【正文】 1 綿竹市職業(yè)中專學(xué)校 課 時(shí) 授 課 教 案 【課程名稱】 數(shù)控加工技術(shù) 【授課班級(jí)】 09 秋 5 【授課時(shí)間】 第 周星期 第 節(jié) 【課 題】 緒論：數(shù)控加工定義、特點(diǎn)、發(fā)展 、內(nèi)容、任務(wù) 【教學(xué)目的】 了解數(shù)控加工定義、發(fā)展、任務(wù) ； 掌握數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)、內(nèi)容 【重點(diǎn)、難點(diǎn)】 數(shù)控加工定義、特點(diǎn)、內(nèi)容 【使用教具】 無(wú) 授課主要內(nèi)容 一、 數(shù)控加工的特點(diǎn) 1．?dāng)?shù)控加工的定義 隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都離不開的機(jī)械產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜，同時(shí)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率也提出了越來(lái)越高的要求。尤其在航 空航天、軍事、造船等領(lǐng)域所需求的零件，精度要求越來(lái)越高、形狀也越來(lái)越復(fù)雜，這些用普通機(jī)床是難以加工的。 為適應(yīng)加工復(fù)雜外形零件而發(fā)展起來(lái)的一種數(shù)字控制（簡(jiǎn)稱 NC）方法，是用數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行控制的一種自動(dòng)化加工技術(shù)。 數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床。它是一種技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備。數(shù)控加工則是根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求，編制成以數(shù)碼表示的程序，輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置或控制計(jì)算機(jī)中，以控制工件和工具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使之加工出合格零件的方法。在數(shù)控加工過(guò)程中，如果 數(shù)控機(jī)床是硬件的話，數(shù)控工藝和數(shù)控程序則相當(dāng)于軟件，兩者缺一不可?？梢姅?shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善的一種應(yīng)用技術(shù)。實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。但必須有編程前的數(shù)控工藝做必要準(zhǔn)備工作和編程后的善后處理工作。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，數(shù)控編程也屬于數(shù)控工藝的范疇。 2．?dāng)?shù)控加工的特點(diǎn) 1）自動(dòng)化程度高 2）加工精度高 3）對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng) 4）生產(chǎn)效率高 5）易于建立計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò) 3．?dāng)?shù)控加工工藝的特點(diǎn) 1）數(shù)控加工的工藝內(nèi)容十分明確而且具體 進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，數(shù)控機(jī)床是接受數(shù)控系統(tǒng)的指令，完成各種運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)加工的。因此，在編制加工程序之前，需要對(duì)影響加工過(guò)程的各種工藝因素，如切削用量、進(jìn)給路線、刀具的幾何形狀，甚至工步的劃分與安排等 — 一作出定量描述，對(duì)每一個(gè)問(wèn)題都要給出確切的答案和選擇，而不能像用通用機(jī)床加工時(shí)，在大多數(shù)情況下對(duì)許多具體的工藝問(wèn)題，由操作工人依據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮和決定。也就是說(shuō)，本來(lái)由操作工人在加工中靈活掌握并可通過(guò)適時(shí)調(diào)整來(lái)處理的許多工藝問(wèn)題，在數(shù)控加工時(shí)就轉(zhuǎn)變?yōu)榫幊倘藛T必須事先具體設(shè)計(jì)和明確安排的內(nèi)容。 2）數(shù)控加工的工藝工作相當(dāng)準(zhǔn)確而且嚴(yán)密 數(shù)控加工不能像通用機(jī)床加 工時(shí)可以根據(jù)加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題由操作者自由地進(jìn)行調(diào)整。比如加工內(nèi)螺紋時(shí)，在普通機(jī)床上操作者于一個(gè)字符、一個(gè)小數(shù)點(diǎn)或一個(gè)逗號(hào)的差錯(cuò)都有可能釀成重大機(jī)床事故和質(zhì)量事故。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床比同類的普通機(jī)床價(jià)格高得多，其加工的也往往是一些形狀比較復(fù)雜、價(jià)值也較高的工件，萬(wàn)一損壞機(jī)床或工件報(bào)廢都會(huì)造成較大損失。 根據(jù)大量加工實(shí)例分析，數(shù)控工藝考慮不周和計(jì)算與編程時(shí)粗心大意是造成數(shù)控加工失誤的主要原因。因此，要求編程人員除必須具備較扎實(shí)的工藝基本知識(shí)和較豐富的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)外，還必須具有耐心和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。 2 3）數(shù)控加工的 工序相對(duì)集中 一般來(lái)說(shuō)，在普通機(jī)床上加工是根據(jù)機(jī)床的種類進(jìn)行單工序加工。而在數(shù)控機(jī)床上加工往往是在工件的一次裝夾中完成工件的鉆、擴(kuò)、鉸、銑、螳、攻螺紋等多工序的加工。這種“多序合一”現(xiàn)象也屬于“工序集中”的范疇，極端情況下，在一臺(tái)加工中心上可以完成工件的全部加工內(nèi)容。 4．?dāng)?shù)控加工的發(fā)展前景 1）高速 2）高精度 3）高效率 4）高可靠性 二、 本課程學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容、特點(diǎn) 1．本課程學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容及任務(wù) 本課程是以研究數(shù)控機(jī)床加工中有關(guān)工藝問(wèn)題為主要對(duì)象的應(yīng)用技術(shù)。但由于數(shù)控機(jī)床的加工工藝與普通機(jī)床的加工 工藝有許多相同之處，加之?dāng)?shù)控加工的工藝路線不是指從毛坯到成品的整個(gè)工藝過(guò)程，而僅是穿插于零件加工的整個(gè)工藝過(guò)程中間的幾道數(shù)控加工工藝過(guò)程的具體描述，這就要求數(shù)控加工工藝要與普通加工工藝銜接好。因而要真正學(xué)好數(shù)控加工工藝，必須首先掌握好普通機(jī)床的加工工藝。 由于在數(shù)控機(jī)床加工前，要將機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程、零件的工藝過(guò)程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序，這就要求程序設(shè)計(jì)人員要有多方面的知識(shí)基礎(chǔ)。因此，本課程的內(nèi)容主要有：金屬切削原理、機(jī)械制造工藝?yán)碚摶A(chǔ)、機(jī)械加工工藝裝備（刀具與夾具）、典型零件加工工藝及 工藝分析等。 通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，既要能解決數(shù)控加工現(xiàn)場(chǎng)施工中的一般工藝技術(shù)問(wèn)題，又要初步具備編制中等復(fù)雜程度零件的普通機(jī)械加工工藝和數(shù)控機(jī)床加工工藝的能力。 2．本課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法 本課程是本專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)課，其特點(diǎn)是涉及面廣、實(shí)踐性強(qiáng)、靈活性大。它不僅包括金屬切削原理、刀具、夾具和機(jī)械加工工藝等，還要運(yùn)用到以前學(xué)過(guò)的《機(jī)械制圖》、《金屬材料與熱處理》、《公差配合》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械制造基礎(chǔ)》和《數(shù)控機(jī)床》等有關(guān)知識(shí)。而且需要綜合運(yùn)用、靈活掌握。 由于數(shù)控加工工藝同生產(chǎn)實(shí)際精密相連，其理論是前人長(zhǎng) 期生產(chǎn)實(shí)踐的總結(jié)。因此，學(xué)習(xí)中必須和生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，只有通過(guò)生產(chǎn)實(shí)際和實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的配合，才能掌握有關(guān)知識(shí)，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 數(shù)控加工工藝具有很大的靈活性。同一個(gè)問(wèn)題，加工同一個(gè)零件，不同的人、有不同的解決辦法；即使是同一個(gè)人，隨著生產(chǎn)條件的不同，解決問(wèn)題的方法也不一樣。因此，對(duì)本課程的所有內(nèi)容，都必須牢固掌握，熟練應(yīng)用，才能做到熟能生巧，達(dá)到靈活運(yùn)用的目的。 【課后作業(yè)】 【教學(xué)后記】 3 綿竹市職業(yè)中專學(xué)校 課 時(shí) 授 課 教 案 【課程名稱】 數(shù)控加工技術(shù) 【授課班級(jí)】 09 秋 5 【授課時(shí)間】 第 周星期 第 節(jié) 【課 題】 刀具材料及其選用 【 教學(xué)目的】 了解其他刀具材料 掌握對(duì)刀具材料的基本要求 掌握常用刀具材料及用途 【重點(diǎn)、難點(diǎn)】 高速鋼和硬質(zhì)合金 授課主要內(nèi)容 刀具材料及其選用 ： 刀具材料主要指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的優(yōu)劣，直接影響著生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和生產(chǎn)成本。而刀具的切削性能，首先取決于切削部分的材料；其次是幾何形狀及刀具結(jié)構(gòu)的 選擇和設(shè)計(jì)是否合理。 一、對(duì)刀具材料的基本要求 在切削過(guò)程中，刀具切削部分不僅要承受很大的切削力，而且要承受切屑變形和摩擦產(chǎn)生的高溫，要保持刀具的切削能力，刀具應(yīng)具備如下的切削性能。 1． 高的硬度和耐磨性 刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度。常溫下一般應(yīng)在 HRC60 以上。一般說(shuō)來(lái)，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好。 2． 足夠的強(qiáng)度和韌性 刀具切削部分要承受很大的切削力和沖擊力。因此，刀具材料必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性。 3． 良好的耐熱性和導(dǎo)熱性 刀具材料的耐熱性是指在高溫下仍能保持其硬度和強(qiáng)度，耐熱性越好， 刀具材料在高溫時(shí)抗塑性變形的能力、抗磨損的能力也越強(qiáng)。刀具材料的導(dǎo)熱性越好，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量越容易傳導(dǎo)出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。 4． 良好的工藝性 為便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性。包括熱加工性能（熱塑性、可焊性、淬透性）和機(jī)械加工性能。 5．良好的經(jīng)濟(jì)性 二、常用刀具材料 刀具材料的種類很多，常用的有工具鋼包括：碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼）、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石和立方氮化硼等。 碳素工具鋼和合金工具鋼，因耐熱性很差，只宜作手工刀具。 陶瓷、金剛石和立方氮化硼，由于質(zhì)脆、工 藝性差及價(jià)格昂貴等原因，僅在較小的范圍內(nèi)使用。 目前最常用的刀具材料是高速鋼和硬質(zhì)合金。 1． 高速鋼 是在合金工具鋼中加入較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。它具有較高的強(qiáng)度、韌性和耐熱性，是目前應(yīng)用最廣泛的刀具材料。因刃磨時(shí)易獲得鋒利的刃口，又稱“鋒鋼”。 高速鋼按用途不同，可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。 1）普通高速鋼 普通高速鋼具有一定的硬度（ 62～ 67 HRC）和耐磨性、較高的強(qiáng)度和韌性，切削鋼料時(shí)切削速度一般不高于 50~60m/min，不適合高速切削和硬材料的切削。常用牌號(hào)有 W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2。 2）高性能高速鋼 在普通高速鋼中增加碳、釩的含量或加入一些其它合金元素而得到耐熱性、耐磨性更高的新鋼種。但這類鋼的綜合性能不如普通高速鋼。常用牌號(hào)有 9W18Cr4V 、 9W6Mo5Cr4V W6Mo5Cr4V3等。 4 2． 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是由硬度和熔點(diǎn)都很高的碳化物，用 Co、 Mo、 Ni 作粘結(jié)劑燒結(jié)而成的粉末冶金制品。其常溫硬度可達(dá) 78～ 82 HRC，能耐 850～ 1000℃的高溫，切削速度可比高速鋼高 4～ 10 倍。但其沖擊韌性與抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)比高速鋼差，因此很少做成整體式刀具。 實(shí)際使用中，常將硬質(zhì)合金刀片焊接或用機(jī)械夾固的方式固定在刀體上。 我國(guó)目前生產(chǎn)的硬質(zhì)合金主要分為三類： 1） K 類（ YG） 即鎢鈷類，由碳化鎢和鈷組成。這類硬質(zhì)合金韌性較好，但硬度和耐磨性較差，適用于加工鑄鐵、青銅等脆性材料。常用的牌號(hào)有： YG YG YG3，它們制造的刀具依次適用于粗加工、半精加工和精加工。數(shù)字表示 Co 含量的百分?jǐn)?shù)， YG6 即含 Co 為 6%，含 Co 越多，則韌性越好。 2） P 類（ YT） 即鎢鈷鈦類，由碳化鎢、碳化鈦和鈷組成。這類硬質(zhì)合金耐熱性和耐磨性較好，但抗沖擊韌性較差，適用于加工鋼料等韌性 材料。常用的牌號(hào)有： YT YT1 YT30 等，其中的數(shù)字表示碳化鈦含量的百分?jǐn)?shù)，碳化鈦的含量越高，則耐磨性較好、韌性越低。這三種牌號(hào)的硬質(zhì)合金制造的刀具分別適用于粗加工、半精加工和精加工。 3） M 類（ YW） 即鎢鈷鈦鉭鈮類。由在鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金中加入少量的稀有金屬碳化物（ TaC 或 NbC）組成。它具有前兩類硬質(zhì)合金的優(yōu)點(diǎn)，用其制造的刀具既能加工脆性材料，又能加工韌性材料。同時(shí)還能加工高溫合金、耐熱合金及合金鑄鐵等難加工材料。常用牌號(hào)有 YW YW2。 三、其他刀具材料簡(jiǎn)介 這種材料 是在韌性、強(qiáng)度較好的硬質(zhì)合金基體上或高速鋼基體上，采用化學(xué)氣相沉積（ CVD）法或物理氣相沉積（ PVD）法涂覆一層極薄硬質(zhì)和耐磨性極高的難熔金屬化合物而得到的刀具材料。通過(guò)這種方法，使刀具既具有基體材料的強(qiáng)度和韌性，又具有很高的耐磨性。常用的涂層材料有 TiC、 TiN、 Al2O3 等。 TiC的韌性和耐磨性好； TiN 的抗氧化、抗粘結(jié)性好； Al2O3 的耐熱性好。使用時(shí)可根據(jù)不同的需要選擇涂層材料。 其主要成分是 Al2O3，刀片硬度可達(dá) 78 HRC 以上，能耐 1200～ 1450℃的高溫，故能承受較高的切削速 度。但抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，易崩刃。主要用于鋼、鑄鐵、高硬度材料及高精度零件的精加工。 金剛石分人造和天然兩種，做切削刀具的材料，大多數(shù)是人造金剛石，其硬度極高，可達(dá) 10000 HV（硬質(zhì)合金僅為 1300～ 1800 HV）。其耐磨性是硬質(zhì)合金的 80~120 倍。但刃性差，對(duì)鐵族材料親和力大。因此一般不宜加工黑色金屬，主要用于硬質(zhì)合金、玻璃纖維塑料、硬橡膠、石墨、陶瓷、有色金屬等材料的高速精加工。 （ CNB） 這是人工合成的超硬刀具材料，其硬度可達(dá) 7300～ 9000HV，僅次于金剛石的 硬度。但熱穩(wěn)定性好，可耐 1300~1500℃高溫，與鐵族材料親和力小。但強(qiáng)度低，焊接性差。目前主要用于加工淬火鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金和一些難加工材料。 刀具材料的選用應(yīng)對(duì)使用性能、工藝性能、價(jià)格等因素進(jìn)行綜合考慮，做到合理選用。例如，車削加工 45鋼自由鍛齒輪毛坯時(shí)，由于工件表面不規(guī)則且有氧化皮，切削時(shí)沖擊力大，選用韌性好的 K 類（鎢鈷類）就比 P 類（鎢鈷鈦類）有利。又如車削較短鋼料螺紋時(shí)，按理要用 YT，但由于車刀在工件切入處要受沖擊，容易蹦刃，所以一般采用 YG 比較有利。雖然它的熱硬性不如 YT，但工件短，散熱容易 ，熱