数控刀十篇

数控刀篇1

【关键词】 数控车 装刀 对刀

1 前言

装刀与对刀是数控车床加工中极其重要并十分棘手的一项工作。对刀的好与差，将直接影响到加工程序的编制及零件的尺寸精度。通过对刀或刀具预调，还可同时测定其各号刀的刀位偏差，有利于设定刀具补偿量。

2 车刀的安装

（1）车刀不能伸出刀架太长，应尽可能伸出的短些。因为车刀伸出过长，刀杆刚性相对减弱，切削时在切削力的作用下，容易产生振动，使车出的工件表面不光洁。一般车刀伸出的长度不超过刀杆厚度的2倍。（2）车刀刀尖的高低应对准工件的中心。车刀安装得过高或过低都会引起车刀角度的变化而影响切削。根据经验，粗车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍高一些；精车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍低一些，这要根据工件直径的大小来决定，无论装高或装低，一般不能超过工件直径的 1%。以车削外圆（或横车）为例，当车刀刀尖高于工件轴线时，因其车削平面与基面的位置发生变化，是前角增大，后角减小：反之，则前角减小，后角增大。车刀安装的歪斜，对主偏角和副偏角影响较大，特别是车螺纹时，会使牙形半角产生误差。因此，正确地安装车刀，是保证加工质量，减少刀具磨损，提高刀具使用寿命的重要步骤。（3）装车刀用的垫片要平整，尽可能地用厚垫片以减少片数，一般只用2-3片。如垫刀片的片数太多或不平整，会使车刀产生振动，影响切削。并使各垫片在刀杆正下方，前端与刀座边缘齐。（4）车刀装上后，要紧固刀架螺钉，一般要紧固两个螺钉。紧固时，应轮换逐个拧紧。同时要注意，一定要使用专用扳手，不允许再加套管等，以免使螺钉受力过大而损伤。

图1所示为车刀安装角度示意。图（a）为“―”的倾斜角度，增大刀具切削力；图（b）为“+”的倾斜角度，减少刀具切削力。

3 对刀

在加工程序执行前，调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点，这一过程称为对刀。理想的基准点可以设在基准刀的刀尖上，也可以设定在对刀仪的定位中心（如光学对刀镜内的十字刻线交点）上。

对刀一般分为手动对刀和自动对刀两大类。目前，绝大多数的数控车床（特别是车床）采用手动对刀，其常用方法有定位对刀法、光学对刀法、试切对刀法。定位对刀法的实质是按接触式设定基准重合原理而进行的一种粗定位对刀方法，其定位基准由预设的对刀基准点来体现。对刀时，只要将各号刀的刀位点调整至对刀基准点重合即可。光学对刀法是一种按非接触式设定基准重合原理而进行的对刀方法，其定位基准通常由光学显微镜上的十字基准刻线交点来体现，这种对刀方法比定位对刀方法的对刀精度高，且不会损坏刀具。试切对刀的基本原理是通过每一把刀具对同一工件进行试切削，分别测量出其切削部位的直径和轴向尺寸，来计算出各刀具刀尖在X轴和Z轴的相对尺寸，从而确定各刀具的刀补量，由于试切法不需要任何辅助设备，所以被广泛地用于经济型数控车床。试切法对刀按照“试切-测量-调整”的对刀模式，要较多地占用机床时间。在前2种手动对刀方法中，均因可能受到手动和目测等多种误差的影响，其对刀精度十分有限，往往通过试切对刀，以得到更加准确和可靠的结果。

下面以华中数控世纪星HNC-21/22T数控车床系统为例说明试切对刀方法及步骤，见图2所示。

3.1 对T01号车刀（基准刀）

（1）回参考点在主菜单下用MDI方式运行T0100，选定一号刀。（2）对Z轴：按【手动】键移动车刀车平Z端面（表面A），X轴正向退出按【刀具补偿】键按【刀偏表】键在#0001行中的试切长度中栏中输入0.0。（3）对X轴：按【手动】键沿着表面B车削一段外圆，Z轴正向退刀，停车测量外径ΦD在#0001行中的试切直径栏中，输入X轴外径ΦD值，可得到工件坐标系X原点位置。

3.2 对T02号刀（非基准刀）

在主菜单下用MDI方式运行T0200，选定二号刀。

（1）对Z轴：按【手动】键移动车刀车平Z端面（表面A），X轴正向退出按【刀具补偿】键按【刀偏表】键在#0002行中的试切长度中栏中输入0.0。（2）对X轴：按【手动】键沿着表面B车削一段外圆，Z轴正向退刀，停车测量外径ΦD在#0002行中的试切直径栏中，输入X轴外径ΦD1值。同理，对于T03、T04号刀的对刀过程与T02号相同。

3.3 检验对刀是否正确（以T0202号刀为例）

用MDI方式输入T0101按循环启动键输入G00X30Z20；按循环启动键，判断刀具所处的位置是否与输入值相符，相符即正确。

4 结语

对数控车床，装刀和对刀都是很重要的。尤其对刀是数控加工中的主要操作和重要技能，通过对刀才能建立正确的工件坐标系，对刀的正确与否，直接影响到加工零件的精度，只要掌握了基本的试切对刀法，就会融会贯通掌握其它对刀方法。

参考文献：

数控刀篇2

1.1刀具长度补偿在数控加工中的作用

数控加工中，根据加工工件要求而需要通过换刀指令选择不同刀具进行加工时，刀具长度会发生变化。刀具长度的变化使得非基准刀位点起始位置与基准刀位点起始位置不重合，此时必须对刀具长度变化做出适当处理，避免零件报废或撞刀问题的发生。刀具长度补偿既是为了避免此类问题发生而引入的概念，同时长度补偿也是提高编程及加工效率的关键点。刀具长度补偿使刀具在垂直于走刀平面（比如G17，XY平面）的方向上偏移一个刀具长度修正值，因此在数控编程过程中，一般无须考虑刀具长度。也就是说，每一把刀的长度都是不同的，刀具的长度补偿只是和Z坐标有关。刀具长度补偿由两种方式，一种是用刀具的实际长度作为刀长的补偿，另一种采用刀尖在Z方向上与编程零点的正负距离值作为补偿值。在具体的应用中，刀具长度补偿还应用于不同规格刀具或刀具磨损后的调整，利用刀具长度补偿指令补偿刀具的变化，避免了重新调整刀具或重新对刀带来的工作量增加，提高了加工效率。

1.2刀具半径补偿在数控加工中的作用

在数控加工过程中以“刀具相对于工件运动”为原则，不考虑刀具大小在编程后所引起的、由刀具半径值所产生的过切现象。因此需要在编程时引入刀具半径补偿，根据实际刀具大小按照工件轮廓使刀具自动偏离轮廓一个刀具半径，避免多切问题的发生。根据数控加工中对精度、效率及质量的需求，数控编程及操作人员应正确掌握刀具半径补偿的概念及应用方法。通过合理设置刀具半径补偿值，保障加工精度。刀具半径补偿应利用理论轮廓编程，通过预先设定偏置参数实现加工目标。刀具半径补偿概念的应用能够在编程过程中不考虑太多刀具直径大小问题，进而提高编程效率。刀具半径补偿一般情况下只是用于铣刀类刀具，在根据工件尺寸编程后，将刀具半径作为半径补偿值放在半径补偿储存器中，在此后的加工中无论更换铣刀还是进行粗精加工转换，只要更改刀具半径补偿值即可。由此可见，刀具半径补偿的应用能够极大的降低数控加工中的编程工作量及计算工作量，利用刀具补偿实现加工效率提高的目的。

1.3刀具补偿在数控加工中的技巧

在刀具补偿概念应用中，需要正确掌握刀具补偿的使用技巧，以此实现提高工作效率的目的。在刀具长度补偿指令的使用中，应首先掌握正负补偿及偏置量的确定技巧。正负补偿量要根据Z轴的方向确定，如刀具刀位点在编程原点Z坐标正方向，则使用负补偿（G44）。在补偿功能代号H后的两位数字表示的刀具补偿寄存器地址中存放刀具长度的补偿值，以主轴轴端中心作为起刀点，以刀具离轴端伸出长度为H中的偏置量。这样能够避免指令使用错误带来的加工事故，实现刀具补偿应用目的。在刀具长度补偿指令中刀具位置发生变化时，应将坐标的变化转化为工件坐标系的变化，也就是将工件坐标系和刀具一起沿Z轴方向移动一个刀具长度补偿值，重新建立一个新的坐标系，再将加工程序中的Z坐标值放在新的工件坐标系中，通过这样的方式简化刀具长度补偿中的繁琐计算，提高编程效率。在刀具半径补偿的应用中，应对刀具半径补偿功能、刀具选择以及刀具路径确定等进行分析，利用“少吃快走”工艺，提高加工效率。另外，加工中还应改变思维方式，利用刀补参数寄存器常量改变量的方式，加工典型工件，实现提高加工效率的目的。具体的刀具半径补偿应用技巧需要数控加工人员在实际的加工中，根据工件的实际情况及经验进行总结与分析，提高刀具半径补偿概念的利用率。

2刀具补偿应用中的注意事项

在数控加工中的刀补功能使用中，需要注意以下几点。首先建立及取消刀补时，刀具必须在刀补平面内运动。其次启用刀具补偿时，必须了解刀具运动方向，避免加工方向错误造成的工件废品。另外在刀具补偿指令应用中必须采用先下刀后建立刀补、抬刀后取消刀补程序的方式，避免刀补信息不足、程序无法计算等问题的发生，避免抬刀前取消刀补产生的零件报废问题。最后抬刀后取消刀补，这样刀具远离工件，避免刀具多切现象的发生。针对刀具补偿应用中的常见问题及生产安全事故原因，掌握科学的刀具补偿应用方法，实现刀具补偿应用目标。

3结论

数控刀篇3

（一）按制造铣刀所用的材料可分为

1．高速钢刀具；

2．硬质合金刀具；

3．金刚石刀具；

4．其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。

（二）按铣刀结构形式不同可分为

1．整体式：将刀具和刀柄制成一体。

2．镶嵌式：可分为焊接式和机夹式。

3．减振式当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具。

4．内冷式：切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部；

5．特殊型式：如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。

（三）按铣刀结构形式不同可分为

1．面铣刀（也叫端铣刀）：面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；

2．模具铣刀：模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。

3．键槽铣刀：用于铣削键槽。

4．成形铣刀：切削刃与待加工面形状一致。

二、常用数控铣刀

现就几种目前比较常用的铣刀类型就其应用场合加以说明。

（一）单刃铣刀

该刀具加工效率高，采用优质的硬质合金作刀体，一般采用刃口锐磨工艺，以及高容量的排屑，使刀具在高速切割中有不粘屑，低发热，光洁度高等特点。它广泛应用于工艺品、电子、广告、装饰和木业加工等行业，适合工厂批量加工以及高要求的产品。

（二）两刃立铣刀和四刃立铣刀

该类刀具一般采用整体合金结构，其特点是拥有很强的稳定性，刀具可在加工面上稳固地工作，使加工质量得以有效的保证。适用材料范围广，如碳素钢、模具钢、合金钢、工具钢、不锈钢、钛合金、铸铁、适用于一般模具、机械零件加工。

（三）螺纹铣刀

随着中国数控机床的发展，螺纹铣刀越来越得到人们的认可，它很好的加工性能，成为降低螺纹加工成本、提高效率、解决螺纹加工难题的有力加工刀具。由于目前螺纹铣刀的制造材料为硬质合金，加工线速度可达80～200m/min，而高速钢丝锥的加工线速度仅为10～30m/min，故螺纹铣刀适合高速切削，加工螺纹的表面光洁度也大幅提高。高硬度材料和高温合金材料，如钛合金、镍基合金的螺纹加工一直是一个比较困难的问题，主要是因为高速钢丝锥加工上述材料螺纹时，刀具寿命较短，而采用硬质合金螺纹铣刀对硬材料螺纹加工则是效果比较理想的解决方案．可加工硬度为HRC58～62。对高温合金材料的螺纹加工，螺纹铣刀同样显示出非常优异的加工性能和超乎预期的长寿命。对于相同螺距、不同直径的螺纹孔，采用丝锥加工需要多把刀具才能完成，但如采用螺纹铣刀加工，使用一把刀具即可。在丝锥磨损、加工螺纹尺寸小于公差后则无法继续使用，只能报废；而当螺纹铣刀磨损、加工螺纹孔尺寸小于公差时，可通过数控系统进行必要的刀具半径补偿调整后，就可继续加工出尺寸合格的螺纹。同样，为了获得高精度的螺纹孔，采用螺纹铣刀调整刀具半径的方法，比生产高精度丝锥要容易得多。对于小直径螺纹加工，特别是高硬度材料和高温材料的螺纹加工中，丝锥有时会折断，堵塞螺纹孔，甚至使零件报废；采用螺纹铣刀，由于刀具直径比加工的孔小，即使折断也不会堵塞螺纹孔，非常容易取出，不会导致零件报废；采用螺纹铣削，和丝锥相比，刀具切削力大幅降低，这一点对大直径螺纹加工时，尤为重要，解决了机床负荷太大，无法驱动丝锥正常加工的问题。

螺纹铣刀作为一种采用数控机床加工螺纹的刀具，成为一种目前广泛被采用的实用刀具类型。

三、结论

数控铣刀的种类多种多样，随着数控行业的日益发展，数控铣刀的类型和应用条件和场合也必将发生变化，我们仍要继续对其动态进行关注和研究，这是很有现实意义的。

参考文献：

[1]梁海、黄华剑，螺纹铣刀在数控加工中心上的应用[J].现代制造工程.2006，10：2931.

[2]陈小峰，螺纹铣刀在加工中心上的应用[J].机械工人（冷加工）,2006,(11)：1517.

[3]张新、张萍，数控机床刀具的分类特点及合理选择[J].林业机械与木工设备.2007，6：3335.

数控刀篇4

1.1刀具的分类与编码。对于不同类型的刀具进行分类、编码管理是刀具自动化选择的第一步。对于镗铣类加工中心可将刀具分为镗刀和铣刀两大类。根据加工方法可以分为粗加工刀具和精加工刀具两大类。本文根据不同的特征型面类型及其加工方法，将刀具类型划分如下：铣刀类刀具：面粗铣刀、面精铣刀（端铣刀）、槽精铣刀、槽精铣刀（柱铣刀）、T形槽铣刀等，钻镗类刀具：镗刀、钻头、中心钻、阶梯钻、丝锥等；刨削类刀具：刨刀对刀具进行分类后，再对其编码。将刀具编分为两部分：类型代码和常规代码。其中类型代码主要用于识别刀具的类型；而常规代码用于识别该类型中的每一把刀具，它同时可以用来简单地识别刀具的基本参数。

1.2刀具的几何参数信息。每一把刀具都包含两种信息：静态信息是指刀具的描述信息，刀具识别码和刀具参数等；动态参数是指刀具所在的位置及刀具的累计使用时间等。对于每一把刀具，不仅有编码信息还有几何信息，在此几何信息是刀具信息的重要组成部分，它可以为工艺过程设计提供刀具的详细资料，以满足CAPP对刀具自动化选择的需求。因此对刀具的结构和几何参数进行详细的描述是很必要的。刀具的标准化问题也是一个重要的环节，应结合加工工艺过程的标准化考虑，尽量采用通用刀具，少用特殊的非标准刀具；采用标准化的刀夹装置；使用可调刀具，可以减少刀具的种类。在刀具标准化的前提下，可以将不同类型的刀具的几何参数输入，通过CAD的参数化设计，输出刀具的简图，这样可以为刀具管理员和工艺过程设计者提供更为直观，详细的刀具信息。

1.3刀具的选择及匹配。在刀具信息比较完备的情况下，就可以进行刀具的选择和匹配。根据零件的型面类型信息和几何信息、加工方法信息来配置适当的刀具。刀具自动匹配的步骤如下：

1）从数据库中读入特征型面的类型和型面的加工方法。

2）判断刀具类型根据输入的型面类型和加工方法来确定相应的刀具类型。

3）刀具几何参数的匹配调用零件特征型面对应的的几何信息，并根据刀具类型检索刀具信息，选择适当的刀具。

4）刀具数量的判断。a.多把刀具的优化选择：选择的方法主要是通过模糊逻辑推理来实现的。b.在没有适合的刀具的情况下，系统应提示缺刀，并提供特征型面的几何信息给刀具管理员，进行刀具准备，然后再次进行刀具的匹配。c.一把刀的情况，则该刀具为是刀具匹配的最终结果。

5）刀具匹配结束，进行下一步的工作。刀具选择的人工干预：本系统提供了人工干预刀具选择的功能，由系统提供适合的刀具类型的所有刀具，由人工选择适合的刀具。该功能增加了刀具选择的柔性。

2切削参数的选择

实现了刀具的自动选择大大提高了工艺过程设计的效率，但在刀具使用过程中，还要涉及到切削用量的选择的问题。切削参数一般是指切削速度（V）、迸给量（F）和切削深度（Ap）。这些参数值的选择对于加工时间、切削表面的质量、加工精度、机床应提供的切削力和切削功率，以及加工费用等会产生直接影响；而且很多约束条件又是相互制约的。

3加工余量的确定

加工余量的确定方法主要有：分析计算法、查表法及经验法。查表法是根据资料整理而得的通用表格，可以直接查出工序间余量的推荐值，比较方便、迅捷。经验法是由有经验的技术人员根据经验对查表所的数据进行修正，或直接确定。

4装夹方案的确定和工序的安排

4.1装夹方案的安排。装夹方案的安排必须要考虑到零件加工的粗、精基准选择原则。一般说来在精度和粗糙度能满足的情况下，在数控加工中心上应尽量减少装夹次数，以发挥数控机床的高效率。加工基准的选择是一个较为复杂的决策过程。

4.2装夹内工步的排序。工艺方案的确定和工步排序一直都是CAPP决策的一个难题。基于数控加工中心的工步排序规则主要有如下几条：

1）先粗加工，后精加工。

2）先平面加工，后孔槽类型面加工。

3）换刀优先的原则。

4）槽及无精度要求的孔等，总是安排在半精加工和精加工之间进行。

数控刀篇5

关键词：数控车床 对刀方法 实践能力

随着数控技术的发展，数控机床的应用也得到了普及，对数控机床操作工的技术要求也越来越高。在操作过程中，对刀是最基础，也是最重要的部分。对刀的精度，将直接影响零件的加工精度。在对刀的过程中操作不当时，甚至会出现撞刀等严重事故。所以，老师要系统地学习数控车床的对刀方法。本文介绍了几种简单、方便、实用的对刀方法。

一、试切法对刀

对刀前，先将机床返回参考点并将工件装夹在三爪卡盘上，主轴正转，以手轮方式进行对刀，下面以90?偏刀为例。

1.Z向

转动手轮使刀具慢慢靠近工件，将车刀刀尖与工件的端面轻轻接触，然后Z向不动，X向平端面后退刀，在控制面板上按下“OFFSET SETTING”刀补设置键，并将光标移动到相应的刀具补偿号上（注意：为了方便记忆和编程，通常将T代码指令中的刀具编号与刀具补偿号相同，如T0101、T0202、T0303等）。输入Z0，这时在CRT屏幕下方显示有“测量”字体，按下其所对应的按键，偏置值输入完毕，Z方向对刀完成。

2.X向

转动手轮使刀具沿X向慢慢靠近工件，将车刀刀尖与工件的任一外圆轻轻接触，然后X向不动，Z向缓慢切入工件大约5～10mm，依然保持X向不动，再让刀具沿Z向退出。此时CRT画面仍在刀具偏置上，用千分尺或者游标卡尺测量出被切削部分的直径，假设为φa。移动光标使补偿号与刀具号相一致，再输入X+测量出的工件外圆值，也就是Xa（例如X30.0、X35.25等），这时在CRT屏幕下方显示有“测量”字体，按下其所对应的按键，偏置值输入完毕，X向对刀完成。

二、试切法对刀的改进

试切法对刀存在以下几个问题：试切法对刀后工件端面的表面质量比较差，大部分工件端面对刀后都不再编程加工，导致工件端面的表面粗糙度值偏高；试切法对刀的精度不高，主要是机床的误差在对刀过程中无法进行补偿。所以笔者针对这些问题，提出了试切法对刀的改进方法。

1.Z向

转动手轮使刀具慢慢靠近工件，将车刀刀尖与工件的端面轻轻接触，然后Z向不动，X向直接退刀，在控制面板上按下[OFFSET SETTING]刀补设置键，并将光标移动到相应的刀具补偿号上，输入Z1.0，这时在CRT屏幕下方显示有“测量”字体，按下其所对应的按键，偏置值输入完毕，Z方向对刀完成。在程序中加入一个平端面的程序，如表1（毛坯为45#钢，φ50X100）。

表1

O0001 程序名

M03 S1500 T0101 主轴正转，换1号刀

G00 X52. Z2. M08； 快速定位，开启冷却液

G94 X0. Z0. F0.05； 循环指令精加工端面

G00 X100. Z100. M09； 退刀

M30；

这样一来，工件端面经过精加工过后，表面粗糙度较好。

2.X向

与试切法对刀的方法一样，完成X向对刀。为了提高加工的精度，X向对刀完成后，按一下在CRT屏幕下方显示的“磨耗”按钮，在相对应的磨耗里输入所要加入的磨耗，假设想让工件在第一次精加工后直径方向留1mm的余量，那么就输入U1.0。这样一来，就可以为第二次精加工留下余量。当机床通过对刀完成第一次精加工后，测量工件，这时候工件会因为对刀完成时所留的余量而存在余量。再将工件存在的余量在磨耗里去除，进行第二次精加工，就能很好地控制零件的加工精度了。

具体操作如下（毛坯为45#钢，φ50X80，FANUC机床编）：

（1）将工件装夹后，采用试切法对刀的改进方法对刀，X向对刀时，在磨耗里输入U1.0，为第一次精加工后直径方向留1mm的余量，也就是说，这里留的1mm余量是第二次精加工的余量。

（2）先运行平端面程序O0001，完成工件端面的车削。

（3）采用两次精加工的方法来将工件车削成型。如表2。

表2

O0002

M03 S600 T0101 主轴正转，换1号刀

G00 X52. Z2. M08； 快速定位，开启冷却液

G71 U1 R1； 采用G71循环指令加工零件

G71 P10 Q20 U0.5 F0.2； U0.5是X向的第一次精加工加工余量

N10 G00 X30.；

G01 Z0.；

Z-20.；

X40.；

Z-40.；

N20 X52.；

G70 P10 Q20 S1000 F0.1； 第一次精加工，去除G71里留的0.5mm余量。

G00 X100 Z100 ； 退刀

M05 ； 主轴停转

M00 ； 程序暂停，用千分尺测量工件。理论上讲，工件会因为对刀时在磨耗里留的1mm余量而在直径方向大1mm。但是实际操作过程中，会因机床的误差或刀具的误差而产生偏差，假设千分尺测量出的值来只大了0.95mm，那么就在磨耗里输入U-0.95。

M03 S600 T0101 按启动按钮，继续运行程序

G00 X52. Z2. M08；

G70 P10 Q20 S1000 F0.1； 第二次精加工，去除磨耗里的0.95mm余量。

G00 X100 Z100 ； 退刀

M30 ； 程序结束

三、总结

实践过程中，零件的结构具有多样性，但是对刀的操作大同小异，教师应该先掌握试切法对刀，然后根据实际情况，灵活应用试切法对刀的改进方法。学生实习过程中，采用两次精加工控制精度的方法，有利于学生在加工过程中准确控制零件的加工精度。要实现准确对刀并保证零件的加工精度，就必须反复训练，从实践中不断总结经验，发现问题并解决问题，从而提高自己的实践动手能力。总之，数控加工过程中，对刀的准确性和加工精度的准确性直接影响产品的质量，它对整个生产过程有着极其重要的意义。

参考文献：

[1]沈建峰，虞俊.数控车工（高级）[M].北京：机械工业出版社，2006.

数控刀篇6

【关键词】加工工艺；刀具选择；数控切削

引言

在现代化的制造企业中数控切削起着举足轻重的作用，制造型企业不断引进现代化的数控切削设备，以提高产品的生产效率与加工质量。在数控切削中，产品的加工质量不仅取决于数控机床自身的精度，还与数控切削中的刀具选择密切相关，与传统加工方法相比数控切削机床本身的主轴输出功率较大，转速范围及切削能力远高于普通机床，因此对数控切削刀具的选择提出了更高的要求。因此在数控切削进行产品及零部件的加工中，要按照数控刀具选择原则，对切削用量进行科学的分析，充分考虑零部件的材质与刀具的匹配参数，从而采取适当的工艺措施，利用数控机床加工精度高的特点有效地保证数控机床加工质量，适应现阶段零件高精度多品种小批量订制加工的特点。

1数控刀具分类与选用原则分析

数控刀具根据相应的刀刃形状与切削方式与工艺的不同可分为三大类，包括系列化通用刀具，如车刀类、铣刀类、刨刀类、镗刀类、钻头类、铰刀类和锯类等；成形刀具，这类刀具具有与被加工工件预加工截面相同或接近相同的形状的刀刃，如成形车刀类、成形铣刀类、成形刨刀类、拉刀类、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似形状的工件，如滚齿刀类、剃齿刀类、插齿刀类、锥齿轮刨刀类和锥齿轮铣刀盘等。

根据制造刀具所用的材料可分为：硬质合金刀具、高速钢刀具、金刚石刀具、其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。

数控刀具按工件加工表面形式的不同可分为如下五类：

（1）表面轮廓类加工刀具：包括车刀、铣刀、刨刀、锉刀外和表面拉刀等；

（2）内孔类加工刀具：包括镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和内表面拉刀等；

（3）螺纹类加工刀具：包括板牙、丝锥、螺纹车刀、螺纹铣刀和自动开合螺纹切头等；

（4）齿轮类加工刀具：包括滚齿刀、剃齿刀、插齿刀、锥齿轮加工刀具等；

（5）切槽切断类刀具，包括切断车刀、锯片铣刀、镶齿圆锯片、弓锯带锯等等。此外，还有组合刀具。

现阶段数控机床选用的系列化标准化的数控刀具互换性强便于调整，而且普遍具有刚性好，精度高，切削性能稳定等特点，利于各种粗精加工的选择并可进行科学的刀具管理。针对不同加工材质与加工方案，应选用不同的切削用量，在粗加工中，以提高生产率为主要原则，兼顾经济性和加工成本；在半精加工和精加工时，以保证加工质量为主要原则，兼顾切削效率、经济性和加工成本。

2数控刀具选择方法与技巧

刀具的选择是数控切削工艺中的重要内容之一，也是提高加工效率的先决条件之一，根据被加工零件的加工区域特性，切削材料特性，加工阶段工区别以及刀具的自身特性确定刀具选择的主要条件，从以下几个方面进行分析：

根据零件加工区域的特点选择刀具和几何参数。在零件结构允许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角，以减少刀具和切削部位的切削力。加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些的立铣刀，齿数也不要超过4齿。

根据零件材料的切削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件，建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。

根据零件相应的加工阶段选择刀具。在零件的粗加工阶段应以去除余量为主，适合选择刚性较好、精度较低的刀具，在半精加工与精加工阶段，零件以保证其加工精度和产品质量为主，适合选择耐用度高、精度较高的刀具。粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具的精度最高，如果粗、精加工选择相同的刀具，建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具，因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损，涂层磨损修光，继续使用会影响精加工的加工质量，但对粗加工的影响较小。

在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，毛坯表面或粗加工孔通常选用镶有硬质合金刀片的玉米铣刀；平面零件的铣削选用硬质合金刀片铣刀，其周边轮廓的加工通常选用立铣刀；在凹槽与凸台的加工中，通常选用高速钢立铣刀；而对于加工变斜角轮廓与复杂立体型面的外形时通常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。刀具选择中值得注意的一点是，选择较好的刀具尽管增加了刀具成本，但因此带来的加工效率与质量的提升，则可大大降低整体的加工成本。切削用量包括主轴转速n（r/min）、背吃刀量及进给速度vF等，具体数值应根据机床说明书、刀具切削手册，并结合加工经验而定，本文不做详细介绍，应使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。

在数控加工中心的刀具管理中，所有的切削刀具都预先装在刀库中，刀具更换过程是通过抓刀和更换指令在数控程序中实现相应的换刀动作，因此应一次性选用成套的刀柄与刀具，并保证他们适合加工中心刀具库系统规格，以便数控加工用刀具能够迅速、准确地安装到机床主轴上或返回刀库。编程人员应能够了解机床所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围等方面的内容，以保证在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸，合理安排刀具的排列顺序。

3结语

随着数控机床在制造型企业生产实际中的广泛应用，数控刀具的应用已经成为数控加工中的关键问题之一。在使用数控刀具过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，切削人员必须熟悉刀具种类，选择方法和切削用量的制定原则，从而满足产品及零部件的加工效率与加工质量，充分发挥数控机床的优势，提高企业的生产水平与经济效益。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册，第五卷[M].北京：化学工业出版社，2002

数控刀篇7

关键词 数控机床 刀具补偿 刀具轨迹计算 刀位点

一、刀具补偿功能简介

使用数控机床的人都知道，用立铣刀在数控铣床或数控加工中心上加工工件时，可以清楚看出刀具中心的运动轨迹与工件已加工轮廓不重合，这是因为工件轮廓是立铣刀以运动包络的方式形成的。立铣刀的中心（底端面与轴线相交点）称为刀具的刀位点，刀位点的运动轨迹即代表刀具的运动轨迹。在数控加工中，是按工件轮廓尺寸编制程序，还是按刀位点的运动轨迹编制程序，显然是完全不一样的，需要根据具体情况来处理。

如图1所示，在数控铣床或数控加工中心中，由于数控系统有刀具补偿功能，可按工件轮廓尺寸进行程序编制。建立、执行刀补后，数控系统会自动计算，刀位点自动调整到刀具运动轨迹上。直接利用工件尺寸编制加工程序，刀具磨损时可重磨刀片（此时需根据实际情况适当调整刀具补偿值）或更换刀具，而加工程序不变，因此使用简单、方便。

目前，经济型数控机床（部分机床无刀具补偿功能）性能简化、结构简单、价格低廉，在企业和学校中有一定的拥有量。在经济型数控机床系统中，如果没有刀具补偿功能，只能按刀位点的运动轨迹尺寸编制加工程序，这就要求先根据工件轮廓尺寸和刀具直径及几何尺寸计算出刀位点的运动轨迹。因此计算量大、过程复杂，且刀具磨损、更换需重新计算刀位点的轨迹尺寸，全部调整或重新编制加工程序，费时费力费钱。

二、数控机床系统中的刀具补偿

（一）数控车床刀具补偿。数控车床刀具补偿功能包括刀具位置补偿和刀尖圆弧半径补偿两方面。在加工程序中用T功能指定，TXXXX中前两个XX为刀具号，后两个XX为刀具补偿号，如T0202。如果刀具补偿号为00，则表示取消刀补。

1、刀具位置补偿。对于刀具磨损或重新安装刀具引起的刀具位置变化，建立、执行刀具位置补偿后，其加工程序不需要重新编制。办法是测出每把刀具的刀位点相对于某一理想位置的刀位偏差（X向与Z向）并输入到指定的存储器内，程序执行刀具补偿指令后，当前刀具的实际位置就到达理想位置。

如图2所示的加工情况，如果没有刀具补偿，刀具从0点移动到1点，对应程序段是N60 G00 X45 Z93 T0200，如果刀具补偿是X=+3，Z=+4，并存入对应补偿存储器中，执行刀补后，刀具将从0点移动到2点，而不是1点，对应程序段是N60 G00 X45 Z93 T0202。

2、刀尖圆弧半径补偿。编制数控车床加工程序时，车刀刀尖被看作是一个点（假想刀尖P点），但实际上为了提高刀具的使用寿命和降低工件表面粗糙度，车刀刀尖被磨成半径不大的圆弧（刀尖AB圆弧），如图3所示，这必将产生加工工件的形状误差。另一方面，由于刀尖圆弧所处的特殊位置，车刀的形状对工件加工也将产生影响，而这些可采用刀尖圆弧半径补偿来解决。车刀的形状和位置参数称为刀尖方位代码（T值），如图4所示。

3、刀补参数。每一个刀具补偿号对应刀具位置补偿（X和Z值）和刀尖圆弧半径补偿（R和T值）共4个参数，在加工之前输入到对应的存储器。在自动执行过程中，数控系统按该存储器中的X、Z、R、T的数值，自动修正刀具的位置误差和自动进行刀尖圆弧半径补偿。

（二）加工中心、数控铣床刀具补偿。加工中心、数控铣床的数控系统，刀具补偿功能包括刀具半径补偿、夹角补偿和长度补偿等刀具补偿功能。

1、刀具半径补偿（G41、G42、G40）　 刀具的半径值预先存入存储器Dxx中，xx为存储器号。执行刀具半径补偿后，数控系统自动计算，并使刀具按照计算结果自动补偿。刀具半径左补偿（G41）指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的左方（如图5所示），刀具半径右补偿（G42）指刀具偏向编程加工轨迹运动方向的右方。取消刀具半径补偿用G40，也可用D00取消刀具半径补偿。

使用中需注意：建立、取消刀补时，G41、G42、G40指令必须与G00或G01指令共段，即使用G41、G42、G40指令的程序段中必须同时使用G00或G01指令，而不得同时使用G02或G03。当刀具半径补偿取负值时，G41和G42的功能互换。

刀具半径补偿有B功能和C功能两种补偿形式。由于B功能刀具半径补偿只根据本段程序进行刀补计算，不能解决程序段之间的过渡问题，要求将工件轮廓处理成圆角过渡，因此工件尖角处工艺性不好；C功能刀具半径补偿能自动处理两程序段刀具中心轨迹的转接，可完全按照工件轮廓来编程，因此现代CNC数控机床几乎都采用C功能刀具半径补偿。这时要求建立刀具半径补偿程序段的后续两个程序段必须有指定补偿平面的位移指令（G00、G01，G02、G03等），否则无法建立正确的刀具补偿。

2、夹角补偿 （G39）。对于只具有刀具半径补偿B功能的CNC系统，若编程轨迹的相邻两直线（或圆弧）不相切，则必须在零件的外拐角处人为编制出附加圆弧插补程序段，才能实现尖角过渡，否则可能产生超程过切，导致加工误差。我们可采用夹角补偿（G39)来解决。使用夹角补偿G39指令时需注意，本指令为非模态的，只在指令的程序段内有效，同时还只能在G41和G42指令后才能使用。转贴于

3、刀具长度补偿（G43、G44、G49）。利用刀具长度补偿（G43、G44）指令可以不改变程序而随时补偿刀具长度的变化，补偿量存入由H码指令的存储器中。G43表示存储器中补偿量与程序指令的终点坐标值相加，G44表示相减，取消刀具长度偏置可用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05与中，假如05存储器中值为16，则表示终点坐标值为72mm。

存储器中补偿量的数值，可用MDI或DPL方式预先存入存储器，也可用G10指令来设置，程序段G10 H05 R16.0就表示在05号存储器中补偿量设为16mm。

三、经济型数控机床中刀具轨迹的计算

在经济型数控机床系统中，如果没有刀具补偿功能，则只能计算出刀位点的运动轨迹，然后按此编程，或者进行局部补偿加工。

1、刀具中心轨迹（刀位点）的计算。在需要计算刀具中心轨迹的数控系统中，需要算出与零件轮廓的基点和节点对应的刀具中心轨迹上基点和节点的坐标。根据经验我们可知：刀具中心运动轨迹是零件已加工轮廓的等距线，由零件轮廓和刀具半径可求出等距线的距离（这里采用平面解析几何法）。

直线的等距线方程：

所求等距线在原直线上边时，取“＋”号，反之取“-”号。

圆的等距线方程：

所求等距线为外等距线时，取“＋”号，反之取“－”号。

求解等距线上的基点坐标，只需将相关等距线方程联立求解。如图6，例：求D点的坐标，已知A点坐标（35，50），B点坐标（65，50）。

解：

由直线AB： y=50

求出直线DE： y=50+8/2=54

由圆弧AF：(x-35)2+(y-35)2=(15)2

求出圆弧CD： (x-35)2+(y-35)2=(15+8/2)2=361

联立直线DE和圆弧CD成方程组：

y=54

(x-35)2+(y-35)2=361

解出 x=35　y=54

即D点的坐标为（35，54），刀具中心轨迹上其他基点或节点的坐标用相同的方法可求出，然后按此编程。

2、数控车床假想刀尖点的偏置分析与计算。在数控车削加工中，为了对刀方便，常以假想刀尖P点来对刀。如果没有刀尖圆弧半径补偿，在车削圆弧或锥面时，会产生过切或切削不足现象。当零件精度要求较高且有圆弧或锥面时，可解决为：计算刀尖圆弧中心轨迹尺寸，然后按此编辑，进行局部补偿计算。

图7所示为在车削1/4凸凹圆弧时， CD为工件轮廓线，O点为圆心，半径为R，刀具与圆弧轮廓起点、终点的切削点分别为C和D，对应假想刀尖为C1和D1。对图7a所示凸圆弧加工情况，圆弧C1D1为假想刀尖轨迹，O1点为圆心，半径为（R+r）；对图7b所示凹圆弧加工情况，圆弧C2D2为假想刀尖轨迹，其圆心是O2点，半径为（R-r）。如果按假想刀尖轨迹编程，则要以图中所示的圆弧C1D1或C2D2（虚线）有关参数进行程序编制。由于刀尖圆弧半径r引起的刀位补偿量在采用Z向和X向同时进行刀具位置补偿时，实际刀刃与工件接触点就会移动到编程时刀尖设定点上。这样，在编制加工工件圆弧程序时，其基点坐标就换算成工件轮廓基点坐标（Z和X）加上刀尖圆弧半径r的补偿量（Dz和Dx），这样就解决了没有刀尖圆弧半径补偿的问题。

四、结述语

综上所述，在数控加工中由于刀尖有圆弧或工件轮廓是由刀具运动包络形成等原因，刀具刀位点的实际运动轨迹与工件的轮廓是不重合的。在全功能型数控系统中，可应用其刀具补偿指令，按工件轮廓尺寸，很方便地进行编程加工。在经济型数控系统中，可以根据工件轮廓尺寸、刀具等计算出刀位点的运动轨迹，按此编程，也可按局部补偿的方法来解决。

参考文献

1.胡育辉.数控铣床加工中心.辽宁:辽宁科学技术出版社，2005

2.汤伟文.数控机床编程与操作.北京:中国劳动社会保障出版社，2000

3.袁锋.数控车床培训教程.北京:机械工业出版社，2005

数控刀篇8

关键词:数控机床;对刀点;刀位点;对刀

1 数控加工过程中产生的加工误差

(1)编程误差:主要是数控编程时数控系统产生的插补误差,主要由于用直线段或圆弧段避近零件轮廓时产生的。这是影响零件加工精度的一个重要因素。可以靠增加插补节点数解决,但会增加编程工作量。

(2)刀尖圆弧误差:在切削内孔、外因或端面时,刀尖圆弧不影响其尺寸、形状,但在加工锥面或圆弧时受刀尖圆弧影响造成过切或少切。此误差可通过测量刀尖圆弧半径,采用刀具半径补偿功能来消除误差。

(3)测量误差:主要是受量具测量精度以及测量者操作方法影响,导致的实测尺寸不准确。此误差可弥补。

(4)对刀误差:此误差主要产生在对刀过程中,刀具在移动到起刀点位置时受操作系统的进给修调比例值影响。解决办法是合理选择进给修调比例,尤其是当刀具靠近起刀点位置时采用最小挡进给修调使刀具精确定位于起刀点位置。

(5)机床系统误差:受机床本体影响产生的形位公差,此公差一般不可调整;伺服单元,驱动装置产生的重复定位误差,主要由系统受机床脉冲当量大小、均匀度及传动路线影响;这些误差量很小且稳定,只有在精密加工时应予以考虑。

2 对刀方法

数控加工的对刀,对其处理的好坏直接影响到加工零件的精度,还会影响数控机床的操作。所谓对刀,就是在工件坐标系中使刀具的刀位点位于起刀点(对刀点)上,使其在数控程序的控制下,由此刀具所切削出的加工表面相对于定位基准有正确的尺寸关系,从而保证零件的加工精度要求。在数控加工中,对刀的基本方法有试切法、对刀仪对刀、atc对刀和自动对刀等。

2.1 试切法

根据数控机床所用的位置检测装置不同,试切法分为相对式和绝对式两种。在相对式试切法对刀中,可采用三种方法:一是用量具(如钢板尺等)直接测量,对准对刀尺寸,这种对刀方法简便但不精确;二是通过刀位点与定位块的工作面对齐后,移开刀具至对刀尺寸,这种方法的对刀准确度取决于刀位点与定位块工作面对齐的精度;三是将工件加工面先光一刀,测出工件尺寸,间接算出对刀尺寸,这种方法最为精确。在绝对式试切法对刀中,需采用基准刀,然后以直接或间接的方法测出其他刀具的刀位点与基准刀之间的偏差,作为其他刀具的设定刀补值。以上试切法,采用“试切——测量——调整(补偿)”的对刀模式,故占用机床时间较多,效率较低,但由于方法简单,所需辅助设备少,因此广泛被用于 经济 型低档数控机床中。

2.2 对刀仪对刀

对刀仪对刀分为机内对刀仪对刀和机外对刀仪对刀两种。机内对刀仪对刀是将刀具直接安装在机床某一固定位置上(对车床,刀具直接安装在刀架上或通过刀夹再安装在刀架上),此方法比较多地用于车削类数控机床中。而机外对刀仪对刀必须通过刀夹再安装在刀架上(车床),连同刀夹一起,预先在机床外面校正好,然后把刀装上机床就可以使用了,此方法目前主要用于镗铣类数控机床中,如加工中心等。采用对刀仪对刀需添置对刀仪辅助设备,成本较高,装卸刀具费力,但可节省机床的对刀时间,提高了对刀精度,一般用于精度要求较高的数控机床中。

2.3 atc对刀

aic对刀是在机床上利用对刀显微镜自动 计算 出刀具长度的方法。由于操纵对刀镜以及对刀过程还是手动操作和目视,故仍有一定的对刀误差。与对刀仪对刀相比,只是装卸刀具要方便轻松些。自动对刀是利用cnc装置的刀具检测功能,自动精确地测出刀具各个坐标方向的长度,自动修正刀具补偿值,并且不用停顿就直接加工工件。与前面的对刀方法相比,这种方法减少了对刀误差,提高了对刀精度和对刀效率,但需由刀检传感器和刀位点检测系统组成的自动对刀系统,而且cnc系统必须具备刀具自动检测的辅助功能,系统较复杂,投入资金大,一般用于高档数控机床中。

2.4 自动对刀

自动对刀是利用cnc装置的刀具检测自动修正刀具补偿值功能,自动精确地测出刀具各个坐标方向的长度,并且不用停顿就直接加工工件。自动对刀亦称刀尖检口功能,如下图1:   

在加工中心上一次安装工件后,需用刀库中的多把刀具加工工件的多个表面。为提高对刀精度和对刀效率,一般采用机外对刀仪对刀、atc对刀和自动对刀等方法,其中机外对仪对刀一般广泛用于中档铿铣类加工中心上。在采用对刀仪对刀时,一般先选择基准芯棒对准好工件表面,以确定工件坐标原点,然后选择某一个方便对刀的面,采用动态(刀转)对刀方式。

3 加工误差的原因及采取的措施

概括起来,产生对刀误差的原因有:

(1)当用试切法对刀时,对刀误差主要来源于试切工件之后的测量误差和操作过程中目测产生的误差。

(2)当使用对刀仪、对刀镜对刀和自动对刀时,误差主要未源于仪器的制造、安装和测量误差,另外使用仪器的技巧欠佳也会造成误差。

(3)测量刀具时是在静态下进行的,而加工过程是动态的,同时要受到切削力和振动外力的影响,使得加工出来的尺寸和预调尺寸不一致。此项误差的大小决定于刀具的质量和动态刚度。

(4)在对刀过程中,大多时候要执行“机床回 参考 点”的操作,在此过程中可能会发生零点漂移而导致回零误差,从而产生对刀误差。

(5)机床内部都有测量装置,最小度量单位的大小也与误差有关。一般说来,最小度量单位大的测装置其误差就大,最小度量单位小的测量装置其误差就小。

减小对刀误差的主要措施有:

(1)当用试切法对刀时,操作要细心。对刀后还要根据刀具所加工零件的实际尺寸和编程尺寸之间的误差来修正刀具补偿值,还要考虑机床重复定位精度对对刀精度的影响以及刀位点的安装高度对对刀精度的影响。

(2)当使用仪器对刀时,要注意仪器的制造、安装和测量精度。要掌握使用仪器的正确方法。

(3)选择刀具时要注意刀具的质量和动态刚度。

(4)定期检查数控机床零点漂移情况,注意及时调整机床。

通过采用试切法与近似定值法法对零件进行加工,每种方法均加工五个零件。分别测量其轴向尺寸与其中一个径向尺寸(10),求尺寸偏差绝对值的平均值,平均值大的那一组工件说明其对刀误差较大。

如果零件的轴向尺寸精度要求高的话,不要用手动测量的试切对刀,因为测量时的人为误差难以避免,可用系统自动测量的那种试切对刀方法,不过也要看系统测量精度是否与需要保证的尺寸精度。如果零件的径向尺寸要求较高,尽量不要用近似定值法对刀,此对刀方法很难保证刀剪准确的对准工件旋转中心。不过这种方法对刀零件的轴向尺寸不会有太大的误差,因为对刀时的轴向尺寸是系统自动测量的,避免了人为误差的介入。

参考 文献

[1]陈国平.数控机床加工的对刀技巧[j].机床与液压,2002,(6).

[2]王军.数控车床对刀及一种简易对刀装置[j].机械工艺师,2001,(1).

数控刀篇9

关键词：数控机床；换刀装置；控制系统

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）3-0084-01

1 数控机床的发展

1.1 国内外数控机床发展状况

当今世界，制造强国对数控机床的发展都很重视，对发展更先进的、更高精密的、更高效的、更自动化的机床投入很大，我国在这方面的研究还不是很深入。

世界上第一台数控机床是1952年从麻省理工麻省理工学院开发出来的。随着数控机床在机械制造行业广泛使用，特别是在汽车，航空航天和军事应用，使得数控技术在硬件和软件上有了一个快速的发展。1956年，日本的富士通研究院研究出了数控转塔冲床，美国IBM在同一时期在开发成功“亚太”（程序管理工具系统）加工中心。1958年美国KT公司产品已发展出ATC（自动刀具交换装置）。中国自1958年开始了对数控机床的研发工作。

1.2 数控机床发展趋势

1.2.1 高速，高精度，高可靠性

效率、质量是先进制造技术的主体考虑方面。高速，高精密技术的运用可以显著提高效率，提高产品的档次和质量，能显著缩短生产周期和显著提高市场竞争力。高速：①增加进料速率：使用线性滚珠导轨等；②增加主轴的旋转速度：使用线性电动机的技术，直接连接电机和主轴，主轴部件装入，就能从1.8 s内实现从0 r/min到15 000 r/min。

高精度：精度的提高以满足高技术，高科技的发展需要。产品开发和改善机械电气特性才能适应质量的高要求，根据机床用户要求的精密加工机的增加。精密度加工翻了一番，达到15 ？滋m。

高可靠性：整个数控系统的数控设备的可靠性比一般机床高一个数量级及以上。

1.2.2 综合化

数控机床的发展完全得益于功能性复合材料的发展，以数控机床复杂的处理，实现每个零件剪辑后各种的复杂处理，从而减少非生产时间，提高了机床的效率和准确性，降低了生产成本，提高生产的灵活性。多功能一体机床是近几年发展比较迅速的一种，它在机器上的核心用来完成车、铣、钻、镗、扩孔和攻丝等程序。

1.2.3 智能

包括知识产权数控系统在内的各个方面：追求效率和质量的智能，如自动控制，自动生成工艺参数等。

1.2.4 灵活的集成

为了满足工业自动化的发展，FMC，FMS，CIMS等提供必要的基础设施TNC是不仅能完成正常的处理功能外，还具有自动测量自动上下料，自动换刀，自动诊断，联网交流功用，根据用户不同的要求，数控机床可以灵活的设置和集成。

2 数控机床自动换刀装置的类型、特点

数控机床目前工作效率比较高，因为数控机床具有自动换刀装置，刀库中刀具类型数量齐全。为了提高数控机床的生产效率，就要提高切削速度和减少非切削时间，现在机床的切削速度已经很难有所提高了，就需要提高切削效率即减少非切削时间。一个工件在一台机床上一次装夹可以完成多道工序甚至全部工序，这就需要不同的刀具，不同的机床类型，因此选择什么样的数控机床很重要，那么我们就需要了解不同机床的自动换刀装置的类型、特点、适用范围等，为选择提供依据。下面就介绍几种常用的自动换刀装置。

2.1 转塔刀架式自动换刀装置

转塔刀架式在加工中心比较常见，适用范围比较广，它又分两种，一种是回转刀架式，另一种是转塔头式。回转刀架式多为顺序换刀，这样换刀时间短，结构简单紧凑，装置系统简单易操作，但同时它的缺点也暴漏出来了，由于自身的装置简单，比如它能容纳的刀具较少，只能加工少量的工序，所以它比较适合加工简单的工件，运用范围比较广，在各种数控车床，车削中心机床的简单加工中都能使用。砖塔头式加工时也是顺序换刀，换刀时间短，刀具主轴都集中在转塔头上，结构紧凑、简单，但它的缺点是刚性较差，只能加工少数的工序，它在数控钻床、镗床等常用到。

2.2 刀库式自动换刀装置

根据自动换刀方式的不同，刀库式自动换刀装置可以分为：刀库与主轴之间直接换刀、用机械手配合刀库换刀、用机械手、运输装置配合刀库换刀等。这几种不同方式各有各的特点。刀库与主轴之间直接换刀这种方式，换刀运动集中，运动部件少、简单，但刀库运动多，布局不灵活，适应性较差。用机械手配合刀库换刀，这种方式效率就较高，因为刀库只有选刀运动，机械手进行换刀运动，这样它的惯性小，速度就较快。用机械手、运输装置配合刀库换刀的方式就比较复杂，需要多个部件来实现，运动部件多，换刀运动分散，但它的布局灵活，适应性好。刀库式的运用较广泛，适合各种类型的自动换刀数控机床，尤其是对使用回转类刀具的数控镗铣，钻镗类立式、卧式机床等。

2.3 有刀库的转塔头式自动换刀装置

有刀库式的砖塔头式这种方式是结合刀库式和砖塔头式这两种方式的优点，即弥补转换刀数量不足的缺点，又提高了适应性，又具有换刀时间短，换刀速度快的优点。这种方式装置较复杂，造价较高，适合那些需要扩大工艺范围的工件。

3 自动换刀装置的工作过程

上面介绍了数控机床的发展、自动换刀装置的类型、特点等，下面简单介绍一下数控机床的工作过程，加深对数控机床进一步的认识。

3.1 数控机床自动换刀装置的结构

3.1.1 刀库

刀库的功能就是放刀具的地方，机械手就是在刀库里按照预定程序选择不同的刀具，刀具的类型有多种形式，比如盘式刀库、链式刀库等这些就比较常用到。要选择什么样的刀库形式和多大的刀库容量就要根据加工的工艺和工件的特点来确定了。刀库的容量一般有10至80把刀，数量越多，加工效率就越高，同时结构就比较紧凑，选择时刀库容量也不是越多越好，需要从加工工艺的使用角度出发。机械手选择刀具的顺序也是一个比较重要的问题，它有顺序选择、任意选择等方式。顺序选择方式比较简单，就是在刀库里一把一把的选择，用完放回，利用效率底，刀库容量大，现在只有那些简单的工件使用顺序选择这种方式。目前使用较多的是任意选择，这种方式可以重复使用刀具，刀具利用效率高。

3.1.2 机械手

机械手是机床上比较重要的组成部分，比较容易出现故障，它是执行刀库与主轴换刀动作的主要部件，它有送刀臂、摆刀站和换刀臂组成。机械手有几种类型常见的有单手式、双手式等；单手式只有一个换刀臂且一端仅有一个抓刀手，双刀式也只有一个换刀臂，但两端各有一个抓刀手。

3.1.3 驱动装置

驱动装置是使机械手和刀库实现工作的驱动动力，一般依靠步进电机或液压机构来提供驱动。通过液压机构来驱动机械手，需要靠接近开关位置检测，传动结构较多，它只适合不频繁换刀的大型卧式加工。机械手由伺服电机或步进电机驱动，这种驱动就不需要检测位置，就能精准的定位，并且换刀速度快、稳定。

3.2 自动换刀工作过程

数控机床加工目前都组建成加工中心，加工中心具有对工件多工序加工的能力，这种能力是依靠数控机床的自动换刀装置，它可以一次装夹完成内槽加工、造螺纹及铣、钻、扩、镗一系列工序。利用驱动机械手在刀库选择需要的刀具对零件不同工序的加工。在这里简单的描述一下过程。首先抓刀爪伸出，抓住刀库上的待换刀具，刀库刀座上的锁板拉开，机械手带着待换刀具绕竖直轴逆时针方向转90，与主轴轴线平行，另一个抓刀爪抓住主轴上的刀具，主轴将刀具松开。其次机械手前移，将刀具从主轴锥孔内拔出，机械手绕自身水平轴转180，将两把刀具交换位置。然后机械手后退，将新刀具装入主轴，主轴将刀具锁住，抓刀爪缩回，松开主轴上的刀具，机械手绕竖直轴顺时针转90，将刀具放回到库相应的刀座上，刀库上的锁板合上。最后，抓刀爪缩回，松开刀库上的刀具，恢复到原始位置。

参考文献：

[1] 王仁德.机床数控技术[M].沈阳：东北大学出版社，2004，（5）.

数控刀篇10

关键词 数控铣削 加工技术 刀具 有效选择

众所周知，刀具是数控加工中必不可少的主要用具，对其的合理选用不仅关系到数控加工技术的科学应用，也关乎着数控加工技术的整体质量，对数控铣削工作的完成效率具有十分重要的影响。现如今，CAD、CAM技术空前发展，与其相关的软件也层出不穷，且具备更加先进的NC编程功能。该技术为刀具的选用和数控铣削工作的开展提供了良好的基础，但是也同样需要相关人员具备良好的工作素养，明确掌握刀具的主要特点，并能够结合这些特征选用数据合适的刀具。为了切实提升我国数控铣削工作的整体水平，我们一定要做好刀具的选用工作。本文就结合我国数控铣削工作的实际情况，以具体参数为基础，简单谈谈如何做好刀具的选用工作，提高工作效率。

1尽量减少刀具数量

由于数控铣削加工工作是一项复杂的项目，在对其进行实地作业的时候想要提升工作效率，不仅要做好刀具参数的设定工作，还要最大限度地减少刀具数量，在满足工作要求的前提下用最少的刀具完成工作。

数控铣削加工工作在刀具的选用过程中一定要遵循一定的原则。具体而言，其在选用的过程中要根据机床的加工性能、工件材料性能、工件的结构特征、加工工艺的参数等进行科学选取。例如，某数控加工工作的具体参数数据为下半径0.5000，长度75.000，刀口长度50.000，那么在对刀具进行选择的时候则要充分考虑机床的零件尺寸和施工的准确数额，在条件满足要求的情况下尽量减少刀具的长度。此外，刀具半径也应小于工件最小的内拐角，避免出现切割不准的情况。只有这样才能提升刀具选择的准确度，保证数控铣削工作的科学性。

2粗、精加工的刀具应分开使用

数控铣削加工工作铣削和加工的项目具有多样性，加工的东西分为精、粗两大类别，不同工作内容和加工产品在具体铣削过程中需要使用的刀具类型也有较大的差异。如果只用一种刀具进行加工，那么加工出的产品则较为一致，很难准确分辨，加工出的产品也很难满足使用要求，不符合具体的应用。只有采用不同的刀具，结合加工产品的实际情况，对刀具进行准确分类，才能提升产品的质量水平，满足使用标准，保证生产出的产品的实效性。

与球头刀相比，平头刀具在表面加工质量和切削效率方面具有很大的优势，因此只要保证加工不过切，无论在粗加工还是精加工中都优先选用平头刀为佳。在铣削平面类工件的时候，最好也选择平头刀，并结合刀具的材料和加工产品的特征进行更精准的选择。与其相对而言，在加工铣削自由曲面产品的时候，为了避免出现过切现象，最好使用球头刀，且注意把握好加工的精度和切割的距离，以免降低工作效率。例如，我国某加工单位在具体工作时就对平头刀和球头刀进行了精准分类，根据产品特征开展刀具选用，切实提升了产品质量。

3利用加工中心的自动换刀功能提高生产效率

随着社会经济、科技的飞速发展，以往的数控铣削加工工具和相关刀具已经无法满足实际加工的新要求，工作效率无法满足社会发展的新要求。采用自动换刀工具，实施自动技术已经成为了大势所趋。过去的数控铣削加工工作多为人工手动操作，其工作效率较低，且较容易浪费大量的人力、物力、财力，不利于工作质量的提升。采用自动换刀技术，是科学进步的新尝试，它能够提升刀具使用的效率，快速进行刀具选用，并采用自动化手段进行切割。它不仅节约了时间，还提升了铣削的加工质量和效果，满足现代化技术合理使用的新特征。当然，自动换刀技术的利用也不仅仅是一个简单的项目，它需要实现技艺与工具的有机结合，且自动换刀的时间、间距也要拿捏准确，只有这样才能切实提高生产效率。例如，我国某数控铣削单位就是首批采用自动换刀技术的部门，新技术运用后，其单位的平均生产效率提高了一倍，单位声誉有了明显的提升。

4结语

综上所述，在社会经济、科技不断提升和完善的基础上，我国的数控铣削加工工作在生产生活中的作用日渐突出，人们对其的重视程度也越来越高。想要提升铣削加工工作的质量，相关单位不仅要做好技术工作，完善工人素质，还要做好刀具的选择。根据铣削工作的实际情况，结合产品实际，选用最恰当的工具，准确了解刀具参数，做好精、粗项目分类，并采用最先进的刀具更换技术实施作业。在此基础上，各单位相关人员还要切实掌握刀具的种类、材料和使用原则，只有这样才能选取最恰当的刀具进行铣削加工，最大限度地提升工作效率，促进数控加工水平更上一层楼。

参考文献