹方法支撑爪随刀具一起运动，加工表面无接刀痕迹。用于装夹长径比大于15
细长轴类零件半精加工或精加工。在车削质量较大工件时，通常工件一端用卡盘夹持，
另一端用后顶尖支撑。为了预防工件因为切削力作用而产生轴向位移，必需在卡盘内装一限
位支撑，或利用工件台阶面进行限位。此种装夹方法比较安全可靠，能够承受较大轴向
切削力，安装刚性好，轴向定位正确，所以在数控车削加工中应用较多。
（7）心轴装夹
当工件用已加工过孔作为定位基按时，可采取芯轴装夹。这种装夹方法能够确保工件内
外表面同轴度，适适用于批量生产。芯轴种类很多，常见芯轴有圆柱芯轴、小锥度芯轴、
弹簧芯轴（又称涨心芯轴）。
5．找正方法
和一般车床找正零件时方法相同，通常见打表找正。经过调整卡爪，使得零件坐标系
Z轴和数控车床主轴回转中心轴线重合。
10分钟

10分钟

5分钟

20分钟

15分钟

10分钟

10分钟

教 案
序号
9
讲课日期

班级

项目（章节）
2.1.6 数控车刀选择
2.1.7 数控车床切削用量选择

.7
数控车床切削用量选择

讲课时数
2
教学目标
和要求
目标：数控车刀选择及切削用量选择
要求：掌握车刀选择及切削用量选择
教学难点
和关键
关键：数控车刀选择及切削用量选择
难点：切削用量选择
讲课方法
理实一体
（现代化）
教学手段
多媒体教学
作 业
切削用量怎样选择？
教 学 内 容 及 过 程
时间
分配
课程设计过程
一、复习上次课程所讲内容。
二、课问题，了解学生对上次课程内容掌握情况。
三、引出此次课成所讲内容。
四、此次课程内容概述。
1、数控车刀选择
2、数控车床切削用量选择
五、总结本此课程所讲内容。
六、部署课后习题。
七、对下次课程做简明介绍，方便学生课后预习。

5分钟
5分钟
5分钟
70分钟

5分钟
5分钟
5分钟
教 案
教 学 内 容 及 过 程
时间分配
一、数控车刀选择
1．常见数控车刀类型
数控车刀通常分为尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀三种类型
（1）尖形车刀
以直线形切削刃形成车刀通常称为尖形车刀。这类车刀刀尖（刀位点）由直线形主、副切削刃组成，常见有90º偏刀、切槽刀、端面车刀及刀尖倒棱很小外圆和内孔车刀。用这种车刀加工零件时，零件轮廓形状关键由一个独立刀尖或一条直线形主切削刃位移得到。
（2）圆弧形车刀
这种车刀主切削刃形状，为圆度误差或线轮廓度误差很小圆弧。该圆弧刃上每一点全部是刀尖，所以，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧圆心上，编程时要进行刀具半径赔偿。圆弧形车刀能够用于车削内、外圆表面，尤其适宜于车削精度要求较高凹曲面或大外圆弧面，含有宽刃切削（修光）性能，能使精车余量相当均匀，能够一刀车出跨多个象限圆弧面。
（3）成型车刀
成型车刀也称样板车刀，其加工零