劳动版数控加工基础教案第二章第二节

三、数控刀具的选择
数控刀具（分两大系统：车削系统和铣镗削系统）的特点与要求
数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便，切削性能强、耐用度高。合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。
刀具选择应考虑的主要因素：
1、被加工工件的材料、性能：金属、非金属，其硬度、刚度、塑
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性、韧性及耐磨性等。
2、加工工艺类别：车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。
模块式刀具克服了整体式刀具功能单一，加工尺寸不易变动的不足，显示出经济灵活、快速可靠的特点。
§2-4工件的安装与夹具的选择
一、工件定位
1、基准的概念与分类
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基准：零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。
设计基准：零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准。
工艺基准：零件加工、测量和装配过程中使用的基准。分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。
3、数控“刀具”的发展趋势
二、数控刀具的材料
1、高速钢
2、硬质合金
3、陶瓷
4、立方碳化硼
5、聚晶金刚石
三、数控刀具的选择
1、被加工工件的材料、性能
2、加工工艺类别
3、工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标
4、刀具能承受的切削用量
5、辅助因数
四、数控车削刀具
五、数控镗铣刀具
§2-4工件的安装与夹具的选择
4、立方碳化硼（Cubic boron nitride ,CBN），是在高温、高压条件下人工合成的新型刀具材料，其性能与金刚石相似，能高速切削淬火钢和耐热钢，是高速切削的首选 刀具材料。
5、聚晶金刚石（Polymerize crystal diamond,PCD）即人工合成的金刚石，是在高温、高压下合成的新型刀具材料，硬度极高，但是，与铁系材料有很强的亲和力，易使碳元素扩散而磨损，只适用于加工有色金属、非金属如陶瓷等极硬的材料。
（2）工件以圆柱孔定位
定位元件为圆柱销和各种心轴。
（3）工件以外圆柱面定位
定位元件常用有V型块、定位套。
二、工件安装的基本原则
1、定位基准力求与设计基准一致
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2、减少装夹次数
3、防止夹紧力产生的变形
4、避免采用占机人工调整时间长的方案，发挥数控机床效能。
三、机床夹具种类
可按应用范围、使用机床、夹紧动力源来分类。
若要求保证某重要表面加工余量均匀，选该表面为粗基准。
若要求保证加工面与不加工面间的位置，选不加工表面为粗基准。粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。
粗基准表面，应平整光洁。
4、辅助基准的选择原则
为装夹方便或实现基准统一，人为制造的一种定位基准。
5、常用定位元件及定位方式
（1）工件以平面定位
定位元件常用支承钉和支承板。辅助支承和浮动支承的应用。
2、机夹可转位车刀
为适应自动化加工需要，不断提高产品的加工质量和生产效率，节省刀具费用等，出现了可转位车刀等高效车刀和标准化车刀。
五、数控镗铣刀具
1、整体式数控刀具系统
主要特点：刀体采用整体式结构与机床连接定位，采用7：24锥柄，该系统的整体刚性较强，结构稳定，
2、模块式数控刀具系统
所谓模块式是将整体刀杆分解成刀柄模式，中间连接模块、刀头模块，三个主要部分，然后通过各种连接结构，保证刀杆连接精度和刚度的前提下，将这三部分连接成一整体，可根据加工需要，通过中间模块的连接调整刀具长度，中间模块可进行多节连接。
（1）要有很高的切削效率。提高切削速度致关重要，硬质合金刀具切削速度可达500—600m/min,陶瓷刀具可达800—1000m/min。
（2）要有很高的精度和重复定位精度，一般3—5µ或者更高。
（3）要有很高的可靠性和耐用度，是选择刀具的关键指标。
（4）实现刀具尺寸的预调和快速换刀，缩短辅助时间提高加工效率。
四、选择夹具原则
1、尽量采用标准夹具，组合夹具，必要时设计专用夹具。
2、装卸方便，灵活可靠。
3、夹具要敞开，不能影响加工。
4、应具备足够的强度刚度。
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5、有条件采用气动液压夹具，多工位夹具。
小结：
1、了解数控刀具的种类、要求与特点。
2、掌握依据加工环境正确选择和使用加工刀具的方法。
3、掌握工件安装的基本原则，了解各典型夹具的结构和功能。
新课讲授：
§2-3数控加工刀具系统
一、数控刀具的种类
1、从结构上可分为：整体式，镶嵌式，内冷式，减振式，机夹可转位刀具等。
2、从加工工艺上可分为：车刀，钻刀（钻头），镗刀，铣刀。
3、数控“刀具”的发展趋势：由整体式工具系统向模块式工具系统发展。有利于提高劳动生产率，提高加工效率，提高产品质量。数控刀具的要求与特点：
（5）具有完善的模块式工具系统，储存必要的刀具以适应多品种零件的生产。
（6）建立完备的刀具管理系统，以便可靠、高效、有序的管理刀具系统。
（7）要有在线监控及尺寸补偿系统，监控加工过程中刀具的状态，提高加工可靠度。
补充
让学生懂得数控刀具为什么要具备下述条件和特点，这是选择和评价刀具的依据。
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二、数控刀具的材料
1、高速钢（High speed steel）,分W系和Mo系两大类，具有回火二次硬化功能高于淬火硬度又具有较好的韧度，比普通工具钢耐磨、比硬质合金韧性高。
2、硬质合金（Cemented carbide）,分钨钴类（WC）、钨钛钴类（ＷC—TiC）、钨钛钽（铌）钴类（WC－TiC－TaC），按ISO标准分为
一、工件定位
1、基准的概念与分类
2、精基准的选择原则
3、粗基准的选择原则
4、辅助基准的选择原则
5、常用定位元件及定位方式
二、工件安装的基本原则
1、定位基准力求与设计基准一致
2、减少装夹次数
3、防止夹紧力产生的变形
4、避免采用占机人工调整时间长的方案，发挥数控机床效能
三、机床夹具种类
1、按工艺过程的不同
作业：
教材P25第6、8题
难点：如何正确使用刀具。
Hale Waihona Puke 授课方法讲授、举例、提问、引导、演示、分析
挂图模型教具
名称
数量
名称
数量
备课参考资料
编印
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教学进程设想
时间预分
（分钟）
实施记录
（分钟）
复习提问
新课引入
新课内容
小结
作业
10’
5’
50’
10’
5’
板书板画内容
§2-3数控加工刀具系统
一、数控刀具的种类
1、从结构上分
2、从加工工艺上分
1、按工艺过程的不同，夹具可分为机床夹具、检验夹具、装配夹具、焊接夹具等；
2、按机床种类的不同，机床夹具又可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具等；
3、按所采用的夹紧动力源的不同又可分为手动夹具、气动夹具等；
4、根据使用范围分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调夹具和成组夹具等类型。
各类夹具的定义及特点如下表所示。
（5）成组夹具：专为某一组零件的成组加工而设计，加工对象明确,针对性强。通过调整可适应多种工艺及加工形状、尺寸。
5、随行夹具，随行夹具是自动或半自动生产线上使用的夹具，虽然它只适用于某一种工件，但毛坯装上随行夹具后，可从生产线开始一直到生产线终端在各位置上进行各种不同工序的加工。根据这一点，随行夹具的结构也具有适用于各种不同工序加工的通用性。
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章节标题
第二章数控加工工艺设计
课题
内容
§2-3数控加工刀具系统§2-4工件的安装与夹具的选择
授课日期
授课班级
教学目的要求
了解数控刀具的种类、要求与特点。
掌握依据加工环境正确选择和使用加工刀具的方法。
掌握工件安装的基本原则，了解各典型夹具的结构和功能。
重点难点
重点：正确选择和使用刀具，工件安装的基本原则。
（1）Ｋ类，即国标YG，适合加工短切屑黑色金属（铸铁）和有色金属及非金属。
（2）Ｐ类，即国标YT，适合加工长切屑黑色金属（塑性好的材料低碳钢）
（3）Ｍ类，即国标YW，综合性能好，既可加工铸铁又可加工钢材及有色金属
3、陶瓷（Ceramics），分为两大类，纯氧化铝类（白色陶瓷）和TiC添加类（黑色陶瓷），陶瓷特耐高温，在2000度条件下，仍具有高的硬度，非常耐磨，但是，韧性很低，不能承受冲击，适用于精加工和高速切削
2、按机床种类的不同
3、按所采用的夹紧动力源的不同
4、根据使用范围分
5、随行夹具
四、选择夹具原则
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复习提问：
1、如何确定数控加工的内容？
2、分析零件图样主要包含哪几项内容？
3、如何安排加工顺序？
4、如何选择切削用量？
新课引入：我们对数控加工的工序划分原则以及切削用量有了认识，俗话说“七分刀具三分工”这是对普通车床来说的，那么数控加工刀具系统又是什么样的呢？
（1）通用夹具：通用性强，被广泛应用于单件小批量生产
（2）专用夹具：专为某一工序设计，结构紧凑、操作方便、生产效率高、加工精度容易保证，适用于定型产品的成批和大量生产。
（3）组合夹具：由一套预先制造好的标准元件和合件组装而成的专用夹具。
（4）通用可调夹具：不对应特定的加工对象，适用范围宽，通过适当的调整或更换夹具上的个别元件，即可用于加工形状、尺寸和加工工艺相似的多种工件。
3、工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。
4、刀具能承受的切削用量。
5、辅助因数：操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。
四、数控车削刀具
1、常规车削刀具
A、尖形车刀：以直线型切削刃为特征的车刀称为尖形车刀。