數(shù)控刀具的(數(shù)控刀具知識)

1.數(shù)控刀具知識

1 數(shù)控加工工序

數(shù)控加工工序的劃分在數(shù)控機床上加工零件，工序比較集中，一次裝夾應盡可能完成全部工序，常用的工序劃分原則有以下兩種。

保證精度原則

數(shù)控加工具有工序集中的條件，粗、精加工常在一次裝夾中完成，以保證零件的加工精度，當熱變形和切削力變形對零件的加工精度影響較大時，應將粗、精加工分開進行。

提高生產效率的原則

數(shù)控加工中，為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時間，應將需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再換另一把刀來加工其它部位。同時應盡量減少空行程，用同一把刀加工工件的多個部位時，應以最短的路線到達各加工部位。實際生產中，數(shù)控加工常按數(shù)控刀具或加工表面劃分工序。

2 車刀刀位點的選擇

數(shù)控加工中，數(shù)控程序應描述出數(shù)控刀具相對于工件的運動軌跡。在數(shù)控車削中，工件表面的形成取決于運動著的刀刃包絡線的位置和形狀，但在程序編制中，只需描述數(shù)控刀具系統(tǒng)上某一選定點的軌跡即可。

數(shù)控刀具的刀位點即為在程序編制時，數(shù)控刀具上所選擇的代表數(shù)控刀具所在位置的點，程序所描述的加工軌跡即為該點的運動軌跡。

2.數(shù)控刀具有什么樣的知識

數(shù)控刀具技術基本知識

數(shù)控刀具是機械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具，還包括磨具；同時“數(shù)控刀具”除切削用的刀片外，還包括刀桿和刀柄等附件！

根據刀具結構可分為：

整體式：刀具為一體，由一個坯料制造而成，不分體；

焊接式式：采用焊接方法連接，分刀頭和刀桿；

機夾式：機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種；通常數(shù)控刀具采用機夾式！

特殊型式：如復合式刀具，減震式刀具等。

根據制造刀具所用的材料可分為：

高速鋼刀具；

硬質合金刀具；

金剛石刀具；

其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。

從切削工藝上可分為

車削刀具，分外圓、內孔、螺紋、切斷、切槽刀具等多種；

鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；

鏜削刀具；

銑削刀具等。

刀具的發(fā)展在人類進步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28~前20世紀，就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質刀具。戰(zhàn)國后期（公元前三世紀），由于掌握了滲碳技術，制成了銅質刀具。當時的鉆頭和鋸，與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。

然而，刀具的快速發(fā)展是在18世紀后期，伴隨蒸汽機等機器的發(fā)展而來的。1783年，法國的勒內首先制出銑刀。1792年，英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關麻花鉆的發(fā)明最早的文獻記載是在1822年，但直到1864年才作為商品生產。

那時的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為5米/分。1868年，英國的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年，美國的泰勒和.懷特發(fā)明高速鋼。1923年，德國的施勒特爾發(fā)明硬質合金。

在采用合金工具鋼時，刀具的切削速度提高到約8米/分，采用高速鋼時，又提高兩倍以上，到采用硬質合金時，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的工件表面質量和尺寸精度也大大提高。

由于高速鋼和硬質合金的價格比較昂貴，刀具出現(xiàn)焊接和機械夾固式結構。1949~1950年間，美國開始在車刀上采用可轉位刀片，不久即應用在銑刀和其他刀具上。1938年，德國德古薩公司取得關于陶瓷刀具的專利。1972年，美國通用電氣公司生產了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學氣相沉積法，生產碳化鈦涂層硬質合金刀片的專利。1972年，美國的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法，在硬質合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質層。表面涂層方法把基體材料的高強度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結合起來，從而使這種復合材料具有更好的切削性能。

刀具按工件加工表面的形式可分為五類。加工各種外表面的刀具，包括車刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等；孔加工刀具，包括鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀和內表面拉刀等；螺紋加工工具，包括絲錐、板牙、自動開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等；齒輪加工刀具，包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等；切斷刀具，包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銑刀等等。此外，還有組合刀具。

3.刀具知識

刀具的基本知識刀具是機械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。

廣義的切削工具既包括刀具，還包括磨具。 絕大多數(shù)的刀具是機用的，但也有手用的。

由于機械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料，所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱為木工刀具。

刀具的發(fā)展在人類進步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28~前20世紀，就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質刀具。

戰(zhàn)國后期（公元前三世紀），由于掌握了滲碳技術，制成了銅質刀具。 當時的鉆頭和鋸，與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。

然而，刀具的快速發(fā)展是在18世紀后期，伴隨蒸汽機等機器的發(fā)展而來的。1783年，法國的勒內首先制出銑刀。

1792年，英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關麻花鉆的發(fā)明最早的文獻記載是在1822年，但直到1864年才作為商品生產。

那時的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為5米/分。1868年，英國的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。

1898年，美國的泰勒和.懷特發(fā)明高速鋼。1923年，德國的施勒特爾發(fā)明硬質合金。

在采用合金工具鋼時，刀具的切削速度提高到約8米/分，采用高速鋼時，又提高兩倍以上，到采用硬質合金時，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的工件表面質量和尺寸精度也大大提高。 由于高速鋼和硬質合金的價格比較昂貴，刀具出現(xiàn)焊接和機械夾固式結構。

1949~1950年間，美國開始在車刀上采用可轉位刀片，不久即應用在銑刀和其他刀具上。1938年，德國德古薩公司取得關于陶瓷刀具的專利。

1972年，美國通用電氣公司生產了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學氣相沉積法，生產碳化鈦涂層硬質合金刀片的專利。1972年，美國的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法，在硬質合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質層。

表面涂層方法把基體材料的高強度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結合起來，從而使這種復合材料具有更好的切削性能。 刀具按工件加工表面的形式可分為五類。

加工各種外表面的刀具，包括車刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等；孔加工刀具，包括鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀和內表面拉刀等；螺紋加工工具，包括絲錐、板牙、自動開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等；齒輪加工刀具，包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等；切斷刀具，包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銑刀等等。此外，還有組合刀具。

按切削運動方式和相應的刀刃形狀，刀具又可分為三類。通用刀具，如車刀、刨刀、銑刀（不包括成形的車刀、成形刨刀和成形銑刀）、鏜刀、鉆頭、擴孔鉆、鉸刀和鋸等；成形刀具，這類刀具的刀刃具有與被加工工件斷面相同或接近相同的形狀，如成形車刀、成形刨刀、成形銑刀、拉刀、圓錐鉸刀和各種螺紋加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齒輪的齒面或類似的工件，如滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪刨刀和錐齒輪銑刀盤等。

各種刀具的結構都由裝夾部分和工作部分組成。整體結構刀具的裝夾部分和工作部分都做在刀體上；鑲齒結構刀具的工作部分（刀齒或刀片）則鑲裝在刀體上。

刀具的裝夾部分有帶孔和帶柄兩類。帶孔刀具依靠內孔套裝在機床的主軸或心軸上，借助軸向鍵或端面鍵傳遞扭轉力矩，如圓柱形銑刀、套式面銑刀等。

帶柄的刀具通常有矩形柄、圓柱柄和圓錐柄三種。車刀、刨刀等一般為矩形柄；圓錐柄靠錐度承受軸向推力，并借助摩擦力傳遞扭矩；圓柱柄一般適用于較小的麻花鉆、立銑刀等刀具，切削時借助夾緊時所產生的摩擦力傳遞扭轉力矩。

很多帶柄的刀具的柄部用低合金鋼制成，而工作部分則用高速鋼把兩部分對焊而成。 刀具的工作部分就是產生和處理切屑的部分，包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結構、排屑或容儲切屑的空間、切削液的通道等結構要素。

有的刀具的工作部分就是切削部分，如車刀、刨刀、鏜刀和銑刀等；有的刀具的工作部分則包含切削部分和校準部分，如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、內表面拉刀和絲錐等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校準部分的作用是修光已切削的加工表面和引導刀具。

刀具工作部分的結構有整體式、焊接式和機械夾固式三種。整體結構是在刀體上做出切削刃；焊接結構是把刀片釬焊到鋼的刀體上；機械夾固結構又有兩種，一種是把刀片夾固在刀體上，另一種是把釬焊好的刀頭夾固在刀體上。

硬質合金刀具一般制成焊接結構或機械夾固結構；瓷刀具都采用機械夾固結構。 刀具切削部分的幾何參數(shù)對切削效率的高低和加工質量的好壞有很大影響。

增大前角，可減小前刀面擠壓切削層時的塑性變形，減小切屑流經前面的摩擦阻力，從而減小切削力和切削熱。但增大前角，同時會降低切削刃的強度，減小刀頭的散熱體積。

在選擇刀具的角度時，需要考慮多種因素的影響，如工件材料、刀具材料、加工性質（粗、精加工）等，必須根據具體情況合理選擇。通常講的刀具角度，是指制造和測量用的標注角度在實際工作時，由于刀具的安裝位置不同和切削運動方向的改。

4.數(shù)控車削的基礎知識

數(shù)控車削的工藝與工裝車床的1. 確定加工路線 加工路線是指數(shù)控機床加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡和方向。

1.應能保證加工精度和表面粗糙要求； 2. 應盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。3. 加工路線與加工余量的聯(lián)系 目前，在數(shù)控車床還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。

如必須用數(shù)控車床加工時，則需注意程序的靈活安排。 3 夾具安裝要點 目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實現(xiàn)的，液壓卡盤夾緊要點如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。

編輯本段數(shù)控車加工程序的結構和常用代碼 數(shù)控車程序可以分成程序開始、程序內容和程序結束三部分內容。第一部分 程序開始部分 主要定義程序號，調出零件加工坐標系、加工刀具，啟動主軸、打開冷卻液等方面的內容。

數(shù)控程序主軸最高轉速限制定義G50 S2000，設置主軸的最高轉速為2000RPM，對于數(shù)控車床來說，這是一個非常重要的指令。 坐標系定義如不作特殊指明，數(shù)控系統(tǒng)默認G54坐標系。

返回參考點指令G28 U0，為避免換刀過程中，發(fā)生刀架與工件或夾具之間的碰撞和/或干涉，一個有效的方法是機床先回到X軸方向的機床參考點，并離開主軸一段安全距離。 刀具定義G0 T0808 M8，自動調8號左偏刀8號刀補，開啟冷卻液。

主軸轉速定義G96 S150 M4，恒定線速度S功能定義，S功能使數(shù)控車床的主軸轉速指令功能，有兩種表達方式，一種是以r/min或rpm作為計量單位。另一種是以m/min為計量單位。

數(shù)控車床的S代碼必須與G96或G97配合使用才能設置主軸轉速或切削速度。 G97：轉速指令，定義和設置每分鐘的轉速。

G96：恒線速度指令，使工件上任何位置上的切削速度都是一樣的。第二部分 程序內容部分 程序內容是整個程序的主要部分，由多個程序段組成。

每個程序段由若干個字組成，每個字又由地址碼和若干個數(shù)字組成。常見的為G指令和M指令以及各個軸的坐標點組成的程序段，并增加了進給量的功能定義。

F功能是指進給速度的功能，數(shù)控車床進給速度有兩種表達方式，一種是每轉進給量，即用mm/r單位表示，主要用于車加工的進給。另一種和數(shù)控銑床相同采用每分鐘進給量，即用mm/min單位表示。

主要用于車銑加工中心中銑加工的進給。第三部分 程序結尾部分 在程序結尾，需要刀架返回參考點或機床參考點，為下一次換刀的安全位置，同時進行主軸停止，關掉冷卻液，程序選擇停止或結束程序等動作。

回參考點指令G28U0為回X軸方向機床參考點，G0 Z300.0為回Z軸方向參考點。 停止指令M01為選擇停止指令，只有當設備的選擇停止開關打開時才有效；M30為程序結束指令，執(zhí)行時，冷卻液、進給、主軸全部停止。

數(shù)控程序和數(shù)控設備復位并回到加工前原始狀態(tài)，為下一次程序運行和數(shù)控加工重新開始做準備。編輯本段數(shù)控車床編程技巧 科學技術的發(fā)展，導致產品更新?lián)Q代的加快和人們需求的多樣化，產品的生產也趨向種類多樣化、批量中小型化。

為適應這一變化，數(shù)控（NC）設備在企業(yè)中的作用愈來愈大。我校作為國家級重點職校，為順應時代潮流，重點建設數(shù)控專業(yè)，選購了BIEJING-FANUC Power Mate O數(shù)控車床。

它與普通車床相比，一個顯著的優(yōu)點是：對零件變化的適應性強，更換零件只需改變相應的程序，對刀具進行簡單的調整即可做出合格的零件，為節(jié)約成本贏得先機。但是，要充分發(fā)揮數(shù)控機床的作用，不僅要有良好的硬件，（如：優(yōu)質的刀具、機床的精度等），更重要的是軟件：編程，即根據不同的零件的特點，編制合理、高效的加工程序。

通過多年的編程實踐和教學，我摸索出一些編程技巧。 數(shù)控車床雖然加工柔性比普通車床優(yōu)越，但單就某一種零件的生產效率而言，與普通車床還存在一定的差距。

因此，提高數(shù)控車床的效率便成為關鍵，而合理運用編程技巧，編制高效率的加工程序，對提高機床效率往往具有意想不到的效果。 1. 靈活設置參考點 BIEJING-FANUC Power Mate O數(shù)控車床共有二根軸，即主軸Z和刀具軸X。

棒料中心為坐標系原點，各刀接近棒料時，坐標值減小，稱之為進刀；反之，坐標值增大，稱為退刀。當退到刀具開始時位置時，刀具停止，此位置稱為參考點。

參考點是編程中一個非常重要的概念，每執(zhí)行完一次自動循環(huán)，刀具都必須返回到這個位置，準備下一次循環(huán)。因此，在執(zhí)行程序前，必須調整刀具及主軸的實際位置與坐標數(shù)值保持一致。

然而，參考點的實際位置并不是固定不變的，編程人員可以根據零件的直徑、所用的刀具的種類、數(shù)量調整參考點的位置，縮短刀具的空行程。從而提高效率。

2. 化零為整法 在低壓電器中，存在大量的短銷軸類零件，其長徑比大約為2~3，直徑多在3mm以下。由于零件幾何尺寸較小，普通儀表車床難以裝夾，無法保證質量。

如果按照常規(guī)方法編程，在每一次循環(huán)中只加工一個零件，由于軸向尺寸較短，造成機床主軸滑塊在床身導軌局部頻繁往復，彈簧夾頭夾緊機構動作頻繁。長時間工作之后，便會造成機床導軌局。

5.數(shù)控的基本知識

1.簡述立式數(shù)控加工中心機床和數(shù)控車床的機械的組成結構及其部件，并且簡要說明各組成部件的作用。

加工中心：基礎部件（承受靜載荷以及加工時產生的切削負載）；主軸部件（功率輸出部件）；進給機構；數(shù)控系統(tǒng)（控制中心）；自動換刀系統(tǒng)（減少加工時間）；輔助裝置（對加工效率、精度等起保障作用） 車床：控制系統(tǒng)；床身組件（床鞍、主軸箱、刀架、尾座等）；傳動系統(tǒng)（滾珠絲桿）；輔助裝置 2.說明數(shù)控機床與普通機床結構上的不同，為什么？ 1）普通機床有變速箱，數(shù)控機床無變速箱2）普通機床有一個電機，而數(shù)控機床每個軸一個電機3）機床結構不同4）傳動系統(tǒng)不同3.框圖描述一下數(shù)控系統(tǒng)的基本構成，并且說明其主要作用是什么？（進行刀具和工件間相對運動的控制）構成：I/O裝置—數(shù)控裝置—驅動控制裝置（機床電器、PLC）—機床4.用框圖描述一下伺服控制系統(tǒng)的基本構成。（見附圖）作用：接受來自CNC裝置的進給脈沖，經變換和放大，再驅動格加工坐標軸，按指令脈沖運動，進給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機床機械傳動部件間的聯(lián)系環(huán)節(jié)。

5.簡述三相異步交流電機的基本結構，繪出其速度-扭矩特性圖。

6.數(shù)控刀具的介紹

數(shù)控刀具國家標準

一.可轉位刀具刀片型號編制標準

1.可轉位車刀型號表示規(guī)則

GB/T5343.1，它等效采用ISO5680-1989。它適用于可轉位外圓車刀、端面車刀、防形車刀及拼裝復合刀具的模塊刀頭的型號編制。其型號也是由按規(guī)定順序排列的一組字母和數(shù)字代號所組成。

2.可轉位帶孔銑刀型號表示規(guī)則

它是在ISO7406-1986的基礎上制訂的。它適用于可轉位面銑刀、三面刃（槽）銑刀、套式立銑刀及圓柱形銑刀型號的編制。其型號由11個號位組成（面銑刀只有10個號位，沒有第11個號位）。前1~4號位表明刀體的特征。波折號后邊的號位表示刀片裝夾方式和刀片特征。

3.可轉位帶柄銑刀型號表示規(guī)則

它是在國際標準ISO7848-1986的基礎上制訂的。它的型號也由11個號位組成。其中有5個號位表示刀體的特征，兩個號位表示柄部的特征，另外4個號位則表示刀片的裝夾方法及其切削刃長度的特征。

4.可轉位刀片型號表示規(guī)則

GB2076-87，等效ISO1832-85，國內外硬質合金廠生產的切削用可轉位刀片（包括車刀片和銑刀片）的型號都符合這個標準。它是由給定意義的字母和數(shù)字代號，按一定順序排列的十個號位組成。其中第8和第9個號位分別表示切削刃截面形狀和刀片切削方向，只有在需要的情況下才予標出。

二.可轉位刀片標準

1.GB2079-87（代替GB2079-80）無孔的硬質合金可轉位刀片：此標準等采用國際標準ISO0883-1995。標準中規(guī)定了TNUN、TNGN、TPUN、TPGN、SNUN、SNGN、SPUN、SPGN、TPUR、TPMR、SPUR、SPMR共12種類型刀片的系列尺寸。

2.GB2077-87（代替GB2077-80）硬質合金可轉位刀片圓角半徑：此標準等效采用國際標準ISO3286-1976。標準規(guī)定刀尖圓角半徑rε的尺寸系列為0.2、0.4、0.8、1.6、2.0、2.4、3.2mm。

3.GB2078-78（代替GB2078-80）帶圓孔的硬質合金可轉位刀片：此標準等效采用國際標準ISO3364-1985。標準中規(guī)定了TNUM、TNMM、TNUG、TNMG、TNUA、TNMA、ENUM、FNMM、WNUM、SNUM、SNMM、SNUG、SNMG、SNUA、SNMA、CNUM、CNMM、CNUG、CNMG、CNUA、CNMA、DNUM、DNMM、DNUG、DNMG、DNUA、DNMA、VNUM、VNMM、VNUG、VNMG、VNUA、VNMA、RNUM、RNMM共36種類型的帶圓孔硬質合金刀片尺寸系列。

4.GB2081-87（代替GB2081-80）硬質合金可轉位銑刀片：此標準等效采用國際標準ISO3365-1985。此標準規(guī)定了SNAN、SNCN、SNKN、SPAN、SPCN、SPKN、SECN、TPAN、TPCN、TPKN、TECN、FPCN、LPEX共13種類型的可轉位銑刀片系列尺寸。

5.GB2080-87（代替GB2080-80）沉孔硬質合金可轉位刀片：此標準等效采用國際標準ISO6987/1-1993。標準中規(guī)定了TCMW、TCMT、WCMW、WCMT、SCMW、SCMT、CCMW、CCMT、DCMW、DCMT、RCMW、RCMT共12種類型的沉孔硬質合金可轉位刀片系列尺寸。

三.可轉位銑刀標準：

1.可轉位立銑刀國家標準GB5340-85：它是參照國際標準ISO6262/1-1982和ISO6263/2-1982制訂的。有削平型直柄立銑刀和莫氏錐柄立銑刀兩部分。

2.可轉位三面刃銑刀國家標準GB5341-85：它是參照國際標準ISO6986-1983制訂的。

3.可轉位面銑刀國家標準GB5342-85：它是參照國際標準ISO6462-1983制訂的。

4.可轉位螺旋立銑刀：標準規(guī)定了直徑32~100mm直柄或錐柄的立銑刀。因其刃部較長，由沿螺旋線方向排列的多片硬質合金可轉位刀片相互交錯搭接而成，適用于粗銑。