【正文】 授課內容： 工件材料的切削加工性和切削液材料的切削加工性是指材料被切削加工的難易程度。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 vTvT越大，材料的切削加工性越好。kr1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。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。（衡量材料切削加工性的指標5項內容，須提問）u 影響材料切削加工性的因素 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。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。——“易切削鋼”。 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。174。 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。（2）精加工174。174。注意：174。174。也不宜采用水溶液，因高溫時水會使鋁產生針孔。 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：216。 刀面形式（如平面前刀面、倒棱前刀面等）216。 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。 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。174?？傊?，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。 ①、前刀面形狀174。主要用于高速鋼刀具，精加工。 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。174。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。174。174。 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。掌握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。切削厚度(進給量）越大，后角越??； 工件材料越軟、塑性越大，后角越大； 工藝系統(tǒng)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。減少κr，主切削刃單位長度上的負荷減少，刀具磨損小，耐用。減少表面的粗糙度的數值，還可提高刀具強度。、副偏角的選擇174。 副偏角主要考慮表面粗糙度、刀尖強度和散熱面積來選擇。 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。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。同時背向力的增大將引起振動。 ①、工藝系統(tǒng)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(tǒng)剛性較差時（工件長徑比lw/dw = 612），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。課時十二副偏角的選擇174。 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，174。174。174。174。174。174。刃傾角的選擇（1）λs對切屑流出方向的影響174。但切屑流向機床尾座，不會對操作者產生大的影響。174。（2）刃傾角對刀尖的影響174。174。174。（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(tǒng)剛性較差時，容易引起振動。 ．刀尖形狀的選擇174。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。174。但如在主、副切削刃之間磨出直線過渡刃。（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。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＝（～）f 與進給方向平行的修光刃，切除掉殘留面積。修光刃 常用于端銑刀 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。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。174。（1）背吃刀量的選擇174。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（～），～2㎜。 精加工時（～），～㎜。（2）進給量的選擇174。174。另外還要考慮工件材料，刀尖圓弧半徑、切削速度等。（3）切削速度的選擇 174。 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；174。 刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。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）。2．數控系統(tǒng)是實現數控技術相關功能的軟硬件模塊的有機集成系統(tǒng)，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。早期的數控系統(tǒng)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(tǒng)的所有功能都由硬件實現，故又稱為硬件數控系統(tǒng)（NC系統(tǒng)）。CNC系統(tǒng)已基本取代硬件數控系統(tǒng)（NC系統(tǒng)）。根據這一定義，開放式CNC系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)應能在不同的硬件平臺上運行；（4）對主軸及進給驅動系統(tǒng)是開放的：即能控制不同廠商提供的主軸及進給驅動系統(tǒng)；《數控加工工藝及設備》教案內容（5）對數據傳輸及交換等是開放的。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。備注二、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(tǒng)的核心。它主要由計算機系統(tǒng)、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。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。進給伺服系統(tǒng)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。操作人員可以通過它對數控機床（系統(tǒng)）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(tǒng)）的運行狀態(tài)。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。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。這種方式是實現CAD／CAM的集成、FMS（柔性制造系統(tǒng)）和CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）的基本技術。《數控加工工藝及設備》教案內容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。6．機床本體機床本體是數控系統(tǒng)的控制對象，是實現加工零件的執(zhí)行部件。備注三、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。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?，F代組合機床采用數控進給伺服系統(tǒng)，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。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。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）、（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(tǒng)編制。（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(tǒng)。但由于無位置反饋，精度相對閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，其精度主要取決于伺服驅動系統(tǒng)和機械傳動機構的性能和精度。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。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(tǒng)穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。（3）閉環(huán)數控機床閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)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。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(tǒng)不穩(wěn)定。這類系統(tǒng)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。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。（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。備注《數控加工工藝及設備》教案內容（3）特種加工類是具有特種加工功能的數控機床。（4）其它類型一些廣義上的數控設備。備注四、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。諸如切削液或油液處理系統(tǒng)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。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。（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。（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。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。它反映數控機床的曲面加工能力。目前常見的中小型加工中心多為16~60把，大型加工中心達《數控加工工藝及設備》教案內容100把以上。對測量系統(tǒng)而言，分辨率是可以測量的最小增量；對控制系統(tǒng)而言，分辨率是可以控制的最小位移增量。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。（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。（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。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。）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(tǒng)出現故障總是難免的，故對于可維修的系統(tǒng)，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。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。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。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。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。Xij173。Pj（11）Xij175。Pj（1