第二章數控加工(jiāgōng)工藝基本知識第一章數控機床(shùkònɡjīchuánɡ)概述內容提要：本章主要介紹數控加工工藝系統組成、數控刀具(dāojù)的主要種類和特點、數控加工工藝等內容。*1數控第一頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識一數控加工工藝系統(xìtǒng)組成工藝系統：由機床、夾具(jiājù)、刀具和工件等組成的統一體。1.1.3數控刀具的主要種類和特點

1．數控加工刀具的種類數控加工刀具可分為常規刀具和模塊化刀具兩大類。模塊化刀具是發展方向。發展模塊化刀具的主要優點有：1)減少換刀停機時間，提高加工生產效率和縮短換刀及安裝時間，提高小批量生產的經濟性；*2數控第二頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識2)提高(tígāo)刀具的標準化和合理化的程度；3)提高(tígāo)刀具的管理及柔性加工的水平；4)擴大刀具的利用率，充分發揮刀具的性能；5)有效地消除刀具測量工作的中斷現象，可采用線外預調。由于模塊化刀具的發展，數控刀具已形成了3大系統，即車削刀具系統、鉆削刀具系統和鏜銑刀具系統。*3數控第三頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識(1)從結構(jiégòu)上對數控加工刀具的分類①整體式。

②鑲嵌式。又分為焊接式和機夾式。根據刀體結構不同，機夾式分為可轉位(zhuǎnwèi)和不轉位(zhuǎnwèi)。③減振式。當刀具的工作臂長與直徑之比較大時，為了減少刀具的振動，提高加工精度，多采用此類刀具。④內冷式。切削液通過刀體內部由噴孔噴射到刀具的切削刃部。⑤特殊型式。如復合刀具、可逆攻螺紋刀具等。*4數控第四頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識(2)從制造所采用的材料上對數控加工(jiāgōng)刀具的分類①高速鋼刀具。高速鋼通常是型坯材料，韌性較硬質合金好，硬度、耐磨性和高溫硬度較硬質合金差，不適于切削硬度較高的材料，也不適于進行高速切削。高速鋼刀具使用前需生產者自行刃磨，且刃磨方便，適用于各種特殊需要的非標準(biāozhǔn)刀具。②硬質臺金刀具。硬質舍金刀具切削性能優異，在數控車削中被廣泛使用。硬質合金刀具有標準(biāozhǔn)規格系列產品，具體技術參數和切削性能由刀具生產廠家提供。*5數控第五頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識③陶瓷刀具(dāojù)。④立方氮化硼刀具(dāojù)。⑤金剛石刀具(dāojù)。(3)從切削(qiēxiāo)工藝上對數控加工刀具的分類

1)車削刀具分外圓、內孔、外螺紋、內螺紋以及切槽、切端面、切端面環槽和切斷等。數控車床一般使用標準的機夾可轉位刀具。機夾可轉位刀具的刀片和刀體都有標準，刀片材料采用硬質合金、涂層硬質合金以及高速鋼。

*6數控第六頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識數控車床機夾可轉位刀具(dāojù)類型有外圓刀具(dāojù)、外螺紋刀具(dāojù)、內圓刀具(dāojù)、內螺紋刀具(dāojù)、切斷刀具(dāojù)、孔加工刀具(dāojù)包括（中心孔鉆頭、鏜刀和絲錐等)。機夾可轉位刀具夾固較輕的磨刀片時通常采用螺釘、螺釘壓板、杠銷或楔塊等結構。常規車削刀具為長條(chánɡtiáo)方形刀體或圓柱刀桿。方形刀體一般用槽形刀架螺釘緊固方式固定。圓柱刀桿是用套筒螺釘緊固方式固定。它們與機床刀盤之間的聯接是通過槽形刀架和套筒接桿來聯接的。*7數控第七頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識數控車刀(chēdāo)*8數控第八頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識在模塊化車削工具系統(xìtǒng)中，刀盤的聯接以齒條式柄體聯接為多，而刀頭與刀體的聯接是“插入快換式系統(xìtǒng)”。它既可以用于外圓車削又可用于內孔鏜削，也適用于車削中心的自動換刀系統(xìtǒng)。數控車床使用的刀具從切削方式上分為圓柱表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔類刀具3類。*9數控第九頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識*10數控第十頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識*11數控第十一頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識2)鉆削刀具分小孔、短孔、深孔、攻螺紋、擴孔和鉸孔等。鉆削刀具可用于數控車床、車削中心，又可用于數控鏜銑床和加工中心。因此它的結構(jiégòu)和聯接形式有多種，如直柄、直柄螺釘緊定、錐柄、螺紋聯接、模塊式聯接(圓錐或圓柱聯接)等。*12數控第十二頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識鏜刀從結構上可分為整體式鏜刀柄、模塊(mókuài)式鏜刀柄和鏜頭類。從加工工藝要求上可分為粗鏜刀和精鏜刀。3)鏜削刀具(dāojù)4)銑削刀具

a面銑刀面銑刀主要用于加工較大的平面。如圖1-7所示，面銑刀圓周表面和端面上都有切削刃，圓周表面的切削刃為主切削刃，端面切削刃為副切削刃。面銑刀多制成套式鑲齒結構，刀齒材料為高速鋼或硬質臺金，刀體為40Cr。目前數控銑床上使用的面銑刀多為硬質合金面銑刀。*13數控第十三頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識規格(guīgé)外徑主要有:40，506380100125160200250315350400500630800mm其他就非標了*14數控第十四頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識按刀片和刀齒的安裝調整方式，硬質合金面銑刀分為整體焊接式、機夾焊接式和可轉位式3種。可轉位式面銑刀在提高加工質量和加工效率、降低成本、方便(fāngbiàn)操作使用等方面都表現出明顯的優越性，目前已得到廣泛應用。粗銑時，銑刀直徑要小些，可減少切削扭矩。精銑時，銑刀直徑要選大些盡量包容零件整個加工寬度，以提高加工精度和效率，并減小相鄰兩次進給之間的接刀痕跡.*15數控第十五頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識b立銑刀立銑刀是數控加工中使用最多的一種銑刀，主要用于加工凹槽、較小的臺階面及平面輪廓等。如圖1-8所示，立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，既可以同時進行切削也可以單獨進行切削。圓柱表面的切削刃為主切削刃，端面上的切削刃為副切削刃。普通立銑刀的端面中心處無切削刃，故一般立銑刀不宜作軸向進給。通常直徑在Φ4～Φ16的立銑刀制成整體式結構(jiégòu)，直徑Φ16以上的制成焊接式或可轉位式結構(jiégòu)。*16數控第十六頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識按照國家標準規定：立銑刀直徑為2-50毫米(háomǐ)，可分為粗齒與細齒兩種。直徑2-20為直柄范圍，直徑14-50為錐柄范圍*17數控第十七頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識為了能加工較深的溝槽，并保證有足夠的備磨量，立銑刀的軸向長度一般較長。為了提高槽寬的加工精度，加工時可采用直徑比槽寬小的銑刀，先銑槽的中間部分，然后用刀具半徑補償功能銑槽的兩邊(liǎngbiān)。另外，為了改善切屑卷曲情況，增大容屑空間，防止切屑堵塞，立銑刀的刀齒數比較少(2-4刃)，容屑槽圓弧半徑則較大。*18數控第十八頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識模具銑刀主要用于加工模具型腔、空間曲面等。如圖l-9所示，模具銑刀由立銑刀演變而來，常用的有圓錐形銑刀、圓柱形球頭銑刀和圓錐形球頭銑刀3種。因球頭和端面(duānmiàn)布滿了切削刃，經刀尖、圓周刃與球頭刃圓弧相連，可做軸向和徑向進給。C模具(mújù)銑刀*19數控第十九頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識鍵槽銑刀主要用于加工封閉的鍵槽。如圖1一10所示，鍵槽銑刀結構與立銑刀相近，圓柱面和端面都有切削刃，它只有(zhǐyǒu)2個刀齒，端面刃延至中心，既像立銑刀，又像鉆頭。加工時，先沿軸向進給達到鍵槽深度，然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長。d．鍵槽(jiàncáo)銑刀*20數控第二十頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識成形銑刀一般都是為了(wèile)加工特定的零件而專門設計制造的，如各種直形或圓弧形的凹槽、燕尾槽和斜角面等。幾種常見的成形銑刀如圖1-11所示。e．成形(chénɡxínɡ)銑刀*21數控第二十一頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識特殊型刀具有帶柄自緊夾頭刀柄、強力彈簧夾頭刀柄、可逆式(自動反向)攻螺紋夾頭刀柄、增速夾頭刀柄二復合(fùhé)刀具和接桿類等。(4)特殊(tèshū)型刀具2．數控加工刀具的特點為了達到高效、多能、快換、經濟的目的，數控加工刀具與普通金屬切削刀具相比應具有以下特點；①刀片及刀柄高度通用化、規格化和系列化。②刀片或刀具的耐用度及經濟壽命指標合理化。③刀具或刀片幾何參數和切削參數規范化、典型化。*22數控第二十二頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識④刀片或刀具材料及切削參數與被加工材料之間應相匹配。⑤刀具應具有較高的精度，包括刀具的形狀精度、刀片及刀柄對機床主軸的相對位置(wèizhi)精度、刀片及刀柄的轉位及拆裝的重復精度。⑥刀柄的強度要高、剛性及耐磨性要好。⑦刀柄或工具系統的裝機重量有限度要求。⑧刀片及刀柄切入的位置(wèizhi)和方向有要求。⑨刀片、刀柄的定位基準及自動換刀系統要優化。數控機床上用的刀具應滿足安裝調整方便、剛性好、精度高和耐用度好等要求。*23數控第二十三頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識1.1.4數控機床夾具的類型(lèixíng)和特點應用機床夾具，有利于保證工件的加工精度，穩定產品質量；有利于提高勞動生產率和降低成本；有利于改善工人(gōngrén)勞動條件，保證安全生產；有利于擴大機床工藝范圍，實現“一機多用”。

1．機床夾具的類型夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程。*24數控第二十四頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識機床夾具的種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。常用的分類方法有以下(yǐxià)幾種。(1)按夾具的使用特點(tèdiǎn)分類根據夾具在不同生產類型中的通用特性，機床夾具可分為通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合夾具和拼裝夾具5大類。1)通用夾具已經標準化的可加工一定范圍內不同工件的夾具，稱為通用夾具，其結構、尺寸已規格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盤、機床用平口虎鉗、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架和磁力工作臺等。*25數控第二十五頁，共205頁。*26數控第二十六頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識這類夾具適應性強，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內的各種工件。這些夾具已作為機床附件由專門工廠制造(zhìzào)供應，只需選購即可。其缺點是夾具的精度不高，生產率也較低，且較難裝夾形狀復雜的工件，故一般適用于單件小批量生產。2）專用(zhuānyòng)夾具專為某一工件的某道工序設計制造的夾具，稱為專用(zhuānyòng)夾具。在產品相對穩定、批量較大的生產中采用各種專用(zhuānyòng)夾具，可獲得較高的生產效率和加工精度。專用(zhuānyòng)夾具的設計制造周期較長、投資較大。*27數控第二十七頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識某些元件可調整或更換，以適應多種工件加工的夾具。可調夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發展起來的一類新型夾具。對不同(bùtónɡ)類型和尺寸的工件，只需調整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。它一般又可分為通用可調夾具和成組夾具兩種。前者的通用范圍比通用夾具更大；后者則是一種專用可調夾具，它按成組原理設計并能加工一組相似的工件，故在多品種、中小批量生產中使用有較好的經濟效果．3）可調夾具(jiājù)*28數控第二十八頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識采用標準的組合元件(yuánjiàn)、部件，專為某一工件的某道工序組裝的夾具。組合夾具是一種模塊化的夾具。標準的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝(zǔzhuānɡ)成各種夾具。4）組合夾具*29數控第二十九頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識5）拼裝(pīnzhuānɡ)夾具用專門的標準化、系列化的拼裝零部件拼裝而成的夾具，稱為拼裝夾具。它具有組合夾具的優點。但比組合夾具精度高、效能高、結構緊湊。它的基礎板和夾緊(jiājǐn)部件中常帶有小型液壓缸。此類夾具更適合在數控機床上使用。*30數控第三十頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識夾具按使用機床不同，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機床夾具、數控機床夾具、自動機床夾具、自動線隨行(suíxínɡ)夾具以及其他機床夾具等。（2）按使用機床(jīchuáng)分類夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。（3）按夾緊的動力源分類*31數控第三十一頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識2．數控加工(jiāgōng)夾具的特點作為機床夾具，首先要滿足機械加工(jiāgōng)時對工件的裝夾要求，同時，數控加工(jiāgōng)的夾具還有它本身的特點。①數控加工(jiāgōng)的夾具應具有柔性，經過適當調整即可夾持多種形狀和尺寸的工件。數控加工(jiāgōng)適用于多品種、中小批量生產，要能裝夾不同尺寸、不同形狀的多品種工件。②只具有定位和夾緊功能，就能滿足使用要求，這樣可簡化夾具的結構。*32數控第三十二頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識傳統的專用夾具具有定位(dìngwèi)、夾緊、導向和對刀4種功能，而數控機床上一般都配備有接觸式測頭、刀具預調儀及對刀部件等設備，可以由機床解決對刀問題。數控機床上由程序控制的準確的定位(dìngwèi)精度，可實現夾具中的刀具導向功能。③為適應數控加工的高效率，數控加工夾具應盡可能使用氣動、液壓、電動等自動夾緊(jiājǐn)裝置快速夾緊(jiājǐn)，以縮短輔助時間。*33數控第三十三頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識④夾具本身應有足夠的剛度，以適應(shìyìng)大切削用量切削。數控加工具有工序集中的特點，在工件的一次裝夾中既要進行切削力很大的粗加工，又要進行達到工件最終精度要求的精加工，因此夾具的剛度和夾緊力都要滿足大切削力的要求。⑤夾具結構不要妨礙刀具對工件各部位(bùwèi)的多面加工。數控機床屬于多面加工，要避免夾具結構包括夾具上的組件對刀具運動軌跡的干涉。*34數控第三十四頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識⑥夾具的定位要可靠，定位元件應具有較高的定位精度，定位部位應便于清屑，無切屑積留。如工件(gōngjiàn)的定位面偏小，可考慮增設工藝凸臺或輔助基準。⑦對剛度小的工件，應保證最小的夾緊變形(biànxíng)。如使夾緊點靠近支承點，避免把夾緊力作用在工件的中空區域等。當粗加工和精加工同在一個工序內完成時，如果上述措施不能把工件變形(biànxíng)控制在加工精度要求的范圍內，應在精加工前使程序暫停，讓操作者在粗加工后精加工前變換夾緊力(適當減小)，以減小夾緊變形(biànxíng)對加工精度的影響。*35數控第三十五頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識1.2數控刀具(dāojù)對于切削加工來說數控機床的一次性投資是很高的，而這些先進設備的效率能否(nénɡfǒu)發揮出來，很大程度上取決刀具材料及其性能的好壞。刀具材料從碳素工具鋼的應用，高速鋼的問世，直至今天的硬質合金和超硬材料(陶瓷、立方氯化硼、聚晶金剛石)的出現，都是隨著機床的主軸轉速、功率增大，主軸精度和定位精度的提高，機床剛性的增加而逐步發展的。*36數控第三十六頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識1.2.1數控刀具(dāojù)材料1．切削用刀具材料應具備的性能金屬加工時，刀具受到很大的切削壓力、摩擦力和沖擊力，產生很高的切削溫度。在這種高溫、高壓的摩擦環境下工作，刀具材料需滿足(mǎnzú)以下一些基本要求。(1)高硬度刀具是從工件上切除材料，所以刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度。刀具材料的最低硬度應在60HRC以上。*37數控第三十七頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識對于(duìyú)碳素工具鋼材料，在室溫條件下硬度應在62HRC以上；高速鋼硬度為63～70HRC；硬質臺金刀具硬度為89～93HRC(2)高強度與強韌性刀具(dāojù)材料在切削時受到很大的切削力與沖擊力。如切削45鋼，在背吃刀量ap=4mm、進給量，f=0.5mm／r的條件下，刀片所承受的切削力達到4000N.一般刀具材料的韌性用沖擊韌度ak表示，反映刀具材料抗脆性和崩刃能力。*38數控第三十八頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識刀具耐磨性是指刀具抵抗磨損的能力。一般刀具硬度越高，耐磨性越好。刀具金相組織中硬質點越多、顆粒越小、分布越均勻．則刀具耐磨性越好。刀具材料耐熱性是衡量刀具切削性能的主要標志，通常用高溫下保持(bǎochí)高硬度的性能來衡量，也稱熱硬性。刀具材料高溫硬度越高，則耐熱性越好，在高溫時抗塑性變形能力、抗磨損能力越強。(3)較強的耐磨性和耐熱性*39數控第三十九頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識刀具(dāojù)導熱性好，表示切削產生的熱量容易傳導出去，降低了刀具(dāojù)切削部分溫度，減少刀具(dāojù)磨損。另外刀具(dāojù)材料導熱性好，其抗耐熱沖擊和抗熱裂紋性能也越強。(4)優良(yōuliáng)的導熱性(5)良好的工藝性和經濟性刀具不但要有良好的切削性能，本身還要易于制造，這要求刀具材料有較好的工藝性，如鍛造、熱處理、焊接、高溫塑性變形等功能。此外，經濟性也是刀具材料的重要指標之一，選擇刀具時，要考慮經濟效果，以降低生產成本。*40數控第四十頁，共205頁。*41數控第四十一頁，共205頁。2．各種(ɡèzhǒnɡ)刀具材料*42數控第四十二頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識(1)高速鋼它是一種(yīzhǒnɡ)成分復雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩、鈷等碳化物形成元素。合金元素總量達10～25%左右。高速鋼是一種(yīzhǒnɡ)具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼，又稱高速工具鋼或鋒鋼。它在高速切削產生高熱情況下(約600℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。這就是高速鋼最主要的特性——紅硬性。*43數控第四十三頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識高速鋼還具有熱處理變形小、能鍛造、易磨出較鋒利的刃口等優點(yōudiǎn)，特別適合于制造各種小型及形狀復雜的刀具，如成形車刀、各種鉆頭、銑刀、拉刀、齒輪刀具和螺紋刀具等。按所含合金元素不同可分為：①鎢系高速鋼（含鎢9～18%）；W18Cr4V（較少用了）②鎢鉬系高速鋼（含鎢5～12%,含鉬2～6%）；W6M05Cr4V2，W9M03Cr4V（加工各種鋼材時，其刀具(dāojù)壽命比W18Cr4V和W6MoSCr4V2都有一定的提高。）*44數控第四十四頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識④釩高速鋼，按含釩量的不同(bùtónɡ)又分一般含釩量（含釩1～2%)和高含釩量(含釩2.5～5%)的高速鋼；⑤鈷高速鋼（含鈷5～10%）。高速鋼已從單純的W系列發展到WMo系、WMoAl系、WMoGo系，其中WMoAl系是我國獨創(dúchuàng)的品種③高鉬系高速鋼（含鎢0～2%,含鉬5～10%）；*45數控第四十五頁，共205頁。*46數控第四十六頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識硬質合金(yìnɡzhìhéjīn)是將鎢鈷類(WC)，鎢鈦鈷類(WC—TiC)，鎢鈦鉭(鈮)鈷類(WC—TiCTac)等硬質碳化物以CO為結合劑燒結而成的物質(2)硬質合金(yìnɡzhìhéjīn)*47數控第四十七頁，共205頁。硬質合金焊接刀片硬度高（86～93HRA，相當于69～81HRC）；熱硬性好（可達900～1000℃，保持60HRC）；耐磨性好。硬質合金刀具比高速鋼切削速度高4～7倍，刀具壽命高5～80倍。制造模具、量具，壽命比合金工具鋼高20～150倍。可切削50HRC左右的硬質材料。但硬質合金脆性大，不能進行切削加工，難以制成形狀復雜的整體刀具，因而常制成不同(bùtónɡ)形狀的刀片，采用焊接、粘接、機械夾持等方法安裝在刀體或模具體上使用。性能(xìngnéng)特點*48數控第四十八頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識1)K類國家標準YG類，成分為WC（硬質相）+Co（粘結相）主要(zhǔyào)用于：加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料。主要(zhǔyào)成分為碳化鎢和3％～10％鈷，有時還含有少量的碳化鉭等添加劑。如YG3YG3XYG6YG6XYG8YG8C接ISO標準主要以硬質合金的硬度、抗彎強度等指標為依據(yījù)，硬質舍金刀片材料大致分為P，M，K等3大類。*49數控第四十九頁，共205頁。國家標準YT類，成分為wc+TiC+CO（粘結(zhānjié)相）。主要用于：加工長切屑的黑色金屬。主要成分為碳化鈦、碳化鎢和鈷(或鎳)，有時加入碳化鉭等添加劑.牌號：：YT5YT14YT15YT302)P類*50數控第五十頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識3)M類國家標準Yw類，成分為wc+T1c+Tac（NbC）-CO（粘結劑）.主要用于：適于加工(jiāgōng)長切屑（鋼）或短切屑（鑄鐵）的黑色金屬和有色金屬。牌號：：YW1YW2*51數控第五十一頁，共205頁。性能(xìngnéng)總結*52數控第五十二頁，共205頁。*53數控第五十三頁，共205頁。常用(chánɡyònɡ)用途*54數控第五十四頁，共205頁。硬質合金(yìnɡzhìhéjīn)選用*55數控第五十五頁，共205頁。*56數控第五十六頁，共205頁。*57數控第五十七頁，共205頁。*58數控第五十八頁，共205頁。1、超細晶粒硬質合金超微粒子硬質合金，可以認為從屬于K類。但因其燒結性能上要求結合劑Co的含量較高，故高溫性能較差，大多(dàduō)只使用于鉆、鉸等低速切削工具。新型(xīnxíng)硬質合金2、涂層硬質合金刀片是在韌性較好的工具表面利用氣相沉積方法涂覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物而獲得的，使刀具在切削中同時具有(jùyǒu)既硬而又不易破損的性能。英文名稱為coatedtool。*59數控第五十九頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識涂層的方法分為兩大類，一類為物理涂層(PVD)；另一類為化學涂層(CVD)。物理涂層是在550℃以下將金屬和氣體離子化后噴涂在工具表面；化學涂層是將各種化合物通過化學反應沉積在刀具上形成表面膜，反應溫度(wēndù)一般都在1000～1100℃。最近低溫化學涂層也已實用化，溫度(wēndù)一般控制在800℃左右*60數控第六十頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識常見(chánɡjiàn)的涂層材料有TiC，TiN、TiCN，Al2O3，TiAlOx等陶瓷材料*61數控第六十一頁，共205頁。*62數控第六十二頁，共205頁。*63數控第六十三頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識主要用于：非金屬、鋁合金到鑄鐵(zhùtiě)、鋼以及高強度鋼、高硬度鋼和耐熱合金、鈦合金等難加工材料的切削均可使用，且普遍較硬質合金的性能要好。目前，最先進的涂層技術也稱zx技術，是利用納米技術和薄膜涂層技術，使每層膜厚為1nm的TiN和AlN超薄膜交互重疊約2000層進行蒸著累積而成，在世界上首次(shǒucì)實現將其實用化，這是繼TiC，TiN，TiCN后的第四代涂層。它的特點是遠比以往的涂層硬，接近立方氯化硼(CBN)的硬度，壽命是一般涂層的3倍，大幅度提高耐磨損性.*64數控第六十四頁，共205頁。伴隨著基體材料性能的改進和提高，刀具涂層技術取得了更為迅猛的發展，中溫化學涂層、柱狀a-Al2O3化學涂層、高性能物理涂層、新型原子涂層、納米結構涂層、黃色三氧化二鋁化學涂層、白色鋯涂層、高鋁含量TiAlN涂層、TiSiN涂層、CrSiN涂層、AlCrSiN涂層、TiBON涂層等大量新型涂層呈現多樣化和系列化的趨勢(qūshì)，使硬質合金材料新牌號層出不窮，大大提高了硬質合金刀具的切削加工性能。最新發展趨勢*65數控第六十五頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識(3)陶瓷(táocí)陶瓷刀具基本上由兩大類組成(zǔchénɡ)：一類為純氧化鋁類(白色陶瓷)，另一類為TiC添加類(黑色陶瓷)；另外還有在AL2O3中添加SiCW(晶須)、ZrO2(青色陶瓷)來增加韌性的，以及以Si3N4為主體的陶瓷刀具。陶瓷材料具有高硬度，耐熱性好(約2000“C下亦不會融熔)的特性，化學穩定性很好，但韌性很低。最近熱等靜壓技術的普及對改善結晶的均勻細密性、提高陶瓷的各項性能均衡乃至提高韌性起到了很大的作用，作為切削工具用的陶瓷抗彎強度已經提高到900MPa以上。*66數控第六十六頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識陶瓷刀具相對硬質合金和高速鋼來說仍是極脆的材料。因此(yīncǐ)，多用于高速連續切削，例如鑄鐵的高速加工。另外，陶瓷的熱傳導率相對硬質合金來說非常低，是現有工具材料中最低的一種，故在切削加工中加工熱容易被積累，且對于熱沖擊的變化較難承受。所以加工中陶瓷刀具很容易因熱裂紋產生崩刃等損傷，且切削溫度亦較高。陶瓷刀具因其材質的化學穩定性好、硬度高，在耐熱合金等難加工材料的加工中有廣泛的應用。*67數控第六十七頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識金屬陶瓷:其成分以TiC(陶瓷)為基體，Ni，Mo(金屬)為結合劑,目的是增加(zēngjiā)陶瓷韌性.金屬陶瓷刀具最大優點是與被加工材料的親和性極低，故不易產生粘刀和積屑瘤現象，使加工表面非常光潔(guāngjié)平整，在一般刀具材料中可謂精加工用的佼佼者。但由于韌性差，大大限制了它的使用范圍。通過添加wc，TaC，TiN，TaN等異種碳化物，使其抗彎強度達到了硬質合金的水平，因而得到廣泛的運用。*68數控第六十八頁，共205頁。1、耐磨性好，可加工傳統刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料，因而可免除退火加工所消耗的電力；并因此也可提高工件的硬度，延長機器設備的使用壽命；2、不僅能對高硬度材料進行粗、精加工，也可進行銑削、刨削、斷續切削和毛坯拔荒粗車等沖擊力很大的加工；3、陶瓷刀片切削時與金屬摩擦力小，切削不易(bùyì)粘接在刀片上.不易(bùyì)產生積屑瘤.加上可以進行高速切削。所以在條件相同時，工件表而粗糙度比較低。4、刀具耐用度比傳統刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數，保證被加工工件的小錐度和高精度；

特點(tèdiǎn)*69數控第六十九頁，共205頁。5、耐高溫，紅硬性好。可在1200℃下連續(liánxù)切削.所以陶瓷刀具的切削速度可以比硬質合金高很多。可進行高速切削或實現“以車、銑代磨”，切削效率比傳統刀具高3-10倍，達到節約工時、電力、機床數30-70%或更高的效果；

6、氮化硅陶瓷刀具主要原料是自然界很豐富的氮和硅，用它代替硬質合金，可節約大量W、Co、Ta和Nb等重要的金屬。*70數控第七十頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識立方(lìfāng)氯化硼CBN(cubicboronnitdde)是靠超高壓、高溫技術人工合成的新型刀具材料，其結構與金剛石相似，它的硬度略遜于金剛石，但熱穩定性遠高于金剛石，并且與鐵族元素親和力小，不易產生“積屑瘤”。(4)立方(lìfāng)氮化硼CBN粒子硬度高達4500Hv，熱傳導率高，在大氣中加熱至1300°C仍保持性能穩定，且與鐵的反應性很低，是迄今為止能夠加工鐵系金屬最硬的一種刀具材料。*71數控第七十一頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識使用場合：切削加工的淬火鋼、耐熱鋼的高速(ɡāosù)切削變成可能。硬度60~65HRC，70HRC的淬硬鋼等高硬度材料均可采用CBN刀具來進行切削。所以，在很多場合都以CBN刀具進行切削來取代迄今為止只能采用磨削來加工的工序，使加工效率得到極大的提高。切削加工普通灰鑄鐵時，一般來說線速度在300m／min以下(yǐxià)采用涂層硬質合金，300～500m／min以內采用陶瓷，500m／min以上用CBN刀具材料。而且最近的研究表明，用CBN切削普通鑄鐵，當速度超過800m／min時，刀具壽命隨著切削速度的增加反而更長。*72數控第七十二頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識其原因一般認為在切削過程(guòchéng)中，刃口表面會形成si3N4；Al203等保護膜替代刀刃的磨損。(5)聚晶金剛石1975年美國GE公司開發了用人造金剛石顆粒通過添加Co、硬質合金、NiCr，Si-SiC以及陶瓷結合劑在高溫(1200℃以上)、高壓下燒結成形的聚晶金剛石PCD刀具.金剛石刀具與鐵系金屬有極強的親和力，切削中刀具中的碳元素極易發生(fāshēng)擴散而導致磨損。但與其他材料的親和力低，切削中不易產生粘刀現象，切削刃口可以磨得非常鋒利。*73數控第七十三頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識適用于高效地加工有色金屬和非金屬材料，能得到高精度、小表面粗糙度值的加工面，特別是PCD刀具消除了金剛石的性能異向性，使其在高精加工領域(lǐnɡyù)中得到了普及。金剛石在大氣中溫度超過600℃時將被碳化而失去其本來面目，故金剛石刀具不宜用于可能會產生高溫的切削中。

使用(shǐyòng)場合：*74數控第七十四頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識上述5大類刀具材料，從總體上分析，材料的硬度、耐磨性，金剛石最高，遞次降低到高速鋼。而材料的韌性則是高速鋼最高，金剛石最低。在數控機床中，采用最廣泛的是硬質合金(yìnɡzhìhéjīn)類。因為這類材料目前從經濟性、適應性、多樣性和工藝性等各方面，綜合效果都優于陶瓷、立方氮化硼及聚晶金剛石。*75數控第七十五頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識1.2.2數控刀具(dāojù)的失效形式及可靠性1．數控刀具的失效形式及對策在切削過程中，刀具磨損(mósǔn)到一定限度，刀刃崩刃或破損，刀刃卷刃(塑變)時，刀具喪失其切削能力或無法保障加工質量，稱之為刀具失效。刀具失效的主要形式及產生原因和對策如下：(1)后刀面磨損由機械應力引起的出現在后刀面上的摩擦磨損。由于刀具材料過軟，刀具的后角偏小，加工過程中切削速度太高，進給量太小，造成后刀面磨損過量，使得加工表面尺寸精度降低，增大摩擦力。*76數控第七十六頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識*77數控第七十七頁，共205頁。前刀面*78數控第七十八頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識主切削刃上的邊界磨損常見于與工件的接觸面處。主要原因是工件表面硬化、鋸齒狀切屑(qiēxiè)造成的摩擦，影響切屑(qiēxiè)的流向并導致崩刀。只有降低切削速度和進給速度，同時選擇耐磨刀具材料并增大前角使切削刃鋒利。(2)邊界(biānjiè)磨損(3)前刀面磨損在前刀面上由摩擦和擴散導致的磨損，又稱月牙洼磨損。前刀面磨損主要由切屑和工件材料的接觸以及對發熱區域的擴散引起。另外刀具材料過軟，加工過程中切削速度太高，進給量太大，也是前刀面磨損產生的原因。*79數控第七十九頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識前刀面磨損會使刀具產生變形、干擾排屑、降低切削刃強度。主要采用降低切削速度和進給速度，同時選擇涂層硬質合金材料(cáiliào)，可以減少前刀面的磨損。(4)塑性變形(biànxíng)切削刃在高溫或高應力作用下產生的變形(biànxíng)。切削速度、進給速度太高以及工件材料中硬質點的作用，刀具材料太軟和切削刃溫度很高等現象是產生塑性變形(biànxíng)的主要原因。它將影響切屑的形成質量，有時也可導致崩刃。*80數控第八十頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識可以采取(cǎiqǔ)降低切削速度和進給速度，選擇耐磨性高和導熱系數高的刀具材料等對策，以減少塑性變形磨損的產生。(5)積屑瘤工件材料在刀具前刀面上的粘附并堆積而形成的一個很硬的楔塊稱積屑瘤積屑瘤降低加工表面質量并會改變切削刃形狀最終導致(dǎozhì)崩刃。采取的對策有采用合理的切削速度，選擇涂層硬質合金或金屬陶瓷等與工件材料親和力小的刀具材料，并使用冷卻液。*81數控第八十一頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識切削刃上出現一些很小的缺口，而非均勻的磨損。主要由于斷續切削，切屑排除不流暢造成。應該在開始加工時降低進給速度，選擇韌性好的刀具材料和切削刃強度高的刀片，就可以避免(bìmiǎn)刃口剝落現象的產生。(6)刃口(rènkǒu)剝落(7)崩刃崩刃將損壞刀具和工件。主要原因是刃口的過度磨損和較高的應力，也可能由于刀具材料過硬，切削刃強度不夠及進給量太大造成。*82數控第八十二頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識應選擇韌性(rènxìnɡ)好的合金材料，加工時減小進給量和切削深度，另外選用高強度或刀尖圓角較大的刀片。(8)熱裂紋由于斷續切削時溫度變化產生的垂直于切削刃的裂紋。熱裂紋可降低(jiàngdī)工件表面質量并導致刃口剝落，應選擇韌性好的合金材料，同時減小進給量和切削深度，并進行干式冷卻或在濕式切削時有充足的冷卻液。*83數控第八十三頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識在數控加工中，進行刀具失效(shīxiào)的在線監測，可及時發出警報、自動停機并自動換刀，避免刀具的早期磨損或破損導致工件報廢，防止損壞機床，減少廢品的產生。刀具失效(shīxiào)的在線監測方法：有直接檢測和間接檢測，有連續檢測和非連續檢測。2．刀具失效在線監測(jiāncè)方法*84數控第八十四頁，共205頁。*85數控第八十五頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識3．數控刀具(dāojù)可靠性所謂“刀具可靠性”是指刀具在規定的切削條件和時間內，完成額定工作的能力。刀具可靠性既有一定的平均數量特性，又有隨機性的特點。因此研究刀具可靠性都采用(cǎiyòng)數理統計和概率分析方法，通常用“可靠度”或“可靠耐用度”來作為刀具可靠性的評價指標。刀具可靠度是指刀具在規定的切削條件和時間內，能完成額定工作的概率，也就是刀具在已確定工作條件和切削規范下能完成預定的切削時間(耐用度)而刀具未損壞的概率。*86數控第八十六頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識常用R(f)來表示刀具的可靠(kěkào)度，用F(t)表示相應的刀具損壞概率或不可靠(kěkào)度，有R（t）+F（t）=1刀具的可靠耐用度tr，是指刀具達到規定的可靠度r時的耐用度(切削(qiēxiāo)時間)，即R(tr)=r，常用tr來表示刀具的可靠耐用度。tr=R-1（t）*87數控第八十七頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識對于多刃刀具，只要有一齒損壞(sǔnhuài)就認為刀具損壞(sǔnhuài)，所以多齒刀具的可靠度Rz（t）低于單齒刀具的可靠度，表示為:Rz（t）=[R（t）]z使用上述公式可以進行刀具可靠(kěkào)度的評價和計算。*88數控第八十八頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識1．可轉位刀片代碼從刀具的材料應用方面，數控機床用刀具材料主要是各類硬質合金。從刀具的結構方面，數控機床主要采用(cǎiyòng)鑲嵌式機夾可轉位刀片的刀具。1.2.3數控可轉位(zhuǎnwèi)刀片選用機夾式可轉位刀片，首先要了解可轉位刀片型號表示規則、各代碼的含義。按國際標準ISO1832-1985，可轉位刀片的代碼是由10位字符組成，其排列如下：*89數控第八十九頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識l-刀片的幾何形狀及其夾角。2-刀片主切削刃后角(法后角)。3-公差。表示刀片內接圓d與厚度s的精度級別。4-刀片形式、緊固方法或斷屑槽。5-刀片邊長、切削刃長。6-刀片厚度。7-修光刀。刀尖圓角半徑r或主偏角Kr或修光刃后角αn。8-切削刃狀態。尖角切削刃或倒棱切削刃。9-進刀方向(fāngxiàng)或倒刃寬度。10-各刀具公司的補充符號或倒刃角度。在一般情況下，第8和9位的代碼(dàimǎ)在有要求時才填寫。*90數控第九十頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識2．數控可轉位(zhuǎnwèi)刀片的斷屑槽槽形目前，我國標準GB2080-87中所表示的槽形為V形斷扁槽，槽寬為V0<1mm，V1=1mm，V2=2mm，V3=3mm，V4=4mm等4種。各刀具公司(ɡōnɡsī)都有自己的斷屑槽槽形，選擇具體斷屑槽代號可參考各公司(ɡōnɡsī)刀具樣本。*91數控第九十一頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識可轉位刀片的刀具由定位元件、夾緊元件和刀體組成，為了使刀具能達到良好的切削性能，對刀片的夾緊方式有如下(rúxià)基本要求：①夾緊可靠，不允許刀片松動或移動。②定位準確，確保定位精度和重復精度。③排屑流暢，有足夠的排屑空間。④結構簡單，操作方便，制造成本低，轉位動作快，縮短換刀時間。

3．數控可轉位(zhuǎnwèi)刀片的夾緊方式*92數控第九十二頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識常見的可轉位刀片的夾緊方式(fāngshì)有以下幾種：①楔塊上壓式；②杠桿(gànggǎn)式；③螺釘上壓式。*93數控第九十三頁，共205頁。杠桿(gànggǎn)式*94數控第九十四頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識4．數控可轉位刀片(dāopiàn)的選擇(1)刀片材料選擇車刀刀片的材料主要(zhǔyào)有高速鋼、硬質合金、涂層硬質合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等。其中應用最多的是硬質臺金和涂層硬質合金刀片。選擇刀片材料，主要(zhǔyào)依據被加工工件的材料、被加工表面的精度要求、切削載荷的大小以及切削過程中有無沖擊和振動等。*95數控第九十五頁，共205頁。高速鋼：主要用在成型刀具和形狀復雜等一些需要高韌性的場合；硬質合金：應用范圍最廣，基本上都能干；不能用于淬硬鋼。陶瓷：主要用在硬零件車削和鑄鐵(zhùtiě)類零件的粗加工和高速加工；CBN：主要用在硬零件車削和鑄鐵(zhùtiě)類零件的高速加工（一般而言，比陶瓷效率要高一點），可代磨。PCD：主要用在有色金屬和非金屬材料的高效率切削。*96數控第九十六頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識刀片尺寸的大小取決于必要的有效切削(qiēxiāo)刃長度L，有效切削(qiēxiāo)刃長度與背吃刀量ap和主偏角kr有關.（2）刀片尺寸(chǐcun)選擇*97數控第九十七頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識刀片形狀主要依據被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具(dāojù)壽命和刀片的轉位次數等因素來選擇。表1—3列出了被加工表面及適用。P30(3)刀片形狀(xíngzhuàn)選擇*98數控第九十八頁，共205頁。*99數控第九十九頁，共205頁。刀尖圓弧半徑的大小直接影響刀尖的強度及被加工零件的表面粗糙度。刀尖圓弧半徑大，表面粗糙度值減小，切削力增大且易產生振動(zhèndòng)，切削性能變壞，但刀刃強度增加，刀具前后刀面磨損減少。(4)刀片(dāopiàn)的刀尖半徑選擇應用：切深較小的精加工、細長軸加工、機床(jīchuáng)強度較差情況下，選用刀尖圓弧較小些；而在需要刀刃強度高、工件直徑大的粗加工中，選用刀尖圓弧大些。*100數控第一百頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識國家標準GB2077-87規定刀尖圓弧半徑(bànjìng)的尺寸系列為0.2mm，0.4mm，0.8mm，1.2mm，1.6mm（最常用），2.0mm，2.4mm，3.2mm。*101數控第一百零一頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識1.2.4數控刀具(dāojù)的選擇選擇刀具通常要考慮：機床的加工能力、工序內容、工件材料(cáiliào)等多種因素。數控機床刀具按裝夾、轉換方式主要分為兩大系統：一種是車削系統，另一種是鏜銑削系統。車削系統由刀片(刀具)、刀體、接柄(或柄體)和刀盤組成。鏜銑削系統由刀片(刀具)、刀桿(或柄體)、主軸或刀片(刀具)、工作頭、連接桿、主柄和主軸組成。*102數控第一百零二頁，共205頁。第二章數控工藝(gōngyì)基本知識前一種方式為整體式工具(gōngjù)系統，后一種方式為模塊式工具(gōngjù)系統。車削系統的刀具主要是刀片的選取，在前面可轉位刀片的選取中已做介紹，這一部分重點講述鏜銑削系統刀具的選擇方法。1．選擇數控刀具通常應考慮的因素隨著機床(jīchuáng)種類、型號和工件材料的不同以及其他因素而得到的加工效果是不相同的。選擇刀具應考慮的因素歸納起來應為:①被加工工件的材料及性能如金屬、非金屬等不同材料，材料的硬度、耐磨性、韌性等。

*103數控第一百零三頁，共205頁。②切削工藝的類別有車、鉆、銑、鏜或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。

③被加工件的幾何形狀、零件精度和加工余量等因素(yīnsù)。

④要求刀具能承受的背吃刀量、進給速度、切削速度等切削參數。

⑤其他因素(yīnsù)，如現生產的狀況(操作間斷時間、振動、電力波動或突然中斷)*104數控第一百零四頁，共205頁。2．數控銑削刀具(dāojù)的選擇(1)銑刀類型的選擇銑刀類型應與被加工工件尺寸及表面形狀相適應。加工較大的平面應選擇面銑刀；加工凸臺、凹槽及平面零件輪廓應選擇立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔可選用鑲硬質臺金的玉米銑刀；曲面加工常采用球頭銑刀，但加工曲面較平坦的部位應采用環形銑刀；加工空間曲面、模具型腔或凸模成形表面等多選用模具銑刀；加工封閉(fēngbì)的鍵槽選擇鍵槽銑刀；選用鼓形銑刀、錐形銑刀可加工類似飛機上的變斜角零件的變斜角面。*105數控第一百零五頁，共205頁。*106數控第一百零六頁，共205頁。*107數控第一百零七頁，共205頁。數控銑床上使用(shǐyòng)最多的是可轉位面銑刀和立銑刀，因此，這里重點介紹面銑刀和立銑刀參數的選擇。(2)銑刀參數(cānshù)的選擇1)面銑刀主要參數的選擇銑刀直徑標準可轉位面銑刀直徑為Φ16～Φ630。粗銑時，銑刀直徑要小些，因為粗銑切削力大，選小直徑銑刀可減小切削扭矩。精銑時，銑刀直徑要大些，盡量包容工件整個加工寬度，以提高加工精度和效率(xiàolǜ)，并減小相鄰兩次進給之間的接刀痕跡。*108數控第一百零八頁，共205頁。根據工件的材料、刀具材料及加工性質的不同來確定面銑刀幾何參數。由于銑削時有沖擊，故前角數值一般比車刀(chēdāo)略小，尤其是硬質合金面銑刀，前角要更小些。銑削強度和硬度高的材料可選用負前角。前角的具體數值可參考表1-4。銑刀(xǐdāo)角度*109數控第一百零九頁，共205頁。車刀的主要(zhǔyào)角度*110數控第一百一十頁，共205頁。*111數控第一百一十一頁，共205頁。銑刀的磨損主要發生在后刀面上，因此適當加大后角，可減少(jiǎnshǎo)銑刀磨損。常取a0=5°～12°，工件材料軟取大值，工件材料硬取小值；粗齒銑刀取小值，細齒銑刀取大值。銑削時沖擊力大，為了保護刀尖，硬質合金面銑刀的刃傾角常取λs=5°～15°。只有在銑削強度低的材料時，取λs=5°。主偏角κr在45°～90°范圍內選取。*112數控第一百一十二頁，共205頁。2)立銑刀主要參數的選擇(xuǎnzé)根據工件材料和銑刀直徑選取前、后角都為正值，其具體數值可參考表1-5。為了(wèile)使端面切削刃有足夠的強度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱邊，其寬度為0.4～1.2mm。前角為6°*113數控第一百一十三頁，共205頁。*114數控第一百一十四頁，共205頁。①刀具半徑r應小于零件內輪廓面的最小曲率半徑ρ，一般取r=(0.8～0.9)ρ。②零件的加工高度H≤(1/4～1/6)r，以保證刀具有足夠的剛度。③對不通孔(深槽)，選取l=H+(5～10)mm(l為刀具切削(qiēxiāo)部分長度，H為零件高度)。④加工外形及通槽時，選取l=H+rε+（5～10）mm(rε為端刃底圓角半徑)。⑤加工肋時，刀具直徑為D=(5～10]b(b為肋的厚度)。⑥粗加工內輪廓面時，銑刀最大直徑Dmax可按下式計算，如圖1-19所示。推薦的經驗(jīngyàn)數據如圖1-18所示。*115數控第一百一十五頁，共205頁。式中：D為輪廓(lúnkuò)的最小凹圓角直徑；δ為圓角鄰邊夾角等分線上的精加工余量；δ1為精加工余量；Φ為圓角兩鄰邊的最小夾角。*116數控第一百一十六頁，共205頁。3．加工中心刀具(dāojù)的選擇(1)對加工中心刀具的基本要求根據加工中心的結構特點，對加工中心刀具提出如下基本要求：1)刀具應具有較高的剛性因為在加工中心上加工工件時無輔助裝置支承刀具．刀具的長度在滿足(mǎnzú)使用要求的前提下盡可能短。2)重復定位精度高同一把刀具多次裝入機床主軸錐孔時，刀刃的位置應重復不變。

*117數控第一百一十七頁，共205頁。3)刀刃相對于主軸的一個固定點的軸向和徑向位置應能準確(zhǔnquè)調整即刀具必須能夠以快速簡單的方法準確(zhǔnquè)地預調到一個固定的幾何尺寸。2)孔加工刀具的選擇1)鉆孔刀具及其選擇鉆孔刀具較多，有普通(pǔtōng)麻花鉆、可轉位淺孔鉆、噴吸鉆及扁鉆等。*118數控第一百一十八頁，共205頁。在加工中心上鉆孔，普通(pǔtōng)麻花鉆應用最廣泛，尤其是加工Φ30以下的孔時，以麻花鉆為主。麻花鉆有高速鋼和硬質合金兩種。它主要由工作部分和柄部組成。工作部分包括切削部分和導向部分。麻花鉆導向部分起導向、修光、排屑和輸送切削液作用(zuòyòng)，也是切削部分的后備。麻花鉆有莫氏錐柄和圓柱柄兩種直徑(zhíjìng)為Φ8～Φ80的麻花鉆多為莫氏錐柄，可直接裝在帶有莫氏錐孔的刀柄內，刀具長度不能調節。直徑(zhíjìng)為Φ0.1～Φ20的麻花鉆多為圓柱柄，可裝在鉆夾頭刀柄上。中等尺寸麻花鉆兩種形式均可選用。*119數控第一百一十九頁，共205頁。*120數控第一百二十頁，共205頁。對深徑比大于5而小于100的深孔，由于加工中散熱差，排屑困難，鉆桿剛性差，易使刀具損壞和引起孔的軸線偏斜，影響加工精度和生產率，故應選用深孔刀具加工。噴吸鉆是一種效率高、加工質量好的新型的內排屑深孔鉆，適用于加工深徑比不超過100，直徑一般在Φ65～Φ180的深孔，孔的精度可迭IT10～IT7級，表面粗糙度可達Ra3.2～0.8μm，孔的直線度為0.1／1000。鉆削大直徑孔時，可采用剛性較好的硬質臺金扁鉆。扁鉆切削部分磨成一個扁平體，主切削刃磨出頂角、后角，并形成橫刃，副切削刃磨出后角與副偏角并且控制鉆孔的直徑。扁鉆前角小，沒有螺旋(luóxuán)槽，制造簡單、成本低。*121數控第一百二十一頁，共205頁。*122數控第一百二十二頁，共205頁。2)擴孔刀具(dāojù)及其選擇擴孔鉆是用來擴大孔徑，提高孔加工精度的刀具。它可用于孔的半精加工或最終加工。用擴孔鉆加工可達到公差等級IT11～IT10，表面粗糙度為見Ra6.3～3.2μm。擴孔鉆與麻花鉆相似，但齒數較多，一般為3～4個齒，因而(yīnér)工作時導向性好。擴孔余量小切削刃無需延伸到中心，所以擴孔鉆無橫刃．切削過程平穩，可選擇較大的切削用量。總之擴孔鉆的加工質量和效率均比麻花鉆高。*123數控第一百二十三頁，共205頁。擴孔鉆的結構形式有高速鋼整體式(圖1-21(a))、鑲齒套式(圖1-21(b))及硬質合金可轉位式(圖1-21(c))等。擴孔直徑較小或中等時，選用高速鋼整體式擴孔鉆；擴孔直徑較大(jiàodà)時，選用鑲齒套式擴孔鉆。擴孔直徑在Φ20～Φ60之間，且機床剛性好，功率大時，可選用硬質合金可轉位式擴孔鉆。*124數控第一百二十四頁，共205頁。3)鏜孔刀具(dāojù)及其選擇鏜刀功用：鏜刀多用于加工箱體孔。當孔徑大于Φ80時，一般用鏜刀加工。精度可達IT7～IT6，表面粗糙度為Ra6.3～0.8μm，精鏜可達0.4μm。鏜刀種類：按切削刃數量(shùliàng)可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。單刃鏜刀可鏜削通孔、階梯孔和盲孔，單刃鏜刀剛性差，切削時易引起振動，所以鏜刀的主偏角選得較大，以減小徑向力。*125數控第一百二十五頁，共205頁。鏜鑄鐵孔或精鏜時，一般取主偏角kr=90°；粗鏜鋼件孔時取主偏角kr=60°～75°，以提高刀具的耐用度。單刃鏜刀一般均有調整裝置，效率低，只能用于單件小批生產。但單刃鏜刀的結構(jiégòu)簡單，適應性較廣，粗、精加工都適用。在精鏜孔中，目前較多地選用精鏜微調鏜刀。這種鏜刀的徑向尺寸可以在一定(yīdìng)范圍內進行微調，調節方便，且精度高，其結構如圖1—22所示。*126數控第一百二十六頁，共205頁。為了消除鏜孔時徑向力對鏜桿的影響，可采用雙刃鏜刀。工件孔徑尺寸與精度由鏜刀徑向尺寸保證(bǎozhèng)，且調整方便。它的兩端有一對對稱的切削刃同時參加切削，與單刃鏜刀相比，每轉進給量可提高一倍左右。生產效率高。鏜孔(tánɡkǒnɡ)刀具的選擇:主要(zhǔyào)的問題是刀桿的剛性，要盡可能地防止或消除振動，其考慮要點如下：*127數控第一百二十七頁，共205頁。①盡可能選擇大的刀桿直徑，接近(jiējìn)鏜孔直徑。②盡可能選擇短的刀桿臂(工作長度)。當工作長度小于4倍刀桿直徑時可用鋼制刀桿，加工要求高的孔時最好采用硬質合金刀桿。當工作長度為4～7倍的刀桿直徑時，小孔用硬質合金刀桿，大孔用減振刀桿。當工作長度為7～10倍的刀桿直徑時，要采用減振刀桿。③選擇主偏角(切入角kr)接近(jiējìn)90°或太于75°。④選擇涂層(túcénɡ)的刀片品種(刀刃圓弧小)和小的刀尖圓弧半徑(0.2mm)。

*128數控第一百二十八頁，共205頁。⑤精加工采用正切削(qiēxiāo)刃（正前角)刀片和刀具，粗加工采用負切削(qiēxiāo)刃刀片的刀具。⑥鏜深的盲孔時，采用壓縮空氣(yāsuōkōngqì)或冷卻液來排屑和冷卻。⑦選擇正確、快速的鏜刀柄夾具。*129數控第一百二十九頁，共205頁。4)鉸孔刀具(dāojù)及其選擇加工中心上使用的鉸刀多是通用標準(biāozhǔn)鉸刀。還有機夾硬質合金刀片單刃鉸刀和可調浮動鉸刀等。加工精度可達IT9～IT8級，表面粗糙度為Ra1.6～0.8μm。通用標準(biāozhǔn)鉸刀有直柄、錐柄和套式3種。錐柄鉸刀直徑為Φ10～Φ32。直柄鉸刀直徑為Φ6～Φ20，小孔直柄鉸刀直徑為Φ1～Φ6。套式鉸刀直徑為Φ25～Φ80。對于鉸削精度為IT7～IT6級，表面粗糙度為Ra1.6～0.8μm的大直徑通孔時，可選用專為加工中心設計的可調浮動鉸刀。*130數控第一百三十頁，共205頁。*131數控第一百三十一頁，共205頁。*132數控第一百三十二頁，共205頁。(3)刀具尺寸(chǐcun)的確定刀具尺寸包括直徑尺寸和長度尺寸。根據被加工孔直徑的大小確定孔加工刀具的直徑尺寸，特別是定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀)的直徑，完全取決于被加工孔直徑。這里只介紹刀具長度的確定。在加工中心上，刀具長度一般是指主軸端面至刀尖的距離，包括刀柄和刃具兩個部分，如圖1-24所示。刀具長度的確定原則是：在滿足各個部位加工要求(yāoqiú)的前提下，盡量減小刀具長度，以提高工藝系統剛性。*133數控第一百三十三頁，共205頁。在臥式加工中心上，針對工件在工作臺上的裝夾位置不同，刀具長度范圍(fànwéi)有下列兩種估算方法。①加工部位位于臥式加工中心工作臺中心和機床主軸之間(見圖1-25)，刀具(dāojù)最小長度為TL=A-B-N+L+Z0+Tt*134數控第一百三十四頁，共205頁。式中：A為主軸端面至工作臺中心最大距離；B為主軸在z向的最大行程；N為加工表面(biǎomiàn)距工作臺中心距離；L為工件的加工深度尺寸；Tt為鉆頭尖端錐度部分長度，一般Tt=0.3d(d為鉆頭直徑)；Z0為刀具切出工件長度(已加工表面(biǎomiàn)取2～5mm，毛坯表面(biǎomiàn)取5～8mm)．*135數控第一百三十五頁，共205頁。刀具長度(chángdù)范圍：

A-B-N+L+Z0+Tt<TL<A-N*136數控第一百三十六頁，共205頁。②加工部位位于臥式加工中心(zhōngxīn)工作臺中心(zhōngxīn)和機床主軸兩者之外(見圖1—26)，刀具最小長度為刀具長度(chángdù)范圍為

A-B+N+L+Z0+Tt<TL<A+N*137數控第一百三十七頁，共205頁。4．數控機床刀柄(dāobǐnɡ)的選擇加工中心上使用的刀具由刃具部分(bùfen)和連接刀柄兩部分(bùfen)組成。刃具部分(bùfen)包括鉆頭、銑刀和鉸刀等。加工中心刀柄已系列化、標準化，采用IS07388／1(GB10944-89《自動換刀機床(jīchuáng)用7：24圓錐工具柄部40，45，50號圓錐柄》固定在刀柄尾部且與主軸內拉緊機構相適應的拉釘也標準化，具體尺寸見ISO7388／2(GB10945-89)《自動換刀機床用7：24圓錐工具柄部40，45，50號圓錐柄用拉釘》。*138數控第一百三十八頁，共205頁。本標準包括兩種型式的拉釘，其中A型用于不帶鋼球的拉緊裝置(zhuāngzhì)，結構參數見圖1-28；B型用于帶鋼球的拉緊裝置(zhuāngzhì)，結構參數見圖1-29*139數控第一百三十九頁，共205頁。*140數控第一百四十頁，共205頁。選用(xuǎnyòng)加工中心刀柄時的注意事項(1)根據機床上典型零件(línɡjiàn)的加工工藝來選擇刀柄加工中心上使用的鉆、擴、鉸、鏜孔及銑削、攻螺紋等各種(ɡèzhǒnɡ)用途的刀柄，其規格數將達數百種之多。(2)刀柄配置數量刀柄配置數量與機床所要加工的零件品種、規格及數量有關，也與復雜程度、機床的負荷有關。一般是所需刀柄數量的2～3倍。錄像*141數控第一百四十一頁，共205頁。（3）刀柄的柄部型式是否正確為了便于換刀，鏜銑類數控機床及加工中心(zhōngxīn)的主軸孔多選定為不自鎖的7：24錐度，但是刀柄與機床相配的柄部(除錐角以外的部分)并投有完全統一。4)盡量選用加工效率較高的刀柄和刀具(dāojù)如粗鏜孔時選用雙刃鏜刀刀柄代替單刃粗鏜刀刀柄，可以取得提高加工效率，減少振動的效果。選用強力彈簧夾頭不但可以夾持直柄刀具(dāojù)，而且可以通過接桿夾持帶孔刀具(dāojù)。*142數控第一百四十二頁，共205頁。(5)選用模塊式刀柄和復合刀柄要綜合(zōnghé)考慮采用模塊式刀柄必須配一個柄部、一個接桿和一個鏜刀頭部。當刀庫容量大，更換刀具頻繁時，可考慮使用模塊式刀柄。若長期反復使用，不需要反復拼裝，則可使用普通刀柄。對于加工批量大又反復生產的典型零件時，為了減少加工時間和換刀次數，就可以考慮采用專門設計的復合刀柄。*143數控第一百四十三頁，共205頁。1.2.5工具(gōngjù)系統*144數控第一百四十四頁，共205頁。*145數控第一百四十五頁，共205頁。*146數控第一百四十六頁，共205頁。1.3數控加工工藝(gōngyì)設計1.3.1數控加工工藝過程(guòchéng)概述1．數控加工工藝和數控加工工藝過程(guòchéng)的概念(1)數控加工工藝數控加工工藝是采用數控機床加工零件時所運用各種方法和技術手段的總和，應用于整個數控加工工藝過程(guòchéng)。(2)數控加工工藝過程數控加工工藝過程是利用(lìyòng)切削工具在數控機床上直接改變加工對象的形狀、尺寸、表面位置和表面狀態等，使其成為成品或半成品的過程。*147數控第一百四十七頁，共205頁。數控加工工藝和數控加工工藝過程的主要內容如下：①選擇并確定進行(jìnxíng)數控加工的內容；②對零件圖紙進行(jìnxíng)數控加工的工藝分析；③零件圖形的數學處理及編程尺寸設定值的確定；④數控加工工藝方案的制定；⑤工步、進給路線的確定；⑥選擇數控機床的類型}⑦刀具、夾具、量具的選擇和設計；⑧切削參數的確定；⑨加工程序的編寫、校驗與修改；⑩首件試加工與現場問題處理；11數控加工工藝技術文件的定型與歸檔。2．數控加工工藝和數控加工工藝過程的主要(zhǔyào)內容*148數控第一百四十八頁，共205頁。*149數控第一百四十九頁，共205頁。*150數控第一百五十頁，共205頁。*151數控第一百五十一頁，共205頁。二、手工(shǒugōng)編程的內容和步驟數控編程的內容(nèiróng)數學處理工藝處理程序編制制備控制介質校驗和試切分析零件圖紙錯誤修改數控機床(shùkònɡjīchuánɡ)第一百五十二頁，共205頁。2023/2/7152現代數控技術分析零件圖樣和工藝處理這一步與普通機床加工零件時的工藝分析相同(xiānɡtónɡ)1)確定零件加工的工藝線路、工步順序2)選定機床、刀具與夾具；3)切削用量等工藝參數等。第一百五十三頁，共205頁。2023/2/7153現代(xiàndài)數控技術(1)工藝方案及工藝路線盡量縮短加工路線，減少空行程時間和換刀次數，以提高生產率；盡量使數值計算方便，程序段少，以減少編程工作量；合理選取起刀點、切入點和切入方式，保證(bǎozhèng)切入過程平穩，沒有沖擊；在連續銑削平面內外輪廓時，應安排好刀具的切入、切出路線第一百五十四頁，共205頁。2023/2/7154現代(xiàndài)數控技術第一百五十五頁，共205頁。2023/2/7155現代(xiàndài)數控技術(2)零件(línɡjiàn)安裝與夾具選擇盡量選擇通用、組合夾具，一次安裝中把零件(línɡjiàn)的所有加工面都加工出來；零件(l