【正文】 雖然刀具零件較少，但刀體的加工難度較大，一般需用五坐標加工中心。由于需要夾緊元件，刀片的一部分被覆蓋，容屑空間較小，且在切削力方向上的硬質(zhì)合金截面較小，故平裝結(jié)構(gòu)的銑刀一般用于輕型和中量型的銑削加工。刀片排列方式可分為平裝結(jié)構(gòu)和立裝結(jié)構(gòu)兩大類。由于刀片在刀體上有多種定39位與夾緊方式，刀片定位元件的結(jié)構(gòu)又有不同類型，因此銑刀的結(jié)構(gòu)形式有多種，分類方法也較多。如圖 65，69 所示。圖 65 銑刀用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑 Re=Rr,設直徑為 d=2 Re=2（Rr）,編程時取刀具半徑為 Re=（Rr） 。按用途分有：1）加工平面用的，如圓柱平面銑刀、端銑刀等；2）加工溝槽用的，如立銑刀、T 形刀和角度銑刀等；3）加工成形表面用的，如凸半圓和凹半圓銑刀和加工其它復雜成形表面用的銑刀。工作部分（刀體）的前端為切削部分，承擔主要的切削工作，后端為導向部分，起引導鉆頭的作用，也是切削部分的后備部分。37圖 61 幾種常見的車刀圖 62 機夾可轉(zhuǎn)位車刀組成圖 63 偏心式夾緊結(jié)構(gòu)組成孔加工刀具一般可分為兩大類：一類是從實體材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花鉆、中心鉆和深孔鉆等；另一類是對工件上已有孔進行再加工的刀具，常用的有擴孔鉆、鉸刀及鏜刀等。機械夾固刀片的車刀又可分為機床車刀和可轉(zhuǎn)位車刀。它可以在車床上加工外圓、端平面、螺紋、內(nèi)孔，也可用于切槽和切斷等。刀具還可以按其它方式進行分類，如按所用材料分為高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼（CBN）刀具和金剛石刀具等；按結(jié)構(gòu)分為整體刀具、鑲片刀具、機夾刀具和復合刀具等；按是否標準化分為標準刀具和非標準刀具等。因此，生產(chǎn)中所使用的刀具的種類很多。由于可轉(zhuǎn)位車刀的角度是由刀片的角度和刀桿上刀片槽底面的角度綜合而成，因此其值為相關部分幾何角度的代數(shù)和。(～)，有時可根據(jù)切削實際情況刃磨至 寬。 ～7176。～1176。的半精車機夾車刀刀尖角為 80176。以增強刀尖強度。和 80176。兩種，切削時不帶沖擊負荷的刀具主偏角通常為 90176。半精車機夾車刀多用于粗加工和半精加工，切削時多帶有沖擊負荷，對切削時有沖擊負荷的刀具主偏角通常設為 45176。主偏角為 90176。選擇小的刃傾角能使切屑在斷屑槽內(nèi)向刀體后部排出，以免劃傷已加工表面。刃傾角通常選為 0176。楔角 b≤62176。主后角 8176。(～)，過渡圓弧半徑R=～。和 45176。三種，副偏角 Kr39。、45176?！?176。精車刀片刃磨(工作)幾何參數(shù)半精車機夾車刀刀片:前角 g=20176。倒刃為5176。刃傾角 l=0176。副偏角 Kr39?！?176。副后角 a39。主后角 a=8176。下面是兩種典型機夾車刀片和車刀的幾何參數(shù)?？赊D(zhuǎn)位車刀片按照用途可分為外圓、端面半精車刀片，外圓精車刀片，內(nèi)孔精車刀片，切斷刀片和內(nèi)外螺紋車刀片。二、幾何參數(shù)和切削性能可轉(zhuǎn)位車刀片的形狀有三角形、正方形、棱形、五邊形、六邊形和圓形等，是由硬質(zhì)合金廠壓模成形，使刀片具有供切削時選用的幾何參數(shù)(不需刃磨)。②刀片周邊尺寸定位需滿足三點定位原理。該結(jié)構(gòu)的特點是操作簡單方便，但定位精度較低，且夾緊力與切削力相反。該結(jié)構(gòu)特點是定位精度高、夾固牢靠、受力合理、適用方便，但工藝性較差。 杠桿式夾緊結(jié)構(gòu)應用杠桿原理對刀片進行夾緊。偏心式夾緊結(jié)構(gòu)利用螺釘上端的一個偏心心軸將刀片夾緊在刀桿上，該結(jié)構(gòu)依靠偏心夾緊，螺釘自鎖，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但不能雙邊定位。34第六章 刀具及切削用量的選擇 刀具種類 一、車刀的結(jié)構(gòu)機夾可轉(zhuǎn)位車刀是將可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片用機械的方法夾持在刀桿上形成的車刀，一般由刀片、刀墊、夾緊元件和刀體組成。為了加強技術(shù)文件管理，數(shù)控加工工藝文件也應向標準化、規(guī)范化方向發(fā)展。其中以數(shù)控加工工序卡片和數(shù)控刀具卡片最為重要。(5)數(shù)控加工進給路線圖。(3)數(shù)控機床調(diào)整單。一般來講，數(shù)控銑床的工藝文件應 包括：(1)編程任務書。編寫數(shù)控加工工藝文件也是數(shù)控加工工藝設計的內(nèi)容之一。數(shù)控加工專用技術(shù)文件不僅是進行數(shù)控加工和產(chǎn)品驗收的依據(jù)，也是需要操作者遵守和執(zhí)行的規(guī)程，同時還為產(chǎn)品零件重復生產(chǎn)積累了必要的工藝資料，并進行了技術(shù)儲備。(4)數(shù)控加工工序設計。(2)零件圖樣的數(shù)控加工分析。因此，編程人員一定要先把工藝設計做好，不要先急于考慮編程。工藝設計不好，往往要成倍增加工作量，有時甚至要推倒重來。因此只有在工藝設計方案確定以后，編程才有依據(jù)。若運動軌跡的終點坐標是相對于線段的起點來計量，則稱之為增量尺寸。為了編程方便，減少坐標值的計算量，編程零點就不一定設在工件原點上，而是設在便于程序編制的位置。用于確定工件幾何圖形上各幾何要素的位置而建立的坐標系選擇工件零點的原則：便于將工件圖的尺寸方便地轉(zhuǎn)化編程的坐標值和提高加工精度 編程零點是程序中人為采用的零點，一般取工件坐標系原點為編程零點。工件原點最好選在工件的對稱中心上。工件原點在工件上的位置可任意選擇，但一般應遵循以下原則：工件原點選在工件圖樣的設計基準或工藝基準上，以利于編程。確定工件坐標系時，不必考慮工件在機床上的實際裝夾位置。 工件坐標系與工件零點 工件坐標系是由編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝，以零件上某一固定點為原點建立的坐標系，又稱為編程坐標系?？梢哉f回零操作是對基準的重新核定，可消除由于種種原因產(chǎn)生的基準偏差。在機床接通電源后，通常都要做回零操作，使刀具或工作臺退離參考點。其位置由機械擋塊或行程開關來確定。 機床上固有的坐標系數(shù)控機床的主軸與機床坐標系的 Z 軸重合或平行圖 51 機床坐標系的判定原則 機床零點與參考點 機床零點：機床坐標系的零點。 編程的幾何基礎 標準規(guī)定，不論機床的具體運動結(jié)果如何，機床的運動統(tǒng)一按工件靜止而刀具相對于工件運動來描述，并以右手笛卡爾坐標系表達，其坐標軸用 X，Y，Z 表示，用來31描述機床的主要平動軸，稱為基本坐標軸，若機床有轉(zhuǎn)動軸，標準規(guī)定繞 X，Y 和 Z 軸轉(zhuǎn)動的軸分別用 A、B、C 表示，其正向按右手螺旋定則確定。任何一種數(shù)控機床，在其數(shù)控系統(tǒng)中若沒有輸入程序指令，數(shù)控機床就不能工作。數(shù)控機床的運動和輔助凍動作均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。 數(shù)控編程的基礎數(shù)控機床是一種用計算機來控制的機床。 集成化數(shù)控編程的主要特點：零件的幾何形狀可在零件設計階段采用 CAD/CAM 集成系統(tǒng)的幾何設計模塊在圖形交互方式下進行定義、顯示和修改， 最終得到零件的幾何模型。因此我們把這種自動編程方式稱為圖形交互式自動編程。 采用 APT 語言自動編程時，計算機（或編程機）代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計算工作，并省去了編寫程序單的工作量，因而可將編程效率提高數(shù)倍到數(shù)十倍，同時解決了手工編程中無法解決的許多復雜零件的編程難題。 APT 是一種自動編程工具（Automatically Programmed Tool）的簡稱，是對工件、刀具的幾何形狀及刀具相對于工件的運動等進行定義時所用的一種接近于英語的符號語言。如簡單階梯軸的車削加工，一般不需要復雜的坐標計算，往往可以由技術(shù)人員根據(jù)工序圖紙數(shù)據(jù)，直接編寫數(shù)控加工程序。 (1)手工編程 手工編程是指編制零件數(shù)控加工程序的各個步驟，即從零件圖紙分析、工藝決策、確定加工路線和工藝參數(shù)、計算刀位軌跡坐標數(shù)據(jù)、編寫零件的數(shù)控加工程序單直至程序的檢驗，均由人工來完成。第五章 數(shù)控加工編程 概述把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、進給量、切削深度等）以及輔助功能（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、切削液開關等）按照數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，輸入到數(shù)控機床的控制裝置中，從而控制機床加工零件，這一過程稱為數(shù)控機床程序的編制。(11)關機前，務必將 X、Y 軸停在中間位置，Z 軸處于較高位置。29(10)實習時保持機床清潔和工作周邊位置環(huán)境清潔，每天用后必須清理機床和打掃衛(wèi)生。(8)加工過程中出現(xiàn)任何問題都應及時向?qū)嵙暲蠋煼从?。機床工作時不許人離開。(6)在更換鉆頭、銑刀等附件前，務必使機床完全停止；在加工過程中需要換刀時，務必按下“機床鎖住”和“Z 軸鎖住”按鈕，并按照換刀步驟正確換刀。(5)機床起動前應檢查手柄、調(diào)節(jié)扳手等工具是否從機床上移開，以免工作臺雜亂，引發(fā)事故。(3)穿戴整齊；嚴禁戴手套上機床操作；女生務必戴安全帽。附：《數(shù)控銑床安全操作規(guī)程》 (1)禁止隨意亂動數(shù)控銑床及其附件，以免造成人身傷害。數(shù)控機床具有加工精度高、能作直線和圓弧插補以及在加工過程中能進行多軸聯(lián)動等功能特點。，練習程序的錄入。：(1)接通電源并啟動系統(tǒng)；(2)進行手動“回零” ；(3)利用手輪離開零點到安全位置（X、Y 處于中間位置，Z 處于較高位置） 。實踐證明，該造型方法簡便易行，算法穩(wěn)定、可靠，27提高了系統(tǒng)的加工編程能力。對每一個加工區(qū)域按行切方式或環(huán)切方式計算刀具軌跡，一個加工區(qū)域加工完后，抬刀到安全平面上，然后在安全平面以上移動到另一個加工區(qū)域，下刀進行另一個區(qū)域的加工。按給定的層切下刀量，計算每一層的高度，確定落在那一個高度區(qū)間，并根據(jù)島嶼頂面余量和型腔底面余量適當調(diào)整高度值(只在個別高度上調(diào)整)。 刀具軌跡生成二維半零件的數(shù)控加工采用分層切削。(2)給出拓撲信息，確定輪廓代表型腔或島嶼(UGⅡ由用戶選取 inside 和 outside 開關來確定)。沿每條輪廓線將平板鋸開，平板被分割成若干塊。一個島嶼由二維邊界輪廓、島嶼的頂面和底平面唯一確定。因而，確定滿足數(shù)控加工需要的簡易的造型方法是解決二維半零件數(shù)控加工問題的前提。選取加工參數(shù)并生成刀具軌跡。確定加工區(qū)域。二維半零件的幾何造型基于實體造型的 CAD/CAM 系統(tǒng)，采用實體造型的方法很容易對二維半零件進行造型。逐點比較法既可以實現(xiàn)直線插補也可以實現(xiàn)圓弧等插補，它的特點是運算直觀，插補誤差小于一個脈沖當量，輸出脈沖均勻，速度變化小，調(diào)節(jié)方便，因此在兩個坐標開環(huán)的 CNC 系統(tǒng)中應用比較普遍。逐點比較法最初稱為區(qū)域判別法，或代數(shù)運算法，或醉步式近似法。采用脈沖增量插補算法的數(shù)控系統(tǒng)，其坐標軸進給速度主要受插補程序運行時間的限制，一般為1～3m/min。一個脈沖所產(chǎn)生的坐標軸移動量叫做脈沖當量。脈沖增量插補脈沖增量插補是行程標量插補，每次插補結(jié)束產(chǎn)生一個行程增量，以脈沖的方式輸出。數(shù)字積分插補數(shù)字積分插補是脈沖增量插補的一種。一般說來，從產(chǎn)生的數(shù)學模型來分，主要有直線插補、二次曲線插補等；從插補計算輸出的數(shù)值形式來分，主要有脈沖增量插補(也稱為基準脈沖插補)和數(shù)據(jù)采樣插補。25插補的任務是根據(jù)進給速度的要求，在輪廓起點和終點之間計算出若干個中間點的坐標值，每個中間點計算所需時間直接影響系統(tǒng)的控制速度，而插補中間點坐標值的計算精度又影響到數(shù)控系統(tǒng)的控制精度，因此，插補算法是整個數(shù)控系統(tǒng)控制的核心。如圖 2 中，loop0,loop3,loop4 是型腔；loop1,loop2,loop5 是島嶼。其中，flag 取 1 代表島嶼，flag 取1 代表型腔，暫時均取 0；high 表示輪廓環(huán)的高度值；*ptr 表示二維輪廓環(huán)的鏈表指針。拓撲關系由程序自動建立，步驟大致如下： 用戶任意撿取各輪廓環(huán)，因為此時輪廓環(huán)建立在各自的高度上，因此可以獲得輪廓環(huán)的二維幾何信息和高度信息，零件的頂面高度采用缺省值 Z=0，得到所有幾何信息。這種方法需要的信息量最小，而且操作方便，不必輸入任何拓撲信息，其具體算法為： 如果是凸臺零件，先加一個比毛坯稍大的外框輪廓，構(gòu)成一個虛擬的型腔，這樣就轉(zhuǎn)化為帶島嶼的型腔，凸臺即為其島嶼。這種方法需要用戶給出輪廓環(huán)的拓撲信息。 數(shù)控造型的方法數(shù)控造型的一種思路為：(1)給定幾何信息，即零件頂面高度、每個型腔的二維輪廓信息和型腔底面高度、每個島嶼的二維輪廓信息及島嶼頂面高度。目前的 CNC 數(shù)控系統(tǒng)一般采用軟件來實現(xiàn)數(shù)字積分插補，這樣就可以完全拋開硬件數(shù)字積分的左移規(guī)格化的概念及由于進位而產(chǎn)生進給脈沖的概念。所謂“左移規(guī)格化”是當被積函數(shù)值較小時，如被積函數(shù)寄存器有 i 個前零時，若直接迭代，那么至少需要 2i 次迭代，才能輸出一個溢出脈沖，致使輸出脈沖速率下降，因此在實際的數(shù)字積分器中，需把被積函數(shù)寄存器中的前零移去即對被積函數(shù)實現(xiàn)“左移規(guī)格化”處理。我們知道，數(shù)字積分器溢出脈沖的頻率與被積函數(shù)寄存器中的存數(shù)即溢出基值成正比，也就每個程序段都要完成同樣的次數(shù)的累加運算，所以不論加工行程長短每個程序段所用的時間都是固定不變的。被積函數(shù)寄存器用以存放坐標值 f(t)，累加器也稱余數(shù)寄存器用于存放坐標的累加值。實現(xiàn)數(shù)字積分插補計算的裝置稱為數(shù)字積分器，或數(shù)字微分器(Digital Differential Analyzer, DDA)，數(shù)字積分器可以用軟件來實現(xiàn)。但這種方法不能實現(xiàn)多軸聯(lián)動，其應用范圍受到了很大限制。這種方法的原理是：計算機在控制加工過程中，能逐點地計算和判別加工偏差，以控制坐標進給，按規(guī)定圖形加工出所需要的工件，用步進電機或電液脈沖馬達拖動機床，其進給方式是步進式的，插補器控制機床。脈沖增量插補主要有逐點比較法、數(shù)據(jù)積分插補法等。脈沖當量是脈沖分配的基本單位，按機床設計的加工精度選定，普通精度的機23床一般取脈沖當量為：，較精密的機床取 1 或 。這種插補算法主要應用在開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，在插補計算過程中不斷向各坐標軸發(fā)出互相協(xié)調(diào)的進給脈沖，驅(qū)動電機運動。下面將首先闡述一下脈沖增量插補的工作