數控刀具的(數控刀具知識)
1.數控刀具知識
1 數控加工工序
數控加工工序的劃分在數控機床上加工零件，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
數控加工中，為減少換刀次數，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，數控加工常按數控刀具或加工表面劃分工序。
2 車刀刀位點的選擇
數控加工中，數控程序應描述出數控刀具相對于工件的運動軌跡。在數控車削中，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，只需描述數控刀具系統(tǒng)上某一選定點的軌跡即可。
數控刀具的刀位點即為在程序編制時，數控刀具上所選擇的代表數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.數控刀具有什么樣的知識
數控刀具技術基本知識
數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.數控車削的基礎知識
數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。
編輯本段數控車加工程序的結構和常用代碼 數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。
數控程序和數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控加工重新開始做準備。編輯本段數控車床編程技巧 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，重點建設數控專業(yè)，選購了BIEJING-FANUC Power Mate O數控車床。
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.數控的基本知識
1.簡述立式數控加工中心機床和數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，數控機床無變速箱2）普通機床有一個電機，而數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.數控刀具的介紹
數控刀具國家標準
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。
