【文章內容簡介】 可分為：①車削刀具，分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多種；②鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；③鏜削刀具；④銑削刀具等。為了適應數(shù)控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調、可換等的要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用，在數(shù)量上達到整個數(shù)控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%。 　　數(shù)控刀具與普通機床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點： 　　⑴剛性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及熱變形??； 　?、苹Q性好，便于快速換刀； 　?、菈勖?，切削性能穩(wěn)定、可靠； 　　⑷刀具的尺寸便于調整，以減少換刀調整時間； 　?、傻毒邞芸煽康財嘈蓟蚓硇?，以利于切屑的排除； ⑹系列化，標準化，以利于編程和刀具管理。為了達到高效、多能、快速、經(jīng)濟的目的，數(shù)控加工刀具與普通金屬切削刀具相比應具有以下特點： 1) 刀片及刀柄高度的通用化、規(guī)格化、系列化。 2) 刀片或刀具的耐用度及經(jīng)濟壽命指標的合理性。 3) 刀具或刀片幾何參數(shù)和切削參數(shù)的規(guī)范化、典型化。 4) 刀片或刀具材料及切削參數(shù)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(tǒng)的裝機重量有限度。 8) 刀片及刀柄插入的位置和方向有要求。 9) 刀片、刀柄的定位基準及自動換刀系統(tǒng)要優(yōu)化 　2：數(shù)控加工刀具的選擇 　　刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 　　選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。 　　在進行自由曲面加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般取得很能密，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。 　　在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄，以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具，迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整范圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩種，共包括16種不同用途的刀柄。 　　在經(jīng)濟型數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工部位；③粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆；⑤先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。 數(shù)控機床所使用的刀具與普通機床所用的刀具相比，其刀具類型、材料、刀刃的結構、參數(shù)及切削方式等均無多大差別，但為滿足數(shù)控機床的加工工序集中、零件裝央次數(shù)少、加工精度高、能自動換刀等要求，數(shù)控機床使用的刀具除必須具備普通切削刀具應有的特點外，還應有以下要求；1）精度要求數(shù)控機床在加工時是利用刀刃與工件相對運動形成的軌跡或軌跡的包絡面來獲得工件輪廓形狀的。在選換某一刀具加工前，其刀刃應能準確地到達指定位置，加工過程中刀刃相對主軸或刀架的相對位置還應保持不變。這樣才能保證被加工零件的形位尺寸精度與程序要求相一致。因此，數(shù)控刀具應有較高的換刀精度和定位精度。2）耐用度要求數(shù)控機床在加工中為了提高生產(chǎn)率，往往使用很高的切削速度。這會加快刀具的磨損，而刀具的磨損量在程序編制時是無法考慮在內的，為保證數(shù)控加工的精度，希望刀具磨損量越少越好，另外，在批量生產(chǎn)中，為保證產(chǎn)品尺寸精度的一致性，也希望刀刃能在較長時間內保持較穩(wěn)定的幾何尺寸。因此，數(shù)控機床對其刀具耐用度有很高的要求。3）強度和韌度要求為了承受切削力、沖擊和振動，刀具材料應具有足夠的強度和韌性。一般，強度用抗彎強度表示，韌性用沖擊值表示。刀具材料中強度高者，韌性也較好，但硬度和耐磨性常因此而下降，這兩個方面的性能是互相矛盾的。一種好的刀具材料，應當根據(jù)它的使用要求，兼顧以上兩方面的性能，而有所側重。 根據(jù)數(shù)控工具的發(fā)展，數(shù)控加工刀具可分為常規(guī)刀具和模塊化刀具。發(fā)展模塊化刀具的主要優(yōu)點：1）減少換刀停機時間，提高生產(chǎn)加工時間；2）加快換刀及安裝時間，提高小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟性；3）提高刀具的標準化和合理化的程度；4）提高刀具的管理及柔性加工的水平；5）擴大刀具的利用率，充分發(fā)揮刀具的性能；6)有效地消除刀具測量工作的中斷現(xiàn)象，可采用線外預調。事實上，由于模塊刀具的發(fā)展，數(shù)控刀具已形成了三大系統(tǒng)，即車削刀具系統(tǒng)、鉆削刀具系統(tǒng)和蝗銑刀具系統(tǒng)。 為了達到高效、多能、快速、經(jīng)濟的目的，數(shù)控加工刀具與普通金屬切削刀具相比應具有以下特點： 1) 刀片及刀柄高度的通用化、規(guī)格化、系列化。 2) 刀片或刀具的耐用度及經(jīng)濟壽命指標的合理性。 3) 刀具或刀片幾何參數(shù)和切削參數(shù)的規(guī)范化、典型化。 4) 刀片或刀具材料及切削參數(shù)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(tǒng)的裝機重量有限度。 8) 刀片及刀柄插入的位置和方向有要求。 9) 刀片、刀柄的定位基準及自動換刀系統(tǒng)要優(yōu)化3：本課程設計所用到的道具以及機床的選擇綜上所述，W013型深溝球軸承溝位置和平行度測量儀上的定位平板的加工所選擇的刀具應選用銑刀體與刀桿分離制造以刀體孔為基準與刀桿配合聯(lián)接，或銑刀體與刀桿制成一體的可轉位刀片的銑刀，并且根據(jù)加工定位板的大小尺寸可得出：刀具應具有較高的使用精度和耐用度；根據(jù)加工定位板所采用的材料得出：刀具應具有較高的強度和韌度。 根據(jù)本設計零件的外形特點以及精度要求，可在mastercam系統(tǒng)自帶刀庫中選取。銑外形時用直徑為10的平底刀，銑表面用直徑為12的面銑刀，刀具材料都采用高速鋼，銑鍵槽時可以選用普通的球銑刀就可以滿足要求。為了減少換刀停機時間，提高生產(chǎn)加工時間，以達到高效、節(jié)能、快速、經(jīng)濟的目的，加工定位板應選用帶有刀庫并且可以自動換刀的數(shù)控銑床。二、夾具的選擇銑床夾具按使用范圍，可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合銑夾具三類。按工件在銑床上加工的運動特點，可分為直線進給夾具、圓周進給夾具、沿曲線進給夾具（如仿形裝置）三類。還可按自動化程度和夾緊動力源的不同（如氣動、電動、液壓）以及裝夾工件數(shù)量的多少（如單件、雙件、多件）等進行分類。其中，最常用的分類方法是按通用、專用和組合進行分類。銑床常用的通用夾具主要有平口虎鉗，它主要用于裝夾長方形工件，也可用于裝夾圓柱形工件。機用平口虎鉗是通過虎鉗體固定在機床上。固定鉗口和鉗口鐵起垂直定位作用，虎鉗體上的導軌平面起水平定位作用?；顒幼?、螺母、絲桿（及方頭的）和緊固螺釘可作為夾緊元件?；剞D底座和定位鍵分別起角度分度和夾具定位作用。 銑床夾具與其它機床夾具的不同之處在于：它是通過定位鍵在機床上定位，用對刀裝置決定銑刀相對于夾具的位置。 銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度，因而在設計時必須考慮其安裝方法，一般是在夾具底座下面裝兩個定位鍵。定位鍵的結構尺寸已標準化，應按銑床工作臺的T形槽尺寸選定，它和夾具底座以及工作臺T形槽的配合為H7/hH8/h8。兩定位鍵的距離應力求最大，以利提高安裝精度。 作為定位鍵的安裝是夾具通過兩個定位鍵嵌入到銑床工作臺的同一條T 形槽中，再用T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺上，所以在夾具體上還需要提供兩個穿T形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時，可在同側設置兩個耳座，兩耳座的距離要和銑床工作臺兩個T形槽間的距離一致。當工件在不受任何條件約束時，其位置是任意的不確定的。由理論力學可知，在空間處于自由狀態(tài)的鋼體，具有六個自由度，即沿著X、Y、Z三個坐標軸的移動和繞著這三個坐標軸轉動的自由度。六個自由度是工件在空間位置不確定的最高程度。定位的任務，就是要限制工件的自由度。在夾具中，用分別適當?shù)呐c工件接觸的六個支撐點，來限制工件六個自由度的原理，稱為六點定位原理。工件的六個自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位置，稱為完全定位。工件定位時，并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿足加工要求的條件下，少于六個支撐點的定位稱為部分定位。在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡化定位裝置，在生產(chǎn)中應用很多。如工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個自由度。（重復定位）幾個定位支撐點重復限制一個自由度，稱為過定位。(1)一般情況下，應該避免使用過定位。通常，過定位的結果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件（或定位件）產(chǎn)生變形，所以在一般情況下，過定位是應該避免的。（2）過定位亦可合理應用雖然工件在夾具中定位，通常要避免產(chǎn)生“過定位”，但是在某些條件下，合理地采用“過定位”，反而可以獲得良好的效果。這對剛性弱而精度高的航空、儀表類工件更為顯著。工件本身剛性和支承剛性的加強，是提高加工質量和生產(chǎn)率的有效措施，生產(chǎn)中常有應用。大家都熟知車削長軸時的安裝情況，長軸工件的一端裝入三爪卡盤中，另一端用尾架尖支撐。這就是個“過定位”的定位方式。只要事先能對工件上諸定位基準和機床（夾具）有關的形位誤差從嚴控制，過定位的弊端就可以免除。由于工件的支撐剛性得以加強，尾架的扶持有助于實現(xiàn)穩(wěn)定，可靠的定位，所以工件安裝方便，加工質量和效率也大為提高。按照加工要求，銑通槽時應限制五個自由度，即沿x軸移動的自由度不需要限制，但若在此方向設置一止推支撐，則可起到承受部分銑削力的作用，故可采用完全定位。為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點，裝夾工件時應注意以下幾點： 1） 盡量采用可調式、組合式等標準化、通用化和自動化夾具。 2） 便于迅速裝卸工件，以減少數(shù)控機床停機時習。必要時才設計專用夾具。 3） 減少裝夾次數(shù)，盡量做到一次裝夾便能把工件上的加工表面都加工出來。 4） 工件的定位基準應與設計基準保持一致，以減少定位誤差對尺寸精度的影響。應防止過左位．機福工件最好選擇一面兩銷作為定位基準。定位基準在數(shù)控機床上要細心撥正。為了找正方便，有的機床，例如臥式加工中心工作臺側面，安裝了專用定位板。 5） 由于通常要求一次裝夾便能完成工件的全部加工工序，因此應防止工件夾緊引起的變形?！?數(shù)控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具應具有足夠的精度和剛度；二是夾具應有可靠的定位基準。選用夾具時，通?？紤]以下幾點：1）盡量選用可調整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間。2）在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。3）裝卸工件要迅速方便，以減少機床的停機時間。4）夾具在機床上安裝要準確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。夾具的類型　　數(shù)控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝夾在帶可調卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動旋轉；另一類用于軸類零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉?！　?shù)控銑床上的夾具，一般安裝在工作臺上，其形式根據(jù)被加工工件的特點可多種多樣。如：通用臺虎鉗、數(shù)控分度轉臺等。所以，W013型深溝球軸承溝位置和平行度測量儀上定位板的設計加工過程中，勻采用數(shù)控銑床系統(tǒng)中的夾具設備，銑上下兩個端面時采用通用臺虎鉗，然后銑四個側面時用吸盤定位，以便確保加工精度以及安裝、拆卸方便，節(jié)省時間。3 加工工藝分析及加工路線、編程分析1 數(shù)控加工工藝機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是將原材料轉化為成品的全過程。包括生產(chǎn)技術準備、毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配、測試檢驗及涂裝等過程，凡對加工對象的尺寸、形狀或性能產(chǎn)生一定變化的均為直接生產(chǎn)過程。機械生產(chǎn)過程還包括工藝裝備的制造、原材料的供應、工件的運輸和儲存、設備的維修及動力供應等。不使加工對象發(fā)生變化的稱為輔助生產(chǎn)過程。數(shù)控加工工藝的主要內容：數(shù)控加工與通用的機床加工在方法與內容上有些相似的地方，但也有許多不同。最大的表現(xiàn)在控制方式上。以切削為例，用通用機床加工零件時，就某道工序而言，其工步的安排，機床的運動先后順序、位移量、走刀路線及有關切削參數(shù)的選擇等，都是由操作者自行考慮確定的，且是用手工操作來控制的。如果采用自動機床或仿型機床加工，雖然也能達到對加工過程的自動控制，但其控制的方式是通過預先配置的齒輪、凸輪、擋塊或靠模來實現(xiàn)的。而在數(shù)控機床上加工時，情況就不同了。在數(shù)控機床是加工前，我們要把原先在通用機床上加工時需要操作人員考慮和決定的操作內容及動作，按規(guī)定的代碼格式編制成數(shù)控加工程序，記錄在控制介質上。加工時，控制介質上的代碼信息輸入數(shù)控機床的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對輸入的信息進行運算與控制，并不斷的向直接指揮機床運動的電動能轉換部件機床伺服機構發(fā)出脈沖信號，伺服機構對其進行轉化放大，然后有驅動裝置和傳動機構驅動機床按所編的程序進行運動，就自動加工出我們需要的零件。數(shù)控加工工藝主要包括以下幾個方面