数控加工技术教育资源课件

书名：数控加工技术ISBN：978-7-111-36744-4出版社：机械工业出版社本书配有电子课件数控加工技术高职高专ppt课件欢迎使用机械工业出版社多媒体课件高等职业教育“十二五”国家级规划教材21世纪高职高专规划教材（机械类）策划编辑余茂祚责任编辑余茂祚多媒体课件主编王宏伟制作李霞王春明（ISBN978-7-111-36744-4）数控加工技术数控加工技术高职高专ppt课件第1章绪论第2章金属切削基础第3章数控加工工艺的设计第4章数控车削工艺知识第5章数控镗铣削加工工艺知识第6章数控编程基础第7章数控车削加工编程第8章数控镗铣削加工编程数控加工技术高职高专ppt课件第1章绪论1.1数控加工的基本知识1.1.1数控加工的基本概念数控机床，是指采用数字程序进行控制的机床。1.1.2数控机床的产生

数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。机床数控系统的发展经历了两个阶段共六代。

1.数控（NC）阶段

2.计算机数控（CNC）阶段数控加工技术高职高专ppt课件我国的数控技术发展过程可划分为四个阶段:第一阶段:1958-1965年，处于试制、试用阶段。第二阶段:从1965年开始，已开始从试验阶段进入生 产试用阶段。第三阶段:1972-1979年，是数控技术的生产和试用 阶段。第四阶段:1980年以后，是稳定发展阶段。数控加工技术高职高专ppt课件

1高速化

2高精度化

3复合化

4控制智能化

5互联网络化

6计算机集成制造系统第1章绪论1.1.3数控技术的发展方向数控加工技术高职高专ppt课件车铣复合中心加工复杂零件数控加工技术高职高专ppt课件1.2数控机床的分类

1.普通数控机床

2.数控加工中心

3.特种加工机床类

4.板材加工类数控机床

第1章绪论1.2.1按加工工艺方法分类数控加工技术高职高专ppt课件专用数控机床加工阀类零件

（3）轮廓控制系统（ContourControl）运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。工件刀具轮廓控制数控机床的加工示意图第1章绪论

1.2.2按运动方式分类

1.开环控制数控机床1.2.3按伺服系统的控制方式分类第1章绪论2.闭环控制数控机床1.二轴联动同时控制两轴运动1.2.4按联动坐标轴的个数分类

2.两轴半联动其中两轴联动，另一轴作周期运动3.三轴联动（1）X、Y、Z三个坐标轴联动（2）除了同时控制X、Y、Z其中两个坐标轴联动外，还同时控制围绕其中某一坐标轴旋转的旋转坐标轴。第1章绪论4.四轴联动5.五轴联动1.2.4按联动坐标轴的个数分类五轴联动1.3.2数控机床的基本工作原理

图1-13数控机床的加工过程1-CNCcontrolCNC控制2-Technologicalprocessing技术处理3-Geometricalprocessing几何处理4-Adjustmentcontrol调节5-Axiscontrol控制各轴6-ActualPositionvalue实际位置值

第1章绪论

1.定位精度和重复定位精度定位精度是指实际位置与数控指令位置的一致程度。不一致量表现为误差。

2.分度精度分度精度是指分度工作台在分度时，指令要求回转的角度值和实际回转的角度值的差值。1.4数控机床的主要性能指标1.4.1数控机床的精度

1.4.2数控机床的控制轴数与联动轴数

第1章绪论

数控机床的运动性能指标主要包括主轴转速、进给速度、坐标行程、回转轴的转角范围、刀库容量及换刀时间等。

1.最高主轴转速和最大加速度

2.最高快移速度和最高进给速度

3.行程

4.回转轴的转角范围

5.刀库容量和换刀时间

1.4.3数控机床的运动性能指标第1章绪论第2章金属切削基础

2.1切削运动和切削用量的概念2.2金属切削刀具2.3

金属切削过程基本规律2.4刀具几何参数的合理选择2.5

切削用量及切削液的选择

金属切削过程就是用金属切削刀具把工件毛坯上预留的金属材料切除，达到零件精度要求的过程。切削中，刀具和工件之间必须有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。按切削运动在切削加工中所起的作用不同，可分为主运动和进给运动。

2.1切削运动和切削用量的概念2.1.1切削运动

1.主运动

刀具与工件之间产生相对运动，直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，从而形成工件新表面的基本运动。主运动是由机床提供的主要运动。如图2-1所示，图2-1切削运动和工件表面

注：从主运动的形式上看，它分为直线运动和回转运动两大类。

1.切削厚度hD2.

切削宽度bD3.

切削面积AD

2.1.3切削层参数图2-4车外圆时切削层的参数

1.切削部分的组成包括：

(1)前刀面：刀具上切屑流过的表面。一般来讲是指刃磨后的断屑槽表面。

(2)主后刀面

(3)副后刀面

(4)主切削刃

(5)副切削刃

(6)刀尖2.2金属切削刀具2.2.1刀具切削部分组成要素图2-8刀具的几何形状

1.确定刀具角度的平面正交参考系刀具几何参数的确定需要以一定的参考坐标系和参考坐标平面为基准。2.2.2刀具切削部分的几何角度图2-9平面正交参考系

（1）基面(Pr)：通过切削刃的某一选定 点，垂直于该点切削速度方向的 平面。（2）切削平面(Ps)：通过切削刃选定 点，垂直于基面的平面。（3）正交平面(Po)：通过主切削刃选定 点，分别与基面和切削平面垂直 的平面。2.刀具的标注角度

（1）在正交平面中测量的角度

1）前角γ02）后角α03）偰角β

（2）在基面中测量的角度

1）主偏角kr2）副偏角kr‘3）刀尖角εrεr2.2.1刀具切削部分组成要素

（3）在切削平面中测量的角度

刃倾角λs

（4）在副正交平面内测量的角度副后角α0＇图2-10刀具的几何角度2.2.1刀具切削部分组成要素2.刀具的标注角度

2.2.1刀具切削部分组成要素2.刀具的标注角度

前角γо

后角αо

主偏角кr

副偏角кr’

副后角αo

刃倾角λS车刀六个角度2.2.1刀具切削部分组成要素2.刀具的标注角度

刀具材料主要是指刀具切削部分的材料

1．刀具材料应具备的性能（1）高的硬度和耐磨性

（2）足够的强度和韧性（3）良好的耐热性和导热性（4）良好的工艺性

（5）经济性2.2.3刀具材料2.2金属切削刀具2.刀具材料的种类（1）高速钢高速钢是含有较多的钨、铬、铝、钒等合金元素的高合金工具钢。

1）通用型高速钢：常用牌号有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。

2）高性能高速钢：高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上，通过增加碳、钒的含量或添加钴、铝等合金元素而得到的耐热性、耐磨性更高的新钢种。常用牌号有：90W18Cr4V、9W6Mo5Cr4V3、W6Mo5Cr4V2Co8、及W6Mo5Cr4V2Al等。2.2金属切削刀具

（2）硬质合金硬质合金是硬度和熔点都很高的碳化物（如WC、TiC、NbC等），用Co、Mo、Ni作粘合剂高温高压制成的粉末冶金制品。

1）钨钴类硬质合金（YG）：以碳化钨做硬质相、钴为粘结相高温、高压粉末冶金得到的硬质合金。常用的牌号有：YG8、YG6、YG3,数值代表钴的含量。分别适用于粗加工、半精加工和精加工。ISO标准中又称K类。

2）钨钛钴类硬质合金（YT）：以碳化钨、碳化钛做硬质相，钴为粘结相粉末冶金得到的硬质合金。常用的牌号有YT5、YT15、YT30等，其中的数字表示碳化钛的含量。ISO标准中又称P类。

3）钨钛钽（铌）类硬质合金（YW）：在钨钛钴类硬质合金中加入少量的碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC），所形成一种硬质合金。是一种综合性能较好的刀具材料。常用牌号有YW1和YW2，ISO标准中又称M类。2.2金属切削刀具2.刀具材料的种类2.2金属切削刀具2.刀具材料的种类

（3）其他刀具材料

1）涂层刀具材料：这种材料是在韧性较好的硬质合金体上或高速钢基体上，采用化学气相沉淀（CDV）法或物理气相沉淀（PVD）法涂覆一薄层硬度和耐磨性极高的难熔金属化学物而得到的刀具材料。

2）陶瓷刀具材料：其主要成分是Al2O33）金刚石刀具材料：金刚石分为人造和天然两种。

4）立方氮化硼（CBN）：人工合成的一种高硬度材料，其硬度可达7300～9000HV,可耐1300～1500℃的高温，与铁族元素亲和力小。2.2金属切削刀具2.刀具材料的种类

1．切屑的形成过程金属的切削过程是将工件上多余的金属层通过切削加工被刀具切除而形成切屑的过程。把切削区域划分为三个变形区：第Ⅰ变形区（剪切滑移区）；第Ⅱ变形区（滞流层）；第Ⅲ变形区（加工硬化、残余应力）2.3

金属切削过程基本规律图2-11三个形变区的划分2.3.1切屑的形成及种类2.3

金属切削过程基本规律2.3.1切屑的形成及种类2.切屑的种类

（1）带状切屑（2）挤裂切屑（3）单元切屑（4）崩碎切屑图2-13切屑的种类a)带状切削b)节状c)单元状d)崩碎状2.3

金属切削过程基本规律2.3.1切屑的形成及种类2.3

金属切削过程基本规律2.3.2切削力与切削热κrFcFFpFf·pFfFf·pFf·pfv切削力的分解Fp吃刀抗力F切削合力Fc主切削力1.切削力的来源及分解

3个变形区产生的弹、塑性变形抗力切屑、工件与刀具间摩擦力。切削力分解切削力来源2.3

金属切削过程基本规律2.3.2切削力与切削热2.影响切削力的主要因素（1）工件材料的影响（2）切削用量的影响

切削深度与切削力近似成正比；进给量增加，切削力增加，但不成正比；切削速度对切削力影响复杂如图519283555100130

切削速度

v（m/min）

981784588主切削力Fc（N）切削速度对切削力的影响刀具几何角度影响前角γ0

增大，切削力减小主偏角κr

对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（κr↑——Fp↓，Ff↑，）前角对γ0切削力的影响前角γ0切削力Fγ0-Fcγ0–Fpγ0–Ff主偏角κr对切削力的影响主偏角κr/°切削力/N3045607590κr

-Fcκr

–Ffκr

–Fp20060010001400180022002.3

金属切削过程基本规律2.3.2切削力与切削热2.影响切削力的主要因素

刃倾角λs对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（λs↑——Fp↓，Ff↑）刀尖圆弧半径rε

对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（rε↑——Fp↑，Ff↓）刀具材料：与工件材料之间的亲和性影响其间的摩擦，而影响切削力；切削液：有润滑作用，使切削力降低；后刀面磨损：使切削力增大，对吃刀抗力Fp的影响最为显著。2.3

金属切削过程基本规律2.3.2切削力与切削热2.影响切削力的主要因素

切削过程变形和摩擦所消耗功，绝大部分转变为切削热主要来源

QA=QD+QFF+QFR

QD,QFF,QFR分别为切削层变形、前刀面摩擦、后刀面摩擦产生的热量切削热传出切削热由切屑、工件、刀具和周围介质（切削液、空气)等传散出去。工件切屑刀具切削热的来源与传出2.3

金属切削过程基本规律2.3.2切削力与切削热3.切削热与切削温度切削热的传导切屑刀具工件周围介质车削加工50~80%10~40%3~9%1%钻削加工28%14.5%52.5%5%铣、刨加工30%以下磨削加工84%2.3

金属切削过程基本规律2.3.2切削力与切削热3.切削热与切削温度1）切削用量对切削温度的影响切削速度对切削温度的影响最大，v↑→切削温度↑而背吃刀量对切削温度的影响很小。2)刀具几何参数的影响前角o↑→切削温度↓主偏角r↓→切削温度↓负倒棱及刀尖圆弧半径对切削温度影响很小

03)工件材料的影响工件材料机械性能↑→切削温度↑工件材料导热性↑→切削温度↓

4)刀具磨损对切削温度的影响5）切削液对切削温度的影响2.3

金属切削过程基本规律2.3.2切削力与切削热3.切削热与切削温度1.积屑瘤在中速切削塑性较大的工件材料时，常在切屑刃口附近粘结一硬度很高（通常为工件材料硬度的2～3.5倍）的楔状金属块，它包围着切削刃且覆盖部分前刀面，这种楔状金属块称为积屑瘤，也称刀瘤。如图2-15所示。

2.3.3、切削加工中的物理现象图2-15积屑瘤及其对切削的影响

2.3

金属切削过程基本规律（1）积屑瘤的形成（2）积屑瘤形成的条件

当压力达到2000N/mm2～3000N/mm2以上，切削温度约300℃左右时（3）积屑瘤在切削过程中的作用。

1)保护刀具

2)增大实际前角有积屑瘤的车刀，实际前角可增大至30°～35°，因 而减少了切屑的变形，降低了切削力。

3)影响工件表面质量和尺寸精度2.3.3、切削加工中的物理现象2.3

金属切削过程基本规律（4）影响积屑瘤的主要因素及防止方法

1）切削速度

2）进给量的影响

3）刀具角度的影响

4）切削液的影响图2-16切削速度对积屑瘤的影响

2.加工硬化

（1）加工硬化的形成

（2）加工硬化对切削加工的影响加工硬化会使下道工序的切削难以进行，刀具磨损加快；切削时应尽量保持车刀刃口锋利。图2-17加工硬化的形成

1、前角的选择（1）前角的作用：前角的功用主要调整刀具的锋利程度。（2）合理前角的选择原则

1）根据工件材料选取前角。

2）根据刀具材料选取前角。

3）根据加工阶段选择选取前角。

4）根据工艺系统刚性和机床功率选取前角。2.4刀具几何参数的合理选择2.4.1刀具几何角度的选择及选择原则

2.后角的选择

1）后角的功用减小主后刀面与过渡表面的弹性恢复层之间的摩擦， 减轻刀具磨损。

2）合理后角的选择原则①粗加工：ａo↓,精加工：ａo↓②塑性材料:ａo↑,脆性材料:ａo↓；硬度高:ａo↓,强度高ａo↓

③工艺系统：刚度高ａo↓

2.4刀具几何参数的合理选择2.4.1刀具几何角度的选择及选择原则

3.主偏角及副偏角的选择

(1)主偏角的功用：主要影响刀具耐用度、已加工表面粗糙度及切削力的大小。

(2)主偏角的选择原则

1）根据加工阶段选择2）考虑工件材料的硬度

3）考虑工艺系统刚性4）根据工件的轮廓选择

(3)副偏角的功用：主要是减小副切削刃和已加工表面的摩擦。

(4)副偏角的选择原则

1）一般刀具的副偏角，在不引起振动的情况下，可选取较小的副偏角，如车 刀、刨刀均可取κr`=5度~10度.2）精加工刀具的副偏角应取的小一些，减小表面粗糙度。

3）加工强度、高硬度材料或断续切削时，取较小的副偏角（κr`=4度~6度）