【正文】 床相適應，如在我國，由于較多購進德國及美國機床，按機床要求便較多地使用其標準刀具。 三、刀柄 刀柄的作用 數控銑床使用的刀具通過刀柄與主軸相連，刀柄通過拉釘和主軸內的拉刀裝置固定在主軸上，由刀柄夾持傳遞速度、扭矩，如圖 45 所示。刀柄的強度、剛性、耐磨性、制造精度以及夾緊力等對加工有直接的影響。 刀柄與主軸孔的配合錐面一般采用 7 ∶ 24 的錐度，這種錐柄不自鎖，換刀方便，與直柄相比有較高的定心精度和剛度。為了保證刀柄與主軸的配合與連接，刀柄與拉釘的結構和尺寸均已標準化和系列化，在我國應用最為廣泛的是 BT40 和 BT50 系列刀柄和拉釘，如圖 46 所示。其中， BT 表示采用日本標準 MAS403 的刀柄，其后數字為相應的 ISO 錐度號：如 50 和 40 分別代表大端直徑 和 的 7 ∶ 42 錐度。 刀柄的分類 （ 1 ）按刀柄的結構分 ①整體式刀柄 如圖 47 所示，這種刀柄直接夾住刀具，剛性好，但需針對不同的刀具分別配備，其規(guī)格、品種繁多，給管理和生產帶來不便。 ②模塊式刀柄如圖 48 所示，模塊式刀柄比整體式多出中間連接部分，裝配不同刀具時更換連接部分即可，克服了整體式刀柄的缺點，但對連接 精度、剛性、強度等都有很高的要求。 （ 2 ）按刀柄與主軸連接方式分 ①一面約束 如圖 49 右部 所示，刀柄以錐面與主軸孔配合，端面有 2mm 左右間隙，此種連接方式剛性較差。 ②二面約束 如圖 49 左部 所示，刀柄以錐面及端面與主軸孔配合，在高速、高精加工時，二面限位才能確保 可靠。 （ 3 ）按刀具夾緊方式分 ①彈簧夾頭刀柄使用較多。采用 ER 型卡簧，適用于夾持 16mm 以下直徑的銑刀進行銑削加工；若采用 KM 型卡簧，則稱為強力夾頭刀柄，可以提供較大夾緊力，適用于夾持 16mm 以上直徑的銑刀進行強力銑削。 ②側固式刀柄 采用側向夾緊，適用于切削力大的加工，但一種尺寸的刀具需對應配備一種刀柄，規(guī)格較多。 ③液壓夾緊式刀柄 采用液壓夾緊，可提供較大夾緊力。 ④冷縮夾緊式刀柄 裝刀時加熱孔，靠冷卻夾緊，使刀具和刀柄合二為一，在不經常換刀的場合使用。 （ 4 ）按允許轉速分 ①低速刀柄 指用于主軸轉速在 8000 r/min 以下的刀柄。 ②高速刀柄 高速刀柄用于主軸轉速在 8000 r/min 以上的高速加工，其上有平衡調整環(huán)，必須經動平衡。 （ 5 ）按所夾持的刀具分 ①圓柱銑刀刀柄 用于夾持圓柱銑刀。 ②面銑刀刀柄 用于與面銑刀盤配套使用 。 ③錐柄鉆頭刀柄 用于夾持莫氏錐度刀桿的鉆頭、鉸刀等，帶有扁尾槽及裝卸槽 。 ④直柄鉆頭刀柄 用于裝夾直徑在 13mm 以下的中心鉆、直柄麻花鉆等。 ⑤鏜刀刀柄 用于各種尺寸孔的鏜削加工，有單刃、雙刃以及重切削等類型。 ⑥絲錐刀柄 用于自動攻絲時裝夾絲錐，一般具有切削力限制功能。 （ 6 ）其他刀柄 ①增速刀柄 當加工所需的轉速超過了機床主軸的最高轉速時，可以采用這種刀柄將刀具轉速增大 45 倍，擴大機床的加工范圍。 ②中心冷卻刀柄 為了改善切削液的冷卻效果，特別是在孔加工時，采用這種刀柄可以將切削液從刀具中心噴入到切削區(qū)域，極大地提高了冷卻效果，并有利排屑。使用這種刀柄要求機床具有相應的中心冷卻功能。 ③多軸刀柄 當同一方向的加工內容較多時，如位置相近的孔系，采用多軸刀柄可以有效地提高加工效率。 ④角度刀柄 除了使用回轉工作臺進行五面加工以外，還可以采用角度刀柄實現立、臥轉換，達到同樣的目的。轉角一般有 3 0 176。、 45 176。、 60 176。、 90 176。 等。 常用刀柄使用方法 數控銑床各種刀柄均有相應的使用說明，在使用時可仔細閱讀。這里僅以最為常見的彈簧夾頭刀柄舉例說明： （ 1 ）將刀柄放入卸刀座并鎖緊； （ 2 ）根據刀具直徑選取合適的卡簧， 清潔工作表面； （ 3 ）將卡簧裝入鎖緊螺母內； （ 4 ）將銑刀裝入卡簧孔內，并根據加工深度控制刀具懸伸長度； （ 5 ）用扳手將鎖緊螺母鎖緊； （ 6 ）檢查，將刀柄裝上主軸； 四、旋轉刀具 刀具種類 在數控銑床上使用的刀具主要為銑刀，包括面銑刀、立銑刀、球頭銑刀、三面刃盤銑刀、環(huán)形銑刀等，除此以外還有各種孔加工刀具，如鉆頭（锪鉆、鉸刀、鏜刀等）、絲錐等。 下面主要介紹一下常用的銑刀： ①立銑刀 立銑刀主要用于平面輪廓零件的加工，從結構上可分為整體式（小尺寸刀具）和機械夾固式（尺寸較大刀具）。 ②球頭銑刀 球頭銑刀跟立銑刀一樣，也可分為整體式和機夾式。 球頭銑刀主要用于曲面加工，在加工曲面時，一般采用三坐標聯動，其運動方式具有多樣性，可根據刀具性能和曲面特點選擇或設計。 ③環(huán)形銑刀 形狀類似于端銑刀，不同的是，刀具的每個刀齒均有一個較大圓角半徑，從而使其具備類似球頭銑刀的切削能力，同時又可加大刀具直徑以提高生產率，并改善切削性能（中間部分不需刀刃），刀片依然可采用機夾類。 刀具選擇 在數控銑削加工中會遇到各種各樣的加工表面，如各類平面、垂直面、直角面、直槽、曲底直槽、型腔、斜面、斜槽、曲底斜槽、曲面等。針對各種加工表面，在考慮刀具選擇時，都會對刀具形式（整體、機夾及其方式）、刀具形狀（刀具類型、刀片形狀及刀槽形狀）、刀具直徑大小、刀具材料等方面作出選擇，牽涉到的因素很多，主要考慮加工表面形狀、加工要求、加工效率等幾個方面。 刀具選擇的原則及步驟： ①根據加工表面特點及尺寸選擇刀具類型； ②根據工件材料及加工要求選擇刀片材料及尺寸； ③根據加工條件選取刀柄。 刀片安裝 刀片的安裝直接影響到刀具的精度、刀片的剛度、受力，繼而直接影響刀具工作質量。因此，在安裝刀片時需注意如下問題： ①刀片本身精度 選擇的刀片其精度應符合零件加工要求。 ②刀槽定位面精度 刀體的選擇亦應符合精度要求，刀片與刀體還需相適應。 ③安裝面清潔、完好程度 安裝時必須檢查刀槽的清潔，有無灰塵、切屑，刀槽是否完好，特別是更換刀片或刀刃時，應注意刀槽是否由于加工而破損、劃傷。 ④專用工具裝夾 一定按規(guī)定選擇對應的工具，如扳手的大小、長短等。 ⑤嚴格的操作規(guī)程必須按規(guī)定的順序、步驟、方法進行，如扳手的垂直度或傾斜度，用力大小，操作順序等。 隨著時代的發(fā)展，對數控銑床的要求也日益提高，越來越多的先進技術被應用在數控銑床上，使其功能日趨豐富，以適應不斷變化的需要。 一、螺旋插補 利用此功能，可方便地采用三軸聯動銑削螺旋線、螺紋及孔，如圖 414 所示。若無此功能，螺紋銑削亦可采用圓弧插補加以逼近，但計算工作量大，計算速度、機床數控系統容量都將受到很大影響。 二、NURBS插補可方便地對空間曲面進行直接插補，與采用直線插補相比，可節(jié)省大量的計算工作和系統容量。在直線插補中，加工程序里有太大量的 G01 ，精度要求越高，此情形越明顯，以致出現計算趕不上進給而使機床經常等待的“爬行”現象，當曲面變化越大、計算越復雜、精度要求越高、進給速度要求越快時，越易出現該情形，而采用 NURBS 插補則不會出現上述問題，可實現高速加工。 三、直接驅動回轉工作臺 在一些數控銑床上可以利用伺服電機直接驅動回轉工作臺，使其連續(xù)轉動，從而實現車、銑復合加工，大大擴展加工工藝范圍 。 四、自動對刀 此功能可自動測量刀具直徑和長度，并自動補償，簡單可靠，從而提高效率，減少人為出錯機會，把接刀痕跡降到最低。 五、自動裝夾 20 世紀 70 年代發(fā)展起來的工件統一基準定位裝夾系統，是在所有機床上建立標準化的接口，使每個工件在每道工序的機床上實現快速而精確的定位裝夾，并可以將所有加工機床連成敏捷制造柔性生產線。這種先進的定位裝夾方法適應了高精度、高效率加工的需要，正得到日益廣泛的應用。 六、自動測量 加工完成后利用機床上的裝置進行自動測量，可有效縮短測量時間，提高效率，同時精度亦可得到保證。 模塊五 加工中心加工中心是典型的集高新技術于一體的機械加工設備，它的發(fā)展代表了一個國家制造業(yè)的水平，在國內外都受到高度重視。 與普通數控機床相比，它具有以下幾個突出特點： 全封閉防護 所有的加工中心都有防護門，加工時，將防護門關上，能有效防止人身傷害事故。 工序集中，加工連續(xù)進行 加工中心通常具有多個進給軸（三軸以上），甚至多個主軸，聯動的軸數也較多，如三軸聯動、五軸聯動、七軸聯動等，因此能夠自動完成多個平面和多個角度位置的加工，實現復雜零件的高精度加工。在加工中心上一次裝夾可以完成銑、鏜、鉆、擴、鉸、攻絲等加工，工序高度集中。 3 、使用多把刀具，刀具自動交換 加工中心帶有刀庫和自動換刀裝置，在加工前將需要的刀具先裝入刀庫，在加工時能夠通過程序控制自動更換刀具。 使用多個工作臺，工作臺自動交換 加工中心上如果帶有自動交換工作臺，可實現一個工作臺在加工的同時，另一個工作臺完成工件的裝夾，從而大大縮短輔助時間，提高加工效率。 功能強大，趨向復合加工 加工中心可復合車削功能、磨削功能等，如圓工作臺可驅動工件高速旋轉，刀具只做主運動不進給，完成類似車削加工，這使加工中心有更廣泛的加工范圍。 高自動化、高精度、高效率 加工中心的主軸轉速、進給速度和快速定位精度高，可以通過切削參數的合理選擇，充分發(fā)揮刀具的切削性能，減少切削時間，且整個加工過程連續(xù)，各種輔助動作快，自動化程度高，減少了輔助動作時間和停機時間，因此，加工中心的生產效率很高。 高投入 由于加工中心智能化程度高、結構復雜、功能強大，因此加工中心的一次投資及日常維護保養(yǎng)費用較普通機床高出很多。 在適當的條件下才能發(fā)揮最佳效益 即在使用過程中要發(fā)揮加工中心之所長，才能充分體現效益，這一點對加工中心的合理使用至關重要。 加工中心的品種、規(guī)格較多，這里僅從結構上對其作一分類。 一、立式加工中心 指主軸軸線為垂直狀態(tài)設置的加工中心。其結構形式多為固定立柱式，工作臺為長方形，無分度回轉功能，適合加工盤、套、板類零件。一般具有三個直線運動坐標，并可在工作臺上安裝一個水平軸的數控回轉臺，用以加工螺旋線零件。 立式加工中心裝夾工件方便，便于操作，易于觀察加工情況，但加工時切屑不易排除，且受立柱高度和換刀裝置的限制，不能加工太高的零件。 立式加工中心的結構簡單，占地面積小，價格相對較低，應用廣泛。 二、臥式加工中心 指主軸軸線為水平狀態(tài)設置的加工中心。通常都帶有可進行分度回轉運動的工作臺。臥式加工中心一般都具有三個至五個運動坐標，常見的是三個直線運動坐標加一個回轉運動坐標，它能夠使工件在一次裝夾后完成除安裝面和頂面以外的其余四個面的加工，最適合加工箱體類零件。 臥式加工中心調試程序及試切時不便觀察，加工時不便監(jiān)視，零件裝夾和測量不方便，但加工時排屑容易，對加工有利。 與立式加工中心相比，臥式加工中心的結構復雜，占地面積大，價格也較高。 三、龍門式加工中心 龍門式加工中心的形狀與龍門銑床相似，主軸多為垂直設置，除自動換刀裝置外，還帶有可更換的主軸附件，數控裝置的功能也較齊全，能夠一機多用，尤其適用于加工大型或形狀復雜的零件，如飛機上的梁、框、壁板等。 加工中心適用于復雜、工序多、精度要求高、需用多種類型普通機床和繁多刀具、工裝，經過多次裝夾和調整才能完成加工的具有適當批量的零件。其主要加工對象有以下四類： 一、箱體類零件 箱體類零件是指具有一個以上的孔系，并有較多型腔的零件，這類零件在機械、汽車、飛機等行業(yè)較多，如汽車的發(fā)動機缸體、變速箱體，機床的床頭箱、主軸箱，柴油機缸體，齒輪泵殼體等。 箱體類零件在加工中心上加工，一次裝夾可以完成普通機床 60 ％～ 95 ％的工序內容，零件各項精度一致性好，質量穩(wěn)定，同時可縮短生產周期，降低成本。對于加工工位較多，工作臺需多次旋轉角度才能完成的零件，一般選用臥式加工中心；當加工的工位較少，且跨距不大時，可選立式加工中心，從一端進行加工。 二、復雜曲面 在航空航天、汽車、船舶、國防等領域的產品中，復雜曲面類占有較大的比重，如葉輪、螺旋槳、各種曲面成型模具等。 就加工的可能性而言，在不出現加工干涉區(qū)或加工盲區(qū)時，復雜曲面一般可以采用球頭銑刀進行三坐標聯動加工，加工精度較高，但效率較低。如果工件存在加工干涉區(qū)或加工盲區(qū)，就必須考慮采用四坐標或五坐標聯動的機床。 三、異形件 異形件是外形不規(guī)則的零件，大多需要點、線、面多工位混合加工，如支架、基座、樣板、靠模等。異形件的剛性一般較差，夾壓及切削變形難以控制，加工精度也難以保證，這時可充分發(fā)揮加工中心工序集中的特點，采用合理的工藝措施，一次或兩次裝夾，完成多道工序或全部的加工內容。 四、盤、套、板類零件 帶有鍵槽、徑向孔或端面有分布孔系以及有曲面的盤套或軸類零件，還有具有較多孔加工的板類零件，適宜采用加工中心加工。端面有分布孔系、曲面的零件宜選用立式加工中心，有徑向孔的可選臥式加工中心。 加工中心的主要技術參數包括工作臺面積、各坐標軸行程、擺角范圍、主軸轉速范圍、切削進