《数控加工技术》第2版1.1-1.2数控备课

1、XXX中等专业学校（XX校区）理论课程教师教案本( 2016 2017 学年 第 一学期)课程名称 _ 数控加工 _课程类别 _ 专业课_专 业_ _机械 _ 授课班级_ XXX _授课教师_ _ XXXXXX_ 课题序号授课课时本课为第课时授课章节名称绪论课 型新 课教 具多媒体教 学目 的熟悉各加工表面中每组的技术要求和相互位置要求。教 学重 点加工表面中每组的技术要求教 学难 点加工表面中每组的相互位置要求更新、补充、删 节 内 容【学习新课】【复习提问】【课堂巩固】教 学 内 容 和 过 程教学札记导入：学好数控技术是非常重要的,对于国家、对于个人的发展都是必须掌握的一门科学技术。新授

2、：l 一、数控机床的产生 随着电子技术在制造业的应用与发展，数字控制技术也逐步在现代工业企业中发挥着强有力的作用。数控机床采用了计算机数字控制系统，因此也称为计算机数控机床或CNC机床，下面就数控机床的产生、发展等作一简要介绍。 数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础。数控技术水平高低和数控设备的拥有量，是体现一个国家综合国力水平、衡量工业现代化程度的重要标志之一。帕森斯公司受美国空军的委托与麻省理工大学合作，于1952年研制成功了世界上第一台运用电子计算机控制的三坐标立式数控铣床。 1958年，清华大学和北京第一机床厂合作研制出我国第一台数控铣床 二、 数控机床的发展 数控技术

3、的发展紧跟着电子技术和计算机技术的发展而发展，近60多年来，数控技术经历了三个主要阶段、六代的发展历程。（1）数控技术发展的NC阶段 随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即：l 1952年的第一代-电子管；l 1959年的第二代-晶体管；l 1965年的第三代-小规模集成电路。 （2）数控技术发展的CNC阶段l 1970年的第四代-小型计算机；l 1974年的第五代-微处理器。（3）数控技术发展的ONC阶段l 1990年的第六代-基于PC（国外称为PC-BASED）。随着数控技术的发展，数控机床的种类和规格越来越多，根据数控机床的功能和组成，一般有以下三种分类方法。l 三、按工艺用途分 按工

4、艺用途分，最常用的数控机床分为：p 数控钻床；p 数控技术的产生p 上世纪40年代以来，生产力迅速发展，人们要加工的零件越来越多，零件形状也越来越复杂，原来用自动专用机床和仿形机床去满足要求生产的要求现在就显得力不从心。（大家都经过实习，应该明白完成一个零件需要多少步骤，也有自动化的需求。仿形机床不够通用，故：）因此：p 灵活、通用、高精度、高效率的“柔性”自动化生产技术-数控技术应运而生p 1948年美国Persons公司受军方委托研制直升机叶片轮廓检验样板的机床。他们与MIT 合作，提出用计算机控制机床加工复杂曲线的新理念，并于1952年研制出第一台立式数控铣床。1955年实现该机床的产业

5、化，成为数控机床技术的“爷爷机床”。p 由于该机床采用的是先进的数字控制技术，具有普通机床和专用机床无法比拟的灵活、通用、高精度、高效率的优点，故这种数控技术具有强大的生命力。从此，数控技术在世界各地得到了迅速的发展。现在发达国家数控机床在数量上占绝大多数。四、数控加工的特点：l 1. 可以 加工具有复杂形面的工件（如潜艇的螺旋浆） l 2.加工精度高，质量稳定l 3. 生产效率高l 4.改善劳动条件l 5.有利于生产过程的现代化：生产管理的现代化l CAD/CAM的基础 数控加工的对象：l 1.几何形状复杂的工件 l 2. 新产品的工件l 3. 精度及表面粗糙度要求高的工件 l 4.需要多道

6、工序的工件l 5.原材料特别贵重的工件（如人体亲和材料钛合金）五、数控系统的组成及分类：l 数控技术的基本概念l 数控技术，简称数控（Numerical Control）是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于这种控制需要高速的计算机系统，故现在又称为计算机数控技术（computer numerical control，提问 查看机械制造业是国民经济的基础产业目前状况进行比较分析讲解播放视频激发学生的兴趣分析讲解利用新闻联播视频，来分析现状l CNC）l CNC有三种含义：1.代表一种控制技术l 2.代表一种控制系统的实体 3.代表一种控制装置数控技术的发展历史：六、机床数

7、控系统的发展介绍1952年 Persons与麻省理工学院试制第1台数控机床 其电路是电子管，继电器组成（求轮廓连接点困难）1955年 美国空军和麻省理工学院合作，研制成功APT语言1954年 第1台工业用数控机床由Bendix公司研制成功（加工中心）1967 柔性加工系统FMS(英国)（刀具较多，联动坐标轴较多） 以上机床使用的是“大型计算机”1970 小型计算机数控加工中心CNC, 多机床控制系统DNC1973 微处理器数控机床CIMS1980 数控装置可以人机对话、动态图形显示的智能型数控机 床1981 FMC的柔性制造单元 进入现代的CNC 时代l 其中，80年代提出的计算机集成制造CI

8、MS的概念值得一提：企业生产的各个环节从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务是一个不可分割的整体。整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理过程，最终形成的产品可以看成是数据的物质表现。数控机床是这个过程的节点激发学生学习的兴趣分析各种代号能分析清楚板书设计一、数控机床的产生二、数控机床的发展三、按工艺用途分四、数控加工的特点：五、数控系统的组成及分类：教学后记课外作业1、机械制造业在国民经济中的地位，作用，发展状况。2、数控加工技术在机械制造业中的地位、作用和发展状况。课题序号§1.1授课课时2本课为第1课时授课章节名称切削运动与切削要素课 型新 课教 具多媒体

9、教 学目 的掌握切削运动的定义与分类。会分析工件的表面并且会应用举例。教 学重 点切削运动的分类工件的表面。教 学难 点主运动与进给运动的区别。更新、补充、删 节 内 容【学习新课】【复习提问】【课堂巩固】教 学 内 容 和 过 程教学札记复习：数控加工技术在机械制造业中的地位，作用和发展情况。导入：车工的切削运动，怎样去判断，为了形成零件表面形状，刀具与工件之间的相对运动。新授：一、切削运动n 切削运动是指利用刀具切除工件上多余的金属层，以获得所要求的尺寸、形状精度和表面质量的运动。1. 主运动：切下切屑最主要的运动。 特点：在整个运动系统中 速度最高、消耗的功率最大。主运动只有一个。2.

10、进给运动:使金属层不断投入切削，加工出完整表面所需的运动。特点：速度低、消耗的功率小。有一个或多个。n 主运动：是使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动，主运动的速度最高，所消耗的功率最大。在切削运动中，主运动只有一个。它可以由工件完成，也可以由刀具完成。可以是旋转运动，也可以是直线运动。例如车床上工件的旋转运动；龙门刨床刨削时，工件的直线往复运动；牛头刨床刨刀的直线往复运动；铣床上的铣刀、钻床上的钻头和磨床上砂轮的旋转等都是切削加工时的主运动。如图1-1所示。 n 进给运动：是不断地把被切削层投入切削，以逐渐切削出整个表面的运动。也就是说，没有这个运动，就不能连续切削。进给运动一般速

11、度较低，消耗的功率较少，可由一个或多个运动组成。可以是连续 的，也可以是间断的。 图1-1几种常见加工方法的切削运动a)车削b)刨削平面c)铣削平面d)钻削e)磨削主运动速度纵向进给运动速度圆周进给运动速度径向进给运动速度合成切削运动速度横向进给运动速度车削：主运动：工件的旋转 进给运动：车刀沿工件轴线运动（纵向进给运动）垂直与工件轴线运动（横向进给运动）钻削：主运动：钻头的旋转 进给运动：钻头沿工件轴向运动刨削：牛头刨：主运动：刨刀的往复直线运动 进给运动：垂直于主运动方向间歇运动龙门刨：主运动：工件的往复直线运动 进给运动：垂直于主运动方向间歇运动磨削：主运动：砂轮的旋转 进给运

12、动：工件的旋转，工件的轴向移动，砂轮沿工件径向进给拉削：主运动：拉刀运动 无进给运动提问 查看分析定义比较定义的区别分析讲解运用所学知识点分析图形进给运动可以是连续的，一可以是剪断的二、工件的表面在切削过程中，工件上多余的材料不断地被刀具切除而转变为切屑，因此，工件在切削过程中形成了三个不断变化着的表面(见图1-1)。(1)待加工表面工件上有待切除的表面。(2)已加工表面工件上经刀具切削后产生的表面。(3)过渡表面工件上由切削刃形成的那部分表面，它在切削过程中不断变化，但总是处于待加工表面与已加工表面之间。待加工表面过渡表面已加工表面主运动进给运动教以学生分析方法一、切削运动n 主运动： n

13、进给运动：二、工件的表面：(1)待加工表面：(2)已加工表面：(3)过渡表面：教学后记课外作业P50.1、 2、工件的有哪几种表面组成？各自如何区分？复习：工件的表面，切削加工运动预习：切削要素课题序号§1.1授课课时2本课为第2课时授课章节名称切削运动与切削要素课 型新 课教 具多媒体教 学目 的掌握切削三要素并且会进行相应的计算。了解切削层参数。教 学重 点切削三要素的定义教 学难 点切削三要素的计算更新、补充、删 节 内 容【学习新课】【复习提问】【课堂巩固】教 学 内 容 和 过 程教学札记复习：切削运动的定义与分类、工件的表面的分类。导入：切削三要素是由什么组成？各自有什么

14、作用？新授：三、切削要素1. 切削用量切削用量是指切削速度 v c 、进给量 f （或进给速度 v f ）、背吃刀量 a p 三者的总称，也称为切削用量三要素。它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数。（1）切削速度 v c 切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。n 计算公式如下 v c=( d w n )/1000 n 式中 v c 切削速度 (m/s) ；  dw 工件待加工表面直径（ mm ） ； n 工件转速（ r/s ）。  n 在计算时应以最大的切削速度为准，如车削时以待加工表面直径的数值进行计算，因为此处速度最高，刀具

15、磨损最快。n 旋转运动：（m/s）l 往复直线运动：（2）进给量 f n 工件或刀具每转一周时，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。 进给速度 v f 是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。  式中 v f 进给速度（ mm/s ）； n 主轴转速（ r/s ）；  f 进给量（ mm ）。  （3）切削深度（ap）通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量。根据此定义，如在纵向车外圆时，其背吃刀量可按下式计算：  d w 工件待加工表面直径（ mm ）；  dm

16、工件已加工表面直径（ mm ）。2. 切削层几何参数切削层是指在切削过程中，刀具的切削刃在一次进给中在工件待加工表面上所切除的材料层。切削层的尺寸称为切削层参数。为简化计算，切削层的剖面形状和尺寸，在垂直于切削速度的基面上测量。(1)切削层公称横截面积是指在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积，单位为mm2。在车削加工时，如图1-3所示。图1-3外圆车削的切削层参数提问 查看分析定义比较定义的区别分析讲解要求会熟练运用公式运用所学知识点分析图形分析图形外圆车削的切削层参数(2)切削层公称宽度是指沿切削刃方向测量的切削层截面尺寸，单位为mm。它大致反映了主切削刃参加切削工作的长度。图

17、1-4残留面积及其高度(3)切削层公称厚度是指垂直于切削刃方向上测量的切削层截面尺寸，单位为mm。当主切削刃为直线且刀尖圆弧半径很小时，由图1-3可见分析图1-4残留面积教以学生分析方法三、切削要素1.切削用量：（1）切削速度 v c （2）进给量 f （3）切削深度（ap）教学后记课外作业P51.1-2、1-3（1）画出已加工表面，待加工表面，过渡表面。 复习：切削三要素预习：刀具切削部分的组成课题序号§1.2授课课时2本课为第1课时授课章节名称刀具切削部分的几何角度课 型新 课教 具多媒体，实物教 学目 的掌握刀具切削部分的组成，并且会进行分析。熟悉正交平面参考系。教

18、学重 点刀具切削部分的组成。教 学难 点正交平面参考系的应用。更新、补充、删 节 内 容【学习新课】【复习提问】【课堂巩固】教 学 内 容 和 过 程教学札记复习：切削三要素的组成，切削层的参数有哪些？导入：金属切削加工所用刀具种类繁多，形状各异，但是它们参加切削的部分在几何特征上都有相同之处。新授：外圆车刀的切削部分可作为其他各类刀具切削部分的基本形态，其他各类刀具就其切削部分而言，都可以看成是外圆车刀切削部分的演变。因此，通常以外圆车刀切削部分为例，来确定刀具几何参数的有关定义。一、刀具切削部分的组成 普通外圆车刀的构造如图1-5所示，其组成包括刀柄和刀头(切削部分)两部分。刀柄是车刀在车

19、床上定位和夹持的部分。图1-5车刀的组成l 切削部分的组成要素如下：(1)前面刀具上切屑流过的表面。(2)主后面刀具上与工件过渡表面相对的表面,简称后面。(3)副后面刀具上与工件已加工表面相对的表面。(4)主切削刃前面与主后面相交而得到的刃边(或棱边)，用于切出工件上的过渡表面，完成主要的金属切除工作。(5)副切削刃前面与副后面相交而得到的刃边，它配合主切削刃完成切削工作，最终形成工件已加工表面。 (6)刀尖是指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。如图1-6所示，图1-6刀尖的类型二、刀具切削部分的几何角度 为确定刀具切削部分的几何角度，必须建立一定的空间参考坐标系和参考坐标平面。

20、刀具角度的参考系有两种：静止参考系和工作参考系。n 静止坐标系刀具制造测量时表明刀具角度形状 n 工作坐标系切削过程中反映有效的工作角度n 正交平面坐标系（Pr、Ps、Po）n 法剖面坐标系（Pr、Ps、Pn）n 进给切深剖面坐标系（Pf、Pp、Pr）1.正交平面参考系(见图1-7)基面Pr： 通过切削刃上某一选定点，垂直于切削速度的平面。切削平面Ps：过主切削刃选定点，与切削刃相切并垂直与基面。正交平面Po:通过切削刃上某一选定点，垂直于切削刃在基面上投影的平面。图1-7正交平面参考系提问 查看分析定义分析讲解学会记忆关键词三面、两刃、一尖能分析各个部位让学生拿车刀实物进行分析运用所学知识点

21、分析图形分析各自关系要求记忆分清楚各个面Ps、 Pr、 P0 互相垂直，构成正交平面坐标系从教室的一个角落开始举例分析，更形象一、 刀具切削部分的组成(1)前面(2)主后面(3)副后面(4)主切削刃(5)副切削刃教学后记课外作业1. 刀具切削部分的组成有哪些？写出各自定义？2. 静止参考系的确定有哪些假定条件？3. 正交平面参考系有哪些组成？写出各自定义？ 复习：刀具切削部分的组成预习：刀具的标注角度课题序号§1.2授课课时2本课为第2课时授课章节名称刀具切削部分的几何角度课 型新 课教 具多媒体教 学目 的熟悉刀具的标注角度和刀具的工作角度，并且会进行简单分析。教 学重 点在基面内

22、测量的角度教 学难 点会分析应用在基面内测量的角度更新、补充、删 节 内 容【学习新课】【复习提问】【课堂巩固】教 学 内 容 和 过 程教学札记复习：刀具切削部分的组成有哪些？导入：金属切削加工所用刀具种类繁多，形状各异，通常以外圆车刀切削部分为例，来确定刀具几何参数的有关定义。新授：二、刀具切削部分的几何角度 2.刀具标注角度 （1）在基面Pr内测量主偏角r 主切削刃与进给方向在基面上投影的夹角。副偏角r 副切削刃与进给方向在基面上投影的夹角。刀尖角r 主、副切削刃在基面上投影的夹角。余偏角r 主切削刃与假定切深方向在基面上投影的夹角。 （2）在正交平面Po内测量前角0 ：前刀面与基面的夹

23、角。当前刀面与基面平行时，前角为零。基面在前刀面以内，前角为负。基面在前刀面以外，前角为正。后角0 ：后刀面与切削平面的夹角。楔角0 ：前刀面与后刀面的夹角。楔角的大小将影响切削部分截面的大小，决定着切削部分的强度，它与前角0和后角0的关系如下（3）在副切削刃的正交平面内测量副后角0: 副后刀面与副切削平面的夹角。副前角0： 前刀面与基面的夹角。（4）在切削平面Ps内测量刃倾角s ：主切削刃与基面的夹角 。刀尖为最低点 刀尖为最高点n 在切削平面内(S向)测量的角度n 刃倾角s 主切削刃与基面间的夹角。刃倾角正负的规定如图所示。刀尖处于最高点时，刃倾角为正；刀尖处于最低点时，刃倾角为负；切削刃平行于底面时，刃倾角为零。n s =0的切削称为直角切削，此时主切削刃与