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青岛市技师学院数控一体化产教结合教案演示文稿赵京海一产教结合•新课导入：为提高学生实际动手能力和产品加工意识，加大对学生技能培训，实现标准型人才的目的，与企业合作利用产品进行教学训练，让学生真切受益。产教集合，生产与教学相结合，学以致用。•实行产教结合是推进职业教育改革与发展的一项重大措施。近年来各地的实践证明，产教结合把职业教育与社会经济发展紧密地联系在一起，是一条实现良性互动，形成“双赢”局面的成功之路。二生产安全•生产安全，学生在生产课堂必须严格遵守生产规定和安全操作规程，•如：1加工过程中必须戴防护眼睛•2不允许随便改动加工程序3生产时遇到不明白的问题要问老师，不要盲目操作（学生上设备操作前安全规定掌握必须达标，老师将逐一检测。此项成绩计入学生模块考核成绩）三学生活动•学生活动：每组同学分为；技师、技术员、程序员、工艺员、质检员。严格按照实际车间生产管理步骤进行管理、生产、教学。•在生产学习过程中，学生按实际掌握情况，进行工序调整，班次调节四能力目标•应知：掌握实际加工生产的基本要素及技术。•应会：•①会用实际生产加工的思路进行产品加工工艺分析；②会进行生产课题分析与正确加工；对类此产品工件进行合理正确的工艺分析和生产加工。五产品介绍•德国奔驰宝马轿车发动机原厂配件。•发动机减震器•14#、21#、外带轮.同步传动轮。先进制造技术发展阶段•当我们进入21世纪的时候，从世界范围观察，我们正处在先进制造技术空前快速发展的时期。由于数控机床（NC）的问世，发展一系列数控加工技术，如加工中心（MC）、柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、甚至出现了与传统机床完全不同的虚拟轴机床（又称六条腿机床），和与机床同时相辅相成发展起来的高速加工新技术、新刀具、新工艺的紧密结合新材料新刀具新工艺•铸铁•英文名：castiron•含碳量在2％以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2％～4％。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1％～3％的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁可分为：①灰口铸铁。含碳量较高（2.7％～4.0％），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（1145～1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。②白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。刀具•高速加工（高速切削）发展的必然趋势•1、首先回顾百年来切削发展史：1900年当时的刀具材料为碳素工具钢，如果加工一根直径φ100mm，长500mm的碳钢轴件，需要100分钟才能完成，而在2000年的今天，刀具材料为硬质合金涂层刀具和立方氮化硼刀具，加工上述同样一根轴，仅需要一分钟完成，切削效率提高100倍。充分说明机床和刀具技术发展到一个新的阶段。高速•提高切削效率首先要求机床不断更新换代，高速主轴采用陶瓷轴承，液体静压轴承、空气静压轴承、磁浮轴承后，其主轴转速可达10000－50000转／分；小型机床可达100000转／分。进给速度：滚珠丝杠可达40－60米／分，直线电机可达90－120米／分。可以看出辅助运动已达到了主运动的水平•刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。•然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。•那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和．怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。•在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。•由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949～1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。•1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能•铣削：氮化硅陶瓷车削灰铸铁、切削速度可达500－700米／分。•CBN车削淬火钢（HRC60），切削速度可达100－200米／分。•CBN车削铸铁刹车盘，切削速度可达700－1000米／分。•钻削：CBN铣削铸铁、切削速度可达1000－2000米／分。•PCD铣削铝合金、切削速度可达4000－7000米／分。•车削：整体硬质合金钻头钻灰铸铁，切削速度可达100米／分。•攻螺纹：钴高速钢丝锥（M14×1.5）加工可锻铸铁，切削速度可达61米／分。•滚齿：硬质合金滚刀加工16MnCr5，切削速度可达350米／分。•金属陶瓷滚刀加工16MnCr5，切削速度可达600米／分。切削用量的确定切削速度(V)背吃刀量ap进给量数控车削的工艺分析VπXDXn•(m/min)1000式中：D工件切削部分的最大直径（mm)n主轴每分钟转数min-1。答：π=3.14、D=125、n=2000代入公式V=(π×D×n)÷1000=(3.14×50×2000)÷1000=314(m/min)切削速度为314m/min=数控车削的工艺分析例题)主轴转速2000min-1、车削直径Ø50，求此时的切削速度？进给量的确定式中：Vf：每分钟进给量(mm/min)n：主轴转速(min-1)fr：每转进给量(mm/r)(例题)每转进给量0.1mm/r，主轴转速1600min-1,求每分进给速度?答：Vf=n×fr=0.1×1600=160mm/min，求出每分进给速度为160mm/min。(例题)主轴转速2000min-1、每分进给速度100mm/min，求此时每转进给量？答：fr=Vf÷n=100÷2000=0.05mm/r求出每转进给量为0.05mm/r数控车削的工艺分析•１、高速钢（HighSpeedSteel，简写标记HSS）•高速钢是含钨（W）、钼（Mo）、铬（Ｃr）、钒（Ｖ）、钴（Ｃo）等元素的高合金钢。它具有较好的韧性，可以承受冲击载荷，化学稳定性、制造工艺性、刃磨性较好，红硬性不如硬质合金好，一般应用在数控加工中的低速切削中。但是一些数控刀具材料生产厂家近年来研制了一些新型高速钢，提高了其耐磨耐热性能，也可以用来进行中速切削和对不锈钢等难加工材料的加工。•２、硬质合金（CementedCarbide）•硬质合金是采用高硬度的金属碳化物（ＷC、TiC、NbC等）与金属粘接剂（Ｃo、Ni等）通过粉末冶金的方法制造的烧结体。它具有较好的较高的硬度、良好的耐磨性和耐热性，使数控机床刀具应用最为广泛的材料，适于数控加工的中速和高速切削。ISO标准中把硬质合金分为P、M、K三类，其中P类主要用于长切屑黑色金属加工，如钢、不锈钢、可锻铸铁等；M类主要用于长切屑或短切屑黑色金属和有色金属加工，如钢、锰钢、奥氏体不锈钢等；K类主要用于短切屑黑色金属、有色金属和非金属材料的加工，如铸铁、有色金属等。•３、陶瓷（Ceramics）•陶瓷材料是在氧化铝（Al2O3）基体内加入属氧化物、碳化物或氮化物的无机非金属材料。4、立方氮化硼（简称CBN）•CBN是20世纪70年代出现的超硬刀具材料。是氮化硼（BN）的同素异形体，其结晶结构与金刚石相似。在分子结构构成上主要有单晶体和聚晶体两大类。单晶体主要用于制造砂轮，聚晶体用作制造切削刀具，可制成圆形，方形，三角形等各种形状的无孔刀片。CBN具有良好的是耐热性，能够在1300℃的高温下保持其硬度，因而也具有有良好的耐磨性，可在高速下切削高温合金。其切削速度比硬质合金高4～6倍。另外，它还具有良好的化学稳定性，在1200～1300℃高温下也不与铁族金属起化学作用•5、金刚石•金刚石刀具材料有天然单晶金刚石与人造聚晶金刚石（PCD）两种。天然金刚石作为切削刀具材料，已有很长历史，而人造聚晶金刚石作为切削刀具材料还是近期的事。聚晶金刚石刀片绝大多数是将聚晶金刚石微粉与硬质合金基体一起烧结而成。•（1）天然单晶金刚石•天然单晶金刚石是目前最硬的物质，具有极好的耐磨性，可切削极硬的材料而长时间保持尺寸稳定；同时刀具的刃口极为锋利，具有很小的摩擦系数，加工表面粗糙度Ra可达纳米级，比较适合用于超精加工。但是，其抗弯曲强度较低，韧性很差，不能承受较大的切削力和振动冲击，热稳定性不好，当切削温度达到700～800℃时，就会失去硬度。（2）人造聚晶金刚石（PCD）•PCD是在高温高压下由一层人造金刚石微粉加溶剂和催化剂聚合而成的多晶体材料。一般以硬质合金为基体结合成整体刀片。聚晶金刚石层的厚度为0.5mm左右，可用电火花线切割切成需要的不同形状、角度和尺寸的刀片。聚晶金刚石的硬度比天然金刚石低，但其金刚石微粒是无规则的排列，无方向性，再加上硬质合金基体的支承，抗弯强度比天然金刚石强，具有良好的抗冲击和抗振性能。聚晶金刚石刀片与硬质合金相比，其硬度、耐磨性和寿命更高，刀刃锋利，加工精度稳定，生产效率高，适用于有色金属和非金属材料的高速、高精度加工，特别适合加工高硅铝合金、碳纤复合材料等•6、金属陶瓷（Cermet）•金属陶瓷是以碳化钛（TiC）、氮化钛（TiN）以及碳氮化钛（TiCN）为基体，以镍（Ni）为粘结剂，加入少量其它材料（如Cr、Mo、W等）构成的复合材料，其性质介于硬质合金和陶瓷之间。金属陶瓷刀具一般应用于硬度低于45HRC的金属材料的高/中速精加工和半精加工，如各种铸铁、合金钢、不锈钢、耐高温合金等，但是它不适合于加工淬硬钢和高硅铝合金•7、涂层硬质合金刀具材料•硬质合金材料由于是粉末冶金材料，虽然相对于高速钢其具有高硬度、高耐磨性、良好的红硬性的特点，但是高速大功率切削时，容易产生粘接磨损，耐热冲击性能不好，容易产生崩刃。•涂层硬质合金材料既有基体的韧性，又有高硬度、抗氧化、耐腐蚀的性能，在生产中显示出很大的优越性。20世纪70年代初，碳化钛单涂层硬质合金出现后，把普通硬质合金的切削速度从80m/min提高到180m/min；1976年碳化钛（TiC）—氧化铝(Al2O3)双涂层硬质合金问世，把切削速度提高