盾构机刀具配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容。本论文着重介绍了刀具的种类和切削原理，同时针对不同的地层情况，提出刀具的具体配置方式。针对盾构机在复合地层隧道掘进，解释了刀具配置的差异性、刀具配置的“矛盾”现象。结合工程实例，在砂卵石地层中（尤其是含大直径漂石）长距离隧道掘进的工况下，提出了盾构机生产厂家关于刀具配置新的设计理念和思路。最后提出了刀具配置设计中应考虑的因素。 1、引言 盾构机刀具的配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容，其配置是否适合应用工程的地质条件，直接影响盾构机的刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。 2、刀具种类和切削原理 2.1、切刀（齿刀，刮刀） 切刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构机向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。
2.2、先行刀（超前刀） 先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置。先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。先行刀的切削宽度一般比切刀窄，切削效率较高。采用先行刀，可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。在松散体地层，尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显。 2.3、贝型刀
贝型刀实质上是超前刀，盾构机穿越砂卵石地层，特别是大粒径砂卵石地层时，若采用滚刀型刀具，因土体屑松散体，在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。将其布置在刀盘盘圈前端面，专用于切削砂卵石。 2.4 、中心刀（鱼尾刀、双刃或三刃滚刀、锥形刀、中心羊角刀） 在软土地层掘进时，因刀盘中心部位不能布置切刀，为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，可在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀（羊角刀），一般鱼尾刀超前600 mm左右。鱼尾刀的设计和配置方式如下：其一让盾构分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀设计与其它切刀不在一个平面上，即鱼尾刀超前切刀布置，保证鱼尾刀最先切削土体；其二是将鱼尾刀根部设计成锥形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体，在切向、径向运动的基础上，又增加一项翻转运动，这样既可解决中心部分土体的切削问题和改善切削土体的流动性和搅拌效果，又大大提高盾构整体掘进效果。 在纯硬岩地层掘进时，到盘中心位置布置双刃或三刃滚刀。
加工中心常用刀具参数(普通机） 刀具转速进刀切削吃刀量退刀 d32r5 1900 1500 1800 0.6 1300 d25r5 2100 1300 1500 0.6 1200 d20r5 2200 1100 1300 0.5 800 d16r0.5 2400 1000 1100 0.4 800 d12r0.5 2600 800 1000 0.35 600 d10r0.5 2800 700 800 0.35 600 d8r0.5 3000 600 600 0.3 500 d6r0.5 3200 450 500 0.25 400 d12 2800 800 1000 0.35 600 d10 2800 700 800 0.35 600 d8 3000 600 600 0.3 500 d6 3200 450 500 0.25 400 d4 3500 300 400 0.2 400 d12r6 3200 800 1000 0.3 600 d10r5 3600 700 800 0.25 600 d6r3 4000 450 500 0.2 400 d4r2 4800 300 400 0.15 400 d2r1 5600 250 300 0.1 300 d1r0.5 6800 200 200 0.08 250 加工中心常用刀具参数(高速机) 刀具转速进刀切削吃刀量退刀 d16r0.5 6500 1000 1100 0.35 800 d12r0.5 7000 800 1000 0.3 600 d10r0.5 7500 700 800 0.3 600 d8r0.5 8000 600 600 0.3 500 d6r0.5 8500 450 500 0.2 400 d12 7000 800 800 0.35 600 d10 7500 600 650 0.3 600 d8 8000 500 600 0.3 500 d6 10000 350 400 0.25 400 d4 12000 200 300 0.2 300 d2 14000 150 250 0.15 250 d1 16000 150 200 0.1 200 d0.8 21000 100 150 0.06 200 d12r6 8500 600 800 0.25 600 d10r5 8800 500 650 0.2 600 1
盾构机刀具配置 盾构机刀具配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容。本论文着重介绍了刀具的种类和切削原理，同时针对不同的地层情况，提出刀具的具体配置方式。针对盾构机在复合地层隧道掘进，解释了刀具配置的差异性、刀具配置的“矛盾”现象。结合工程实例，在砂卵石地层中（尤其是含大直径漂石）长距离隧道掘进的工况下，提出了盾构机生产厂家关于刀具配置新的设计理念和思路。最后提出了刀具配置设计中应考虑的因素。 1 、引言 盾构机刀具的配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容，其配置是否适合应用工程的地质条件，直接影响盾构机的刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。 2 、刀具种类和切削原理 2.1、切刀（齿刀，刮刀） 切刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构机向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖
面前方土体切削下来。切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。 2.2、先行刀（超前刀） 先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置。先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。先行刀的切削宽度一般比切刀窄，切削效率较高。采用先行刀，可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。在松散体地层，尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显。 2.3、贝型刀
贝型刀实质上是超前刀，盾构机穿越砂卵石地层，特别是大粒径砂卵石地层时，若采用滚刀型刀具，因土体屑松散体，在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。将其布置在刀盘盘圈前端面，专用于切削砂卵石。 2.4 、中心刀（鱼尾刀、双刃或三刃滚刀、锥形刀、中心羊角刀） 在软土地层掘进时，因刀盘中心部位不能布置切刀，为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，可在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀（羊角刀），一般鱼尾刀超前600 mm左右。鱼尾刀的设计和配置方式如下：其一让盾构分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀设计与其它切刀不在一个平面上，即鱼尾刀超前切刀布置，保证鱼尾刀最先切削土体；其二是将鱼尾刀根部设计成锥形，
盾构刀具简介 吕志峰，刘玉海，刘学红 山东天工岩土工程设备有限公司 ，山东聊城 252000) 摘 要：盾构刀具是盾构机切削岩土的工 具。本文介绍了盾构机用刀具的分 类，扼要叙述了盾构机 的切削 刀 具和滚压刀具的功能 、形状、用材及制造工 艺，对盾构机用刀具的使用者与管理者有借鉴作 用。 关键词：盾构刀具；切削刀分类；滚刀结构；刀具焊接 中图 分类号：TD421.2+5 文献标志码：B In troductio nto Shield Machi neCutter LU Zhi-feng, LIU Yu-hai, LIU Xue-hong (Shandong Techgongeotechnica Engineering Equipment Co., Ltd, Liaocheng 252000 Shandong ProvincChina) Abstract: The shield machine cutter is a type of tool employed by a shield machine to cut n&cSoil. The paper describes the category of shieldmachinecutters and focuses on the function, shape, material, and manufacturing process of cutters and rolling cutters used on the shieldachine. It can function as a referencfor the usersand keepers of shield machinecutters. Key words: shield machine cutterthe category of shield machine cutters; the structure of rollingutters;the cutter welding 经历了从依赖进口到平分国内市场 ，到部分产品 出口的过程。 本文简要介绍盾构刀具的分类和组成 。 1盾构刀具的分类 收稿日期:201 3-05-08 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 自钻式锚固钻具是集钻进 、注浆、锚固为一 体的岩土锚固工具 ，在国外地下工程施工、隧道 锚固、采矿巷道和建筑基坑加固 、公路、铁路山体 边坡治理、大型水电工程地下厂房整体支护 、以 及地质灾害救助等众多工程项目中大量使用 。 近年来，随着我国基础建设工程项目中对施 工周期和质量要 求的提高，使用自钻式锚固钻具 的数量在持续增 加。目前，国内对自钻式锚固钻 具的生产尚属于初期发展阶段 ，仅有的几家生产 企业集中在四川成都和陕西汉中一带 ，且产量和 品种规格都 很有限，有条件的钎钢钎具生产企业 应该关注这种 产品的国内 外市场发展趋 势和 需 求动向。 参考文献: [1] AtlasCopco.MA SDA self drillin g anchors[Z].AtlasCopco Geotechnics Drillin gand Exploration. [2] Atlas Copco .Micropiles for geotechnics engineering [Z]. Atlas Copco Ground Engineering^roducts. [3] Atlas Copco .Rock reinforcementcatalogue [Z].Atlas Copco Rock ReinforcementProducts. 2013年第3期 住 1^4-2014 China Academic Jaunial Electronic Publishing House. All rights reserved, htrp: Avww xnkid] 盾构刀具是盾构法施工不可缺少的工具 。近 年来，随着盾构法施工在我国 城市轨道、城市管 网、公路、铁路、水利等隧道建设中的广泛应用和 在煤矿巷道挖掘中 的推广试用，盾构设备及刀具 的发展空间和需求将会越来越大 。我国盾构刀具
加工中心的刀具及参数选择 刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 一、数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为： ①整体式； ②镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；
③特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。 根据制造刀具所用的材料可分为： ①高速钢刀具； ②硬质合金刀具； ③金刚石刀具； ④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。 从切削工艺上可分为： ①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； ②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； ③镗削刀具； ④铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： ⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； ⑵互换性好，便于快速换刀； ⑶寿命高，切削性能稳定、可靠； ⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； ⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； ⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。 二、数控加工刀具的选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因
数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点 由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短、设备使用费用高等特点。在数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。 1. 数控加工工艺内容要求更加具体、详细 普通加工工艺：许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据实际经验和习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。 数控加工工艺：所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中还需要确定详细的各种工艺参数。 2. 数控加工工艺要求更严密、精确 普通加工工艺：加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。 数控加工工艺：自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑，否则将导致严重的后果。 如：（1）攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否需要退刀清理切屑再继续加工。 （2）普通机床加工可以多次“试切”来满足零件的精度要求，数控加工过程严格按规定尺寸进给，要求准确无误。 3. 制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算 编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的简单再现，在对零件图进行数学处理和计算时，编程尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零件的形状几何关系重新调整计算，才能确定合理的编程尺寸。 4. 考虑进给率对零件形状精度的影响 制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑进给率对加工零件形状精度的影响。在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运算完成的。根据差补原理分析，在数控系统已定的条件下，进给率越快，则插补精度越低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其在高精度加工时这种影响非常明显。 5. 强调刀具选择的重要性 复杂形面的加工编程通常采用自动编程方式，自动编程中必须先选定刀具再生成刀具中心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿功能的数控机床来说，若刀具预先选择不当，所编程序不再通用，只能重新生成程序。
江苏开放大学 形成性考核作业 学号2015050000143 姓名吴畏 课程代码 110045 课程名称数控加工工艺规程编制与实施评阅教师 第 2 次任务 共 4 次任务 江苏开放大学
任务内容： 一、选择题（每题2分，共30分） 1、切削刃形状复杂的刀具宜采用（ D ）材料制造较合适。 （A）硬质合金（B）人造金刚石（C）陶瓷（D）高速钢 2、YG类硬质合金主要用于加工（A）材料 （A）铸铁和有色金属（B）合金钢（C）不锈钢和高硬度钢（D）工具钢和淬火钢 3、刀具材料在高温下能够保持较高硬度的性能称为（B ）。 （A）硬度（B）红硬性（C）耐磨性（D）韧性和硬度 4、JT/BT/ST刀柄柄部锥度为（ A ）。 （A）7：24；（B）1：10；（C）1：5；（D）1：12 5、过定位是指定位时，工件的同一（B）被多个定位元件重复限制的定位方式。 （A）平面（B）自由度（C）圆柱面（D）方向 6、若工件采取一面两销定位，限制的自由度数目为（ A ） （A）六个（B）二个（C）三个（D）四个 7、在磨一个轴套时，先以内孔为基准磨外圆，再以外圆为基准磨内孔，这是遵循（ D ）的原则。 （A）基准重合（B）基准统一（C）自为基准（D）互为基准 8、采用短圆柱芯轴定位，可限制（ D ）个自由度。 （A）二（B）三（C）四（D）一 9、在下列内容中，不属于工艺基准的是（ D ）。 （A）定位基准（B）测量基准（C）装配基准（D）设计基准 10、（ B ）夹紧机构不仅结构简单，容易制造，而且自锁性能好，夹紧力大，是夹具上用得最多的一种夹紧机构。 （A）斜楔形（B）螺旋（C）偏心（D）铰链 11、精基准是用（ D ）作为定位基准面。 （A）未加工表面（B）复杂表面（C）切削量小的（D）加工后的表面 12、夹紧力的方向应尽量垂直于主要定位基准面，同时应尽量与（ D ）方向一致。 （A）退刀（B）振动（C）换刀（D）切削 13、通常夹具的制造误差应是工件在该工序中允许误差的（ C ）。 （A）1~3倍（B）1/10~1/100 （C）1/3~1/5 （D）同等值 14、铣床上用的分度头和各种虎钳都是（ B ）夹具。
刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 一、数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专
用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；③特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢刀具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； ②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；③镗削刀具；④铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： ⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； ⑵互换性好，便于快速换刀； ⑶寿命高，切削性能稳定、可靠； ⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； ⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； ⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。
第一章数控加工工艺及设备基础 一、简答题 1、数控机床有哪些规格、性能和可靠性指标 2、什么数控机床的的机械原点和参考点？两者之间的关系各如何？ 3、数控加工机床按工艺用途分成几类？ 4、什么是数控？什么是数控系统？什么是数控机床？ 二、选择题 1、下列特点中，不属于数控机床特点的是( )。 A．加工精度高B．生产效率高C．劳动强度低D．经济效益差2、闭环进给伺服系统与半环进给伺服系统主要区别是( )。 A．位置控制器B．检测单元C．伺服单元D．控制对象 3、通常所说的数控系统是指( )。 A．主轴转动和进给驱动系统 B. 数控装置和驱动装置C. 数控装置和主轴转动装置 4、( )是数控机床的核心部分。 A．机床本体B．数控装置C．伺服系统 5、数控机床的组成部分是( )。 A. 硬件、软件、程序 B.控制介质、数控装置、伺服系统、机床和外部设备 C. 数控装置、主轴驱动、主机及辅助设备 6、计算机数控用以下( )代号表示。 A. CAD B．CAM C．ATC D．CNC 7、系统内部没有位置检测反馈装置，不能进行误差补偿的系统是( )。 A. 开环系统B．闭环系统 C. 半闭环系统D．以上均可能 8、下列装置中，不属于数控系统的装置是( )。 A. 自动换刀装置B．输入/输出装置C．数控装置D．伺服驱动 9、数控机床精度检验中，( )是综合机床关键零件部件经组装后的综合几何形状误差。 A．定位精度B．几何精度C．切削精度D．以上都对
二、判断题 1. 以交流伺服电机为驱动单元的数据系统称为开环数控系统。 ( ) 2. 半闭环系统是指无位置反馈的系统。 ( ) 3. 数控机床不能获得比机床本身精度还高的加工精度。 ( ) 4. 所谓的三轴联动指的是机床有三个数控的进给轴。 ( ) 5. 机床的几何精度会影响工件的尺寸精度，定位精度会直接影响工件的形状误差。 ( ) 6. 数控机床适合于多品种、中小批量的生产，特别适合于新产品试制零件的加工。 ( ) 7．开环伺服系统的精度要优于闭环伺服系统。 ( ) 8. 数控铣床和数控车床都属于轮廓控制机床。 ( ) 9、数控系统中，坐标轴的正方向是使工件尺寸减小的方向。 ( ） 数控加工工艺及设备习题库 第三章数控刀具 一、问答题 1、数控机床刀具按结构分类可分成哪几类？数控刀具按切削工艺分类可分成哪几类？ 2、数控刀具应具备哪些特点？机床向高速、高刚度和大功率发展，要求数控刀具具备哪些性能？ 3、数控刀具材料主要有那几种？数控机床用的最多刀具材料是哪一种？分别按硬度和韧性分析 其性能。 4、什么是硬质合金？P、K、M类硬质合金主要成分是什么？分别适合加工哪类材料? 5、什么是涂层硬质合金刀具？涂层加工方法分成几大类？常见的涂层材料有哪些？对涂层材料性能优什么 要求？ 6、陶瓷材料具有哪些优点和缺点？金属陶瓷刀具最大的优点是什么？ 7、超硬刀具材料中立方氮化硼具有哪些特点？聚晶金刚石为什么不能用于加工黑色金属？ 8、刀具失效的主要形式有哪些？分析前刀面磨损产生的原因和对策。 9、说明可转位刀片断屑槽的作用和形式？ 10、常见可转位刀片夹紧方式有几种？ 11、可转位刀片的选择包括几方面要求？刀片的刀尖半径的大小对价格性能有影响？
“数控加工工艺及实施”课程标准 一、课程概述 “数控加工工艺及实施”是对数控编程与操作人员所从事的、按照零件图纸进行工艺分析，实现零件数控加工程序的编制与调试，并按照机床操作规操作数控机床，从而最终实现零件的数控加工与检验等能力而设置的学习领域。 “数控加工工艺及实施”是3年制高职数控技术专业学生必须掌握的一门理论性和实践性都很强的专业核心课，该课程的主要目标是使学生具备对零件图进行工艺分析、选择合理加工手段的能力；使学生掌握数控车床、数控铣床、加工中心的基本编程与操作方法；培养学生分析生产实际问题和解决实际问题的能力，培养学生的团队协作、勇于创新、敬业乐业的工作作风。 此学习领域分成7个学习情境，学习领域完全按照基于工作过程的教学模式展开教学，以六步法（资讯、计划、决策、实施、检查、评估）对每一个项目进行教学实施，有助于提高学生的动手能力、自学能力、创新能力以及岗位能力等各项素质。 二、培养目标 1、方法能力目标 （1）培养学生谦虚、好学的态度。 （2）培养学生勤于思考、做事认真的良好作风。 （3）培养学生自学能力与自我发展能力。 （4）培养学生创新能力。 （5）培养学生良好的职业道德 2、社会能力目标 （1）培养学生的沟通能力及团队协作精神。 （2）培养学生分析问题、解决问题的能力。 （3）培养学生勇于创新、敬业、乐业的工作作风。 （4）培养学生的自我管理、自我约束能力。 （5）培养学生的环保意识、质量意识、安全意识。 3、专业能力目标 （1）掌握数控车床的编程与操作方法。 （2）掌握数控铣床的编程与操作方法。 （3）掌握加工中心的编程与操作方法。 （4）培养学生的计算机操作能力。 （5）培养学生搜集资料、阅读资料和利用资料的能力。 （6）培养学生的自学能力。 三、与前后课程的联系 1、与前续课程的联系 “机械零件的造型与测绘”培养学生的制图与识图能力；“金属切削原理与刀具”使学生了解刀具的结构、切削性能，为在加工中能够合理的选择打下基础；“公差配合与测量技术”使学生学会使用各种测量工具，能够针对零件图中的尺寸公差、形位公差的标注进行正确的分析和判断；“数控机床”使学生对数控机床的组成、结构、功能有了一定程度的认识。 2、与后续课程的关系 为后续开设的实现自动编程的专业选修课程提供了必要的基础能力。 四、教学容与学时分配 为使学生掌握数控机床的编程与操作等专业能力所需的知识与技能，本课程以轴类零件的数控车削加工工艺及实施等4个项目为载体来组织教学，将职业行动领域的工作过程融合在训练中。本课程项目结构与学时分配见表2－3－1。
课时授课教案 / 学年第期 课程名称：数控加工工艺 授课班级： 授课时间：第周星期第节 课题：刀具种类及选择 教学目的：铣刀的种类及选择 孔加工刀具的种类及选择 重点、难 点： 立铣刀、麻花钻的选择 使用教具：课件 课后作业： 1 课后记录： 年月日 授课主要内容 数控刀具的选用：选用数控刀具通常应考虑的因素、数控车削刀具的选用、数控旋转类刀
具的选用、数控机床刀柄的选用、工具系统。加工中心使用的刀具由刃具和刀柄两部分组成。刃具有面加工用的各种铣刀和孔加工用的钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀及丝锥等。刀柄要满足机床主轴的自动松开和拉紧定位，并能准确地安装各种切削刀具和适应换刀机械手的夹持等。 一、铣刀的种类及选择 常用铣刀的种类铣刀种类很多，常用铣刀如下： 1．面铣刀面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃，常用于端铣较大的平面。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体为 40Cr。 高速钢面铣刀按国家标准规定，直径d＝ 80~250mm，螺旋角β＝10°，刀齿数 Z＝10~26。 硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高、加工表面质量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛应用。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿的安装方式不同，可分为整体式、机夹一焊接式和可转位式三种。 2．立铣刀立铣刀是数控铣削中最常用的一种铣刀，其结构如图所示。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刀为副切削刃。主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀不能作轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。 为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，刀齿数比较少，容屑槽圆弧半径则较大。一般粗齿立铣刀齿数Z＝ 3～4，细齿立铣刀齿数 Z＝ 5～8，套 式结构 Z＝10～ 20，容屑槽圆弧半径 r＝ 2～ 5mm。当立铣刀直径较大时，还可制成不等齿距结构，以增强抗振作用，使切削过程平稳。 标准立铣刀的螺旋角β为40°～45°（粗齿）和30°～35°（细齿），套式结构立铣刀的β为15°～25°。 直径较小的立铣刀，一般制成带柄形式。φ2～φ71mm 的立铣刀为直柄；φ6～φ63mm 的立铣刀为莫氏推柄；φ25～80mm 的立铣刀为带有螺孔的 7：24锥柄，螺孔用来拉紧刀具。直径大干φ40～φ160mm 的立铣刀可做成套式结构。 3．模具铣刀 模具铣刀由立铣刀发展而成，适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件 上有较大转接凹圆弧的过渡加工。模具铣刀可分为圆锥形立铣刀（圆锥半角＝3°、 2 5°、7°、10°）、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。国家标准规定直径 d＝ 4～ 63mm 。 4．键槽铣刀键槽铣刀有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既象立铣刀，又像钻头。加工时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。 国家标准规定，直柄键槽铣刀直径d＝2～ 22mm，锥柄键精铣刀直径 d＝14～ 50mm。键槽铣刀直径的偏差有 e8和 d8两种。键槽铣刀的圆周切削刃仅在靠近端面的一小段
第1章数控加工的切削基础 作业 一、单项选择题 1、切削脆性金属材料时，材料的塑性很小，在刀具前角较小、切削厚度较大的情况下，容易产生（ C ）。 （A）带状切屑（B）挤裂切屑（C）单元切屑(D) 崩碎切屑 2、切削用量是指（D）。 （A）切削速度（B）进给量（C）切削深度（D）三者都是 3、粗加工切削用量选择的一般顺序是（ A ）。 （A）a p-f-v c（B）a p- v c -f（C）v c -f-a p（D）f-a p- v c 4、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有（ B ）。 （A）g o和a o（B）a o和K r′（C）K r和a o（D）λs和K r′ 5、分析切削层变形规律时，通常把切削刃作用部位的金属划分为（ C ）变形区。 （A）二个（B）四个（C）三个（D）五个 6、在切削平面内测量的车刀角度是（ D ）。 （A）前角（B）后角（C）楔角（D）刃倾角 7、车削用量的选择原则是：粗车时，一般（A ），最后确定一个合适的切 削速度v。 （A）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f； （B）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f； （C）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f； （D）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f。 8、车削时的切削热大部分由（ C ）传散出去。 （A）刀具（B）工件（C）切屑（D）空气 9、切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为（ C ） （A）背吃刀量最大，进给量次之，切削速度最小； （B）进给量最大，背吃刀量次之，切削速度最小； （C）切削速度最大，进给量次之，背吃刀量最小； （D）切削速度最大，背吃刀量次之，进给量最小； 10、粗车细长轴外圆时，刀尖的安装位置应（C ），目的是增加阻尼作用。 （A）比轴中心稍高一些（B）与轴中心线等高 （C）比轴中心略低一些（D）与轴中心线高度无关
第五讲一、备课教案
二、讲稿 第二章数控加工工艺基础 第二节数控加工工艺分析 2.2.1数控加工零件的工艺性分析 在选择并决定数控加工零件及其加工内容后，应对零件的数控加工工艺性进行全面、认真、仔细的分析。主要内容包括产品的零件图样分析、结构工艺性分析和零件安装方式的选择等内容。 （1）零件图样分析 首先应熟悉零件在产品中的作用、位置、装配关系和工作条件，搞清楚各项技术要求对零件装配质量和使用性能影响，找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。 ①尺寸标注方法分析零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点，如图2-6（a）所示，在数控加工零件图上，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。由于零件设计人员一般在尺寸标注中较多地考虑装配等使用方面特征，而不得不采用如图2-6（b）所示的局部分散的标注方法，这样就给工序安排和数控加工带来诸多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的累积误差而破坏零件的使用特性，因此，可将局部的分散标注法改为同一基准标注或直接给出坐标尺寸的标注法。 图2-6 零件尺寸标注分析 ②零件图的完整性和准确性分析构成零件轮廓的几何元素（点、线、面）的条件（如相切、相交、垂直和平性等），是数控编程的重要依据。手工编程时，要依据这些条件计算每个节点的坐标；自动编程时，则要根据这些条件才能对构成零件的所有几何元素进行定义，无论哪一条件不明确，变成都无法进行。因此，在分析零件图样时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题及时与设计人员协商解决。 ③零件技术要求分析零件的技术要求主要是指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。这些要求在保证零件使用性能的前提下，应经济合理。过高的精度和表面粗糙度要求会使工艺过程复杂、加工困难、成本提高。 ④零件材料分析在满足零件功能的前提下，应选用廉价、切削性能好的材料。而且，材料选择应立足国内，不要轻易选用贵重或紧缺的材料。 图2-7 内槽结构工艺性对比
铝料加工参数表 加工方式粗加工 刀具直径转速（ S）进给（ F）吃刀深度（ DP）转速（ S）φ0.580003000.058000 φ1.080006000.158000 φ1.580008000.28000 φ2.0800010000.56000 φ2.5800010000.56000 φ3.08000100016000 φ4.080001200 1.56000 φ5.08000150025000 φ6.08000180025000 φ8.080002000 2.55000 φ10.08000300034000 φ12.08000500034000 φ16.08000400032000 φ20.08000400031500 钢件加工参数表 加工方式粗加工 刀具直径转速（ S）进给（ F）吃刀深度（ DP）转速（ S）φ0.560001000.015000 φ1.050003000.055000 φ1.550005000.065000 φ2.050005000.085000 φ2.545005000.085000 φ3.040008000.14000 φ4.0400012000.154000 φ5.0400015000.24000 φ6.0350018000.23500 φ8.0300020000.23000 φ10.025*******.22500 φ12.022*******.22200 φ16.022*******.32000 φ20.020*******.31000 以上参数为普通加 工参数，平时编程 参照设定，碰到其 他情况适当调整， 如：
1.批量件首件调试后，加快参数，优化刀刀路，快速优质加工出零件。 2.使用加长刀、加工小槽、精孔，转速、进给做出评估打六折给参数。
数控刀具技术现状及发展 摘要∶ 本文简介现代数控刀具科普性知识和近几年来在刀具材料、结构科技领域里的现状及发展趋势。指出拉削、滚压、搓挤刀具和复合（组合）孔加工数控刀具的创新成果往往会引起机加工观念上的巨大变革，再集成刀具材料及特种数控机床领域的创新科技成果，会产生巨大的社会效益和经济效益。 近年来，快速发展的数控机加工工艺技术促进了数控刀具结构基础科研和新产品的研发。世界各大厂商生产的数控机床用刀具种类、规格繁多，数量庞大，往往令人眼花缭乱，不得要领。现将有关数控刀具科普性知识和近几年来数控刀具材料、结构、应用等领域的新产品、科技现状及发展趋势就其精要，在此简要分述，以便了解掌握相关数控刀具新产品信息的要点。 一、数控刀具分类简要 错误！不能识别的开关参数。 二、数控刀具材料新产品科技近况与发展趋势 １、概述：
近年来，数控刀具材料基础科研和新产品的成果集中应用在高速（超高速）、硬质（含耐热、难加工）、干式、精细（超精）数控机加工技术领域。刀具材料新产品的研发在超硬材料（金刚石、表面改性涂层材料、ＴｉＣ基类金属陶瓷、立方氮化硼、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４基类陶瓷），Ｗ、Cｏ类涂层和细颗粒（超细颗粒）硬质合金基体及含Ｇｏ类粉末冶金高速钢等领域进展速度较快。 ２、超硬材料领域： 错误！不能识别的开关参数。 金刚石（钎焊聚晶、单晶）各类刀具已迅速应用于高硬度、高强度、难加工有色金（合金）及有色金属-非金属复合材料零部件的高速、高效、干（湿）式机械切削加工行业中。其概况分述如下： 汽车、摩托车行业：聚晶、人造单晶金刚石面铣刀、镗刀、车刀、铰刀、复合（组合）孔加工等数控刀具等正大量应用于高强度、高硬度Si--Al合金零部件自动生产线上； 竹木地板、傢具行业：聚晶、ＣＶＤ厚膜沉积金刚石（复合片）立铣刀、三面刃成形铣刀、面铣刀等类刀具正大量应用于高硬度复合竹木地板、傢具及门窗…等零部件自动生产线上； 航空、航天、汽车及电子信息技术行业：金刚石ＣＶＤ薄膜涂层数控刀具（以整体ＷCｏ类硬质合金刀具为主）多应用于铣削、车削、钻削、铰削及锪削加工高强度铝合金（铸、锻）、纤维-金属层板、
盾构机技术讲座 一.盾构机结构（EPB总体结构图） 盾构是一个具备多种功能于一体的综合性隧洞开挖设备,它集和了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能，目前，盾构机已成为地下交通工程及隧道建设施工的首选设备被广泛使用。其优点如下: 1. 不受地面交通、河道、航运、季节、气候等条件的影响。 2. 能够经济合理地保证隧道安全施工。 3. 盾构的掘进、出土、衬砌、拼装等可实行自动化、智能化和施工运输控制信息化。 4. 掘进速度较快，效率较高，施工劳动强度较低。 5. 地面环境不受盾构施工的干扰。 其缺点为： 1. 盾构机械造价较高。 2. 在饱和含水的松软地层中施工地表沉陷风险大。 3. 隧道曲线半径过小或埋深较浅时难度较大。 4. 设备的转移、运输、安装及场地布置等较复杂。 盾构作为一种保护人体和设备的护体，其外形（断面形状）随所建的工程要求不同有圆形、双圆形、三圆形、矩形、马蹄形、半圆形等。（如：人行道方形能最大限度的利用空间、过水洞马蹄形符合流体力学、公路隧道半圆形利用下玄跑车）。而因圆形断面受力好、圆形盾构设备
制造相对简单及成本相对低廉，绝大部分盾构还是采用传统的圆形。 为适应各种不同类型土质及盾构机工作方式的不同，盾构机可分为三种类型、四种模式： 三种类型： （1）软土盾构机； （2）硬岩盾构机； （3）混合型盾构机。 四种模式： （4）开胸式； （5）半开胸式（半闭胸式、欠土压平衡式）； （6）闭胸式（土压平衡式）； （7）气压式。 软土盾构机适应于未固结成岩的软土、某些半固结成岩及全风化和强风化围岩。刀盘只安装刮刀，无需滚刀。 硬岩盾构机适应于硬岩且围岩层较致密完整，只安装滚刀，不需要刮刀。 混合盾构机适应于以上两种情况，适应更为复杂多变的复合地层。可同时安装滚刀和刮刀。 气压盾构是在加气压状态下的施工模式，即可用于泥水加压式盾构机，也可用于土压平衡式盾构机。
加工工艺及实施期末复习题 一填空题（每空1分） 1.加工中心按主轴在空间所处的状态可以分为立式、卧式和复合式。 2.数控机床的导轨主要有滑动、滚动、静压三种。 3.数控电加工机床主要类型有点火花成型和线切割机床。 4.合适加工中心的零件形状有平面、曲面、孔、槽等。 5.常用夹具类型有通用、专用、组合。 6.基点是构成轮廓的不同几何素线的交点或切点。 7.按铣刀形状分有盘铣刀、圆柱铣刀、成形铣刀、鼓形刀铣 8.按走丝快慢，数控线切割机床可以分为快走丝和慢走丝。 9.数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、直线控制和轮廓控制等几种。按控制方式又可分为开环、闭环和半闭环控制等 10.在轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具长度和半径补偿功能。 11.端铣刀的主要几何角度包括前角、后角、刃倾角、主偏角、和副偏角。 12.切削用量中对切削温度影响最大的切削速度，其次是进给量，而切削深度影响最小。 13.切削液的作用包括冷却、润滑、防锈和清洗作用。 14.铣削过程中所用的切削用量称为铣削用量，铣削用量包括铣削宽度、铣削深度、铣削速度、进给量。 15.切削液的种类很多，按其性质可分为3大类：水溶液、乳化液、切削油。 16.常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金4种。 17.影响刀具寿命的主要因素有：工件材料、刀具材料、刀具几何参数、切削用量。 18.工件在装夹过程中产生的误差称为装夹误差、定位误差及基准不重合误差。 二判断题（每题1分） 1.（×）数控机床适用于单品种，大批量的生产。 2.（×）绝对编程和增量编程不能在同一程序中混合使用。 3.（√）采用滚珠丝杠作为X轴和Z轴传动的数控车床机械间隙一般可忽略不计。 4.（√）旧机床改造的数控车床，常采用梯形螺纹丝杠作为传动副，其反向间隙需事先测量出来进行补偿 5.（√）数控机床按工艺用途分类，可分为数控切削机床、数控电加工机床、数控测量机等。 6.（√）四坐标数控铣床是在三坐标数控铣床上增加一个数控回转工作台。 7.（√）液压系统的输出功率就是液压缸等执行元件的工作功率。 8.（√）点位控制的特点是，可以以任意途径达到要计算的点，因为在定位过程中不进行加工。 9.（×）不同结构布局的数控机床有不同的运动方式，但无论何种形式，编程时都认为工件相对于刀具运 10.（×）一个主程序调用另一个主程序称为主程序嵌套。 11.（√）数控机床用恒线速度控制加工端面、锥度和圆弧时，必须限制主轴的最高转速。 12.（√）数控车床上的自动转位刀架是一种最简单的自动换刀设备。 13.（√）一个尺寸链中一定只能一个封闭环。 14.（√）在数控机床上加工零件，应尽量选用组合夹具和通用夹具装夹工件。避免采用专用夹具。 15.（√）数控机床加工过程中可以根据需要改变主轴速度和进给速度。 16.（√）车床主轴编码器的作用是防止切削螺纹时乱扣。 17.（×）数控车床可以车削直线、斜线、圆弧、公制和英制螺纹、圆柱管螺纹、圆锥螺纹，但是不能车削多头螺纹。 18.（×）切削中，对切削力影响较小的是前角和主偏角。19.（×）同一工件，无论用数控机床加工还是用普通机床加工，其工序都一样。 20.（√）刀具半径补偿是一种平面补偿，而不是轴的补偿。 21.（√）固定形状粗车循环方式适合于加工已基本铸造或锻造成型的工件。 22.（√）刀具补偿功能包括刀补的建立、刀补的执行和刀补的取消三个阶段。 23.（√）因为毛坯表面的重复定位精度差，所以粗基准一般只能使用一次。 24.（×）表面粗糙度高度参数Ra值愈大，表示表面粗糙度要求愈高；Ra值愈小表示表面粗糙度要求愈低。 25.（×）车削外圆柱面和车削套类工件时，它们的切削深度和进给量通常是相同的。 26.（√）热处理调质工序一般安排在粗加工之后,半精加工之前进行。 27.（√）为了保证工件达到图样所规定的精度和技术要求，夹具上的定位基准应与工件上设计基准、测量基准尽可能重合。 28.（√）为了防止工件变形，夹紧部位要与支承对应，不能在工件悬空处夹紧。 29.（√）刀具切削部位材料的硬度必须大于工件材料的硬度。 30.（√）切削用量中，影响切削温度最大的因素是切削速度。 31.（√）积屑瘤的产生在精加工时要设法避免，但对粗加工有一定的好处。 32.（×）硬质合金是一种耐磨性好。耐热性高，抗弯强度和冲击韧性都较高的一种刀具材料。 33.（√）套类工件因受刀体强度、排屑状况的影响，所以每次切削深度要少一点，进给量要慢一点。 34.（√）切断空心工件时，工件壁厚应小于切断刀刀头长度。 35.（√）工件定位时，被消除的自由度少于六个，但完全能满足加工要求的定位称不完全定位。 36.（×）一个完整尺寸包含的四要素为尺寸线、尺寸数字、尺寸公差和箭头等四项要素。 37.（√）长的V形块可消除四个自由度。短的V形块可消除二个自由度。 38.（√）零件图中的尺寸标注要求是完整、正确、清晰、合理。 39.（√）硬质合金是用粉末冶金法制造的合金材料，由硬度和熔点很高的碳化物和金属粘结剂组成。 40.（√）工艺尺寸链中，组成环可分为增环与减环。 41.（×）切削用量包括进给量、背吃刀量和工件转速。 42.（√）铸件的壁厚相差太大，毛坯内部产生的内应力也越大，应当先采用时效处理的方法来加以消除，然后再进行切削加工。 43.（×）闭环系统比开环系统具有更高的稳定性。 44.（×）尺寸链封闭环的基本尺寸，是其它各组成环基本尺寸的代数差。 45.（×）G00, G01指令的运动轨迹路线相同，只是设计速度不同。 三、选择题（每题1.0分） 1.（A）位置检测元件是位置控制闭环系统的重要组成部分，是保证数控机床？的关键。 A、精度； B、稳定性； C、效率； D、速度。 2.（B）切削时，切屑流向工件的待加工表面，此时刀尖强度较？。 A、好； B、差； C、一般； D、波动。 3.（B）高速钢刀具切削温度超过550~600℃时，刀具材料会发生金相变化，使刀具迅速磨损，这种现象称为？。 A、扩散； B、相变； C、氧化； D、粘接。 4.（B）闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统主要区别在于？。 A、位置控制器； B、检测单元； C、伺服单元； D、控制对象。 5.（B）当刀具前角增大时，切屑容易从前刀面流出切削变形小，因此？。 A、切削力增大；B切削力减小；C、切削力不变；D、切削力波动。 第1页(共6页) 第 2页(共6页)