高二上高教版《数控加工工艺与编程》 1.2 数控加工及相关基础教案

教 案 序号 3 授课日期 班级 项目（章节） 1.2 数控加工及相关基础 授课时数 2 教学目标 与要求 1、掌握数控加工相关知识 2、理解数控加工原理 教学难点 与重点 1、数控加工刀位计算原理 2、刀具半径补偿与长度补偿 授课方法 多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、分析 （现代化） 教学手段 多媒体 作 业 P33 1.12，1.14 教 学 内 容 及 过 程 时间 分配 复习：数控加工工艺制定与文件的相关知识。 1.2 数控加工及相关基础 1.2.1 数控加工原理 数控刀轨是由一系列简单的线段连接而成的折线，折线上的结点称为刀位点。刀具的中心点沿着刀轨依次经过每一个刀位点，从而切削出工件的形状。 刀具从一个刀位点移动到下一个刀位点的运动称为数控机床的插补运动。由于数控机床一般只能以直线或圆弧这两种简单的运动形式完成插补运动，因此数控刀轨只能是由许多直线段和圆弧段将刀位点连接而成的折线。 数控编程的任务是计算出数控刀轨，并以程序的形式输出到数控机床，其核心内容就是计算出数控刀轨上的刀位点。 在数控加工误差中，与数控编程直接相关的有两个主要部分： （1）刀轨的插补误差。由于数控刀轨只能由直线和圆弧组成，因此只能近似地拟合理想的加工轨迹。 （2）残余高度。在曲面加工中，相邻两条数控刀轨之间会留下未切削区域，由此造成的加工误差称为残余高度，它主要影响加工表面的粗糙度。 刀具的表面成形运动通常分为主运动和进给运动。主运动指机床的主轴转动，其运动质量主要影响产品的表面光洁度。进给运动是主轴相对工件的平动，其传动质量直接关系到机床的加工性能。 5min 15min 教 案 教 学 内 容 及 过 程 时间分配 1.2.2 数控加工刀位计算 数控加工刀位点的计算过程可分为3个阶段。 （1）加工表面的偏置。 （2）刀轨形式的确定。 （3）刀位点的计算。 1.2.3 高度与安全高度 起止高度指进退刀的初始高度。在程序开始时，刀具将先到这一高度，同时在程序结束后，刀具也将退回到这一高度。起止高度就大于或等于安全高度，安全高度也称为提刀高度，是为了避免刀具碰撞工件而设定的高度（Z值）。 1.2.4 刀具半径补偿和长度补偿 数控机床在进行轮廓加工时，由于刀具有一定的半径（如铣刀半径），因此在加工时，刀具中心的运动轨迹必须偏离零件实际轮廓一个刀具半径值，否则加工出的零件尽寸与实际需要的尺寸将相差一个刀具半径值或者一个刀具直径值。此外，在零件加工时，有时还需要考虑加工余量和刀具磨损等因素的影响。 根据加工情况，有时不仅需要对刀具半径进行补偿，还要对刀具长度进行补偿。 1.2.5 顺铣与逆铣 1.2.6 冷却液开关 1.2.7 拐角控制 拐角是在切削过程中遇到拐角时的处理方式，有圆角和尖角两种处理方法，这主要对于机床及刀具有意义，对零件的加工结果不影响。尖角处理时，刀具从轮廓的一边到另一边的过程中，以直线的方式过滤，适合于大于90°的角。圆弧方式处理时，刀具从轮廓的一边到另一边的过程中，以圆弧的方式过滤，适合于小于或等于90°的角。采用圆弧过滤可以避免机床进给方向的急剧变化。在处理有加工留量的角落时，某些系统软件会将补正后的加轮廓线做成角落圆角，即有以下三种方式处理。 （1）角落圆角：处理成工件外部轮廓及刀具路径都是圆角。 （2）角落尖角：处理成工件外部轮廓为尖角，而刀具路径为圆角。 （3）路径尖角：处理成工件外部轮廓及刀具路径都是尖角。 1.2.8 轮廓控制 在数控编程中，不少时候需要通过轮廓来限制加工范围，而某些刀轨形中，轮廓是必不可少的因素，缺少轮廓将无法生成刀路轨迹。轮廓线需要设定其偏置补偿的方向，对于封闭的轮廓线会有3种参数选择，即刀具是在轮廓上、轮廓内或轮廓外。 （1）刀具在轮廓上（ON），刀具中心线与轮廓线相重合，即不考虑补偿。 （2）刀具在轮廓内（Inside），是刀具中心不到轮廓上，而刀具的侧边到轮廓上，即相差一个刀具半径。 （3）刀具在轮廓外（Outside），刀具中心越过轮廓线，超过轮廓线一个刀具半径。 本节课小结及布置作业 10min 10min 10min 20min 15min 10min 5min 教 案 教 学 内 容 及 过 程 时间分配 1．数控加工编程任务书 编程任务书阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求、工序说明和数控加工前应保证的加工余量，是编程员与工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一。 2．数控加工工序卡 数控加工工序卡与普通加工工序卡很相似，所不同的是：工序简图中应注明编程原点与对刀点，要有编程说明及切削参数的选择等，它是操作人员进行数控加工的主要指导性工艺资料。工序卡应按已确定的