第一篇：銑削加工工藝教案

銑削加工基礎知識

一．銑削用量三要素

銑削時的銑削用量由切削速度、進給量、背吃刀量(銑削深度)和側吃刀量(銑削寬度)四要素組成。其銑削用量如下圖所示。

a)在臥銑上銑平面 b)在立銑上銑平面

銑削運運及銑削用量

1、切削速度Vc即銑刀最大直徑處的線速度，可由下式計Vc?nπd 式中：

Vc —切削速度(m/min)d —銑刀直徑（mm）；

n —銑刀每分鐘轉數（r/min）。

2、進給量?，銑削時，工件在進給運動方向上相對刀具的移動量即為銑削時的進給量。由于銑刀為多刃刀具，計算時按單位時間不同，有以下三種度量方法。⑴每齒進給量?Z(mm/z)指銑刀每轉過一個刀齒時，工件對銑刀的進給量（即銑刀每轉過一個刀齒，工件沿進給方向移動的距離），其單位為每齒mm/z。

⑵每轉進給量?，指銑刀每一轉，工件對銑刀的進給量（即銑刀每轉，工件沿進給方向移動的距離），其單位為mm/r。

⑶每分鐘進給量Vf又稱進給速度，指工件對銑刀每分鐘進給量（即每分鐘工件沿進給方向移動的距離），其單位為mm/min。上述三者的關系為，Vf=fn=fzZn 式中Z—銑刀齒數

—銑刀每分鐘轉速（r/min），3、吃刀量(又稱銑削深度ap)，銑削深度為平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸（切削層是指工件上正被刀刃切削著的那層金屬），單位為mm。因周銑與端銑時相對于工件的方位不同，故銑削深度的標示也有所不同。

側吃刀量(又稱銑削寬度ae)，銑削寬度是垂直于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸，單位為mm。

4、銑削用量選擇的原則

通常粗加工為了保證必要的刀具耐用度，應優(yōu)先采用較大的側吃刀量或背吃刀量，其次是加大進給量，最后才是根據刀具耐用度的要求選擇適 宜的切削速度，這樣選擇是因為切削速度對刀具耐用度影響最大，進給量次之，側吃刀量或背吃刀量影響最?。痪庸r為減小工藝系統的彈性變形，首先考慮 較大的切削速度，其次考慮較小的進給量，同時為了抑制積屑瘤的產生。對于硬質合金銑刀應采用較高的切削速度，對高速鋼銑刀應采用較低的切削速度，如銑削過程中不產生積屑瘤時，也應采用 較大的切削速度。最后才考慮合適的吃刀量。

二.切削層尺寸要素 1）切削厚度ac:相鄰兩刀齒主切削刃所形成的過渡表面之間的垂直距離。

2）切削寬度aw：銑刀主切削刃參加切削的長度。3）總切削面積Ac=ac.aw 三.銑削力的特點

1、特點：在銑削過程中由于銑削厚度不斷變化，使得工件受力的大小方向也在變化。加工過程中銑削力的很不穩(wěn)定，時刻在變化。一般情況下采取增加銑刀的齒數，使用斜齒代替支持等方法減少銑削力的對加工質量的影響。

2、措施：

1）將銑刀安裝在離支撐點比較近的位置來增加剛性。2）銑削力較大時利用支架。

3）也可以通過增大銑刀齒數來增加銑削的穩(wěn)定性。】 4）利用斜齒代替直尺。

5）利用方向相反的聯合銑刀，減弱力的變化。

四.銑削方式

根據使用的銑刀不同可以分為周銑和端銑

1、周銑

1）概念：用刀齒分布在圓周表面的銑刀而進行銑削的方式叫做周銑。2）分類

①順銑：切削刃處刀齒的線速度方向和工件的進給方向相同。②逆銑：切削刃處刀齒的線速度方向和工件的進給方向相反。3）特點

①順銑：銑削過程中振動較小，進給量均勻，功率消耗小，刀具磨損小，易啃刀。

②逆銑：銑削過程中振動較大，銑削質量差，功率消耗小，刀具磨損小，易啃刀。

4）應用

一般情況下經常采用逆銑，一些鑄件鍛件等硬皮材料；當精加工的時候才去順銑。

2、端銑

1）概念：用刀齒分布在圓柱端面上的銑刀而進行銑削的方式叫做端銑。2）分類：

①對稱端銑：銑刀軸線偏置于銑削弧長的對稱位置。

②不對稱端銑：銑刀軸線偏置于銑削弧線的對稱位置且逆銑部分大于順銑部分。

3）應用

加工一些較窄零件的時候一般采取不對稱銑，加工一些淬硬剛的時候用對稱銑。但具體的要根據實際需要。

3、周銑和端銑的比較 與周銑相比，端銑銑平面時較為有利，因為：

⑴端銑刀的副切削刃對已加工表面有修光作用，能使粗糙度降低。周銑的工件表面則有波紋狀殘留面積。

⑵同時參加切削的端銑刀齒數較多，切削力的變化程度較小，因此工作時振動較周銑為小。

⑶端銑刀的主切削刃剛接觸工件時，切屑厚度不等于零，使刀刃不易磨損。⑷端銑刀的刀桿伸出較短，剛性好，刀桿不易變形，可用較大的切削用量。由此可見，端銑法的加工質量較好，生產率較高。所以銑削平面大多采用端銑。但是，周銑對加工各種形面的適應性較廣，而有些形面（如成形面等）則不能用端銑。

a)逆銑 b)順銑

第二篇：機械加工工藝教案

第1章

金屬切削加工基礎

備課時間：09-2-14

上課時間：09-2-16 教學目的：

1、新學期剛開始，充分調動學生的積極性，并講解學習本課程的方法與技巧。

2、掌握切削運動的類型、切削用量三要素的概念。教學重點：切削用量三要素 課時：2課時 授課內容：

1.1.1 切削運動

? 金屬切削加工是用切削工具將坯料或工件上的多余材料切除，以獲得合乎設計要求的工件的一種加工方法。

（復習金屬切削加工和數控加工在機械制造中的地位）1.1 切削運動及切削要素

機床為實現切削加工所必需具有的加工工件與工件間的相對運動。它包括主運動和進給運動。

主運動（復習什么是主運動）

主運動的速度即切削速度:主運動的線速度。

?dwnvc? 1000

（分析推導過程，分析根據工件材料查表時只能查到切削速度，而不能直接查到轉速的原因）

（二）進給運動

? 進給運動速度：指切削刃選定點相對于工件進給運動的瞬時速度，用vf表示 例：外圓車削時，進給運動速度常常用進給量f來表述，單位：mm / r

刨削時，進給運動速度用每一行程多少毫米來表述，單位為mm / str。

銑削時，進給運動速度常用每齒進給量f來表述，單位：mm/z

進給速度vf、進給量f、每齒進給量fz 和刀具齒數Z之間的關系如下：

vf = nf

1.1.2 切削時形成的表面

車削加工過程中工件上有三個不斷變化著的表面：（1）待加工表面（2）已加工表面（3）過渡表面 1.1.3

切削用量（1）切削速度vc（2）背吃刀量ap（分析車削和銑削的ap有什么不同）（3）進給量f（解釋切削用量三要素對加工的影響。）

備課時間：09-2-18

上課時間：09-2-19 教學目的：

1、掌握刀具的組成及幾何角度的確定方法

2、熟悉刀具的工作角度對加工的影響。

教學重點：幾何角度的確定方法。

教學難點：刀具的工作角度對加工的影響。課時：2課時 授課內容：

1.2 刀具組成及幾何角度

（首先讓學生傳遞著觀察車刀）1.刀具切削部分的組成要素 刀桿：起夾持作用 刀頭:(三面)前刀面：切屑流過的表面

主后刀面：刀具上與加工表面相對的表面

副后刀面：刀具上與已加工表面相對的表面

(兩刃)

主切削刃：刀具上前刀面與主后刀面的交線

副切削刃：刀具上前刀面與副后刀面的交線

(一尖)

主切削刃與副切削刃的交點

（結合刀具實物和圖片與學生一起分析并提問）２．車刀切削角度的坐標平面

基面Pr：通過主切削刃上的某一點，與主運動方向相垂直的平面。

車刀的基面平行于刀體底面。

切削平面Ps：通過主切削刃上的某一點，與過渡表面相切并垂直于基面的平面。正交平面Po：通過主切削刃上的某一點，并同時垂直于基面和切削平面的平面。（結合幻燈片與學生一起分析并提問）3.刀具的主要標注角度 1)前角（?0）

前刀面和基面之間的夾角。2）后角（?0）

主后刀面和切削平面之間的夾角。

（直接分析出前角和后角的正、負、零。并要求學生在車刀上分析出前角和后角的正、負時的形狀，及其大、小對加工的影響。）3）主偏角（kr）

主切削刃與進給方向間的夾角 4）副偏角（kr’）

負切削刃與進給方向的夾角 5）刃傾角（?S）

主切削刃與基面之間的夾角。在切削平面內度量

4、刀具的工作角度

? 進給運動對刀具工作角度的影響

使刀具實際工作后角減小，工作前角增大

? 刀具安裝高低對刀具工作角度的影響

? 刀桿中心面（線）不垂直于進給運動方向的影響

由此分析出刀具的安裝方法：

1、刀尖的高度應與工件中心的高度一致。

2、刀桿中心面（線）應垂直于進給運動方向。

備課時間：09-2-22

上課時間：09-2-23 教學目的：

1、了解切削層參數

2、掌握切屑的形成過程及切屑種類

3、熟悉積屑瘤的形成及其對切削加工的影響。

教學難點：切屑的形成過程。

教學重點：切屑種類和積屑瘤的形成及其對切削加工的影響。課時：2課時 授課內容：

5、切削層參數

（1）切削層公稱厚度hD ：垂直于過渡表面的切削層尺寸。

切削層截面的切削厚度為： hD ＝ f sinκr

（2）切削層公稱寬度bD

切削層截面的公稱切削寬度為：bD ＝ ap/sinκr(3)切削層公稱橫截面積

AD＝hD bD＝ f sinκr.ap/sinκr= f ap

1.3 金屬的切削過程

金屬在切削過程中，會出現一系列物理現象，如金屬變形、切削力、切削熱、刀具磨損等，這些都是以切屑形成過程為基礎而生產中出現的許多問題，如積屑瘤、振動、卷屑、斷屑等，都與切削過程密切相關。1.3.1.切屑的形成過程及切屑種類

1、切屑形成過程：對塑性金屬進行切削時，切屑的形成過程就是切削層金屬的變形過程。

2、切屑的類型及切屑控制

類型：帶狀切屑、擠裂切屑、單元切屑、崩碎切屑

（預習第10頁表1-1，總結出哪種切屑較好，怎樣控制切屑的類型。）

切屑控制：

“不可接受”的切屑：切削條件惡劣導致。影響主要有拉傷工件的已加工表面；劃傷機床；造成刀具的早期破損；影響操作者的安全。

切屑控制：在切削加工中采取適當的措施來控制切屑的卷曲、流出與折斷，使形成“可接受”的良好屑形。

“可接受”的切屑標準：不妨礙正常的加工；不影響操作者的安全；易于清理、存

放和搬運。

(1)切屑的形態(tài)可隨切削條件不同而改變

(2)可控制切削條件，使切屑形態(tài)向有利于生產的方面轉化，保證切削加工的順利進行和工件的加工質量：增大前角、提高切削速度、減小進給量 3．積屑瘤

在一定的切削速度和保持連續(xù)切削的情況下，加工塑性材料時，在刀具前刀面常常粘結一塊剖面呈三角狀的硬塊，這塊金屬被稱為積屑瘤。（1）積屑瘤的形成

切削過程中，由于金屬的擠壓和強烈摩擦，使切屑與前刀面之間產生很大的應力和很高的切削溫度。當應力和溫度條件適當時，切屑底層與前刀面之間的摩擦力很大，使得切屑底層流出速度變得緩慢，形成一層很薄的“滯流層”，當滯流層與前刀面的摩擦阻力超過切屑內部的結合力時，滯流層的金屬與切屑分離而粘附在切削刃附近形成積屑瘤.（２）積屑瘤對切削加工的影響 有利方面：保護刀具、增加工作前角

不利方面：影響工件尺寸精度、影響工件表面粗造度（3）.積屑瘤的控制

影響積屑瘤的因素：工件材料、切削用量、刀具前角、切削液等

控制措施：通過熱處理，提高零件材料的硬度，降低材料的加工硬化。

要避免在中溫、中速加工塑性材料

增大前角可減小切削變形，降低切削溫度，減小積屑瘤的高度 采用潤滑性能優(yōu)良的切削液可減少甚至消除積屑瘤

3、鱗刺的形成

低速加工塑性金屬材料時在已加工表面常會出現一種鱗片狀毛刺，成為鱗刺。? 成因：低速切削形成擠裂或單元切屑時，刀、屑間摩擦發(fā)生周期性變化使切屑在前面上周期性停留代替刀具推擠切削層造成金屬的積聚，使以加工表面產生拉應力而導裂，并使切削厚度向切削線以下而形成鱗刺

4、已加工表面的變形

切屑經過刀刃鈍圓B點后，受到后刀面BC段的擠壓和摩擦，經過BC段后，這部分金屬開始彈性恢復，恢復高度為△h，在恢復過程中又與后刀面CD部分產生摩擦，這部分切削層在OB，BC，CD段的擠壓和摩擦后，形成了已加工表面的加工質量。所以說第三變形區(qū)對工件加工表面質量產生很大影響。

備課時間：09-2-25

上課時間：09-2-26 教學目的：

1、掌握刀具材料的基本要求及常用刀具材料。

2、熟悉切削力、切削熱和切削溫度及其對刀具壽命的影響。

教學重點和難點：刀具材料的基本要求及常用刀具材料。課時：2課時 授課內容：

1.4 刀具材料

概

述：刀具材料是指刀具上參與切削部分的材料。1.4.1 刀具材料的基本要求（1）高硬度

（2）高強度與強韌性

（3）較強的耐磨性和耐熱性（4）優(yōu)良導熱性

（5）良好的工藝性與經濟性 1.4.2 常用刀具材料

刀具材料種類很多，常用的有：工具鋼（包括碳素工具鋼、）、硬質合金、陶瓷金剛石（天然和人造）、立方氮化硼、碳素工具鋼和合金工具鋼，因其耐熱性很差，目前僅用于手工工具。

1、高速鋼

? 高速鋼是一種含有鎢、鉬、釩等合金元素較多的工具鋼，也稱為鋒鋼或白鋼． ? 特點：

1）強度高，抗彎強度為硬質合金的2～3倍；

2）韌性高，比硬質合金高幾十倍；

3）硬度HRc63以上，且有較好的耐熱性；

4）可加工性好，熱處理變形較小。

?

應用：常用于制造各種復雜刀具（如鉆頭、絲錐、拉刀、成型刀具、齒輪刀具等）。

2、硬質合金

? 硬質合金是用高硬度、高熔點的金屬碳化物粉末和金屬粘結劑（如Co、Ni、Mo等）經高壓成型后，再在高溫下燒結而成的粉末冶金制品。?

優(yōu)點

硬質合金的硬度、耐磨性、耐熱性都很高，允許的切削速度遠高于高速鋼，且能切削諸如淬火鋼等硬材料。? 不足（與高速鋼相比）：

其抗彎強度較低、脆性較大，抗振動和沖擊性能也較差。

? 硬質合金因其切削性能優(yōu)良而被廣泛用來制作各種刀具。在我國，絕大多數車刀、面銑刀和深孔鉆都采用硬質合金制造。

3、陶瓷刀具材料

? 陶瓷材料比硬質合金具有更高的硬度（HRA91～95）和耐熱性，在1200℃的溫度下仍能切削，耐磨性和化學惰性好，摩擦系數小，抗粘結和擴散磨損能力強，因而能以更高的速度切削，并可切削難加工的高硬度材料。主要缺點是性脆、抗沖擊韌性差，抗彎強度低。

4、立方氮化硼

它是一種人工合成的新型刀具材料。它是利用超高溫高壓技術制成的一種無機超硬材料。立

方氮化硼在高溫、其硬度很高，可達8000～9000HV,僅次于金剛石，但熱穩(wěn)定性遠高于金剛石，并且與元素親和力小，它的最大的優(yōu)點是在高溫1200℃～1300℃時也不會與鐵族金屬起反應。因此既能勝任淬火鋼、冷硬鑄鐵的粗車和精車，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質合金及其他難加工材料的高速切削。超高速加工的首選刀具材料

5、金剛石

分為人造和天然兩種，是目前已知最硬的，硬度約為HV10000,故其耐磨性好，不足之處是抗彎強度和韌性差，對鐵的親和作用大，故金剛石刀具不能加工黑色金屬，在800℃時，金剛石中的碳與鐵族金屬發(fā)生擴散反應，刀具急劇磨損。金剛石價格昂貴，刃磨困難，應用較少。主要用作磨具及磨料，有時用于修整砂輪。

總結：材料的韌性則是高速鋼最高，金剛石最低

材料的硬度、耐磨性，金剛石最高，遞次降低到高速鋼。

課時八

1.5 切削力、切削熱和切削溫度 1.5.1

切削力的來源

1、切削層金屬、切屑和工件表面層金屬的彈性

變形、塑性變形所產生的抗力；

2、刀具與切屑、工件表面間的摩擦阻力。

1.5.2 切削分力及其作用

1、主切削力Fc ：切削合力在切削速度方向上的分力，垂直于基面，是計算機床動力、校核機床和夾具強度及剛度的重要依據

2、背向力Fp

切削合力在切削深度方向上的分力，與切深方向相反，它能使工件彎曲和引起震動，對加工質量影響較大。

3、進給力Ff

切削合力在進給方向上的分力;與進給方向平行，但方向相反，是設計和校驗進給機構強度的依據。

4、影響切削力的因素

工件材料： 被加工工件材料的強度、硬度越高，切削力增大。強度相近的材料，如其塑性（伸長率）較大，切削力增大。切削脆性材料時，其切削力一般低于塑性材料。

切削用量：切削深度ap或進給量f加大，均使切削力增大，但兩者的影響程度不同，ap 的影響更大一些。切削速度： 加工塑性金屬時，在中速和高速下，切削力一般隨著切削速度的增大而減小。刀具幾何參數

1.5.5

切削熱和切削溫度

1.切削熱的產生傳出及影響 ａ．切削熱的來源

切屑層的金屬發(fā)生彈性變形、塑性變形而產生大量的熱 切屑與刀具前刀面產生的摩擦 工件與刀具后刀面產生的摩擦 ｂ．切削熱的傳導

傳入切屑，約占總熱量的５０％～８６％，對切削加工無不利影響

傳入工件，約占總熱量的４０％～１０％，會使工件膨脹或伸長，產生尺寸和形狀誤差，影響加工精度

傳入刀具，約占總熱量的９％～３％，使刀具溫度升高，硬度下降，磨損加快，耐用度降

傳入周圍介質，約占總熱量的１％，對切削加工無不利影響 2.切削溫度及其影響因素

切削溫度：是指刀具表面上切屑和刀具接觸處的平均溫度。

其高低取決于切削時產生熱量的多少和傳導條件的好壞，切削用量、工件材料、刀具材料及角度等對切削溫度均有影響 3.降低切削溫度的措施

(1)選擇合理的幾何角度和切削用量(2)使用切削液 1.6 刀具的磨損和壽命

一．刀具的磨損形式

1、前刀面磨損(月牙洼磨損)2．后萬面磨損

3．前刀面和后刀面同時磨損

二、刀具磨損過程

初期磨損階段、正常磨損階段、急劇磨損階段

三、刀具壽命(1)定義

刃磨或換刃后的刀具，自開始切削直到磨損量達到磨鈍標準為止的切削時間，稱為刀具壽命，符號用T，單位用min或s。

(2)刀具壽命與切削用量的關系

切削用量對刀具壽命T 的影響程度與切削用量對切削溫度θ的影響程度是一致的，切削速度對刀具壽命的影響最大，其次是進給量，背吃刀量的影響很小。

備課時間：09-3-1

上課時間：09-3-2 教學目的：

1、掌握切削液的作用及選用原則

2、掌握前角的選用方法和原則。

教學難點：刀具幾何角度的確定。

教學重點：刀具的組成及幾何角度的確定方法。課時：2課時 授課內容：

1.7 工件材料的切削加工性和切削液

1.7.1切削加工性的概念和衡量指標

材料的切削加工性是指材料被切削加工的難易程度。材料加工的難易程度要由具體的加工要求及切削條件而定。通常精加工時以能較好的保證加工質量為工件材料切削加工性的主要指標；自動加工則以斷屑的難易程度為材料切削加工性的主要指標 衡量材料切削加工性的指標 1.一定刀具壽命下的切削速度 vTvT越大，材料的切削加工性越好。2.相對加工性 kr

為統一標準起見，取正火狀態(tài)下的45鋼作基準材料，刀具壽命為60 min，這時的切削速度為基準（寫作(v60)j），而將其它材料的(v 60)與其相比，這個比值Kr稱為相對加工性：

vkr?60(v60)j

材料具有良好的切削加工性。kr?1

3.已加工表面質量

凡較容易獲得好的表面質量的材料，其切削加工性較好；反之則較差。精加工時，常以此為衡量指標。

4.切屑的控制或斷屑的難易

凡切屑較容易控制或易于斷屑的材料，其切削加工性較好；反之則較差。在自動機床或自動線上加工時，常以此為衡量指標。5.切削力

在相同切削條件下，凡切削力較小的材料，其切削加工性較好；反之則較差。在粗加工中，當機床剛性或動力不足時，常以此為衡量指標。（衡量材料切削加工性的指標5項內容，須提問）? 影響材料切削加工性的因素 1.物理性能

材料的導熱性愈好、一定刀具耐用度下的切削速度愈 高，材料的切削加工性愈好。2.材料的力學性能

材料的強度、硬度愈高，切削力愈大，切削溫度愈高，刀具磨損加劇，— 切削加工性愈差。

材料的塑性、韌性愈高，切削時切屑的變形加大，摩擦力提高，切削力愈大，切削溫度愈高，刀具磨損加劇，— 切削加工性愈差。1.7.2 改善材料切削加工性的途徑 1.調整材料的化學成分

在鋼中加入 S、Pb 等元素，可有效的改善材料的切削加工性?！耙浊邢麂摗薄?.熱處理

1.7.3

切削液 1．切削液的作用（1）潤滑作用（2）冷卻作用（3）清洗作用（4）防銹作用

2、切削液的種類 ①、切削油 ②、乳化液 ③、水溶液

3．切削液的選用原則（1）粗加工

? 粗加工時，切削用量大，產生的切削熱量多，容易使刀具迅速磨損。此類加工一般

采用冷卻作用為主的切削液，如離子型切削液或3％～5％乳化液。

? 切削速度較低時，刀具以機械磨損為主，宜選用潤滑性能為主的切削液； ? 速度較高時，刀具主要是熱磨損，應選用冷卻為主的切削液。

? 硬質合金刀具耐熱性好，熱裂敏感，可以不用切削液。如采用切削液，必須連續(xù)、充分澆注，以免冷熱不均產生熱裂紋而損傷刀具。

（2）精加工

? 精加工時，切削液的主要作用：提高工件表面加工質量和加工精度。

? 加工一般鋼件，在較低的速度（6.0m/min～30m/min）情況下，宜選用潤滑性能好的極壓切削油或10％～12％極壓乳化液，以減小刀具與工件之間的摩擦和粘結，抑制積屑瘤。注意：

? A、加工銅材料時，不宜采用含硫切削液，因為硫對銅有腐蝕作用。

? B、加工鋁時，也不適于采用含硫與氯的切削液，因為這兩種元素宜與鋁形成強度高于鋁的化合物，反而增大刀具與切屑間的摩擦。也不宜采用水溶液，因高溫時水會使鋁產生針孔。

1.8 刀具幾何參數的合理選擇

? 刀具幾何參數的合理選擇：是指在保證加工質量的前提下，選擇能提高切削效率，降低生產成本，獲得最高刀具耐用度的刀具幾何參數。

? 刀具幾何參數內容：

? 刀具幾何角度（如前角、后角、主偏角等）、? 刀面形式（如平面前刀面、倒棱前刀面等）? 切削刃形狀（直線形、圓弧形）1．前角和前刀面形狀的選擇 ? 前角的功用：

（1）影響切削變形和切削力的大?。?）影響加工表面質量（3）影響刀具壽命

（4）影響切屑形態(tài)和斷屑效果。（1）前角的選擇：

? 在選擇刀具前角時首先應保證刀刃鋒利，同時也要兼顧刀刃的強度與耐用度。

? 刀具前角的合理選擇，主要由刀具材料、工件材料、加工條件決定。

? ① 刀具材料

強度和韌性大的刀具材料可以選擇大的前角，而脆性大的刀具甚至取負的前角。

? ② 工件材料

加工鋼件等塑性材料時，切屑沿前刀面流出時和前刀面接觸長度長，壓力與摩擦較大，為減小變形和摩擦，一般采用選擇大的前角。

加工脆性材料時，切屑為碎狀，切屑與前刀面接觸短，切削力主要集中在切削刃附近，受沖擊時易產生崩刃，因此刀具前角相對塑性材料取得小些或取負值，以提高刀刃的強度。

? ③ 加工條件

粗加工時，一般取較小的前角；

精加工時，宜取較大的前角，以減小工件變形與表面粗糙度； 帶有沖擊性的斷續(xù)切削比連續(xù)切削前角取得小。

總之，前角選擇的原則是在滿足刀具耐用度的前提下，盡量選取較大前角。

刀具的合理前角參考值見P34表1-7

2、前刀面形狀、刃區(qū)形狀及其參數的選擇

? ①、前刀面形狀

? A、正前角鋒刃平面型

特點：刃口較鋒利，但強度差，γo不能太大，不易折屑。

主要用于高速鋼刀具，精加工。B、帶倒棱的正前角平面型

? 特點：切削刃強度及抗沖擊能力強，同樣條件下可以采用較大的前角，提高了刀具耐用度。

主要用于硬質合金刀具和陶瓷刀具，加工鑄鐵等脆性材料。

? C、負前角平面型

?

特點：切削刃強度較好，但刀刃較鈍，切削變形大。

? 主要用于硬脆刀具材料。加工高強度高硬度材料，如淬火鋼。? 圖示類型負前角后部加有正前角，有利于切屑流出。? D、曲面型

? 特點：有利于排屑、卷屑和斷屑，而且前角較大，切削變形小，所受切削力也較小。? 在鉆頭、銑刀、拉刀等刀具上都有曲面前面。

備課時間：09-3-4

上課時間：09-3-5 教學目的：

1、掌握后角、主偏角、刃傾角的選擇原則和方法。

2、掌握切削用量的選擇原則和方法。

教學重點、難點：切削用量的選擇原則和方法。課時：2課時 授課內容：

2．后角及形狀的選擇(1)后角的功用 ：

A、減小刀具后刀面與加工表面的摩擦；

B、當前角固定時，后角的增大與減小能增大和減小刀刃的鋒利程度，改變刀刃的散熱，從而影響刀具的耐用度。(2)后角的選擇

后角大小取決于：切削厚度、工件材料、工藝系統剛度。切削厚度(進給量）越大，后角越小； 工件材料越軟、塑性越大，后角越大； 工藝系統剛度較差時，適當減小后角

副后角的作用與后角類似，它用來減少副后面與已加工表面之間的摩擦，一般刀具將副后角制成與后角相同。1.8.4、主、副偏角的功用及其選擇

1、主、副偏角的功用

主偏角影響切削層的形狀，切削刃的工作長度和單位切削刃上的負荷。減少κr，主切削刃單位長度上的負荷減少，刀具磨損小，耐用。

副偏角影響已加工表面的粗糙度和刀尖強度，減少κr′，減少表面的粗糙度的數值，還可提高刀具強度。過小，會使副切削刃與已加工面的摩擦增加，引起震動，降低表面質量。2.主、副偏角的選擇

? 主偏角主要根據加工條件和工藝系統剛性來選擇

? 副偏角主要考慮表面粗糙度、刀尖強度和散熱面積來選擇。3．主偏角的選擇

? A、主偏角κr的增大或減小對切削加工有利的一面（主偏角κr減小，能提高刀具耐用度。）

在背吃刀量ap與進給量f 不變時，主偏角κr減小將使切削厚度hD減小，切削寬度bD增加，參加切削的切削刃長度也相應增加，切削刃單位長度上的受力減小，散熱條件也得到改善。

主偏角κr減小時，刀尖角增大，刀尖強度提高，刀尖散熱體積增大。

? B、主偏角κr的增大或減小對切削加工不利的一面（主偏角的減小對刀具耐用度和加工精度產生不利影響。）

因為根據切削力分析可以得知，主偏角κr減小，將使背向力Fp增大，從而使切削時產生的撓度增大，降低加工精度。同時背向力的增大將引起振動。主偏角κr 選擇原則 ：

? ①、工藝系統剛性較好時（工件長徑比lw/dw < 6），主偏角κr可以取小值。? ②、工藝系統剛性較差時（工件長徑比lw/dw = 6-12），或帶有沖擊性的切削，主偏角κr可以取大值，一般κr＝75o～93o，甚至主偏角κr可以大于90o，以避免加工時振動。

? 硬質合金刀具車刀的主偏角多為60o～75o。

? ③、根據工件加工要求選擇。

當車階梯軸時，κr ＝90o；同一把刀具加工外圓、端面和倒角時，κr ＝45o。

課時十二

4、副偏角的選擇

? 副偏角κrˊ的大小對刀具耐用度和加工表面粗糙度的影響：

? A、副偏角的減小，將可降低殘留物面積的高度，提高理論表面粗糙度值，? B、副偏角減小刀尖強度增大，散熱面積增大，提高刀具耐用度。

? C、副偏角太小會使刀具副后刀面與工件的摩擦，使刀具耐用度降低，另外引起加工中振動。

? ①、工藝系統剛性好時，加工高強度高硬度材料，一般κrˊ＝5o～10o；加工外圓及端面，能中間切入，κrˊ＝45o。

? ②、工藝系統剛度較差時，粗加工、強力切削時，κrˊ＝10o～15o；車臺階軸、細長軸、薄壁件，κrˊ＝5o～10o。? ③、切斷切槽，κrˊ＝1o～2o。

? 副偏角的選擇原則是：在不影響摩擦和振動的條件下，應選取較小的副偏角。1.8.5

刃傾角的選擇

（1）λs對切屑流出方向的影響

? 當λs為負值時，切屑將流向已加工表面，并形成長螺卷屑，容易損害加工表面。

但切屑流向機床尾座，不會對操作者產生大的影響。粗車時采用負值的λs。? 當λs為正值，切屑將流向機床床頭箱，影響操作者工作，并容易纏繞機床的轉動部件，影響機床的正常運行精車時采用正值的λs。（2）刃傾角對刀尖的影響

? 刃傾角λs的變化能影響刀尖的強度和抗沖擊性能。

? 當λs取負值時，刀尖在切削刃最低點，切削刃切入工件時，切入點在切削刃或前刀面，保護刀尖免受沖擊，增強刀尖強度。

? 一般大前角刀具通常選用負的刃傾角，既可以增強刀尖強度，又避免刀尖切入時產生的沖擊。

（3）刃傾角對切削分力的影響

刃傾角負值越大，切深抗力越大，當工藝系統剛性較差時，容

易引起振動。? 1.8.6．刀尖形狀的選擇

? 刀尖是刀具強度和散熱條件都很差的地方。切削過程中，刀尖切削溫度較高，非常容易磨損，因此增強刀尖，可以提高刀具耐用度。刀尖對已加工表面粗糙度有很大影響。

?（1）直線過渡刃的優(yōu)點：

主偏角κr和副偏角κrˊ的減小，都可以增強刀尖強度，但同時也增大了背向力Fp，使得工件變形增大并引起振動。但如在主、副切削刃之間磨出直線過渡刃。則既可增大刀尖角，又不會使背向力Fp增加多少 ?（2)圓弧狀刀尖的圓弧半徑取值

增大ｒε，刀具的磨損和破損都可減小，不過，此時背向力Fp也會增大，容易引起振動。考慮到脆性大的刀具對振動敏感因素，一般硬質合金刀具和陶瓷刀具的刀尖圓弧半徑ｒε值較??；

硬質合金車刀和陶瓷車刀，一般ｒε＝0.2～2㎜，高速鋼刀具，ｒε ＝0.5～5 ㎜。精加工ｒε選取比粗加工小。

?(3)

修光刃

精加工時，還可修磨出κrε＝0o，寬度b＝（1.2～1.5）f 與進給方向平行的修光刃，切除掉殘留面積。

這種修光刃能在進給量較大時，還能獲得較高的表面加工質量。修光刃 常用于端銑刀

1.9 切削用量的選擇

1）切削用量對加工質量的影響

當切削速度增大時，切削力減小，可減小或避免積屑瘤，有利于提高加工質量 進給量增大使工件殘留面積的高度顯著增大，表面更粗糙。

切削深度增大，時切削力和工件變形增大，可能引起振動，使零件的加工精度和表面質量下降。

2)切削用量對刀具耐用度的影響

在切削用量中，切削速度對刀具耐用度的影響最大，進給量次之，切削深度影響最小 3)選擇切削用量的原則

粗加工：首先選擇大的切削深度，其次選擇較大的進給量，最后確定合理的切削速度。精加工：一般取較小的切削深度和進給量，盡可能選擇較高的切削速度。? 對切削用量三要素選擇方法

?（1）背吃刀量的選擇

? 粗加工時（表面粗糙度Ra50～12.5μm）：在允許的條件下，盡量一次切除該工序的全部余量。如分兩次走刀，則第一次背吃刀量盡量取大，第二次背吃刀量盡量取小些。

? 半精加工時（表面粗糙度Ra6.3～3.2μm），背吃刀量一般為0.5～2㎜。）? 精加工時（表面粗糙度Ra1.6～0.8μm），背吃刀量為0.1～0.4㎜。

?（2）進給量的選擇

? 粗加工時，進給量主要考慮工藝系統所能承受的最大進給量。

? 精加工和半精加工時，最大進給量主要考慮加工精度和表面粗糙度。另外還要考慮工件材料，刀尖圓弧半徑、切削速度等。

P39 表1-8、1-9.?（3）切削速度的選擇 ? 切削速度的選取原則是：

? 粗車時，應選較低的切削速度，精加工時選擇較高的切削速度；

? 加工材料強度硬度較高時，選較低的切削速度，反之取較高切削速度； ? 刀具材料的切削性能越好，切削速度越高?？刹楸?-11得到

第三篇：《數控加工工藝及設備》教案

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注

第一章

數控加工工藝及設備基礎

第一節(jié)

機床數控技術與數控加工設備概述

一、機床中有關數控的基本概念

1．數字控制（數控）及數控技術

一般意義的數字控制是指用數字化信息對過程進行的控制，是相對模擬控制而言的。機床中的數字控制是專指用數字化信號對機床的工作過程進行的可編程自動控制，簡稱為數控（NC）。這種用數字化信息進行自動控制的技術就叫數控技術。

2．數控系統

是實現數控技術相關功能的軟硬件模塊的有機集成系統，是數控技術的載體，它能自動閱讀輸入載體上事先給定的程序，并將其譯碼，從而使機床運動并加工零件。

在其發(fā)展過程中有硬件數控系統和計算機數控系統兩類。

早期的數控系統主要由數控裝置、主軸驅動及進給驅動裝置等部分組成，數字信息由數字邏輯電路來處理，數控系統的所有功能都由硬件實現，故又稱為硬件數控系統（NC系統）。

3．計算機數控系統

是以計算機為核心的數控系統，由裝有數控系統程序的專用計算機、輸入輸出設備、可編程邏輯控制器（PLC）、存儲器、主軸驅動及進給驅動裝置等部分組成，習慣上又稱為CNC系統。CNC系統已基本取代硬件數控系統（NC系統）。

4．開放式CNC系統

國際電子與電氣工程師協會提出的開放式CNC系統的定義是：一個開放式CNC系統應保證使開發(fā)的應用軟件能在不同廠商提供的不同的軟硬件平臺上運行，且能與其它應用軟件系統協調工作。

根據這一定義，開放式CNC系統至少包括以下五個特征：

（1）對使用者是開放的：應可以采用先進的圖形交互方式支持下的簡易編程方法，使得數控機床的操作更加容易；

（2）對機床制造商是開放的：應允許機床制造商在開放式CNC系統軟件的基礎上開發(fā)專用的功能模塊及用戶操作界面；

（3）對硬件的選擇是開放的：即一個開放式CNC系統應能在不同的硬件平臺上運行；

（4）對主軸及進給驅動系統是開放的：即能控制不同廠商提供的主軸及進給驅動系統；

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（5）對數據傳輸及交換等是開放的。

開放式CNC系統是數控系統未來發(fā)展的方向。5．數控機床

是指應用數控技術對其加工過程進行自動控制的機床。國際信息處理聯盟第五技術委員會對數控機床作了如下定義：數控機床是一種裝有程序控制系統的機床，該系統能邏輯地處理具有特定代碼或其它符號編碼指令規(guī)定的程序。

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二、數控機床的組成

1．計算機數控裝置（CNC裝置）

計算機數控裝置是計算機數控系統的核心。其主要作用是根據輸入的零件加工程序或操作命令進行相應的處理，然后輸出控制命令到相應的執(zhí)行部件（伺服單元、驅動裝置和PLC等），完成零件加工程序或操作者所要求的工作。它主要由計算機系統、位置控制板、PLC接口板、通訊接口板、擴展功能模塊以及相應的控制軟件等模塊組成。

2．伺服單元、驅動裝置和測量裝置

伺服單元和驅動裝置包括主軸伺服驅動裝置及主軸電機和進給伺服驅動裝置及進給電機。測量裝置是指位置和速度測量裝置，它是實現主軸、進給速度閉環(huán)控制和進給位置閉環(huán)控制的必要裝置。主軸伺服系統的主要作用是實現零件加工的切削運動，其控制量為速度。進給伺服系統的主要作用是實現零件加工的成形運動，其控制量為速度和位置，特點是能靈敏、準確地跟蹤CNC裝置的位置和速度指令。

3．控制面板

控制面板又稱操作面板，是操作人員與數控機床（系統）進行信息交互的工具。操作人員可以通過它對數控機床（系統）進行操作、編程、調試或對機床參數進行設定和修改，也可以通過它了解或查詢數控機床（系統）的運行狀態(tài)。它是數控機床的一個輸入輸出部件，主要由按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計算機鍵盤一樣）和顯示器等部分組成。

4．控制介質與程序輸入輸出設備

控制介質是記錄零件加工程序的媒介，是人與機床建立聯系的介質。程序輸入輸出設備是CNC系統與外部設備進行信息交互的裝置，其作用是將記錄在控制介質上的零件加工程序輸入CNC系統，或將已調試好的零件加工程序通過輸出設備存放或記錄在相應的介質上。目前數控機床常用的控制介質和程序輸入輸出設備是磁盤和磁盤驅動器等。

此外，現代數控系統一般可利用通訊方式進行信息交換。這種方式是實現CAD／CAM的集成、FMS（柔性制造系統）和CIMS（計算機集成制造系統）的基本技術。目前在數控機床上常用的通訊方式有：

（1）串行通訊；（2）自動控制專用接口；（3）網絡技術。

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5．PLC、機床I/O電路和裝置

PLC是用于進行與邏輯運算、順序動作有關的I/O控制，它由硬件和軟件組成；機床I/O電路和裝置是用于實現I/O控制的執(zhí)行部件，是由繼電器、電磁閥、行程開關、接觸器等組成的邏輯電路。它們共同完成以下任務：

（1）接受CNC的M、S、T指令，對其進行譯碼并轉換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關動作；

（2）接受操作面板和機床側的I/O信號，送給CNC裝置，經其處理后，輸出指令控制CNC系統的工作狀態(tài)和機床的動作。

6．機床本體

機床本體是數控系統的控制對象，是實現加工零件的執(zhí)行部件。它主要由主運動部件（主軸、主運動傳動機構）、進給運動部件（工作臺、拖板以及相應的傳動機構）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置、自動工件交換（APC）系統、自動刀具交換（ATC）系統和輔助裝置（如冷卻、潤滑、排屑、轉位和夾緊裝置等）組成。

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注

三、數控機床的分類

1．按控制功能分類（1）點位控制數控機床

這類數控機床僅能控制兩個坐標軸帶動刀具或工作臺，從一個點（坐標位置）準確地快速移動到下一個點（坐標位置），然后控制第三個坐標軸進行鉆、鏜等切削加工。它具有較高的位置定位精度，在移動過程中不進行切削加工，因此對運動軌跡沒有要求。點位控制的數控機床主要用于加工平面內的孔系，主要有數控鉆床、數控鏜床、數控沖床、三坐標測量機等。

（2）直線控制數控機床

這類數控機床可控制刀具或工作臺以適當的進給速度，從一個點以一條直線準確地移動到下一個點，移動過程中能進行切削加工，進給速度根據切削條件可在一定范圍內調節(jié)。現代組合機床采用數控進給伺服系統，驅動動力頭帶著多軸箱軸向進給進行鉆、鏜等切削加工，它可以算作一種直線控制的數控機床。

（3）輪廓控制數控機床

這類數控機床具有控制幾個坐標軸同時協調運動，即多坐標軸聯動的能力，使刀具相對于工件按程序規(guī)定的軌跡和速度運動，能在運動過程中進行連續(xù)切削加工。這類數控機床有用于加工曲線和曲面形狀零件的數控車床、數控銑床、加工中心等。現代的數控機床基本上都是這種類型。若根據其聯動軸數還可細分為2軸（X、Z軸聯動或X、Y軸聯動）、2.5軸（任意2軸聯動，第3軸周期進給）、3軸（X、Y、Z3軸聯動）、4軸（X、Y、Z和A或B4軸聯動）、5軸（X、Y、Z和A、C或X、Y、Z和B、C或X、Y、Z和A、B5軸聯動）聯動數控機床，聯動坐標軸數越多，則加工程序的編制越難，通常3軸聯動以上的零件加工程序只能采用自動編程系統編制。

2．按進給伺服系統類型分類

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按數控系統的進給伺服子系統有無位置測量反饋裝置可分為開環(huán)數控機床和閉環(huán)數控機床，在閉環(huán)數控系統中根據位置測量裝置安裝的位置又可分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。

（1）開環(huán)數控機床

開環(huán)數控機床采用開環(huán)進給伺服系統。開環(huán)進給伺服系統沒有位置測量反饋裝置，信號流是單向的（數控裝置→進給系統），故系統穩(wěn)定性好。但由于無位置反饋，精度相對閉環(huán)系統來講不高，其精度主要取決于伺服驅動系統和機械傳動機構的性能和精度。該系統一般以步進電機作為伺服驅動元件。它具有結構簡單、工作穩(wěn)定、調試方便、維修簡單、價格低廉等優(yōu)點，在精度和速度要求不高、驅動力矩不大的場合得到廣泛應用。

（2）半閉環(huán)數控機床

半閉環(huán)數控系統的位置檢測點是從驅動電機（常用交、直流伺服電機）或絲杠端引出，通過檢測電機和絲杠旋轉角度來間接檢測工作臺的位移量，而不是直接檢測工作臺的實際位置。由于在半閉環(huán)環(huán)路內不包括或只包括少量機械傳動環(huán)節(jié)，可獲得較穩(wěn)定的控制性能，其系統穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統，但比閉環(huán)要好。另外，在位置環(huán)內各組成環(huán)節(jié)的誤差可得到某種程度的糾正，位置環(huán)外不能直接消除的如絲杠螺距誤差、齒輪間隙引起的運動誤差等，可通過軟件補償這類誤差來提高運動精度，因此在現代CNC機床中得到了廣泛應用。

（3）閉環(huán)數控機床

閉環(huán)進給伺服系統的位置檢測點是工作臺，它直接對工作臺的實際位置進行檢測。理論上講，可以消除整個驅動和傳動環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動量，具有很高的位置控制精度。但由于位置環(huán)內的許多機械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，很容易造成系統不穩(wěn)定。因此閉環(huán)系統的設計、安裝和調試都有相當的難度，對其組成環(huán)節(jié)的精度、剛性和動態(tài)特性等都有較高的要求，價格昂貴。這類系統主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數控機床等。

3．按工藝用途（機床類型）分類

（1）切削加工類

即具有切削加工功能的數控機床。在金屬切削機床常用的車床、銑床、刨床、磨床、鉆床、鏜床、插床、拉床、切斷機床、齒輪加工機床等中，國內外都開發(fā)了數控機床，而且品種越來越細。比如，在數控磨床中不僅有數控外圓磨床，數控內圓磨床，集可磨外圓、內圓于一機的數控萬能磨床，數控平面磨床，數控坐標磨床，數控工具磨床，數控無心磨床，數控齒輪磨床，還有專用或專門化的數控軸承磨床，數控外螺紋磨床，數控內螺紋磨床，數控雙端面磨床，數控凸輪軸磨床，數控曲軸磨床，能自動換砂輪的數控導軌磨床（又稱導軌磨削中心）等等，還有工藝范圍更寬的車削中心、加工中心、柔性制造單元（FMC）等。

（2）成型加工類

是具有通過物理方法改變工件形狀功能的數控機床。如數控折彎機、數控沖床、數控彎管機、數控旋壓機等。

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（3）特種加工類

是具有特種加工功能的數控機床。如數控電火花線切割機床，數控電火花成型機床，帶有自動換電極功能的“電加工中心”，數控激光切割機床，數控激光熱處理機床，數控激光板料成型機床，數控等離子切割機等。

（4）其它類型

一些廣義上的數控設備。如數控裝配機、數控測量機、機器人等。

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四、數控機床的基本結構特征和主要輔助裝置

1．數控機床的基本結構特征

（1）機床剛性提高，抗振性能大為改善；（2）機床熱變形降低；（3）機床中間傳動環(huán)節(jié)減少；

（4）機床各個運動副間的摩擦系數較小；（5）機床功能部件增多。2．數控機床的主要輔助裝置

數控機床的輔助裝置是一個完整的機器或裝置，其作用是完成配合機床對零件加工的輔助工作。諸如切削液或油液處理系統中的冷卻過濾裝置，油液分離裝置，吸塵吸霧裝置，潤滑裝置及輔助主機實現傳動和控制的氣、液動裝置等，雖然這些裝置在某些自動化或精密型非數控機床上已配備使用，但是，數控機床要求配備的裝置的質量、性能更為精化。

除上述通用輔助裝置外，還有對刀儀、自動排屑器、物料儲運及上下料裝置等。

五、數控機床的規(guī)格、性能和可靠性指標

1．規(guī)格指標

規(guī)格指標是指數控機床的基本能力指標，主要有以下幾方面：

（1）行程范圍和擺角范圍

行程范圍是指坐標軸可控的運動區(qū)間，它反映該機床允許的加工空間，一般情況下工件輪廓尺寸應在加工空間的范圍之內。擺角范圍是指擺角坐標軸可控的擺角區(qū)間，也反映該機床的加工空間。

（2）工作臺面尺寸

它反映該機床安裝工件的最大范圍，通常應選擇比最大加工工件稍大一點的面積，這是因為要預留夾具所需的空間。

（3）承載能力

它反映該機床能加工零件的最大重量。

（4）主軸功率和進給軸扭矩

它反映該機床的加工能力，同時也可間接反映機床的剛度和強度。

（5）控制軸數和聯動軸數

數控機床的控制軸數通常是指機床數控裝置能夠控制的進給軸數。數控機床控制軸數與數控裝置的運算處理能力、運算速度及內存容量等有關。聯動軸數是指數控機床同時控制多個進給軸，使它們按規(guī)定的路線和進給速度所確定的規(guī)律運動的進給軸數目。它反映數控機床的曲面加工能力。

（6）刀庫容量

是指刀庫能存放加工所需刀具的數量，它反映該機床能加工工序內容的多少。目前常見的中小型加工中心多為16~60把，大型加工中心達

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100把以上。

2．性能指標

（1）分辨率與脈沖當量

分辨率是指兩個相鄰的分散細節(jié)之間可以分辨的最小間隔。對測量系統而言，分辨率是可以測量的最小增量；對控制系統而言，分辨率是可以控制的最小位移增量。數控裝置每發(fā)出一個脈沖信號，反映到機床移動部件上的移動量，通常稱為脈沖當量。脈沖當量是設計數控機床的原始數據之一，其數值的大小決定數控機床的加工精度和表面質量。脈沖當量越小，數控機床的加工精度和加工表面質量越高。

（2）最高主軸轉速和最大加速度

最高主軸轉速是指主軸所能達到的最高轉速，它是影響零件表面加工質量、生產效率以及刀具壽命的主要因素之一。最大加速度是反映主軸速度提速能力的性能指標，也是加工效率的重要指標。

（3）最高快移速度和最高進給速度

最高快移速度是指進給軸在非加工狀態(tài)下的最高移動速度，最高進給速度是指進給軸在加工狀態(tài)下的最高移動速度，它們也是影響零件加工質量、生產效率以及刀具壽命的主要因素。

另外，還有換刀速度和工作臺交換速度，它們也是影響生產效率的性能指標。3．可靠性指標

（1）平均無故障時間MTBF（Mean time between failures）

它是指一臺數控機床在使用中平均兩次故障間隔的時間，即數控機床在壽命范圍內總工作時間和總故障次數之比，即

MTBF?總工作時間

總故障次數備

注

很顯然，這段時間越長越好。

（2）平均修復時間MTTR（Mean time to restore。）

它是指一臺數控機床從開始出現故障直到能正常工作所用的平均修復時間，即

MTTR?總故障停機時間

總故障次數考慮到實際系統出現故障總是難免的，故對于可維修的系統，總希望一旦出現故障，修復的時間越短越好，即希望MTTR越短越好。

（3）平均有效度A 如果把MTBF看作設備正常工作的時間，把MTTR看作設備不能工作的時間，那么正常工作時間與總時間之比稱為設備的平均有效度A，即

A?平均無故障時間MTBF ?平均無故障時間?故障平均修復時間MTBF?MTTR平均有效度反映了設備提供正確使用的能力，是衡量設備可靠性的一個重要指標。

六、數控機床的精度項目及檢驗

數控機床的精度項目主要包括幾何精度、定位精度和切削精度。1．主要幾何精度項目及檢驗

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數控機床的幾何精度

是綜合反映機床的關鍵零部件及其組裝后的幾何形位誤差的指標。該指標可分為兩類：一類是對機床的基礎件和運動大件（如床身、立柱、工作臺、主軸箱等）的直線度、平面度、垂直度等的要求，如工作臺面的平面度，各坐標方向移動的直線度和相互垂直度，X、Y（立式）或X、Z（臥式）坐標方向移動時工作臺面的平行度，X坐標方向移動時工作臺面T形槽側面的平行度等；另一類是對機床主軸的要求，如主軸的軸向竄動，主軸孔的徑向跳動，主軸箱移動時主軸軸線的平行度，主軸軸線與工作臺面的垂直度（立式）或平行度（臥式）等。

以臥式加工中心為例，主要有以下各項：（1）X、Y、Z坐標的相互垂直度；（2）工作臺面的平面度；

（3）X軸和Z軸移動工作臺面的平行度；（4）主軸回轉軸心線對工作臺面的平行度；（5）主軸在X、Y、Z各軸方向移動的直線度；（6）X軸移動工作臺邊界定位基準面的平行度；

（7）工作臺中心線到邊界定位器基準面之間的距離精度；（8）主軸軸向跳動；（9）主軸孔徑向跳動。

幾何精度常用檢測工具有精密水平儀、精密方箱、直角尺、平尺、千分表、測微儀、高精度主軸心棒等。

2．定位精度的項目及檢驗

數控機床定位精度是指機床各運動部件在數控裝置的控制下空載運動所能達到的位置準確程度。根據各軸能達到的位置精度就能判斷出加工時零件所能達到的精度。

（l）直線運動定位精度

是指數控機床的移動部件沿某一坐標軸運動時實際值與給定值的接近程度，其誤差稱為直線運動定位誤差。

Xij??Pij??Pj

（1-1）

Xij??Pij??Pj

（1-2）i=1，2，3??n

代表向每一目標趨近的次數；

j=1，2，3??m

代表目標位置。

備

注

n次單向趨近目標位置Pj時，可得到單向平均位置偏差Xj?和Xj?的值。Xj??n Xj??n?Xi?1nnij?

（1-3）

?Xi?1ij?

（1-4）

這樣可得到從正、負方向趨近目標位置Pj時的反向差值Bj。

《數控加工工藝及設備》教案

內

容

Bj?Xj??Xj?

（1-5）n次單向趨近目標位置Pj時的標準偏差Sj?和Sj?為

備

注

Sj??1n?11n?1??Xi?1nnij??Xj???

2（1-6）

Sj????Xi?1ij??Xj?2

（1-7）

定位精度A可分為單向定位精度Au和雙向定位精度Ab二種。單向定位精度Au是取正、負方向趨近目標位置時定位誤差中的最大值。正、負方向趨近目標位置時的定位精度如下：

?

A??3S??3S??

（1-9）雙向定位精度A為?X??3S??、?X??3S??中的最大值與?X??3S??、?X??3S??中的最小值之差值，即

A??X?3S???X?3S?

（1-10）

Au??Xj??3Sj?max?Xj??3Sj?min

（1-8）

ujjmaxjjminb????X??????Xjjjjjjjjbjjmaxjjmin正常情況下，實際加工的某一坐標軸任意兩點間的距離誤差大約為該軸雙向定位精度的2倍。

（2）直線運動的重復定位精度

是指在同一臺數控機床上，應用相同程序、相同代碼加工一批零件，所得到結果的一致程度。一般情況下，重復定位精度是正態(tài)分布的偶然性誤差，它影響一批零件加工的一致性，是反映軸運動精度穩(wěn)定性的最基本指標。

重復定位精度R為標準偏差Sj?和Sj?中最大值的6倍，即

R?6?Sj?max

（1-11）（3）直線運動的反向誤差B

直線運動的反向誤差也叫失動量，是該坐標軸進給傳動鏈上驅動部件（如伺服電動機、伺服液壓馬達和步進電動機等）的反向死區(qū)及各機械運動傳動副的反向間隙和彈性變形等誤差的綜合反映。誤差越大，則定位精度和重復定位精度也越差。

B?Bjmax

（1-12）

（4）直線運動的原點返回精度（回零精度）

是指數控機床各坐標軸達到規(guī)定零點的準確程度，其誤差稱為回零誤差。實質上是該坐標軸上一個特殊點的重復定位精度。

（5）分度精度A

是指分度工作臺在分度時指令要求回轉的角度值與實際回轉的角度值的差值。

《數控加工工藝及設備》教案

內

容

A?Qj?3Sj備

注

??max?Qj?3Sj??min

（1-13）

3．切削精度的項目及檢驗

機床的切削精度是一項綜合精度指標，它不僅反映了機床的幾何精度和定位精度，同時還反映了試件的材料、環(huán)境溫度、刀具性能以及切削條件等各種因素造成的誤差。

（1）鏜孔精度檢查

（2）端銑刀銑削平面精度檢查

（3）直線銑削精度檢查

（4）斜線銑削精度檢查（5）圓弧銑削精度檢查

七、數控機床的主要功能

1．多軸控制功能

是指CNC系統能控制和能聯動控制數控機床各坐標軸的進給運動的功能。CNC系統的控制進給軸有：移動軸和回轉軸，基本軸和附加軸。

2．準備功能

即G功能——指令機床運動方式的功能。3．多種函數插補功能和固定循環(huán)功能

插補功能是指數控系統進行零件表面（平面或空間曲面）加工軌跡插補運算的功能。一般CNC系統僅具有直線和圓弧插補，較為高檔的數控系統還具有拋物線、橢圓、極坐標、正弦線、螺旋線以及樣條曲線等插補功能。

在數控加工中，有些加工內容如鉆孔、鏜孔、攻螺紋等，所做的動作需要循環(huán)且十分典型，數控系統預先將這些循環(huán)動作用G代碼進行定義，在加工時使用這類G代碼，可大大簡化編程工作量，此即固定循環(huán)功能。

4．補償功能

（1）刀具半徑和長度補償功能

該功能能實現按零件輪廓編制的程序控制刀具中心的軌跡，以及在刀具半徑和長度發(fā)生變化（如刀具更換、刀具磨損）時，可對刀具半徑或長度作相應的補償。該功能由G指令或T指令實現。

（2）傳動鏈誤差、反向間隙誤差補償功能

螺距誤差補償可預先測量出螺距誤差和反向間隙，然后按要求輸入CNC裝置相應的儲存單元內，在加工過程中進行實時補償。

（3）智能補償功能

外界干擾產生的隨機誤差，可采用人工智能、專家系統等方法建立模型，實施智能補償。如熱變形引起的誤差，裝置將會在相應地方自動進行補償。

5．主軸功能

是指數控系統對切削速度的控制功能。主要有以下五種控制功能：（1）主軸轉速（切削速度）——實現刀具切削點切削速度的控制功能，單位為r／min（m／min）。

（2）恒線速度控制——實現刀具切削點的切削速度為恒速的控制功能。

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容

（3）主軸定向控制——實現主軸周向定位于特定點的控制功能。（4）C軸控制——實現主軸周向任意位置的控制功能。

（5）切削倍率——實現人工實時修調切削速度，即通過面板的倍率開關在0％~200％之間對其進行實時修調。

6．進給功能

是指數控系統對進給速度的控制功能。主要有以下三種控制功能：（1）進給速度——控制刀具或工作臺的運動速度，單位為mm／min；（2）同步進給速度——實現切削速度和進給速度的同步，單位為mm／r，用于加工螺紋；

（3）進給倍率——實現人工實時修調進給速度，即通過面板的倍率開關在0％~200％之間對其進行實時修調。

7．宏程序功能

通過編輯子程序中的變量來改變刀具路徑和刀具位置的功能。8．輔助功能

即M功能——規(guī)定主軸的起、停、轉向，工件的夾緊和松開，冷卻泵的接通和斷開等機床輔助動作的功能。

9．刀具管理功能

是實現對刀具幾何尺寸和刀具壽命的管理及刀具選擇功能。刀具幾何尺寸是指刀具的半徑和長度，這些參數供刀具補償功能使用。刀具壽命是指總計切削時間，當某刀具的時間壽命到期時，CNC系統將提示用戶更換刀具。另外，CNC系統都具有T功能即刀具號管理功能，它用于標識刀庫中的刀具和自動選擇加工刀具。

10．人機對話功能

在CNC裝置中配有單色或彩色陰極射線管，俗稱顯示器（CRT），通過軟件可實現字符和圖形的顯示，以方便用戶操作和使用。主要功能有：菜單結構的操作界面；數據及零件加工程序的輸入及環(huán)境編輯；系統和機床參數、狀態(tài)、故障信息的顯示、查詢等。

11．自診斷功能

是指CNC系統防止故障發(fā)生及故障診斷、故障定位和防止故障擴大的功能。12．通訊功能

通訊功能是指CNC裝置與外界進行信息和數據交換的功能。

備

注

第二節(jié)

數控加工原理與數控加工工藝概述

數控加工

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（簡稱為數控程序），輸入數控系統，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。

數控加工技術

是將普通金屬切削加工、計算機數控、計算機輔助制造等技

《數控加工工藝及設備》教案

內

容

術綜合的一門先進加工技術。在以上各個領域的進步推動下，尤其是計算機技術的飛速發(fā)展下，數控加工技術正從深度、廣度上對機械加工技術進行革命性的變革。

備

注

一、數控加工原理

1．數控加工的過程

首先要將被加工零件圖上的幾何信息和工藝信息數字化，即將刀具與工件的相對運動軌跡、加工過程中主軸速度和進給速度的變換、冷卻液的開關、工件和刀具的交換等控制和操作，都按規(guī)定的代碼和格式編成加工程序，然后將該程序送入數控系統。數控系統則按照程序的要求，先進行相應的運算、處理，然后發(fā)出控制命令，使各坐標軸、主軸以及輔助動作相互協調，實現刀具與工件的相對運動，自動完成零件的加工。

2．數控加工中的數據轉換過程（1）譯碼

譯碼程序的主要功能是將用文本格式（通常用ASCⅡ碼）表達的零件加工程序，以程序段為單位轉換成刀補處理程序所要求的數據結構（格式），該數據結構用來描述一個程序段解釋后的數據信息。它主要包括：X、Y、Z等坐標值，進給速度，主軸轉速，G代碼，M代碼，刀具號，子程序處理和循環(huán)調用處理等數據或標志的存放順序和格式。

（2）刀補處理（計算刀具中心軌跡）

為方便編程，零件加工程序通常是按零件輪廓或按工藝要求設計的進給路線編制的，而數控機床在加工過程中控制的是刀具中心（準確說是刀位點）軌跡，因此在加工前必須將編程軌跡變換成刀具中心的軌跡。刀補處理就是完成這種轉換的處理程序。

（3）插補計算

數控編程提供了刀具運動的起點、終點和運動軌跡，而刀具怎么從起點沿運動軌跡走向終點則由數控系統的插補裝置或插補軟件來控制。該程序以系統規(guī)定的插補周期?T定時運行，它將由各種線形（直線、圓弧等）組成的零件輪廓，按程序給定的進給速度F，實時計算出各個進給軸在?T內的位移指令（?X1、?Y1、?），并送給進給伺服系統，實現成形運動。

（4）PLC控制

CNC系統對機床的控制分為對各坐標軸的速度和位置的“軌跡控制”和對機床動作的“順序控制” 或稱“邏輯控制”。后者是指在數控機床運行過程中，以CNC內部和機床各行程開關、傳感器、按鈕、繼電器等開關信號狀態(tài)為條件，并按預先規(guī)定的邏輯關系對諸如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開，液壓、冷卻、潤滑系統的運行等進行的控制。PLC控制就是實現上述功能的功能模塊。

數控加工原理就是將預先編好的加工程序以數據的形式輸入數控系統，數控系統通過譯碼、刀補處理、插補計算等數據處理和PLC協調控制，最終實現零件

《數控加工工藝及設備》教案

內

容 的自動化加工。

備

注

二、數控加工工藝和數控加工工藝過程的概念、主要內容及特點

（一）數控加工工藝和數控加工工藝過程的概念

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，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(fā)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。

2．數控加工工藝過程

是利用切削工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(tài)等，使其成為成品或半成品的過程。

（二）數控加工工藝和數控加工工藝過程的主要內容（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、校驗與修改；

（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。

（三）數控加工工藝的特點 1．數控加工工藝內容要求具體、詳細 2．數控加工工藝要求更嚴密、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 4．制定數控加工工藝選擇切削用量時要考慮進給速度對加工零件形狀精度的影響

5．制定數控加工工藝時要特殊強調刀具選擇的重要性 6．數控加工工藝的特殊要求

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

三、數控加工工藝與數控編程的關系

1．數控程序

輸入數控機床，執(zhí)行一個確定的加工任務的一系列指令，稱為數控程序或零件程序。

2．數控編程

即把零件的工藝過程、工藝參數及其它輔助動作，按動作順序和數控機床規(guī)定的指令、格式，編成加工程序，再記錄于控制介質即程序載體（磁盤等），輸入數控裝置，從而指揮機床加工并根據加工結果加以修正的過程。

3．數控加工工藝與數控編程的關系

數控加工工藝分析與處理是數控編程

《數控加工工藝及設備》教案

內

容 的前提和依據，沒有符合實際的、科學合理的數控加工工藝，就不可能有真正可行的數控加工程序。而數控編程就是將制定的數控加工工藝內容程序化。

備

注

第三節(jié)

數控機床的坐標系統一、數控機床的坐標系

1．標準坐標系和運動方向

標準坐標系采用右手直角笛卡兒定則?；咀鴺溯S為X、Y、Z并構成直角坐標系，相應每個坐標軸的旋轉坐標分別為A、B、C。

基本坐標軸X、Y、Z的關系及其正方向用右手直角定則判定，拇指為X軸，食指為Y軸，中指為Z軸，圍繞X、Y、Z各軸的回轉運動及其正方向?A、?B、?C分別用右手螺旋定則判定，拇指為X、Y、Z的正向，四指彎曲的方向為對應的A、B、C的正向。與?X、?Y、?Z、?A、?B、?C相反的方向相應用帶“′”的?X′、?Y′、?Z′、?A′、?B′、?C′表示。注意，?X′、?Y′、?Z′之間不符合右手直角笛卡兒定則。

由于數控機床各坐標軸既可以是刀具相對于工件運動，也可以是反之，所以ISO標準規(guī)定：

（l）不論機床的具體結構是工件靜止、刀具運動，或是工件運動、刀具靜止，在確定坐標系時，一律看作是刀具相對靜止的工件運動。

（2）機床的直線坐標軸X、Y、Z的判定順序是：先Z軸，再X軸，最后按右手定則判定Y軸。

（3）坐標軸名（X、Y、Z、A、B、C）不帶“′”的表示刀具運動；帶“′”的表示工件運動，如圖1-16所示。

（4）增大工件與刀具之間距離的方向為坐標軸正方向。2．坐標軸判定的方法和步驟（1）Z軸

規(guī)定平行于機床主軸軸線的坐標軸為Z軸。對于有多個主軸或沒有主軸的機床（如刨床），標準規(guī)定垂直于工件裝夾面的軸為Z軸。對于能擺動的主軸，若在擺動范圍內僅有一個坐標軸平行主軸軸線，則該軸即為Z軸，若在擺動范圍內有多個坐標軸平行主軸軸線，則規(guī)定其中垂直于工件裝夾面的坐標軸為Z軸。

規(guī)定刀具遠離工件的方向為Z軸的正方向（?Z）。（2）X軸

對于工件旋轉的機床，X軸的方向是在工件的徑向上，且平行于橫滑座，刀具離開工件旋轉中心的方向為X軸正方向；對于刀具旋轉的立式機床，規(guī)定水平方向為X軸方向，且當從刀具（主軸）向立柱看時，X正向在右邊；對于刀具旋轉的臥式機床，規(guī)定水平方向仍為X軸方向，且從刀具（主軸）尾端向工件看時，右手所在方向為X軸正方向。

（3）Y軸

《數控加工工藝及設備》教案

內

容

Y軸垂直于X、Z坐標軸。Y軸的正方向根據X和Z坐標軸的正方向按照右

備

注

手直角笛卡兒定則來判斷。

（4）旋轉運動A、B和C

A、B和C表示其軸線分別平行于X、Y和Z坐標的旋轉運動。A、B和C的正方向可按右手螺旋定則確定。

（5）附加坐標軸的定義

如果在X、Y、Z坐標以外，還有平行于它們的坐標，可分別指定為U、V、W。若還有第三組運動，則分別指定為P、Q和R。

（6）主軸正旋轉方向與C軸正方向的關系

主軸正旋轉方向

從主軸尾端向前端（裝刀具或工件端）看順時針方向旋轉為主軸正旋轉方向。對于普通臥式數控車床，主軸的正旋轉方向與C軸正方向相同。對于鉆、鏜、銑、加工中心機床，主軸的正旋轉方向為右旋螺紋進入工件的方向，與C軸正方向相反。所以不能誤認為C軸正方向即為主軸正旋轉方向。

二、機床坐標系與工件坐標系

1．機床坐標系與機床原點、機床參考點

（1）機床坐標系

機床坐標系是機床上固有的坐標系，是用來確定工件坐標系的基本坐標系，是確定刀具（刀架）或工件（工作臺）位置的參考系，并建立在機床原點上。機床坐標系各坐標和運動正方向按前述標準坐標系規(guī)定設定。

（2）機床原點

現代數控機床都有一個基準位置，稱為機床原點，是機床制造商設置在機床上的一個物理位置，其作用是使機床與控制系統同步，建立測量機床運動坐標的起始點。

（3）機床參考點

與機床原點相對應的還有一個機床參考點，它也是機床上的一個固定點，通常不同于機床原點。一般來說，加工中心的參考點設在工作臺位于負極限位置時的一基準點上。

2．工件坐標系與工件坐標系原點（1）工件坐標系

編程人員在編程時設定的坐標系，也稱為編程坐標系。（2）工件坐標系原點

也稱為工件原點或編程原點，一般用G92或G54~G59指令指定。（3）工件坐標系坐標軸的確定

坐標原點選定后，接著就是坐標軸的確定。工件坐標系坐標軸確定的原則為：根據工件在機床上的安放方向與位置決定Z軸方向，即工件安放在數控機床上時，工件坐標系的Z軸與機床坐標系Z軸平行，正方向一致，在工件上通常與工件主要定位支撐面垂直；然后，選擇零件尺寸較長方向或切削時的主要進給方向

《數控加工工藝及設備》教案

內

容

為X軸方向，在機床上安放后，其方位與機床坐標系X軸方位平行，正向一致；過原點與X、Z軸垂直為Y軸，根據右手定則，確定Y軸的正方向。

3．裝夾原點

有的機床還有一個重要的原點，即裝夾原點，是工件在機床上安放時的一個重要參考點。

備

注

第四節(jié)

插補原理及與加工精度和加工效率的關系

一、數控加工軌跡控制原理——插補原理

插補的任務就是要根據進給速度的要求，完成在輪廓起點和終點之間的中間點的坐標值計算。目前常用的插補方法有兩類：脈沖增量插補法和數據采樣插補法。

（一）脈沖增量插補

脈沖增量插補是模擬硬件插補的原理，把計算機每次插補運算產生的指令輸出到伺服系統，伺服系統根據進給脈沖進給，以驅動工作臺運動。計算機每發(fā)出一個脈沖，工作臺移動一個基本長度單位（脈沖當量），并且每次插補的結果僅產生一個行程增量，每進給一步（一個脈沖當量），計算機就要進行一次插補運算，進給速度受計算機插補速度的限制，因此很難滿足現代數控機床高速度的要求。

（二）數據采樣插補法

數據采樣插補原理是將加工一段直線或圓弧的時間劃分為若干相等的插補周期，每經過一個插補周期就進行一次插補計算，算出在該插補周期內各坐標軸的進給量，邊計算邊加工，若干次插補周期后完成一個曲線段的加工，即從曲線段的起點走到終點。數據采樣插補是根據用戶程序的進給速度，將給定輪廓曲線分割為每一插補周期的進給段，即輪廓步長。每一個插補周期，執(zhí)行一次插補運算，計算出下一個插補點（動點）坐標，從而計算出下一周期各個坐標的進給量，如?X、?Y等，進而得出下一插補點的指令位置。插補周期可以等于采樣周期，也可以是采樣周期的整倍數。對于直線插補，動點在一個插補周期內運動的直線段與給定直線重合。對于圓弧插補，動點在一個插補周期內運動的直線段以弦線（或切線、割線）逼近圓弧。

圓弧插補常用弦線逼近的方法。如圖1-25所示，用弦線逼近圓弧，會產生逼近誤差er。設?為在一個插補周期內逼近弦所對應的圓心角、r為圓弧半徑，則

???

er?r?1?cos?

（1-14）

2?????將上式中的cos??用冪級數展開，得

?2?

《數控加工工藝及設備》教案

內

容

???er?r?1?cos?

2??2?????2?4????2???r?1??1??????

2!4!????????備

注

??28r

（1-15）

設T為插補周期，F為刀具進給速度，則進給步長（或插補步長）l為 l?TF 用進給步長l代替弦長，有

??lr?TFr

將上式代入式（1-15），得

l21?TF? er???

（1-16）

8r8r

式（1-16）反映了逼近誤差er與插補周期T、進給速度F和圓弧半徑r的關系。

根據式1-16，可以得到一個關系式：

l?8er允r

（1-17）式中

er允——輪廓曲線允許的逼近誤差；

r——圓弧半徑；

l——輪廓步長，即單位時間（插補周期）內的進給量。

二、插補原理、進給速度與加工精度和加工效率的關系

從式1-16可以看出，逼近誤差與進給速度、插補周期的平方成正比，與圓弧半徑成反比。較小的插補周期，可以在小半徑圓弧插補時允許較大的進給速度。從另一角度講，進給速度、圓弧半徑一定的條件下，插補周期越短，逼近誤差就越小。對于一個確定的數控系統，插補周期一般是固定的，插補周期確定之后，一定的圓弧半徑，應有與之對應的最大進給速度限定，以保證逼近誤差er不超過允許值。對脈沖增量插補，進給速度越快，則脈沖當量值越大，加工誤差也就越大，插補周期越短，插補精度越高；進給速度越快，插補精度越低，但效率越高。當加工精度要求很高（如微米級）時，在數控系統一定的情況下，進給速度的快慢將影響工件的形狀精度，同時自然影響加工效率。

第五節(jié)

當今國際數控加工技術的發(fā)展趨勢

1．高速切削 2．高精度加工 3．復合化加工 4．控制智能化

《數控加工工藝及設備》教案

內

容

具體體現在以下幾個方面：（l）加工過程自適應控制技術（2）加工參數的智能優(yōu)化與選擇（3）故障自診斷功能（4）智能化交流伺服驅動裝置 5．互聯網絡化

6．計算機集成制造系統（Computer Integrated Manufacturing System，縮寫為CIMS）

一般認為CIMS應由下列六個子系統組成：（1）計算機輔助經營和生產管理系統；

（2）計算機輔助產品設計／制造等開發(fā)工程系統；（3）自動化制造加工系統；（4）計算機輔助儲運系統；（5）全廠質量控制系統；（6）數據庫與通信系統。

計算機集成制造系統的發(fā)展可以實現整個機械制造廠的全盤自動化，成為自動化工廠或無人化工廠，是自動化制造技術的發(fā)展方向。

備

注

第四篇：01材料加工工藝

《材料加工工藝》課程教學大綱

一、課程基本信息

課程編號：13106106

課程類別：專業(yè)核心課程

適應專業(yè)：材料科學與工程

總學時：64

總學分:3

課程簡介：本門課程是材料加工工程學科的主要專業(yè)技術基礎課，是研究金屬和非金屬工程材料成形工藝的技術基礎課。尤其在培養(yǎng)學生的工程意識、創(chuàng)新思想、運用規(guī)范的工程語言和解決工程實際問題的能力方面，具有其他課程不能替代的重要作用。

授課教材：《材料成形工藝基礎》，翟封祥 尹志華編，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2002年。參考書目：

[1]《材料成形技術基礎》，陳金德 邢建東編，機械工業(yè)出版社，2000年。

[2]《工程材料與材料成形工藝》，王紀安主編，高等教育出版社，2000年。

二、課程教育目標

通過教學使學生掌握金屬液態(tài)成形加工工藝，包括液態(tài)成形理論基礎、了解常用鑄造合金、掌握成形方法及其發(fā)展、工藝設計；了解金屬的塑性成形加工工藝，自由鍛與胎模鍛、掌握模鍛、鍛件結構設計、軋制、擠壓與拉拔、板料沖壓和了解金屬塑性成形新技術；掌握非金屬材料的成形加工工藝，工程塑料及橡膠成形工藝與工程陶瓷及復合材料的成形工藝；了解熱噴涂與氣相沉積技術；了解材料成形方法的選擇，掌握工程材料的選擇與材料成形方法的選擇。

三、教學內容與要求

1．金屬液態(tài)成形加工工藝

教學重點：液態(tài)成形理論基礎.教學難點：液態(tài)成形理論基礎；鑄件結構與工藝設計.教學時數：20學時

教學內容：包括液態(tài)成形理論基礎、常用鑄造合金、成形方法及其發(fā)展、工藝設計。教學方式：課堂講授

教學要求：（1）掌握金屬液態(tài)成形加工工藝，包括液態(tài)成形理論基礎；

（2）了解常用鑄造合金；

（3）掌握成形方法及其發(fā)展、工藝設計。

2.金屬的塑性成形加工工藝

教學重點：金屬塑性變形的實質；金屬塑性變形后的組織和性能.教學難點：金屬塑性變形的實質；金屬塑性變形后的組織和性能；板料沖壓.教學時數：20學時

教學內容：自由鍛與胎模鍛、模鍛、鍛件結構設計、軋制、擠壓與拉拔、板料沖壓和金屬塑性成形新技術。

教學方式：課堂講授

教學要求：（1）了解金屬的塑性成形加工工藝，自由鍛與胎模鍛；

（2）掌握模鍛、鍛件結構設計、軋制、擠壓與拉拔、板料沖壓；

（3）了解金屬塑性成形新技術

3.非金屬材料的成形加工工藝

教學重點：工程塑料及橡膠成形工藝；工程陶瓷及復合材料的成形工藝.教學難點：工程塑料及橡膠成形工藝；工程陶瓷及復合材料的成形工藝.教學時數：14學時

教學內容：工程塑料及橡膠成形工藝與工程陶瓷及復合材料的成形工藝。

教學方式：課堂講授

教學要求：（1）掌握工程塑料及橡膠成形工藝；

（2）掌握工程陶瓷及復合材料的成形工藝。

4.熱噴涂與氣相沉積技術

教學重點：熱噴涂技術、氣相沉積技術.教學難點：熱噴涂技術、氣相沉積技術.教學時數：4學時

教學內容：熱噴涂技術、氣相沉積技術。

教學方式：課堂講授

教學要求：了解熱噴涂與氣相沉積技術。

5.材料成形方法的選擇

教學重點：工程材料的選擇、材料成形方法的選擇.教學難點：工程材料的選擇、材料成形方法的選擇.教學時數：6學時

教學內容：工程材料的選擇、材料成形方法的選擇。

教學方式：課堂講授

教學要求：（1）了解材料成形方法的選擇；

（2）掌握工程材料的選擇與材料成形方法的選擇.四、作業(yè)

該課程原則上每次課都布置作業(yè)，除了教材中的習題，也可以補充一些典型習題。

五、考核方式與成績評定

考核方式：考試

成績評定：總評成績＝平時成績（30%）+期末考試（70%），其中平時成績是平時作業(yè)與出勤情況，視具體情況而定。

執(zhí)筆人：

責任人：

2013年8月

第五篇：編織袋及其加工工藝（推薦）

塑料編織袋是以聚丙烯（PP）為主要原料，經過擠出、拉絲，再經織造、編織、制袋而成。PP是一種半透明、半晶體的熱塑性塑料，具有高強度、絕緣性好、吸水率低、熱就形溫度高、密度小、結晶度高等特點，是制成編織袋的主要原料。改性填充物通常有玻璃纖維、礦物填料、熱塑性橡膠等。塑料編織袋的使用范圍很廣。就目前來說，塑料編織袋的主要用于農產品包裝、水泥袋包裝、食品包裝、巖土工程、旅游運輸、抗洪物資等。編織袋主要有塑料編織袋（無復膜編織袋）、復合塑料編織袋以及各種編織布等三類。塑料編織袋的生產工藝流程是:編織布通過印刷，切割，縫制，成為編織袋。依據所用的設備不同，可先切割后印刷，也可先印刷后切割。自動切割縫紉可連續(xù)完成印刷，切割，縫紉等工序，也可制成閥口袋，放底袋等，對于平織布可進行中縫粘合后制袋。

復合塑料編織袋的生產工藝流程是將編織布,涂復料和紙或膜，進行復合或涂復。得到的筒布或片布，筒布可以進行切割、印刷、縫合、制成普通的縫底袋，也可以打孔、折邊、切割、印刷、縫合，制成水泥袋，得到的片布，可以中縫粘合，印刷，切割，糊底，制成糊底袋。也可以焊接，卷取，制成篷布、土工布。平織布可以涂復或不涂復生產篷布，土工布等，圓筒布也可以破幅后涂復或是不涂復生產篷布或是土工布等

扁絲生產工藝技術指標主要分四類：

⑴..物化改性指標。主要有共混改性、混配比、功能助劑添加比、廢舊再生料摻混比；

⑵.物性流變指標。主要有牽伸比、吹脹比、牽伸比、回縮比； ⑶.機械性能指標。主要有拉斷力、相對拉斷力、斷裂伸長率、線速度、線密度偏差；

⑷.公差尺寸指標。主要有扁絲厚、扁絲寬等

內襯袋工藝 聚乙烯物料經擠出機加熱，熔融塑化穩(wěn)定擠出；通過機頭擠出成圓筒型薄膜；通入壓縮氣吹脹，形成管泡；由冷卻風環(huán)冷卻定型，牽引入人字夾板折合；經牽引輥、傳動輥至收卷輥；最后進行切割、熱合工序完成內襯袋的生產，最后進行套袋。生產扁絲用純聚丙烯是不能滿足要求的，還必須加入一定比例的高壓聚乙烯、碳酸鈣和色母料等。加入少量的高壓聚乙烯，可以降低擠出過程中料流的黏度和熔化速度，流動性增加，改善扁絲和編織袋的韌性、柔軟性，保持一定的斷裂伸長率，使之改善聚丙烯的低溫沖擊性。

接枝聚丙烯加入，可以降低加工溫度、壓力。提高材料的流動和粘接性，更可以提高拉伸強度。碳酸鈣的加入，可以改變透明、不透光的缺陷，在減少在拉伸、編織過程中因摩擦產生的有害靜電，增加印刷商標圖案的油墨附著力，降低成品在存放過程中的自然收縮和降低成本。