【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，高速鋼和硬質(zhì)合金是銑刀工作部分的常用材料。●模具銑刀模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成，可分為圓錐形立銑刀、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是球頭或端面上布滿切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進(jìn)給。銑刀工作部分用高速鋼或硬質(zhì)合金制造?！矜I槽銑刀●鼓形銑刀●成形銑刀（4）特殊型刀具特殊型刀具有帶柄自緊夾頭、強(qiáng)力彈簧夾頭刀柄、可逆式（自動(dòng)反向）攻螺紋夾頭刀柄、增速夾頭刀柄、復(fù)合刀具和接桿類等。圖32 常見(jiàn)刀具和刀柄 數(shù)控加工刀具的特點(diǎn)為了達(dá)到高效、多能、快換、經(jīng)濟(jì)的目的，數(shù)控加工刀具與普通金屬切削刀具相比應(yīng)具有以下特點(diǎn)：●刀片及刀柄高度的通用化、規(guī)格化、系列化?！竦镀虻毒叩哪陀枚燃敖?jīng)濟(jì)壽命指標(biāo)的合理性。●刀具或刀片幾何參數(shù)和切削參數(shù)的規(guī)范化、典型化?！竦镀虻毒卟牧霞扒邢鲄?shù)與被加工材料之間應(yīng)相匹配?！竦毒邞?yīng)具有較高的精度，包括刀具的形狀精度、刀片及刀柄對(duì)機(jī)床主軸的相對(duì)位置精度、刀片及刀柄的轉(zhuǎn)位及拆裝的重復(fù)精度。●刀柄或工具系統(tǒng)的裝機(jī)重量有限度?！竦镀暗侗腥氲奈恢煤头较蛴幸?。●刀片、刀柄的定位基準(zhǔn)及自動(dòng)換刀系統(tǒng)要優(yōu)化。數(shù)控機(jī)床上用的刀具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求。1．影響數(shù)控刀具選擇的因素在選擇刀具的類型和規(guī)格時(shí)，主要考慮以下因素的影響：（1）生產(chǎn)性質(zhì)在這里生產(chǎn)性質(zhì)指的是零件的批量大小，主要從加工成本上考慮對(duì)刀具選擇的影響。 例如在大量生產(chǎn)時(shí)采用特殊刀具，可能是合算的，而在單件或小批量生產(chǎn)時(shí)，選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具更適合一些。（2）機(jī)床類型完成該工序所用的數(shù)控機(jī)床對(duì)選擇的刀具類型（鉆、車刀或銑刀）的影響。在能夠保證工件系統(tǒng)和刀具系統(tǒng)剛性好的條件下，允許采用高生產(chǎn)率的刀具，例如高速切削車刀和大進(jìn)給量車刀。（3）數(shù)控加工方案不同的數(shù)控加工方案可以采用不同類型的刀具。例如孔的加工可以用鉆及擴(kuò)孔鉆，也可用鉆和鏜刀來(lái)進(jìn)行加工。（4）工件的尺寸及外形工件的尺寸及外形也影響刀具類型和規(guī)格的選擇，例如特型表面要采用特殊的刀具來(lái)加工。（5）加工表面粗糙度加工表面粗糙度影響刀具的結(jié)構(gòu)形狀和切削用量，例如毛坯粗銑加工時(shí)，可采用粗齒銑刀，精銑時(shí)最好用細(xì)齒銑刀。（6）加工精度加工精度影響精加工刀具的類型和結(jié)構(gòu)形狀，例如孔的最后加工依據(jù)孔的精度可用鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀或鏜刀來(lái)加工。（7）工件材料工件材料將決定刀具材料和切削部分幾何參數(shù)的選擇，刀具材料與工件的加工精度、材料硬度等有關(guān)。2．?dāng)?shù)控刀具的性能要求由于數(shù)控機(jī)床具有加工精度高、加工效率高、加工工序集中和零件裝夾次數(shù)少的特點(diǎn)，對(duì)所使用的數(shù)控刀具提出了更高的要求。從刀具性能上講，數(shù)控刀具應(yīng)高于普通機(jī)床所使用的刀具。選擇數(shù)控刀具時(shí)，首先要應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)才可選用各種高效率的復(fù)合刀具及特殊的專用刀具。在選擇標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控刀具時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，盡可能選用各種先進(jìn)刀具，如可轉(zhuǎn)位刀具、整體硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具等。在選擇數(shù)控機(jī)床加工刀具時(shí)，還應(yīng)考慮以下幾方面的問(wèn)題：（1）數(shù)控刀具的類型、規(guī)格和精度等級(jí)應(yīng)能夠滿足加工要求，刀具材料應(yīng)與工件材料相適應(yīng)。 （2）切削性能好。為適應(yīng)刀具在粗加工或?qū)﹄y加工材料的工件加工時(shí)能采用大的背吃刀量和高進(jìn)給量，刀具應(yīng)具有能夠承受高速切削和強(qiáng)力切削的性能。同時(shí)，同一批刀具在切削性能和刀具壽命方面一定要穩(wěn)定，以便實(shí)現(xiàn)按刀具使用壽命換刀或由數(shù)控系統(tǒng)對(duì)刀具壽命進(jìn)行管理。（3）精度高。為適應(yīng)數(shù)控加工的高精度和自動(dòng)換刀等要求，刀具必須具有較高的精度。（4）可靠性高。要保證數(shù)控加工中不會(huì)發(fā)生刀具意外損傷及潛在缺陷而影響到加工的順利進(jìn)行，要求刀具及與之組合的附件必須具有很好的可靠性及較強(qiáng)的適應(yīng)性。（5）耐用度高。數(shù)控加工的刀具，不論在粗加工或精加工中，都應(yīng)具有比普通機(jī)床加工所用刀具更高的耐用度，以盡量減少更換或修磨刀具及對(duì)刀的次數(shù)，從而提高數(shù)控機(jī)床的加工效率和保證加工質(zhì)量。（6）斷屑及排屑性能好。數(shù)控加工中，斷屑和排屑不像普通機(jī)床加工那樣能及時(shí)由人工處理，切屑易纏繞在刀具和工件上，會(huì)損壞刀具和劃傷工件已加工表面，甚至?xí)l(fā)生傷人和設(shè)備事故，影響加工質(zhì)量和機(jī)床的安全運(yùn)行，所以要求刀具具有較好的斷屑和排屑性能。3．刀具的選擇方法刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響零件的加工質(zhì)量。由于數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速及范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通機(jī)床，而且主軸輸出功率較大，因此與傳統(tǒng)加工方法相比，對(duì)數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、強(qiáng)度大、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便。這就要求刀具的結(jié)構(gòu)合理、幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。數(shù)控刀具是提高加工效率的先決條件之一，它的選用取決于被加工零件的幾何形狀、材料狀態(tài)、夾具和機(jī)床選用刀具的剛性。應(yīng)考慮以下方面：（1）根據(jù)零件材料的切削性能選擇刀具。如車或銑高強(qiáng)度鋼、鈦合金、不銹鋼零件，建議選擇耐磨性較好的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具。（2）根據(jù)零件的加工階段選擇刀具。即粗加工階段以去除余量為主，應(yīng)選擇剛性較好、精度較低的刀具，半精加工、精加工階段以保證零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量為主，應(yīng)選擇耐用度高、精度較高的刀具，粗加工階段所用刀具的精度最低、而精加工階段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工選擇相同的刀具，建議粗加工時(shí)選用精加工淘汰下來(lái)的刀具，因?yàn)榫庸ぬ蕴牡毒吣p情況大多為刃部輕微磨損，涂層磨損修光，繼續(xù)使用會(huì)影響精加工的加工質(zhì)量，但對(duì)粗加工的影響較小。（3）根據(jù)加工區(qū)域的特點(diǎn)選擇刀具和幾何參數(shù)。在零件結(jié)構(gòu)允許的情況下應(yīng)選用大直徑、長(zhǎng)徑比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的過(guò)中心銑刀端刃應(yīng)有足夠的向心角，以減少刀具和切削部位的切削力。加工鋁、銅等較軟材料零件時(shí)應(yīng)選擇前角稍大一些的立銑刀，齒數(shù)也不要超過(guò)4齒。選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。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(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對(duì)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(jìn)行自由曲面加工時(shí)，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般很小，故球頭銑刀適用于曲面的精加工。而端銑刀無(wú)論是在表面加工質(zhì)量上還是在加工效率上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于球頭銑刀，因此，在確保零件加工不過(guò)切的前提下，粗加工和半精加工曲面時(shí)，盡量選擇端銑刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)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(lái)的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低。在加工中心上，所有刀具全都預(yù)先裝在刀庫(kù)里，通過(guò)數(shù)控程序的選刀和換刀指令進(jìn)行相應(yīng)的換刀動(dòng)作。必須選用適合機(jī)床刀具系統(tǒng)規(guī)格的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便數(shù)控加工用刀具能夠迅速、準(zhǔn)確地安裝到機(jī)床主軸上或返回刀庫(kù)。編程人員應(yīng)能夠了解機(jī)床所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍等方面的內(nèi)容，以保證在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸，合理安排刀具的排列順序。3．4切削用量的選擇數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速n或切削速度vc（用于恒線速度切削）、進(jìn)給速度vf或進(jìn)給量f。這些參數(shù)均應(yīng)在機(jī)床給定的允許范圍內(nèi)選取。（1）切削用量的選用原則粗車時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。選擇切削用量時(shí)應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數(shù)減少，增大進(jìn)給量f有利于斷屑。精車時(shí)，對(duì)加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)土盡量提高生產(chǎn)率。因此，精車時(shí)應(yīng)選用較小（但不能太?。┑谋吵缘读亢瓦M(jìn)給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。（2）切削用量的選取方法①背吃刀量的選擇 粗加工時(shí)，除留下精加工余量外，一次走刀盡可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般較小，可一次切除。在中等功率機(jī)床上，粗加工的背吃刀量可達(dá)8～10mm；～5mm；～。②進(jìn)給速度（進(jìn)給量）的確定 粗加工時(shí)，由于對(duì)工件的表面質(zhì)量沒(méi)有太高的要求，這時(shí)主要根據(jù)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性、刀桿的強(qiáng)度和剛性、刀具材料、刀桿和工件尺寸以及已選定的背吃刀量等因素來(lái)選取進(jìn)給速度。精加工時(shí)，則按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來(lái)選取進(jìn)給速度。進(jìn)給速度νf可以按公式νf =fn計(jì)算，式中f表示每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，～／r；～；～。③切削速度的確定 切削速度vc可根據(jù)己經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具耐用度進(jìn)行選取。實(shí)際加工過(guò)程中，也可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和查表的方法來(lái)選取。粗加工或工件材料的加工性能較差時(shí)，宜選用較低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能較好時(shí)，宜選用較高的切削速度。切削速度vc確定后，可根據(jù)刀具或工件直徑（D）按公式來(lái)確定主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）。n=l000vc/πD第四章 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)1. 生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程生產(chǎn)過(guò)程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^(guò)程。凡是改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀，尺寸，相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過(guò)程，均稱為工藝過(guò)程。工藝過(guò)程是生產(chǎn)過(guò)程中的主要部分，其余的勞動(dòng)過(guò)程則為生產(chǎn)過(guò)程的輔助過(guò)程。2. 機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成機(jī)械加工工藝過(guò)程由若干個(gè)順序排列的工序組成的，而工序又可分為安裝、工位、工步和走刀工序：一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程 安裝：工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序工步：在加工表面和加工工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序內(nèi)容工位：一次裝夾工件后，工件與夾具或設(shè)備的可動(dòng)部分一起相對(duì)刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個(gè)位置走刀：在一個(gè)工步內(nèi)，若被加工表面需切去的金屬層很厚，就可分幾次切削，每切削一次為一次走刀 （1）零件圖的尺寸標(biāo)注應(yīng)符合編程方便的原則零件圖的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)。在數(shù)控加工的零件圖上，應(yīng)該以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這樣的標(biāo)注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，在保證設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢查基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)設(shè)置的一致性方面帶來(lái)很大的方便。構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件應(yīng)充分。對(duì)零件進(jìn)行手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。因此在分析零件圖時(shí)，要充分分析幾何元素的給定條件是否充分。（2）要徹底讀懂零件圖樣零件圖樣的尺寸是否標(biāo)注全，有無(wú)漏、多尺寸的情況，有無(wú)封閉尺寸，尺寸的標(biāo)注方法是否方便編程，零件的結(jié)構(gòu)是否表示清楚了，視圖是否完整，各幾何元素間的相互關(guān)系（如相切、相交、垂直、平行等）是否明確。（3）要分析透零件的加工工藝性 研究零件的被加工表面是否適合于數(shù)控銑床加工，被加工表面是否太厚，內(nèi)轉(zhuǎn)接圓弧R是否太小。，（H為被加工內(nèi)輪廓面的最大高度）時(shí)，其加工的工藝性不好。即刀具被迫采用小直徑的使其剛性變差，需要采用多次分層切削加工。當(dāng)被加工表面的凹圓弧尺寸較多時(shí)，應(yīng)該盡量統(tǒng)一，以減小使用的銑刀的數(shù)量，保證零件表面光滑。否則，在進(jìn)行切削的時(shí)候，在接刀處會(huì)留下較多的刀痕，最終影響了表面的加工質(zhì)量。零件被加工的底面與側(cè)面相交處的圓角半徑是否太大，當(dāng)?shù)毒邎A角半徑r越大時(shí)，銑刀端刃銑削平面的能力就越差，效率也就越低，應(yīng)該盡量的避免。圖41 內(nèi)輪廓圓弧對(duì)銑削工藝性的影響圖42 零件底面圓弧對(duì)銑削工藝性的影響：毛坯種類：鑄件適用于形狀復(fù)雜的毛坯。薄壁零件，不可用砂型鑄造；尺寸大的鑄件宜用砂型鑄造；中、小型零件可用較先進(jìn)的鑄造方法 鍛件：適用于強(qiáng)度較高、形狀較簡(jiǎn)單的零件。尺寸大的零件一般用自由鍛；中、小型零件選模鍛；形狀復(fù)雜的鋼質(zhì)零件不宜自由鍛型材：熱軋型材的尺寸較大，精度低，多用作一般零件的毛坯；冷軋材尺寸較小，精度較高，多用于毛坯精度要求較高的中、小零件，適用于自動(dòng)機(jī)床加工 焊接件：對(duì)于大件來(lái)說(shuō)，焊接件簡(jiǎn)單、方便，特別是單件小批生產(chǎn)可大大縮短生產(chǎn)周期。但焊接后變形大，需經(jīng)時(shí)效處理冷沖壓件：適用于形狀復(fù)雜的板料零件，多用于中、小尺寸件的大批大量生產(chǎn) 毛坯形狀和尺寸的選擇：減少肥頭大耳，實(shí)現(xiàn)少、無(wú)屑加工。因此毛坯形狀要力求接近成品形狀，以減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量◆尺寸小或薄的零件，為便于裝夾并減少夾頭，可多個(gè)工件連在一起由一個(gè)毛坯制出◆裝配后形成同一工作表面的兩個(gè)相關(guān)零件，為保證加工質(zhì)量并使加工方便，常把兩件合為一個(gè)整體毛坯，加工到一定階段后再切開(kāi)◆對(duì)于不便裝夾的毛坯?？煽紤]在毛坯上另外增加裝夾余量或工藝凸臺(tái)、工藝凸耳等輔助基準(zhǔn)◆特殊情況:采用鍛件、鑄件毛坯時(shí)，因鍛模時(shí)的欠壓量與允許的錯(cuò)模量的不等；鑄造時(shí)也會(huì)因砂型誤差、收縮量及金屬液體的流動(dòng)性差不能充滿型腔等造成余量的不等。此外，鍛造、鑄造后，毛坯的撓曲與扭曲變形量的不同也會(huì)造成加工余量不充分、不穩(wěn)定。因此，除板料外，不論是鍛件、鑄件還是型材，只要準(zhǔn)備采用數(shù)控加工，其加工表面均應(yīng)有較充分的余量圖43 特殊毛坯銑削加工路線的確定原則主要有以下的幾點(diǎn)：1）加工的路線應(yīng)該保證零件的加工精度和表面粗糙度，且效率要高。2）使數(shù)字簡(jiǎn)單，以減少編程工作量。3）應(yīng)該使加工路線最短，這樣即可以減少程序段，有可以減少空刀的時(shí)間。除了上述的三點(diǎn)之外，在確定加工路線時(shí)，還有考慮工件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度等情況，確定一次走刀，還是多次走刀來(lái)完成加工，以及在銑削加工中是采用順銑還是逆銑等。（1）順銑和逆銑的選擇當(dāng)工件表面沒(méi)有硬皮，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)沒(méi)有間隙時(shí)，采用順銑加工。采用順銑加工的零件的被加工表面質(zhì)量好，而且刀具的磨損也較小。反之，若被加工的表面有硬皮，進(jìn)給機(jī)構(gòu)有間隙，應(yīng)該采用逆銑來(lái)加工表面，應(yīng)為這樣刀具從已加工表面