數(shù)控銑削（加工中心）技術(shù)訓(xùn)練理實(shí)一體課教案項(xiàng)目一數(shù)控銑床（加工中心）編程基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)任務(wù)二了解數(shù)控加工工藝授課時(shí)間年月日授課班級(jí)教學(xué)方法講授、討論、提示啟發(fā)、歸納總結(jié)法授課時(shí)數(shù)課時(shí)教學(xué)用具多媒體教學(xué)資源多媒體課件、教材課前準(zhǔn)備1.實(shí)訓(xùn)設(shè)備、實(shí)習(xí)任務(wù)書(shū)、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及多媒體課件的準(zhǔn)備；2.學(xué)生工位分配。教學(xué)目標(biāo)1.了解數(shù)控加工工藝。2.了解數(shù)控加工階段。3.掌握數(shù)控加工路線(xiàn)的確定原則及方法。教學(xué)重點(diǎn)1.數(shù)控加工工藝分析。2.數(shù)控加工階段的劃分。3.數(shù)控加工路線(xiàn)的確定。教學(xué)難點(diǎn)數(shù)控加工路線(xiàn)的確定。教學(xué)過(guò)程1.數(shù)控加工工藝分析。2.加工階段的劃分。3.加工路線(xiàn)的確定。實(shí)施環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)學(xué)方法組織教學(xué)1、檢查學(xué)生出勤情況并做好記錄。2、調(diào)整學(xué)生的注意力，為上課作準(zhǔn)備?；?dòng)交流復(fù)習(xí)提問(wèn)1.數(shù)控加工的基本概念是什么？2.數(shù)控銑床（加工中心）的組成有哪些？提問(wèn)導(dǎo)思導(dǎo)入數(shù)控銑床（加工中心）是機(jī)械加工中的一種重要加工方式，由于其加工精度較高，一般用于工件的精加工。要想熟練掌握數(shù)控銑床（加工中心）的操作，只有了解數(shù)控銑床（加工中心）的加工對(duì)象和編程基礎(chǔ)知識(shí)，才能為后期學(xué)習(xí)程序編制打下良好的基礎(chǔ)。啟發(fā)學(xué)習(xí)積極性講授新課一、數(shù)控加工工藝分析數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)加工工藝與普通機(jī)床設(shè)計(jì)加工工藝不同。普通機(jī)床零件的加工工藝依據(jù)的是工藝過(guò)程卡，機(jī)床加工的切削用量、工步的安排、進(jìn)給路線(xiàn)的制訂和操作往往都是由操作者自行決定，而數(shù)控機(jī)床是按照程序自動(dòng)加工的，因此程序中必須包括零件加工的整個(gè)過(guò)程，如切削用量、進(jìn)給路線(xiàn)、加工余量和刀具均需事先確定。這就要求編程人員，應(yīng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能、特點(diǎn)、切削范圍和工夾量具等非常熟悉，否則就無(wú)法做到全面、正確、合理地編制數(shù)控加工程序。一般在數(shù)控編程中的工藝分析和處理主要包括如下內(nèi)容。1.數(shù)控加工內(nèi)容在數(shù)控機(jī)床上加工零件，編程是必不可少的。一個(gè)完整的加工程序通常在編程時(shí)是按照已經(jīng)制定好的數(shù)控工藝文件編制的，因此數(shù)控工藝文件是編程加工的基礎(chǔ)。一般情況下，并非產(chǎn)品的全部?jī)?nèi)容都采用數(shù)控加工，而經(jīng)常是其中的一部分進(jìn)行數(shù)控加工。因此，在選擇時(shí)，一定要結(jié)合實(shí)際情況，注意充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)。（1）宜采用數(shù)控加工的情況①普通機(jī)床難以加工的工件應(yīng)優(yōu)先選擇；②普通機(jī)床難加工，質(zhì)量也難以保證的工件應(yīng)作為重點(diǎn)選擇的內(nèi)容；③普通機(jī)床加工效率低，勞動(dòng)操作強(qiáng)度大，可以根據(jù)情況使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。（2）不宜采用數(shù)控加工的情況①需要用較長(zhǎng)的時(shí)間調(diào)整加工的工件，例如，毛坯的粗加工；②加工余量不均勻，且數(shù)控機(jī)床又無(wú)法自動(dòng)調(diào)整的加工工件；③不能在一次安裝中加工完成零件的各個(gè)部位，采用數(shù)控加工很不方便，效果不明顯。此外，選擇數(shù)控加工內(nèi)容時(shí)，還要考慮生產(chǎn)的批量、生產(chǎn)的周期和工序間的周轉(zhuǎn)情況等。總之，應(yīng)盡量合理地選擇數(shù)控機(jī)床，使之充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)。2.加工工序的劃分一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程，稱(chēng)為工序。工序的劃分原則有兩種，工序集中原則和工序分散原則。（1）工序集中原則工序的集中原則就是將工件的加工，集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，每道工序的加工內(nèi)容較多，工序集中原則的特點(diǎn)如下。①工序數(shù)目少，工藝路線(xiàn)短，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)組織工作；②工件安裝次數(shù)少，縮短了輔助時(shí)間，容易保證加工表面的相互位置精度；③有利于采用高生產(chǎn)率的專(zhuān)用設(shè)備和數(shù)控機(jī)床，可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；④數(shù)控機(jī)床、專(zhuān)用設(shè)備和工藝裝備投資大，尤其是專(zhuān)用設(shè)備和工藝裝備調(diào)整和維修比較麻煩，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，新產(chǎn)品轉(zhuǎn)換周期長(zhǎng)。（2）工序分散原則工序分散原則就是將工件的加工分散在較多工序內(nèi)進(jìn)行，每道工序的加工內(nèi)容很少。工序分散原則的特點(diǎn)如下。①設(shè)備與工藝裝備比較簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，操作者容易掌握，生產(chǎn)準(zhǔn)備的工作量少，容易適應(yīng)產(chǎn)品的更新?lián)Q代；②便于采用合理的切削用量，減少基本時(shí)間；③設(shè)備數(shù)量少，操作人員多。工序的集中與分散各有其優(yōu)缺點(diǎn)，在擬訂工藝路線(xiàn)時(shí)，工序集中與分散的程度，即工序數(shù)目的多少，主要取決于生產(chǎn)規(guī)模、現(xiàn)有的生產(chǎn)條件、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求。在數(shù)控機(jī)床上加工零件，一般采用工序集中的原則安排工序。3.加工順序的安排零件加工順序通常是指切削加工工序的安排，這些加工工序的順序的安排是否合理將直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和加工成本。加工順序的安排原則有以下幾點(diǎn)。（1）基面先行原則零件上用來(lái)作為定位裝夾的精基準(zhǔn)表面應(yīng)優(yōu)先加工出來(lái)，這樣定位越精確，裝夾誤差就越小。如箱體零件總是先加工定位用的平面和兩個(gè)定位孔，再以平面和定位孔作為精基準(zhǔn)面裝夾，加工其他孔系和平面。（2）先粗后精原則各個(gè)表面的加工順序一般是按照粗加工→半精加工→精加工→光整加工的順序進(jìn)行的，這樣一方面可使粗加工引起的各種變形得到恢復(fù)，另一方面能及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的各種缺陷，并能發(fā)揮粗加工的效率。在粗加工后精加工之前，最好有一段時(shí)間間隔或安排時(shí)效處理后，再進(jìn)行后道工序，以消除由于粗加工時(shí)工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高零件的加工精度。（3）先主后次原則零件上的工作面及裝配精度要求較高的表面，屬于主要表面，應(yīng)先加工。自由表面、鍵槽、緊固用的螺孔和光孔等表面，精度要求較低，屬于次要表面，可穿插進(jìn)行，一般安排在主要表面達(dá)到一定精度后，最終精加工之前加工。（4）先面后孔原則對(duì)箱體類(lèi)零件，為了提高孔的位置精度，應(yīng)先加工面，后加工孔。這樣安排加工順序，一方面用加工過(guò)的平面定位，穩(wěn)定可靠，另外在加工過(guò)的平面上加工孔時(shí)，孔的軸線(xiàn)不易偏斜，并能提高孔的加工精度。二、加工階段的劃分當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，往往不可能用一道工序來(lái)滿(mǎn)足其要求，而要用幾道工序逐步達(dá)到所要求的加工質(zhì)量。為保證加工質(zhì)量并合理地使用設(shè)備、人力，零件的加工過(guò)程通常按工序性質(zhì)的不同，可分為粗加工、半精加工、精加工和光整加工四個(gè)階段。1.粗加工階段主要任務(wù)是切除各表面上的大部分余量和提高生產(chǎn)率，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛料的各種缺陷，采取補(bǔ)救措施，同時(shí)可以及時(shí)報(bào)廢無(wú)法挽救的毛料，避免浪費(fèi)時(shí)間。2.半精加工階段使粗加工產(chǎn)生的誤差和變形，通過(guò)半精加工予以糾正，并逐步提高零件的精度和表面質(zhì)量，并為主要表面的精加工做準(zhǔn)備。3.精加工階段保證各主要表面達(dá)到圖樣要求，其主要問(wèn)題是如何保證加工質(zhì)量。4.光整加工階段對(duì)于表面粗糙度要求很細(xì)和尺寸精度要求很高的表面，還需要進(jìn)行光整加工。其目的是提高表面質(zhì)量，一般不能用于提高形狀精度和位置精度，常采用的加工方法有金剛車(chē)（鏜）、研磨、珩磨、超精加工、鏡面磨、拋光及無(wú)屑加工等。三、加工路線(xiàn)的確定在數(shù)控加工中，刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于零件運(yùn)動(dòng)的軌跡稱(chēng)為加工路線(xiàn)，加工路線(xiàn)也稱(chēng)為走刀路線(xiàn)。編程時(shí)，數(shù)控銑床加工工藝路線(xiàn)的確定原則主要有以下幾點(diǎn)：①加工路線(xiàn)應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率較高；②縮短走刀路線(xiàn)，減少進(jìn)退刀時(shí)間和其他輔助時(shí)間；③使數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)便，以減少編程工作量；④加工路線(xiàn)還應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度等具體情況確定；⑤選擇工件在加工切削后變形小的路線(xiàn)。按照數(shù)控銑削加工工藝路線(xiàn)的確定原則，下面對(duì)某些典型的加工路線(xiàn)進(jìn)行分析。1.點(diǎn)位控制加工路線(xiàn)孔加工路線(xiàn)是最常見(jiàn)的點(diǎn)位控制加工路線(xiàn)，如圖1-9所示。在普通機(jī)床上進(jìn)行鉆孔加工時(shí)，通常采用分度頭或圓轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)各孔進(jìn)行分度，以圓周方式加工路線(xiàn)進(jìn)行鉆孔，如圖1-9（a）所示。但對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言，機(jī)床定位精度高、定位過(guò)程快，因此這類(lèi)數(shù)控機(jī)床應(yīng)按空程最短來(lái)安排走刀路線(xiàn)如圖1-9（b）所示，以節(jié)省加工時(shí)間，提高效率。圖1-9點(diǎn)位控制加工路線(xiàn)2.輪廓加工路線(xiàn)內(nèi)外輪廓的加工，一般采用立銑刀側(cè)刃進(jìn)行切削，在銑削的過(guò)程中，工件、刀具、夾具、機(jī)床系統(tǒng)等處在彈性變形平衡的狀態(tài)下，在進(jìn)給停頓時(shí)，切削力減小，會(huì)改變系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，刀具會(huì)在進(jìn)給停頓處的零件表面上留下刀痕，因此在輪廓加工中應(yīng)避免進(jìn)給停頓。其輪廓加工路線(xiàn)確定原則如下：（1）切入、切出方法選擇采用立銑刀銑削外輪廓側(cè)面時(shí)，銑刀在切入和切出零件時(shí)，應(yīng)沿與零件輪廓曲線(xiàn)相切的切線(xiàn)或切弧上切向切入、切向切出，如圖1-10所示，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)為圖1-10（b）所示的A→B→C→B→D軌跡，而不應(yīng)為圖1-10（a）所示的沿法向直接切入零件的軌跡，以避免加工表面產(chǎn)生刀痕，保證零件輪廓光滑。圖1-10外輪廓切入切出銑削內(nèi)輪廓側(cè)面時(shí)，一般較難從輪廓曲線(xiàn)的切線(xiàn)方向切入、切出，這樣應(yīng)在區(qū)域相對(duì)較大的地方，用切弧切向切入和切向切出，如圖1-11所示，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡為A→B→C→B→D。圖1-11內(nèi)輪廓切弧切入切出（2）型腔切削方法選擇型腔切削加工的方法有三種，即行切法、環(huán)切法和先行切最后環(huán)切法，如圖1-12所示，三種方案中，圖1-12（a）所示的方案最差（左、右側(cè)面留有殘料），圖1-12（c）所示的方案最好。圖1-12型腔切削方法3.曲面加工路線(xiàn)機(jī)械加工中，常會(huì)遇到各種曲面類(lèi)零件，如模具、葉片螺旋槳等。這些零件在數(shù)控銑床上加工時(shí)，常選用球頭銑刀運(yùn)用“行切法”進(jìn)行加工。所謂行切法是指刀具的切點(diǎn)軌跡是一行一行的，而行間的距離是按零件的加工精度要求確定的。如圖1-13所示的發(fā)動(dòng)機(jī)大葉片，可采用兩種加工路線(xiàn)。采用圖1-13（a）的加工方案時(shí)，每次沿直線(xiàn)加工，刀位點(diǎn)計(jì)算簡(jiǎn)單，程序少，加工過(guò)程符合直紋面的形成，可以準(zhǔn)確保證母線(xiàn)的直線(xiàn)度。當(dāng)采用圖1-13（b）所示的加工方案時(shí)，符合這類(lèi)零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗(yàn)，葉形的準(zhǔn)確度高，但程序較多。由于曲面零件的邊界是敞開(kāi)的，沒(méi)有其他表面限制，所以曲面邊界可以延伸，球頭刀應(yīng)