下载文档原格式
第1章机械加工与设备的基础理论教学要求：●掌握金属切削基本知识；●了解金属切削过程；●了解刀具磨损形式与刀具寿命的定义；●掌握切削条件的合理选择；●掌握金属切削机床的基本知识。
教学重点：●切削运动与切削用量；●刀具角度；●刀具材料；●刀具磨钝标准及刀具寿命；●切削条件的合理选择；●金属切削机床的分类及型号编制。
教学难点：●金属切削过程；●切削条件的合理选择；●机床的运动。
课时安排：6课时教学大纲：1.1金属切削基本知识1.1.1 切削运动与切削用量1.切削运动2.工件加工表面3.切削用量1.1.2 刀具角度1.车刀的组成2.刀具标注角度参考系3.刀具标注角度1.1.3 刀具材料1.刀具材料应具备的性能2.刀具材料的种类、性能及用途1.2 金属切削过程1.2.1 切削变形1.切削的形成过程2.切削过程变性区3.切削的类型4.切削与刀具前刀面的摩擦与积屑瘤1.2.2切削力与切削功率1.切削力的分力2.切削力和切削功率的计算3.影响切削力的主要因素1.2.3 切削热与切削温度1.切削热的产生和传散2.切削温度对切削加工的影响3.减少切削热和降低切削温度的工艺措施1.3 刀具磨损与刀具寿命1.3.1 刀具磨损的形式及原因1.正常磨损2.非正常磨损1.3.2 刀具的磨损过程及磨钝标准1.刀具的磨损过程2.刀具的磨钝标准1.3.3 刀具寿命1.4 切削条件的合理选择1.4.1 工件材料1.衡量工件材料切削加工性的指标2.改善工件材料切削加工性的基本方法1.4.2 刀具几何参数1.前角的选择2.后角的选择3.主偏角、副偏角的选择4.刃倾角的选择1.4.3 切削用量1.切削用量对切削加工的影响2．切削用量的确定1.4.4 切削液1.切削液的作用2.常用切削液3.切削液的选用1.5 金属切削机床的基本知识1.5.1 机床的分类及型号编制1.机床的分类2.机床型号的编制方法3.机床型号实例1.5.2 机床的运动1.表面成形运动2.辅助运动1.5.3 机床的传动1.机床传动的基本组成部分2.机床的传动链3.机床的传动原理图主要概念：●加工表面●切削用量●刀具标注角度●切削变形●积屑瘤●切削力●切削热●刀具磨损●磨钝标准●刀具耐用度●机床型号●表面成形运动●简单表面成形运动●复合表面成形运动●外联系传动链●内联系传动链。
教案90年代，基于erical Control Technology〕即采用数字控制的方法对某一工作实现自动控制的一技术。
数控机床：〔Numerical Control Machine Tools〕是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
数控系统：〔Numerical Control Machine Tools〕是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床3数控机床工作原理将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。
4数控机床的结构组成二、数控机床的分类与特点1按工艺用途分类：数控车床、数控铣床、数控加工中心、数控镗床、数控激光切割、数控电火花等等。
2按控制方式分类：点位控制、轮廓控制3按伺服系统分类：开环控制、闭环控制、半闭环控制4按功能水平分类：经济型、普及型、高级三、数控系统与插补原理1数控系统根本原理与结构：CNC系统主要功能包括：控制功能、准备功能、插补功能、进给功能、主轴功能、辅助功能。
数控系统硬件结构：单机系统、多机系统记，遇到疑问及时向老师请教。
学生听老师讲授根底知识，并认真做笔记，遇到疑问及时向老师请教。
2数控系统插补原理：插补原理〔插补方法〕：根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在轮廓的点之间，确定一些中间点的方法。
逐点比拟法插补步骤：逐点比拟法的直线插补过程，每走一步要进行以下四个步骤，具体如下：①偏差判别根据偏差值确定刀具相对加工直线的位置。
②坐标进给根据偏差判别的结果，决定控制沿哪个坐标进给一步，以接近直线。
③偏差计算计算新加工点相对直线的偏差，作为下一步偏差判别的依据。
④终点判别判断是否到达终点，未到达终点那么返回第一步，继续插补，到终点，那么停止本程序段的插补。
终点判别可采用两种方法：一是每走一步判断Xi-Xe≥0及Yi-Ye≥0是否成立，如成立，那么插补结束否那么继续。
![数控加工工艺项目化教程第四版 电子教案 (1)[5页]](https://img.taocdn.com/s1/m/05fb5ddcf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a2734.png)
《数控加工工艺》电子教案教学任务：项目一之任务一阶梯轴的数控加工工艺设计教学时数：4课时教学目标：1.知识目标：了解数控车床的主要加工对象；掌握车削类零件图的工艺分析及工艺路线的拟定；掌握短轴件的定位与装夹；掌握数控车削工艺卡片的填写。
2.技能目标：能够对简单阶梯轴零件进行工艺分析；能够选择简单轴类零件的数控车削刀具和夹具；能够选择车削加工的切削用量；能够填写数控加工工艺卡。
教学重点：工艺分析及工艺路线的拟定、短轴件的定位与装夹、工艺卡片的填写。
教学方法：讲授法、多媒体演示法教学过程：（任务描述）阶梯轴如图1-1所示，零件材料45钢，毛坯为Φ45mm×90mm，单件生产。
设计该零件的数控加工工艺。
图1-1阶梯轴（提出问题）1.什么样的轴类零件适合在数控车床中加工？该零件在普通车床中能加工么？2.公差为0.018mm（也就是极限偏差为±0.009mm）的轴段应该是几级公差等级？是否适合在数控车床上加工？（引入相关知识学习）1．数控车床的主要加工对象（1）精度要求高的回转体零件：尺寸精度高达0.001mm或更小的、圆柱度、素线直线度、圆度和倾斜度均要求高的、表面粗糙度要求高的回转体零件。
（2）表面形状复杂的回转体零件：由任意直线及平面曲线轮廓组成的形状复杂的、难以控制尺寸的回转体零件。
（3）带特殊螺纹的回转体零件：比如非标螺杆类（4）淬硬回转体零件：用陶瓷刀片以车代磨，提高加工效率。
另外，对于带有键槽或径向孔，或端面有分布的孔系以及有曲面的盘套或轴类零件，宜选用车削加工中心加工。
也可采用数控车床与卧式加工中心加工共同加工的形式。
2．零件图的工艺分析（1）零件图的技术要求①尺寸精度要求。
注意查看图纸中最高的公差等级，对后续加工方案有关。
②形状和位置精度要求。
对后续工艺中的装夹有有关。
③表面粗糙度、表面质量要求。
对选择数控车床、刀具及切削用量有关。
④零件材料与热处理要求。
对选择刀具、数控车床型号以及切削用量有关。
项目一：华中数控编程简介任务一：华中数控编程指令（2课时）【教学目标】1．了解华中数控G指令。
2．掌握华中数控G指令的格式和用法。
【项目重点与难点】重点：华中数控G指令与法兰克、广数系统的不同之处难点：主要G指令的格式【教学过程】复习前面所学的指令，为学习华中系统G指令作准备我们所学过的指令有：M指令、S指令、T指令、G指令其中G指令有：G00、G01、G02、G03、G70、G71、G73、G90、G92、G94、G98、G99引入新课1．设问：我们学过的指令都是什么系统的指令？那么华中数控系统编程是否用的指令是否和之前我们学过的一样？我们学过的指令是针对法兰科系统和广州数控系统，华中系统的编程所用指令和他们大同小异。
2．阐述本次课的任务。
板书：华中数控编程指令新课教学1．讲解华中系统M指令、S指令、T指令、G指令。
板书：一、华中系统M指令、S指令、T指令、G指令：华中系统与法兰科系统和广州数控系统的M指令、S指令、T指令、G指令相同。
2．讲解华中系统与法兰科系统G指令的不同之处板书：二、华中系统与法兰科系统G指令的不同点：名称法兰科华中精加工循环G70 P Q 无外圆内圆粗车循环G71 U R G71 U R P Q X Z FG71 P Q U W F端面粗车循环G72 W R G72 W R P Q X Z FG72 P Q U W F封闭轮廓粗车循环G73 U W R G73 U W R P Q X Z FG73 P Q U W F外圆内圆车削循环G90 X Z F G80 X Z F螺纹车削循环G92 X Z F G82 X Z F端面车削循环G94 X Z F G81 X Z F设定每分钟进给量G98 G94设定每转进给量G99 G95巩固练习板书：三、例题：在华中系统上编写图示零件的车削程序。
O0001；（车Φ15外圆和Φ21外圆）S500 M03 T0101 G95；G0 X100 Z100；G0 X28 Z2；G80 X23 Z-18 F0。
机械加工教案是机械加工课程教学的重要组成部分，是指明课程目标，规划教学内容，设计教学活动和评价学生学习成效的重要文件。
机械加工教案的制定是一项复杂的过程，需要考虑多方面因素。
一、课程目标的制定机械加工教案的制定要确定课程目标，这是整个教学环节的核心。
课程目标可以体现教育和教学的价值观，是教学过程中的目标、方向和标准。
机械加工教学的目标一般包括以下几个方面：1.掌握机械加工的基本知识和技术。
这是机械加工教学的基本目标，学生需要学习各种加工工艺和技术，了解加工器具、数控机床操作等基本知识。
2.培养学生的动手能力和实践技能。
机械加工是一项实践性非常强的技术，需要学生具备特定的操作技能和实践经验。
3.培养学生的创新思维和解决问题的能力。
机械加工过程中需要学生对问题进行综合性思考和解决，这需要在教学过程中引导学生形成创新意识和解决问题的思维模式。
基于这些目标，教师可以制定相应的教学计划、教案和活动，有助于达到预期目标。
二、教学内容的选择教学内容是机械加工教案中另一个重要的组成部分，包括教学知识的组织和安排。
教学内容的选择应符合课程目标，教师应该根据学生的学习特点和实际情况，选择适合的内容和教学方法。
1.教学分层次。
机械加工的技术和知识门类繁多，教师需要将难度相同的知识放在同一层次进行教学。
2.教学内容有针对性。
教师要尽量将教学内容与实际生活和工作相结合，以便让学生更好地理解并记忆知识。
3.多样化的教学方法。
教师应灵活运用多种教学方法，提高学生的学习兴趣并增加教学效果。
三、活动设计的制定针对机械加工教育的特点，设计教学活动既要综合利用各种教学资源，又要体现活动本身的实践性和趣味性。
活动设计需要满足以下几个方面：1.活动需要适应课程目标。
教学活动应该紧密围绕机械加工的基本知识和技术，选取适宜的主题和内容。
2.活动需要有针对性。
活动设计应该考虑学生的不同特点和需求，以便在活动中满足不同层次的学生的需求。
3.活动需要实践性。
机械加工课程实训教案第一章：实训基本知识与安全1.1 实训的目的和意义1.2 实训的基本要求1.3 实训的安全操作规程1.4 实训常用机械设备的认识与操作第二章：钳工基本技能实训2.1 钳工工具的使用与维护2.2 划线与基准面的加工2.3 孔的加工与装配2.4 钳工综合实训项目第三章：车削加工实训3.1 车床的基本结构与操作3.2 车削刀具的使用与维护3.3 轴类零件的车削加工3.4 螺纹零件的车削加工第四章：铣削加工实训4.1 铣床的基本结构与操作4.2 铣削刀具的使用与维护4.3 平面和直线沟槽的铣削加工4.4 齿轮的铣削加工第五章：刨削与磨削加工实训5.1 刨削加工的基本方法与操作5.2 磨削加工的基本方法与操作5.3 典型零件的刨削与磨削加工5.4 综合实训项目第六章：数控加工实训6.1 数控加工基本概念与原理6.2 数控车床与编程操作6.3 数控铣床与编程操作6.4 数控加工综合实训项目第七章：电火花线切割实训7.1 电火花线切割原理与设备7.2 线切割编程与操作7.3 线切割加工实例7.4 线切割安全操作与维护第八章：焊接与热处理实训8.1 焊接基本工艺与设备8.2 常见焊接方法的实操训练8.3 热处理工艺与操作8.4 焊接与热处理综合实训项目第九章：模具设计与制造实训9.1 模具设计基础9.2 模具制造工艺流程9.3 模具加工与装配9.4 模具设计与制造综合实训项目第十章：机械加工课程实训总结与评价10.1 实训成果展示与分析10.2 实训中存在的问题与改进措施10.3 学生实训表现评价10.4 实训总结与展望重点和难点解析重点一：实训基本知识与安全安全操作规程的细节，如穿戴个人防护装备、操作规范等。
实训常用机械设备的认识与操作，尤其是机械设备的工作原理和操作步骤。
重点二：钳工基本技能实训钳工工具的使用与维护方法，包括工具的选择和使用技巧。
划线与基准面的加工方法，以及如何保证加工精度。
课题1 数控车床基本程序指令及应用学时2一、教学目的和要求1、了解数控车床的安全操作规程2、掌握数控车床基本程序指令3、掌握数控车床简单轴类零件程序的编制二、重点难点1、数控车床的安全操作规范2、数控车床基本指令的基本应用3、数控车床简单轴类零件精加工程序的编制三、授课内容（一）数控车床安全操作规程1.开机前应对数控车床进行全面细致的检查，包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架、刀具等，确认无误后方可操作。
2.数控车床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异常现象。
3.程序输入后，应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点及语法是否正确。
4.正确测量和计算工件坐标系，并对所得结果进行检查。
5.输入工件坐标系，并对坐标、坐标值、正负号、小数点进行认真核对。
6.未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利进行，刀具和夹具安装是否合理，有无超程现象。
7.试切时快速倍率开关必须打到较低挡位。
8.试切进刀时，在刀具运行至工件30~50㎜处，必须在进给保持下，验证Z轴和X轴坐标剩余值与加工程序是否一致。
9.试切和加工中，刃磨刀具和更换刀具后，要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。
10.程序修改后，要对修改部分仔细核对。
11.必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。
12.操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。
13紧急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程序。
（二）数控车床坐标系数控机床的加工是由程序控制完成的，所以坐标系的确定与使用非常重要。
根据ISO841标准，数控机床坐标系用右手笛卡儿坐标系作为标准确定。
数控车床平行于主轴方向即纵向为Z轴，垂直于主轴方向即横向为X轴，刀具远离工件方向为正向。
如图1-1所示数控车床有三个坐标系即机械坐标系、编程坐标系和工件坐标系。
机械坐标系的原点是生产厂家在制造机床时的固定坐标系原点，也称机械零点。
它是在机床装配、调试时已经确定下来的，是机床加工的基准点。
在使用中机械坐标系是由参考点来确定的，机床系统启动后，进行返回参考点操作，机械坐标系就建立了。
坐标系一经建立，只要不切断电源，坐标系就不会变化。
编程坐标系是编程序时使用的坐标系，一般把我们把Z轴与工件轴线重合，X轴放在工件端面上。
工件坐标系是机床进行加工时使用的坐标系，它应该与编程坐标系一致。
能否让编程坐标系与工坐标系一致，使操作的关键。
图1-1（三）数控车床加工工艺制定方法在数控车床上加工零件时，应该遵循如下原则：（1 ）选择适合在数控车床上加工的零件。
（2 ）分析被加工零件图样，明确加工内容和技术要求。
（3 ）确定工件坐标系原点位置。
原点位置一般选择在工件右端面和主轴回转中心交点P ，也可以设在主轴回转中心与工件左端面交点O 上，如图1-2所示。
图1-2 编程原点（4 ）制定加工工艺路径，应该考虑加工起始点位置，起始点一般也作为加工结束的位置，起市点应便于检查和装夹工件；应该考虑粗车、半精车、精车路线，在保证零件加工精度和表面粗糙度的前提下，尽可能以最少的进给路线完成零件的加工，缩短单件的加工时间；应考虑换刀点的位置，换刀点是加工过程中刀架进行自动换刀的位置，换刀点位置的选择应考虑在换刀过程中不发生干涉现象，且换刀路线尽可能短，加工起始点和换刀点可选同一点或者不选同点。
（5 ）选择切削参数。
在加工过程中，应根据零件精度要求选择合理的主轴转速、进给速度、和切削深度。
（6 ）合理选择刀具。
根据加工的零件形状和表面精度要求，选择合适的刀具进行加工。
（7 ）编制加工程序，调试加工程序，完成零件加工。
（四）数控加工程序的构成在数控车床上加工零件，首先要编制程序，然后用该程序控制机床的运动。
数控指令的集合称为程序。
在程序中根据机床的实际运动顺序书写这些指令。
一个完整的数控加工程序由程序开始部分、若干程序段、程序结束部分组成。
一个程序段由程序段号和若干个“字”组成，一个“字”由地址符和数字组成。
下面是一个完整的数控加工程序，该程序由程序号开始，以M30结束。
程序说明O1234 程序开始N10 T0101 G95 M3 S500 程序段1N20 G0 X100 Z100 程序段2N30 G0 X26 Z0 程序段3N40 G1 X0.0 F0.1 程序段4N50 Z1 程序段5N60 G0 X100 程序段6N70 Z100 程序段7N80 M30 程序结束（1）程序号零件程序的起始部分一般由程序起始符号%（或O）后跟1—4位数字组成，如：%123，O1234等。
（2）程序段的格式和组成程序段的格式可分为地址格式、分割地址格式、固定程序段格式和可变程序段格式等。
其中以可变程序段格式应用最为广泛，所谓可变程序段格式就是程序段的长短是可变的。
例如：N10 G01 X40.0 Z-30.0 F200 ；程序段号功能字坐标字进给速度功能字程序段结束（3）“字”一个“字”的组成如下所示：Z - 30.0地址符符号（正、负号）数据字（数字）程序段号加上若干程序字就可组成一个程序段。
在程序段中表示地址的英文字母可分为地址和非尺寸地址两种。
表示尺寸地址的英文字母有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、I、J、K、A、B、C、DERH共18个字母。
表示非尺寸地址有N、G、F、S、T、M、L、O等8个字母。
（五）模态指令与非模态指令的区分（1）模态指令：称续效指令，一经程序段中指定，便一直有效，直到后面出现同组另一指令或被其他指令取消时才有效。
编写程序时，与上段相同的模态指令可以省略不写。
不同组模态指令编在同一程序段内，不影响其续效。
（2）非模态指令：称非续效指令，其功能仅在出现的程序段有效。
（六）常用M指令M指令是控制数控机床“开、关”功能的指令，主要用于完成加工操作时的辅助动作。
M指令有模态还非模态之分，常用M指令的功能及应用如下：（1）程序停止指令：M00功能：执行完包含M00的程序段后，机床停止自动运行，此时所有存在的模态信息保持不变，用循环启动使自动运行重新开始。
（2）选择停止指令：M01功能：与M00类似，执行完包含M01的程序段后，机床停止自动运行，只是当机床机床操作面板上的选择停开关压下时，这个代码才有效。
（3）主轴正转、反转、停止指令：M03、M04、M05功能：M03、M04可使主轴正、反转，与同段程序其他指令一起开始执行。
M05指令可使主轴在该程序段其他指令执行完成后停止转动。
格式：M03 SM04 SM05（4）冷却液开、关指令：M08、M09功能：M08表示开启冷却液，M09表示关闭冷却液。
（5）程序结束指令：M02或M30功能：该指令表示主程序结束，同时机床停止自动运行。
CNC装置复位。
M30还可使控制返回到程序的开始，故程序结束使用M30比M02方便些。
说明：该指令必须编在最后一个程序段中。
（七）主轴功能、进给功能和刀具功能（1）主轴功能S主轴转速功能表示机床主轴的转速大小，由S和后面的若干数字组成。
格式：M03 S600 主轴以600r/min的速度正转。
（2）进给功能F进给功能表示刀具中心运动时的进给速度，，由F和其后的若干数字组成。
数字的单位取决于数控系统所采用的进给速度的指定方式。
1.每分钟进给量格式：G94 F---说明：G94为数控车床的初始状态。
2.每转进给量格式：G95 F---使用下式可以实现每转进给量和每分钟进给量的转化。
Fm=Fr×SFm为每分钟的进给量Fr为每转的进给量S为主轴转速（3）刀具功能刀具功能用于指定刀具和刀具参数，由T和其后的四位数字组成。
格式：T XX XX说明：前两位不表示刀具序号，后面两位表示刀具补偿号。
刀具的序号要与刀架上的刀位号相对应。
刀具序号和刀具补偿号不必相同，但为了方便通常他们一致。
取消刀具补偿的T 指令格式为：T0000。
（八）基本G 功能代码1.快速定位G00G00指令使刀具快速移动到指定的位置。
指令格式：G00 X （U ）＿ Z （W ）＿；其中X （U ） Z （W ）为指定的坐标值。
快速定位指令的实例：图（1-3）ФZ 轴图1-3 快速定位直径编程：快速从A 点移动到B 点。
绝对编程：G00 X20 Z0；相对编程：G00 U －60 W －40；注1：G00时各轴单独以各自设定的速度快速移动到终点，互不影响。
任何一轴到位自动停止运行，另一轴继续移动直到指令位置。
注2：G00各轴快速移动的速度由参数设定，用F 指定的进给速度无效。
注3：G00是模态指令，下一段指令也是G00时，可省略不写。
G00可编写成G0。
G0与G00等效。
2．直线插补G01G01是使刀具以指令的进给速度沿直线移动到目标点。
1).指令格式为：G01 X(U)___Z(W)___F___；其中：X 、Z 表示目标点绝对值坐标；U 、W 表示目标点相对前一点的增量坐标，F 表示进给量，若在前面已经指定，可以省略。
通常，在车削端面、沟槽等与x 轴平行的加工时，只需单独指定X(或U)坐标；在车外圆、内孔等与Z 轴平行的加工时，只需单独指定Z(或W)值。
图1-4为同时指令两轴移动车削锥面的情况，用G01编程为：图1-4绝对坐标编程方式：G01 X80.0 Z-80.0F0.25增量坐标编程方式：G01 U20.0 W-80.0F0.25说明：①G01指令后的坐标值取绝对值编程还是取增量值编程，由尺寸字地址决定，有的数控车床由数控系统当时的状态(G90、G91)决定。
②进给速度由F指令决定．F指令也是模态指令，它可以用GOO指令取消。
如果在G01程序段之前的程序段没有F指令，而现在的G01程序段中也没有F指令，则机床不运动。
因此，G01程序中必须含有F指令。
（九）编程实例如图1-5所示，编写其精加工程序。
图1-5%1234N1 M03 S500 G95 T0101 选择转速，选择刀具N2 G00 X18 Z1 定位至倒角延长线N3 G01 X26 Z-3 F0.15 倒3×45°角N4 Z-48 车Φ26外圆N5 X60 Z-58 车削第一段锥N6 X80 Z-73 车削第二段锥N7 G00 X100 Z100 退刀至换刀点N8 M30 程序结束，并回起点四、小结本课题是数控车床编程的重要环节，必须了解数控车床的编程特点，掌握F、S、T功能，熟练掌握直线移动指令的应用，能够编制简单的轴类零件精加工程序。
