【正文】 1 綿竹市職業(yè)中專學校 課 時 授 課 教 案 【課程名稱】 數控加工技術 【授課班級】 09 秋 5 【授課時間】 第 周星期 第 節(jié) 【課 題】 緒論：數控加工定義、特點、發(fā)展 、內容、任務 【教學目的】 了解數控加工定義、發(fā)展、任務 ； 掌握數控加工工藝的特點、內容 【重點、難點】 數控加工定義、特點、內容 【使用教具】 無 授課主要內容 一、 數控加工的特點 1．數控加工的定義 隨著社會生產和科學技術的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都離不開的機械產品日趨精密復雜，同時對機械產品的質量和生產率也提出了越來越高的要求。尤其在航 空航天、軍事、造船等領域所需求的零件，精度要求越來越高、形狀也越來越復雜，這些用普通機床是難以加工的。 為適應加工復雜外形零件而發(fā)展起來的一種數字控制（簡稱 NC）方法，是用數字化信號進行控制的一種自動化加工技術。 數控機床是用數字化信號對機床的運動及其加工過程進行控制的機床。它是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備。數控加工則是根據被加工零件的圖樣和工藝要求，編制成以數碼表示的程序，輸入到機床的數控裝置或控制計算機中，以控制工件和工具的相對運動，使之加工出合格零件的方法。在數控加工過程中，如果 數控機床是硬件的話，數控工藝和數控程序則相當于軟件，兩者缺一不可。可見數控加工工藝是伴隨著數控機床的產生、發(fā)展而逐步完善的一種應用技術。實現數控加工，編程是關鍵。但必須有編程前的數控工藝做必要準備工作和編程后的善后處理工作。嚴格說來，數控編程也屬于數控工藝的范疇。 2．數控加工的特點 1）自動化程度高 2）加工精度高 3）對加工對象的適應性強 4）生產效率高 5）易于建立計算機通信網絡 3．數控加工工藝的特點 1）數控加工的工藝內容十分明確而且具體 進行數控加工時，數控機床是接受數控系統(tǒng)的指令，完成各種運動實現加工的。因此，在編制加工程序之前，需要對影響加工過程的各種工藝因素，如切削用量、進給路線、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，對每一個問題都要給出確切的答案和選擇，而不能像用通用機床加工時，在大多數情況下對許多具體的工藝問題，由操作工人依據自己的實踐經驗和習慣自行考慮和決定。也就是說，本來由操作工人在加工中靈活掌握并可通過適時調整來處理的許多工藝問題，在數控加工時就轉變?yōu)榫幊倘藛T必須事先具體設計和明確安排的內容。 2）數控加工的工藝工作相當準確而且嚴密 數控加工不能像通用機床加 工時可以根據加工過程中出現的問題由操作者自由地進行調整。比如加工內螺紋時，在普通機床上操作者于一個字符、一個小數點或一個逗號的差錯都有可能釀成重大機床事故和質量事故。因為數控機床比同類的普通機床價格高得多，其加工的也往往是一些形狀比較復雜、價值也較高的工件，萬一損壞機床或工件報廢都會造成較大損失。 根據大量加工實例分析，數控工藝考慮不周和計算與編程時粗心大意是造成數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的工藝基本知識和較豐富的實際工作經驗外，還必須具有耐心和嚴謹的工作作風。 2 3）數控加工的 工序相對集中 一般來說，在普通機床上加工是根據機床的種類進行單工序加工。而在數控機床上加工往往是在工件的一次裝夾中完成工件的鉆、擴、鉸、銑、螳、攻螺紋等多工序的加工。這種“多序合一”現象也屬于“工序集中”的范疇，極端情況下，在一臺加工中心上可以完成工件的全部加工內容。 4．數控加工的發(fā)展前景 1）高速 2）高精度 3）高效率 4）高可靠性 二、 本課程學習的主要內容、特點 1．本課程學習的主要內容及任務 本課程是以研究數控機床加工中有關工藝問題為主要對象的應用技術。但由于數控機床的加工工藝與普通機床的加工 工藝有許多相同之處，加之數控加工的工藝路線不是指從毛坯到成品的整個工藝過程，而僅是穿插于零件加工的整個工藝過程中間的幾道數控加工工藝過程的具體描述，這就要求數控加工工藝要與普通加工工藝銜接好。因而要真正學好數控加工工藝，必須首先掌握好普通機床的加工工藝。 由于在數控機床加工前，要將機床的運動過程、零件的工藝過程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序，這就要求程序設計人員要有多方面的知識基礎。因此，本課程的內容主要有：金屬切削原理、機械制造工藝理論基礎、機械加工工藝裝備（刀具與夾具）、典型零件加工工藝及 工藝分析等。 通過學習本課程，既要能解決數控加工現場施工中的一般工藝技術問題，又要初步具備編制中等復雜程度零件的普通機械加工工藝和數控機床加工工藝的能力。 2．本課程的特點和學習方法 本課程是本專業(yè)的一門專業(yè)技術課，其特點是涉及面廣、實踐性強、靈活性大。它不僅包括金屬切削原理、刀具、夾具和機械加工工藝等，還要運用到以前學過的《機械制圖》、《金屬材料與熱處理》、《公差配合》、《機械設計》、《機械制造基礎》和《數控機床》等有關知識。而且需要綜合運用、靈活掌握。 由于數控加工工藝同生產實際精密相連，其理論是前人長 期生產實踐的總結。因此，學習中必須和生產實際相結合，只有通過生產實際和實踐性教學環(huán)節(jié)的配合，才能掌握有關知識，提高解決實際問題的能力。 數控加工工藝具有很大的靈活性。同一個問題，加工同一個零件，不同的人、有不同的解決辦法；即使是同一個人，隨著生產條件的不同，解決問題的方法也不一樣。因此，對本課程的所有內容，都必須牢固掌握，熟練應用，才能做到熟能生巧，達到靈活運用的目的。 【課后作業(yè)】 【教學后記】 3 綿竹市職業(yè)中專學校 課 時 授 課 教 案 【課程名稱】 數控加工技術 【授課班級】 09 秋 5 【授課時間】 第 周星期 第 節(jié) 【課 題】 刀具材料及其選用 【 教學目的】 了解其他刀具材料 掌握對刀具材料的基本要求 掌握常用刀具材料及用途 【重點、難點】 高速鋼和硬質合金 授課主要內容 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，直接影響著生產效率、加工質量和生產成本。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構的 選擇和設計是否合理。 一、對刀具材料的基本要求 在切削過程中，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生的高溫，要保持刀具的切削能力，刀具應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。常溫下一般應在 HRC60 以上。一般說來，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好。 2． 足夠的強度和韌性 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度和韌性。 3． 良好的耐熱性和導熱性 刀具材料的耐熱性是指在高溫下仍能保持其硬度和強度，耐熱性越好， 刀具材料在高溫時抗塑性變形的能力、抗磨損的能力也越強。刀具材料的導熱性越好，切削時產生的熱量越容易傳導出去，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）和機械加工性能。 5．良好的經濟性 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，由于質脆、工 藝性差及價格昂貴等原因，僅在較小的范圍內使用。 目前最常用的刀具材料是高速鋼和硬質合金。 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。它具有較高的強度、韌性和耐熱性，是目前應用最廣泛的刀具材料。因刃磨時易獲得鋒利的刃口，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、較高的強度和韌性，切削鋼料時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。常用牌號有 9W18Cr4V 、 9W6Mo5Cr4V W6Mo5Cr4V3等。 4 2． 硬質合金 硬質合金是由硬度和熔點都很高的碳化物，用 Co、 Mo、 Ni 作粘結劑燒結而成的粉末冶金制品。其常溫硬度可達 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度遠比高速鋼差，因此很少做成整體式刀具。 實際使用中，常將硬質合金刀片焊接或用機械夾固的方式固定在刀體上。 我國目前生產的硬質合金主要分為三類： 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。數字表示 Co 含量的百分數， 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。常用的牌號有： YT YT1 YT30 等，其中的數字表示碳化鈦含量的百分數，碳化鈦的含量越高，則耐磨性較好、韌性越低。這三種牌號的硬質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。它具有前兩類硬質合金的優(yōu)點，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。常用牌號有 YW YW2。 三、其他刀具材料簡介 這種材料 是在韌性、強度較好的硬質合金基體上或高速鋼基體上，采用化學氣相沉積（ CVD）法或物理氣相沉積（ PVD）法涂覆一層極薄硬質和耐磨性極高的難熔金屬化合物而得到的刀具材料。通過這種方法，使刀具既具有基體材料的強度和韌性，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、抗粘結性好； Al2O3 的耐熱性好。使用時可根據不同的需要選擇涂層材料。 其主要成分是 Al2O3，刀片硬度可達 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，大多數是人造金剛石，其硬度極高，可達 10000 HV（硬質合金僅為 1300～ 1800 HV）。其耐磨性是硬質合金的 80~120 倍。但刃性差，對鐵族材料親和力大。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 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。 刀具材料的選用應對使用性能、工藝性能、價格等因素進行綜合考慮，做到合理選用。例如，車削加工 45鋼自由鍛齒輪毛坯時，由于工件表面不規(guī)則且有氧化皮，切削時沖擊力大，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，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