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1、数控加工技术数控加工技术数数 控控 加加 工工 技技 术术第1章绪论第5章数控加工工艺第4章数控机床夹具第3章数控加工方法第2章数控加工基本知识第6章典型零件加工工艺的制订第7章机械加工质量第第1 1章绪论章绪论数控加工技术的发展历史1.1数控加工技术的发展趋势1.2 数字控制（numerical control，简称为NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现控制一台或多台机械设备动作的技术。GB/T 81291997工业自动化系统机床数值控制词汇中对NC的定义为“用数值数据的控制装置，在运行过程中不断地引入数值数据，从而对某一生产过程实现自动控制”。数控机床是用数字化信号对机床的

2、运动进行控制的机床。也可以说，数控机床是装备了数控系统的机床。它是一种自动化程度很高的机电一体化加工设备，是数控技术与传统加工技术相结合的产物。早期的数控机床控制系统采用逻辑元件、记忆元件构成逻辑电路，属于固定接线的硬件结构。1.1数控加工技术的发展历史第第1 1章绪论章绪论 1952年，美国MIT研制出世界上第一台数控机床。数控机床的问世成为机械工业史上一件划时代的事件，推动了机械自动化的发展。1955年，用于制造航空零件的数控铣床在美国正式问世。此后其他一些工业国家，如德国、日本、英国、前苏联等相继开始开发、研制和应用数控机床。1.1数控加工技术的发展历史第第1 1章绪论章绪论世界上第一台

3、数控机床 1958年，中国数控机床的研制开始起步，北京第一机床厂与清华大学合作试制了中国第一台三坐标数控机床X53K1。它利用数控系统来控制机床的工作台、横向滑鞍以及立铣头的进给运动，实现了三坐标联动。现在我国很多机床厂家都能生产各类数控机床，数控机床在制造业中的应用也越来越广泛。1.1数控加工技术的发展历史第第1 1章绪论章绪论中国第一台数控机床1.2数控加工技术的发展趋势第第1 1章绪论章绪论123456 1.高速化高速化 高速化已是现代机床技术发展的重要方向之一，机床高速化既表现在主轴转速上，也表现在工作台快速移动和进给速度的提高，以及刀具交换时间、托盘交换时间的缩短上。高速切削提升了加

4、工精度，也改善了加工面的表面质量。2.高精化高精化 现在精整加工所需精度已提高到0.1 m，加工精度进入了亚微米级。热变形误差补偿和空间误差综合补偿技术能大大提高加工精度。研究结果表明，应用综合误差补偿技术可将加工误差减少6080。第第1 1章绪论章绪论1.2数控加工技术的发展趋势 3.极端化极端化 极端化是指生产特殊产品的制造技术必须达到“极”的要求。例如，能在高温、高压、高湿、强冲击、强磁场、强腐蚀等条件下工作，或具有高硬度、大弹性等特点，或超大、超微、超厚、超薄。4.智能化智能化 智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：加工效率和加工质量方面的智能化包括加工过程的自适应控制、工艺参数自动

5、生成，驱动性能及使用连接方面的智能化包括前馈控制、电动机参数的自适应运算、自动识别负载、自动选定模型、自整定等，简化编程和简化操作方面的智能化包括自动编程、人机界面等，除此之外，还有智能诊断、智能监控等方面的内容，以方便系统的诊断及维修。第第1 1章绪论章绪论1.2数控加工技术的发展趋势 5.网络化网络化 具有联网功能正逐渐成为现代数控设备的特征之一，如数控机床的远程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作、远程培训等都是以网络功能为基础的。6.集成化集成化 集成化一方面表现为数控机床向柔性自动化发展，即其控制从点（数控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（柔性制造单元FMC、柔性

6、制造系统FMS、柔性生产线FTL、柔性制造生产线FML）向面（工段车间独立制造、工厂自动化FA）、体（计算机集成制造系统CIMS、分布式网络集成制造系统）的方向发展，另一方面表现为向注重应用性和经济性方向发展。第第1 1章绪论章绪论1.2数控加工技术的发展趋势第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识数控加工基本知识加工过程中的主要现象及基本规律2.4工件的安装、定位与夹紧2.5金属切削运动及其形成的表面2.1刀具切削部分的几何参数2.2刀具的材料2.3 金属切削过程是指工件上多余的金属被刀具切除的过程和已加工表面形成的过程。在这个过程中始终存在着刀具与工件（金属材料）之间切削和抗切削的矛

7、盾，并产生一系列重要现象，如切屑的形成、切削力、切削热与切削温度及积屑瘤等。在对金属切削过程进行实验研究时，常用的切削模型是直角自由切削。所谓自由切削，就是只有一个直线切削刃参加切削。2.1 金属切削运动及其形成的表面第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识 直角自由切削模型 2.1.1切削运动切削运动 刀具与工件之间的相对运动称为切削运动。以车削工件外圆表面为例，切削运动可分为主运动和进给运动。2.1 金属切削运动及其形成的表面第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识 车削工件外圆表面2.1 金属切削运动及其形成的表面第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识 主运动的特点是

8、速度最高，消耗功率最大；主运动的运动形式可以是旋转运动，也可以是直线运动；可由工件完成，也可由刀具完成。车削时，主运动是工件的回转运动；铣削时，主运动是刀具的旋转运动。进给运动使刀具与工件之间产生附加的相对运动。车削时，车刀相对于工件在纵向和横向上的平移运动；铣削时，工件相对于刀具的纵向、横向、垂直方向的平移运动。当主运动和进给运动同时进行时，切削刃上某一点相对于工件的运动为合成运动，常用合成速度ve来表示2.1.1切削运动切削运动2.1 金属切削运动及其形成的表面第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.1.2 切削中形成的工件表面切削中形成的工件表面 在切削过程中，工件上有三个不断

9、变化着的表面：（1）待加工表面。工件上即将被切去金属层的表面。（2）过渡表面。工件上由切削刃正在形成的那部分表面。它在切削过程中不断变化，位于待加工表面和已加工表面之间。（3）已加工表面。工件上经刀具切去多余金属层后而形成的新表面。工件上的三个表面2.2 刀具切削部分的几何参数第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识 2.2.1 刀具的构成刀具的构成 刀具的几何参数包括刀具的切削角度、刀面的形式以及切削刃的形状。刀具的合理几何参数是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而能达到提高切削效率，降低加工成本目的的几何参数。刀具都是由工作部分和非工作部分构成。不论刀具结构如何复杂

10、，就其单刀齿切削部分而言，都可以看成由外圆车刀的切削部分演变而来。本节以外圆车刀为例来介绍其几何参数。外圆车刀的工作部分比较简单，只由切削部分（即刀头）构成，非工作部分就是车刀的柄部（或刀杆）。2.2 刀具切削部分的几何参数第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识 切屑流过的表面叫前刀面，以 表示。与工件上过渡表面相对的表面称为主后刀面，以 表示。与工件上已加工表面相对的表面称为副后刀面，以 表示。前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃，以S表示，它承担主要的切削工作。前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃，以S表示。刀尖是3个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃两条刀刃汇交的一小段切削刃。

11、外圆车刀的结构2.2.1 刀具的构成刀具的构成AAA第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识 2.2.2 刀具的标注角度刀具的标注角度 要确定和测量刀具角度，必须引入一个空间坐标参考系。常见的参考系有工作坐标系动态参考系工作角度和标注坐标系静态参考系标注角度，前者是确定刀具切削运动中角度的基准；后者是刀具设计计算、绘图标注、刃磨测量角度时的基准，是刀具假定条件下的工作角度。确定刀具标注角度参考系时需做两个假定。（1）假定运动条件。给出刀具假定主运动方向和假定进给方向，而不考虑进给运动的大小。（2）假定安装条件。刀具安装基准面垂直于主运动方向，刀杆的中心线与进给运动方向垂直，刀具刀尖与工件

12、中心轴线等高。2.2 刀具切削部分的几何参数第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识 正交平面参考系正交平面参考系2.2.2 刀具的标注角度刀具的标注角度2.2 刀具切削部分的几何参数 刀具设计计算、绘图标注、刃磨测量角度时依据静态参考系，也就是以正交平面参考系 为基准。（1）基面。基面 是通过主切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。（2）切削平面。切削平面 是通过主切削刃上选定点，与主切削刃相切，且垂直于该点基面的平面。（3）正交平面。正交平面 是通过主切削刃上选定点，垂直于基面和切削平面的平面。oprpspspopop第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识 刀具的各个

13、角度刀具的各个角度2.2 刀具切削部分的几何参数 基面中测量的刀具角度包括主偏角 、副偏角 和刀尖角 刃倾角 是指主切削刃与基面间的夹角，刃倾角有正负之分也可为0。正交平面中测量的刀具角度包括前角 、后角 和楔角 2.2.2 刀具的标注角度刀具的标注角度rrrr180rrooos第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识刀尖高于工件轴线刀尖高于工件轴线刀尖低于工件轴线刀尖低于工件轴线2.2 刀具切削部分的几何参数刀柄轴线安装倾斜对工件角度的影响刀柄轴线安装倾斜对工件角度的影响 2.2.3 工作情况下角度的变化工作情况下角度的变化 当刀尖高于工件轴线时，工作前角变当刀尖高于工件轴线时，工作前

14、角变大，工作后角减小；当刀尖低于工件轴线大，工作后角减小；当刀尖低于工件轴线时，工作前角变小，工作后角增大。时，工作前角变小，工作后角增大。刀柄的纵向轴线与进给刀柄的纵向轴线与进给方向不垂时，将引起工作方向不垂时，将引起工作主偏角主偏角 和工作副偏角和工作副偏角 的变化。的变化。rere第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识 纵向进给时，实际的切削平面和基面都要偏转一个附加的螺旋升角，使车刀的工作前角增大，工作后角减小。一般车削时，进给量比工件直径小很多，故螺旋升角很小，它对车刀工作角度影响不大，可忽略不计。横向进给时，实际的切削平面和基面都要偏转一个附加的螺旋升角，使车刀的工作前角增

15、大，工作后角减小。在车端面、切断和车外圆进给量（或加工螺纹的导程）较大时，则应考虑螺旋升角的影响。3.工作情况下角度的变化工作情况下角度的变化2.2 刀具切削部分的几何参数第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.2 刀具切削部分的几何参数2.2.4 刀具角度的选择刀具角度的选择 1.前角的选择 前角的大小决定切削刃的锋利程度和强固程度，直接影响切削过程。前角有正前角和负前角之分。采用正前角能减小切屑被切下时的塑性变形和切屑流出时与前面的摩擦阻力，从而可减小切削力和切削热，使切削轻快，提高刀具寿命，并提高已加工表面质量。采用负前角能改善刃部受力状况和散热条件，提高切削刃强度和耐冲击能力

16、。2.后角的选择 后角的作用主要是减小后刀面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦，影响楔角的大小，从而可配合前角调整切削刃的强度和锋利程度。它还影响刀具耐用度和加工表面质量，适当增大后角可提高刀具耐用度。但后角过大时，将使楔角过小，这会削弱切削刃强度，减小散热体积而使刀具耐用度降低。所以，在一定条件下，后角也有一个对应于最高刀具寿命的合理数值。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.2 刀具切削部分的几何参数2.2.4 刀具角度的选择刀具角度的选择 3.主偏角的选择 主偏角对刀具耐用度影响很大，主偏角减小，则刀尖角增大，使刀尖强度提高，散热体积增大，刀具耐用度提高。减小主偏角可以使工件表

17、面残留面积高度减小，从而使已加工表面粗糙度值减小。增大主偏角会使切削层厚度增厚，切削层宽度减小，有利于切屑折断，有利于孔加工刀具使切屑沿轴向顺利流出。4.副偏角的选择 副偏角的大小主要影响刀具耐用度和已加工表面质量。减小副偏角可以减小副切削刃及副后刀面与已加工表面之间的摩擦。但副偏角过小会增加参加切削工作的刀刃长度，增加副后刀面与已加工表面间的摩擦，同时也易引起振动；而副偏角过大将致使刀尖强度降低和散热条件恶化，结果导致刀具耐用度降低。在副偏角较小时，加工表面粗糙度值较小。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.2 刀具切削部分的几何参数2.2.4 刀具角度的选择刀具角度的选择 5.

18、刀尖形状及尺寸选择 刀尖部分的形状对已加工表面的粗糙度值也有很大的影响，若采用减小主、副偏角的办法增强刀尖，常会使背向力增大，引起振动；若在主、副刃之间磨出倒角刀尖，即具有直线切削刃的刀尖，既可使刀尖角加大，从而增强了刀尖，又不使背向力增加很多。6.刃倾角的选择 加工一般钢料和灰铸铁时，粗车时取50，精车时取05；有冲击负荷时取155；当冲击特别大时，可取4530。加工高强度钢、高锰钢、淬硬钢时，可取155或将负数的绝对值取得更大一些。工艺系统刚性不足时，尽量不采用负刃倾角。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.3 刀具的材料2.3.1 数控加工刀具的性能要求加工刀具的性能要求 （

19、1）较好的刚性（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小；具有很高的切削效率。（2）良好的互换性，便于快速换刀。（3）有很高的可靠性和耐用度，寿命高，切削性能稳定、可靠。（4）要能实现刀具尺寸的预调，便于尺寸调整，以减少换刀调整时间，提高加工效率。（5）刀具应能可靠地断屑或卷屑，以便于切屑的排除。（6）刀具应系列化，标准化，以便于编程和刀具管理。（7）应有在线监控及尺寸补偿系统。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.3 刀具的材料2.3.2 常用的刀具材料常用的刀具材料 1.高速钢 高速钢是一种加入较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金钢。（1）按用途分。高速钢可分为通用型高速钢和

20、高性能高速钢。（2）按制造工艺分。高速钢可分为熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和表面涂层高速钢。（3）按基本化学成分分。高速钢可分为钨系高速钢和钼系高速钢。2.硬质合金 硬质合金是将高硬度和高熔点的金属碳化物（碳化钨WC、碳化钛TiC、碳化钽TaC、碳化铌NbC等）和金属黏结剂（Co、Mo、Ni等）用粉末冶金工艺制成。常用硬质合金有钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金、钨钛钴钽（铌）类硬质合金等。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.3 刀具的材料 2.3.2 常用的刀具材料常用的刀具材料 3.涂层刀具材料 目前常用的涂层方法是化学气相沉积法和物理气相沉积法，其他方法如等离子喷涂、火焰喷涂、

21、电镀、溶盐电解等还存在较大的应用局限性。常用的涂层材料有碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、硼化物、硅化物、金刚石及复合涂层8大类数十个品种。在这些涂层材料中，用得最多的是TiC、TiN、金刚石以及复合涂层等，涂层厚度随刀具材料不同而不同。4.其他刀具材料 其他刀具材料包括陶瓷刀具材料、金刚石刀具材料和立方氮化硼等。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.4 切削加工过程中的主要现象及基本规律切削加工过程中的主要现象及基本规律 2.4.1 切削变形切削变形 1.切屑的形成过程 金属切削是指被切金属层在刀具的挤压、摩擦作用下产生变形后转变为切屑和形成已加工表面。根据金属切削实验可以绘出金

22、属切削过程中的变形滑移线和流线以及三个变形区。第变形区位于切削刃和前刀面的前方，是三个变形区中最大的，为主变形区。第变形区是与前刀面相接触的附近区域，切屑沿前刀面流出时，受到前刀面的挤压和摩擦，靠近前刀面的切屑底层会进一步发生变形。第变形区是已加工表面靠近切削刃处的区域，这一区域金属受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压、摩擦及回弹，发生变形造成加工硬化。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.4 切削加工过程中的主要现象及基本规律切削加工过程中的主要现象及基本规律 2.4.1 切削变形切削变形 2.切屑的类型和形态切屑的类型和形态如果切屑在滑移后尚未达到破裂程度，则形成连绵不断、底面光滑

23、的带状切屑如果切屑的滑移变形比较充分，以至于达到破裂程度产生一节节裂纹，但每一裂纹上下尚未贯穿，仅背面裂开，底面仍较光滑，这种切屑称为节状切屑当发生裂纹上下贯穿时，便形成粒状切屑在切削脆性材料时，被切削层几乎不经过塑性变形就产生脆性崩裂，形成崩碎切屑第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.4 切削加工过程中的主要现象及基本规律切削加工过程中的主要现象及基本规律 2.4.1 切削变形切削变形 3.积屑瘤 在切削速度不高而又能形成连续性切屑的情况下，加工一般钢材或其他塑性材料时，常常在刀具前刀面切削刃处黏结着一块剖面呈楔形的硬块，这块冷焊在前刀面上的金属就称为积屑瘤。积屑瘤能够保护刀具、

24、增大了实际前角、影响工件表面质量和尺寸精度。积屑瘤形成的因素主要有工件材料、前角、切削速度和进给量。积屑瘤积屑瘤第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.4 切削加工过程中的主要现象及基本规律切削加工过程中的主要现象及基本规律 2.4.2 切削力切削力切削力 切削力主要来源于工件被切削层在形切削力主要来源于工件被切削层在形成切屑过程中的变形。在切削时，由于刀成切屑过程中的变形。在切削时，由于刀具对被切削层的挤压作用，迫使被切削层具对被切削层的挤压作用，迫使被切削层产生弹性变形与塑性变形，因此，被切削产生弹性变形与塑性变形，因此，被切削层对刀具就有一个反作用力，称为变形抗层对刀具就有一个

25、反作用力，称为变形抗力力 ，垂直作用在前刀面上；同时，由于，垂直作用在前刀面上；同时，由于切屑沿前刀面流出，因此相应还有一个摩切屑沿前刀面流出，因此相应还有一个摩擦力擦力 作用在前刀面上，当变形抗力作用在前刀面上，当变形抗力 增大或减小时，摩擦力增大或减小时，摩擦力 也相应增大或减也相应增大或减小。此外，工件的切削表面对刀具后刀面小。此外，工件的切削表面对刀具后刀面还作用着变形抗力还作用着变形抗力Fm与摩擦力与摩擦力 。这些力。这些力的合力即为切削力的合力即为切削力F。nFfFfFfFfF第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.4 切削加工过程中的主要现象及基本规律切削加工过程中的主

26、要现象及基本规律 2.4.3 切削热与切削温度切削热与切削温度切削热的产生和传出切削热的产生和传出 2.影响切削温度的主要因素 影响切削温度的主要因素有工件材料、刀具的几何参数、切削用量和其他因素。其中，切削用量主要包括切削速度、进给量和背吃刀量。1.切削热的产生和传出 切削热来自切削层金属发生弹性和塑性变形产生的热量Qp及切屑与前刀面、工件与后刀面摩擦产生的热量 和 ，切削过程中上述变形与摩擦消耗的功绝大部分（99%）转化为热能。fQfQ第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.4 切削加工过程中的主要现象及基本规律切削加工过程中的主要现象及基本规律 3.切削液 切削时，用来降低切削

27、温度并减小刀具与工件之间摩擦的液体称为切削液，又称为冷却润滑液。在切削过程中，由于刀具与工件表面的切削层及已加工表面产生强烈的挤压和摩擦，以致产生大量的切削热，从而使切削区的温度急剧升高，切削条件变坏，甚至使刀具丧失切削能力。切削加工（特别是高速切削或切削难加工材料）时使用切削液可以改善切削条件，从而能高效率地获得高质量的工件。与切削液有相似功效的还有某些气体和固体，如压缩空气、二硫化铝和石墨等。2.4.3 切削热与切削温度切削热与切削温度2.4 切削加工过程中的主要现象及基本规律切削加工过程中的主要现象及基本规律 2.4.4 断屑影响因素及其方法断屑影响因素及其方法 1.断屑过程 切屑在形成

28、过程中逐步扩张，当切屑端部碰到刀具断屑槽台阶时，切屑发生卷曲变形，继续扩张到与后刀面或工件碰上时，切屑折断。因此，切屑的折断过程是卷碰断。对于螺旋形切屑，它可由自身质量和旋转折断。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.4 切削加工过程中的主要现象及基本规律切削加工过程中的主要现象及基本规律 2.4.4 断屑影响因素及其方法断屑影响因素及其方法 2.影响断屑的因素 影响断屑的因素有断屑槽的形状、断屑槽的宽度、断屑槽斜角及切削用量。1）断屑槽的形状 常用断屑槽有直线圆弧形、直线形和圆弧形三种。2）断屑槽的宽度 断屑槽的宽度对断屑的影响很大。一般来讲，槽宽越小，切屑的卷曲半径Rc越小，切

29、屑上的弯曲应力越大，越易折断。3）断屑槽斜角 断屑槽的侧边与主切削刃之间的夹角称为断屑槽斜角，用表示。常用的断屑槽斜角有外斜式、平行式和内斜式三种形式。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.4 切削加工过程中的主要现象及基本规律切削加工过程中的主要现象及基本规律 2.4.4 断屑影响因素及其方法断屑影响因素及其方法 3.常用断屑方法 断屑常用方法如下：（1）用断屑槽断屑。（2）用断屑台断屑。（3）用挡屑板断屑。（4）选用适当的切削用量和几何参数使其断屑。（5）采用程序断屑。挡屑板断屑挡屑板断屑1挡屑板；挡屑板；2车刀车刀第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.5 工件的安

30、装、定位与夹紧工件的安装、定位与夹紧 2.5.1 工件的安装工件的安装 1.直接安装 直接安装工件无须另行找正即可夹紧，称为直接安装。例如，利用三爪卡盘或电磁吸盘安装工件。2.找正安装 有时直接安装需要以工件上某个表面或划线作为找正工件的基准，用划针或百分表找正后再夹紧，称为找正安装。例如，在机床工作台上安装工件或用四爪卡盘安装工件。找正安装的定位精度和工作效率取决于找正面（或划线）的精度、找正方法、所用工具和工人技术水平。四爪卡盘第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.5 工件的安装、定位与夹紧工件的安装、定位与夹紧 2.5.1 工件的安装工件的安装 3.专用夹具安装 工件直接安装

31、在专门为其设计和制造的夹具中，无须进行找正，就可快速可靠地保证工件对机床和刀具的正确相对位置，称为专用夹具安装。尾座套筒铣键槽夹具尾座套筒铣键槽夹具第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.5 工件的安装、定位与夹紧工件的安装、定位与夹紧 2.5.2 工件的定位工件的定位工件在空间的自由度工件在空间的自由度 1.工件定位的基本原理 确定物体的位置所需要的独立坐标数称为物体的自由度。当物体受到某些限制时自由度减少。工件在空间具有6个自由度，即沿X、Y、Z这3个坐标轴方向移动的自由度 和绕X、Y、Z这3个坐标轴转动的自由度 。因此，要准确确定工件的位置，就需要按一定的要求布置6个支承点（即

32、定位元件）来限制工件的6个自由度。其中每个支承点限制一个相应的自由度。这就是工件定位的六点定位原理。x y z 、x y z 、第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.5 工件的安装、定位与夹紧工件的安装、定位与夹紧 2.5.2 工件的定位工件的定位 2.几种定位情况 1）完全定位 这种用相当于六个定位支承点的定位元件完全限制工件六个自由度的定位，称为完全定位。2）不完全定位 根据具体的加工方法，在满足加工要求的前提下，把限制工件少于六个自由度的定位称为不完全定位。3）过定位 几个定位支承点同时限制同一个自由度的定位，称为过定位。4）欠定位 定位支承点的数目少于应限制的自由度数目，工

33、件不能正确定位，不能满足加工要求的定位方式，称为欠定位。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.5 工件的安装、定位与夹紧工件的安装、定位与夹紧 2.5.3 常用的定位元件及选用常用的定位元件及选用 1.工件以平面定位时的定位元件主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用。常用的有固定支承、可调支承、自位支承三种。（1）固定支承。固定支承有支承钉和支承板两种形式。在使用过程中，它们都是固定不动的。图中A型为平头支承钉，图中B型为球头支承钉，图中C型为网纹顶面的支承钉。A型支承板适用于顶面和侧面定位，B型支承板适用于底面定位。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.5 工件的安

34、装、定位与夹紧工件的安装、定位与夹紧 2.5.3 常用的定位元件及选用常用的定位元件及选用 （2）可调支承。可调支承是指支承的高度可以进行调节。（3）自位支承。在工件定位过程中能自动调整位置的支承称为自位支承。其作用相当于1个固定支承，只限制1个自由度。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.5 工件的安装、定位与夹紧工件的安装、定位与夹紧 2.5.3 常用的定位元件及选用常用的定位元件及选用 2）辅助支承 工件因尺寸形状或局部刚度较差，使其定位不稳或受力变形等原因，需增设辅助支承，用以承受工件重力、夹紧力或切削力。辅助支承的工作特点是：待工件定位夹紧后，再调整辅助支承，使其与工件的

35、有关表面接触并锁紧；而且辅助支承是每安装一个工件就调整一次。但此支承不限制工件的自由度，也不允许破坏原有定位。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.5 工件的安装、定位与夹紧工件的安装、定位与夹紧 2.5.3 常用的定位元件及选用常用的定位元件及选用 2.工件以圆柱孔定位时的定位元件 生产中，工件以圆柱孔定位应用较广，如各类套筒、盘类、杠杆、拨叉等，所采用的定位元件有圆柱销、圆锥销和各种心轴。圆锥销 圆柱销 常用刚度心轴第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.5 工件的安装、定位与夹紧工件的安装、定位与夹紧 2.5.3 常用的定位元件及选用常用的定位元件及选用 3.工件以

36、圆锥孔定位时的定位元件 工件以圆锥孔定位时，可以采用锥形心轴作为定位元件；当工件采用顶尖孔锥面定位时，可以采用顶尖来作为定位元件。顶尖孔定位顶尖孔定位 4.工件以外圆定位时的定位元件 工件以外圆定位时，常用的定位元件有V形块、定位套、半圆孔和锥套等。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.5 工件的安装、定位与夹紧工件的安装、定位与夹紧 2.5.4 工件的夹紧工件的夹紧 加工过程中，为保证工件停在定位时确定的位置，防止工件在切削力、加工过程中，为保证工件停在定位时确定的位置，防止工件在切削力、离心力、惯性力、重力等作用下产生位移和振动，须将工件夹紧。这种保证离心力、惯性力、重力等作用

37、下产生位移和振动，须将工件夹紧。这种保证加工精度和安全生产的装置称为夹紧装置。加工精度和安全生产的装置称为夹紧装置。1.对夹紧装置的基本要求对夹紧装置的基本要求 （1）夹紧过程中，不改变工件定位后所占据的正确位置。）夹紧过程中，不改变工件定位后所占据的正确位置。（2）夹紧力的大小适当。既要保证工件在加工过程中其位置稳定不变，）夹紧力的大小适当。既要保证工件在加工过程中其位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。（3）操作方便、省力、安全。）操作方便、省力、安全。（4）夹紧装置的自动化程度及复杂程度应与工件的产量和批量相适应。）夹紧装置的自动化

38、程度及复杂程度应与工件的产量和批量相适应。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.5 工件的安装、定位与夹紧工件的安装、定位与夹紧 2.5.4 工件的夹紧工件的夹紧 2.夹紧力方向和作用点的选择夹紧力方向和作用点的选择 （1）夹紧力应朝向主要定位基准。）夹紧力应朝向主要定位基准。（2）如需向多个夹紧点施加夹紧力时，应采用一定的装置，使一力）如需向多个夹紧点施加夹紧力时，应采用一定的装置，使一力多用，且主要的夹紧力应朝向主要的定位基面。多用，且主要的夹紧力应朝向主要的定位基面。（3）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。（4）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好

39、的方向和部位。）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和部位。（5）夹紧力作用点应尽量靠近工件加工面。）夹紧力作用点应尽量靠近工件加工面。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识2.5 工件的安装、定位与夹紧工件的安装、定位与夹紧 2.5.4 工件的夹紧工件的夹紧 3.典型夹紧机构典型夹紧机构 1）斜楔夹紧机构）斜楔夹紧机构 采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构称为斜楔夹紧机构。采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构称为斜楔夹紧机构。2）螺旋夹紧机构）螺旋夹紧机构 采用螺旋元件直接夹紧或采用螺旋元件与其他元件组合实现夹紧的机采用螺旋元件直接夹紧或采用螺旋元件与其他元件组合实现夹紧的

40、机构，称为螺旋夹紧机构。构，称为螺旋夹紧机构。3）偏心夹紧机构）偏心夹紧机构 用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。常用的偏用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。常用的偏心件有圆偏心轮。心件有圆偏心轮。第第2 2章数控加工基本知识章数控加工基本知识第第3 3章数控加工方法章数控加工方法数控钻削加工3.4数控加工中心3.5车削加工3.1铣削加工3.2数控磨削加工3.3特种加工3.63.1 车 削 加 工第第3 3章数控加工方法章数控加工方法 3.1.1 车削加工工艺范围及工艺特点 就基本的工作内容而言，车削加工的工艺范围如下：就基本的工作内容而言，车削加工的工艺范围如

41、下：（1）车削外圆和端面、切断、切槽、钻孔、铰孔、镗孔。）车削外圆和端面、切断、切槽、钻孔、铰孔、镗孔。（2）车削各种螺纹和滚花。）车削各种螺纹和滚花。（3）车削内外圆锥面。）车削内外圆锥面。（4）车削各种特殊形面以及盘绕弹簧等。）车削各种特殊形面以及盘绕弹簧等。（5）若在车床上配置各种附件和夹具，还可进行磨削、研磨、抛光）若在车床上配置各种附件和夹具，还可进行磨削、研磨、抛光 以及各种特殊零件的外圆、内孔等加工。以及各种特殊零件的外圆、内孔等加工。（6）可实现细长轴、曲轴、蜗杆等特殊零件的加工。）可实现细长轴、曲轴、蜗杆等特殊零件的加工。车削加工与其他切削加工相比，有下列特点。车削加工与其他

42、切削加工相比，有下列特点。（1）适用范围广。）适用范围广。（2）容易保证零件各加工表面位置精度。）容易保证零件各加工表面位置精度。（3）生产率较高。）生产率较高。3.1 车 削 加 工第第3 3章数控加工方法章数控加工方法 3.1.2 数控车床的组成 数控车床由数控加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、辅数控车床由数控加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置、检测反馈装置及车床本体等组成。助控制装置、检测反馈装置及车床本体等组成。数控加工程序数控加工程序 输入装置输入装置 数控系统数控系统辅助控制装置辅助控制装置伺服系统伺服系统检测反馈装置检测反馈装置 车床本体车床本体3.1 车

43、 削 加 工第第3 3章数控加工方法章数控加工方法 3.1.3 数控车削刀具 车削刀具有加工外圆、内孔、螺纹、切断和切槽等多种。常车削刀具有加工外圆、内孔、螺纹、切断和切槽等多种。常用车削刀具有高速钢整体刃磨刀具、硬质合金焊接式刀具和机夹用车削刀具有高速钢整体刃磨刀具、硬质合金焊接式刀具和机夹可转位刀具等。可转位刀具等。3.1 车 削 加 工第第3 3章数控加工方法章数控加工方法 3.1.3 数控车削刀具 1.机夹可转位刀片机夹可转位刀片 机夹可转位车刀的夹紧结构机机夹可转位车刀的夹紧结构机夹可转位刀片的具体形状已经标准夹可转位刀片的具体形状已经标准化，且每一种形状均有一个相应的化，且每一种形

44、状均有一个相应的代码表示。代码表示。2.选择刀具的要领选择刀具的要领 粗车时，要选用强度高、耐用度好的刀具，以满足粗车时大吃刀粗车时，要选用强度高、耐用度好的刀具，以满足粗车时大吃刀量、大进给量的要求。精车时，要选用精度高、耐用度好的刀具，以量、大进给量的要求。精车时，要选用精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能保证加工精度的要求。此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得比较合理，刀片最采用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得比较合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。具体选择可参考相关切削用量手册。好

45、选择涂层硬质合金刀片。具体选择可参考相关切削用量手册。3.1 车 削 加 工第第3 3章数控加工方法章数控加工方法 3.1.4 切削用量的确定 （1）背吃刀量）背吃刀量ap。背吃刀量又称切削深度，主要根据数控车床、夹。背吃刀量又称切削深度，主要根据数控车床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。在数控车床上，精加工余量可小于普通具、刀具和工件的刚度来决定。在数控车床上，精加工余量可小于普通车床，一般取车床，一般取0.20.5 mm。（2）主轴转速）主轴转速n。主轴转速主要根据允许的切削速度。主轴转速主要根据允许的切削速度vc选取。选取。式中，式中，vc为切削速度，由刀具的耐用度决定，为切削速度，由刀具

46、的耐用度决定，m/min；D为工件或刀具直为工件或刀具直径，径，mm；n为主轴转速，为主轴转速，r/min。（3）进给量）进给量f。进给量又称为进给速度，单位为。进给量又称为进给速度，单位为mm/min或或mm/r，它是数控车床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面它是数控车床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件材料性质选取。最大进给量则受数控车床刚粗糙度要求以及刀具、工件材料性质选取。最大进给量则受数控车床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。c1000vnD3.1 车 削 加 工第第3 3章数

47、控加工方法章数控加工方法 3.1.5 数控车床加工 采用数控车床加工零件时，只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字采用数控车床加工零件时，只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式编成零件加工程序。然后将编好的数控程序输入到车床控制系统中，再信息的形式编成零件加工程序。然后将编好的数控程序输入到车床控制系统中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制车床主运动的变速、由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制车床主运动的变速、启动，进给运动的方向、速度和位移大小，以及换刀，工件的夹紧、松开和切削液启动，进给运动的方向、速度和位移大小，以及换刀，工件

48、的夹紧、松开和切削液的开关等动作，自动地加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。的开关等动作，自动地加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。3.1 车 削 加 工第第3 3章数控加工方法章数控加工方法 加工要求：加工要求：看懂给定的中等复杂看懂给定的中等复杂轴类零件的数控加工工艺文轴类零件的数控加工工艺文件。件。操作数控车床在参考操作数控车床在参考工时内完成工件的加工和质工时内完成工件的加工和质量检验工作。量检验工作。学会制订中等复杂轴学会制订中等复杂轴类零件的数控加工工艺文件类零件的数控加工工艺文件，并完成加工与检验。，并完成加工与检验。已知：备料尺寸为已知：备料尺寸为 50 mm135 mm的

49、棒料，材料为的棒料，材料为45钢，加工时间为钢，加工时间为150 min。车削轴类零件。车削轴类零件。练一练练一练3.1 车 削 加 工第第3 3章数控加工方法章数控加工方法 3.1.6 安全文明生产安全文明生产 车工必须严格遵守安全操作规程，一般要求做到：车工必须严格遵守安全操作规程，一般要求做到：（1）开机前检查操纵手柄、开关、旋钮是否在正确的位置，操纵是否灵活，）开机前检查操纵手柄、开关、旋钮是否在正确的位置，操纵是否灵活，安全装置是否齐全、可靠。安全装置是否齐全、可靠。（2）接通电源前，应注意电源电压，超出规定电压范围不允许合上开关。空）接通电源前，应注意电源电压，超出规定电压范围不允

50、许合上开关。空车低速运转车低速运转3 min，观察运转状况是否正常，如有异常应停机检查。，观察运转状况是否正常，如有异常应停机检查。（3）观察油标指示，检查油量是否合适，油路是否畅通，在规定部位加足润）观察油标指示，检查油量是否合适，油路是否畅通，在规定部位加足润滑油、冷却液。滑油、冷却液。（4）确认润滑、电气、机械各部位运转正常后方可开始工作。）确认润滑、电气、机械各部位运转正常后方可开始工作。（5）严禁超性能使用。）严禁超性能使用。（6）禁止在机床的导轨表面、油漆表面放置物品。）禁止在机床的导轨表面、油漆表面放置物品。（7）严禁在导轨面上敲打、校直和修整工件。）严禁在导轨面上敲打、校直和修