数控刀具的(数控刀具知识)

1.数控刀具知识

1 数控加工工序

数控加工工序的划分在数控机床上加工零件，工序比较集中，一次装夹应尽可能完成全部工序，常用的工序划分原则有以下两种。

保证精度原则

数控加工具有工序集中的条件，粗、精加工常在一次装夹中完成，以保证零件的加工精度，当热变形和切削力变形对零件的加工精度影响较大时，应将粗、精加工分开进行。

提高生产效率的原则

数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。实际生产中，数控加工常按数控刀具或加工表面划分工序。

2 车刀刀位点的选择

数控加工中，数控程序应描述出数控刀具相对于工件的运动轨迹。在数控车削中，工件表面的形成取决于运动着的刀刃包络线的位置和形状，但在程序编制中，只需描述数控刀具系统上某一选定点的轨迹即可。

数控刀具的刀位点即为在程序编制时，数控刀具上所选择的代表数控刀具所在位置的点，程序所描述的加工轨迹即为该点的运动轨迹。

2.数控刀具有什么样的知识

数控刀具技术基本知识

数控刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具；同时“数控刀具”除切削用的刀片外，还包括刀杆和刀柄等附件！

根据刀具结构可分为：

整体式：刀具为一体，由一个坯料制造而成，不分体；

焊接式式：采用焊接方法连接，分刀头和刀杆；

机夹式：机夹式又可分为不转位和可转位两种；通常数控刀具采用机夹式！

特殊型式：如复合式刀具，减震式刀具等。

根据制造刀具所用的材料可分为：

高速钢刀具；

硬质合金刀具；

金刚石刀具；

其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。

从切削工艺上可分为

车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切断、切槽刀具等多种；

钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；

镗削刀具；

铣削刀具等。

刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28~前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期（公元前三世纪），由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。

然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。

那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和.怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。

在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。

由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949~1950年间，美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。

刀具按工件加工表面的形式可分为五类。加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等；螺纹加工工具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外，还有组合刀具。

3.刀具知识

刀具的基本知识刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。

广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。 绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。

由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。切削木材用的刀具则称为木工刀具。

刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28~前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。

战国后期（公元前三世纪），由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。 当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。

然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。

1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。

那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。

1898年，美国的泰勒和.怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。

在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。 由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。

1949~1950年间，美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。

1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。

表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。 刀具按工件加工表面的形式可分为五类。

加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等；螺纹加工工具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外，还有组合刀具。

按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类。通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀（不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀）、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、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的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。

各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分（刀齿或刀片）则镶装在刀体上。

刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。

带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车刀、刨刀等一般为矩形柄；圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。

很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。 刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。

有的刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。

刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种。整体结构是在刀体上做出切削刃；焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上；机械夹固结构又有两种，一种是把刀片夹固在刀体上，另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。

硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹固结构；瓷刀具都采用机械夹固结构。 刀具切削部分的几何参数对切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响。

增大前角，可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形，减小切屑流经前面的摩擦阻力，从而减小切削力和切削热。但增大前角，同时会降低切削刃的强度，减小刀头的散热体积。

在选择刀具的角度时，需要考虑多种因素的影响，如工件材料、刀具材料、加工性质（粗、精加工）等，必须根据具体情况合理选择。通常讲的刀具角度，是指制造和测量用的标注角度在实际工作时，由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改。

4.数控车削的基础知识

数控车削的工艺与工装车床的1. 确定加工路线 加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。

1.应能保证加工精度和表面粗糙要求； 2. 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。3. 加工路线与加工余量的联系 目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。

如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。 3 夹具安装要点 目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，液压卡盘夹紧要点如下：首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。

编辑本段数控车加工程序的结构和常用代码 数控车程序可以分成程序开始、程序内容和程序结束三部分内容。第一部分 程序开始部分 主要定义程序号，调出零件加工坐标系、加工刀具，启动主轴、打开冷却液等方面的内容。

数控程序主轴最高转速限制定义G50 S2000，设置主轴的最高转速为2000RPM，对于数控车床来说，这是一个非常重要的指令。 坐标系定义如不作特殊指明，数控系统默认G54坐标系。

返回参考点指令G28 U0，为避免换刀过程中，发生刀架与工件或夹具之间的碰撞和/或干涉，一个有效的方法是机床先回到X轴方向的机床参考点，并离开主轴一段安全距离。 刀具定义G0 T0808 M8，自动调8号左偏刀8号刀补，开启冷却液。

主轴转速定义G96 S150 M4，恒定线速度S功能定义，S功能使数控车床的主轴转速指令功能，有两种表达方式，一种是以r/min或rpm作为计量单位。另一种是以m/min为计量单位。

数控车床的S代码必须与G96或G97配合使用才能设置主轴转速或切削速度。 G97：转速指令，定义和设置每分钟的转速。

G96：恒线速度指令，使工件上任何位置上的切削速度都是一样的。第二部分 程序内容部分 程序内容是整个程序的主要部分，由多个程序段组成。

每个程序段由若干个字组成，每个字又由地址码和若干个数字组成。常见的为G指令和M指令以及各个轴的坐标点组成的程序段，并增加了进给量的功能定义。

F功能是指进给速度的功能，数控车床进给速度有两种表达方式，一种是每转进给量，即用mm/r单位表示，主要用于车加工的进给。另一种和数控铣床相同采用每分钟进给量，即用mm/min单位表示。

主要用于车铣加工中心中铣加工的进给。第三部分 程序结尾部分 在程序结尾，需要刀架返回参考点或机床参考点，为下一次换刀的安全位置，同时进行主轴停止，关掉冷却液，程序选择停止或结束程序等动作。

回参考点指令G28U0为回X轴方向机床参考点，G0 Z300.0为回Z轴方向参考点。 停止指令M01为选择停止指令，只有当设备的选择停止开关打开时才有效；M30为程序结束指令，执行时，冷却液、进给、主轴全部停止。

数控程序和数控设备复位并回到加工前原始状态，为下一次程序运行和数控加工重新开始做准备。编辑本段数控车床编程技巧 科学技术的发展，导致产品更新换代的加快和人们需求的多样化，产品的生产也趋向种类多样化、批量中小型化。

为适应这一变化，数控（NC）设备在企业中的作用愈来愈大。我校作为国家级重点职校，为顺应时代潮流，重点建设数控专业，选购了BIEJING-FANUC Power Mate O数控车床。

它与普通车床相比，一个显著的优点是：对零件变化的适应性强，更换零件只需改变相应的程序，对刀具进行简单的调整即可做出合格的零件，为节约成本赢得先机。但是，要充分发挥数控机床的作用，不仅要有良好的硬件，（如：优质的刀具、机床的精度等），更重要的是软件：编程，即根据不同的零件的特点，编制合理、高效的加工程序。

通过多年的编程实践和教学，我摸索出一些编程技巧。 数控车床虽然加工柔性比普通车床优越，但单就某一种零件的生产效率而言，与普通车床还存在一定的差距。

因此，提高数控车床的效率便成为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。 1. 灵活设置参考点 BIEJING-FANUC Power Mate O数控车床共有二根轴，即主轴Z和刀具轴X。

棒料中心为坐标系原点，各刀接近棒料时，坐标值减小，称之为进刀；反之，坐标值增大，称为退刀。当退到刀具开始时位置时，刀具停止，此位置称为参考点。

参考点是编程中一个非常重要的概念，每执行完一次自动循环，刀具都必须返回到这个位置，准备下一次循环。因此，在执行程序前，必须调整刀具及主轴的实际位置与坐标数值保持一致。

然而，参考点的实际位置并不是固定不变的，编程人员可以根据零件的直径、所用的刀具的种类、数量调整参考点的位置，缩短刀具的空行程。从而提高效率。

2. 化零为整法 在低压电器中，存在大量的短销轴类零件，其长径比大约为2~3，直径多在3mm以下。由于零件几何尺寸较小，普通仪表车床难以装夹，无法保证质量。

如果按照常规方法编程，在每一次循环中只加工一个零件，由于轴向尺寸较短，造成机床主轴滑块在床身导轨局部频繁往复，弹簧夹头夹紧机构动作频繁。长时间工作之后，便会造成机床导轨局。

5.数控的基本知识

1.简述立式数控加工中心机床和数控车床的机械的组成结构及其部件，并且简要说明各组成部件的作用。

加工中心：基础部件（承受静载荷以及加工时产生的切削负载）；主轴部件（功率输出部件）；进给机构；数控系统（控制中心）；自动换刀系统（减少加工时间）；辅助装置（对加工效率、精度等起保障作用） 车床：控制系统；床身组件（床鞍、主轴箱、刀架、尾座等）；传动系统（滚珠丝杆）；辅助装置 2.说明数控机床与普通机床结构上的不同，为什么？ 1）普通机床有变速箱，数控机床无变速箱2）普通机床有一个电机，而数控机床每个轴一个电机3）机床结构不同4）传动系统不同3.框图描述一下数控系统的基本构成，并且说明其主要作用是什么？（进行刀具和工件间相对运动的控制）构成：I/O装置—数控装置—驱动控制装置（机床电器、PLC）—机床4.用框图描述一下伺服控制系统的基本构成。（见附图）作用：接受来自CNC装置的进给脉冲，经变换和放大，再驱动格加工坐标轴，按指令脉冲运动，进给伺服系统是数控装置和机床机械传动部件间的联系环节。

5.简述三相异步交流电机的基本结构，绘出其速度-扭矩特性图。

6.数控刀具的介绍

数控刀具国家标准

一.可转位刀具刀片型号编制标准

1.可转位车刀型号表示规则

GB/T5343.1，它等效采用ISO5680-1989。它适用于可转位外圆车刀、端面车刀、防形车刀及拼装复合刀具的模块刀头的型号编制。其型号也是由按规定顺序排列的一组字母和数字代号所组成。

2.可转位带孔铣刀型号表示规则

它是在ISO7406-1986的基础上制订的。它适用于可转位面铣刀、三面刃（槽）铣刀、套式立铣刀及圆柱形铣刀型号的编制。其型号由11个号位组成（面铣刀只有10个号位，没有第11个号位）。前1~4号位表明刀体的特征。波折号后边的号位表示刀片装夹方式和刀片特征。

3.可转位带柄铣刀型号表示规则

它是在国际标准ISO7848-1986的基础上制订的。它的型号也由11个号位组成。其中有5个号位表示刀体的特征，两个号位表示柄部的特征，另外4个号位则表示刀片的装夹方法及其切削刃长度的特征。

4.可转位刀片型号表示规则

GB2076-87，等效ISO1832-85，国内外硬质合金厂生产的切削用可转位刀片（包括车刀片和铣刀片）的型号都符合这个标准。它是由给定意义的字母和数字代号，按一定顺序排列的十个号位组成。其中第8和第9个号位分别表示切削刃截面形状和刀片切削方向，只有在需要的情况下才予标出。

二.可转位刀片标准

1.GB2079-87（代替GB2079-80）无孔的硬质合金可转位刀片：此标准等采用国际标准ISO0883-1995。标准中规定了TNUN、TNGN、TPUN、TPGN、SNUN、SNGN、SPUN、SPGN、TPUR、TPMR、SPUR、SPMR共12种类型刀片的系列尺寸。

2.GB2077-87（代替GB2077-80）硬质合金可转位刀片圆角半径：此标准等效采用国际标准ISO3286-1976。标准规定刀尖圆角半径rε的尺寸系列为0.2、0.4、0.8、1.6、2.0、2.4、3.2mm。

3.GB2078-78（代替GB2078-80）带圆孔的硬质合金可转位刀片：此标准等效采用国际标准ISO3364-1985。标准中规定了TNUM、TNMM、TNUG、TNMG、TNUA、TNMA、ENUM、FNMM、WNUM、SNUM、SNMM、SNUG、SNMG、SNUA、SNMA、CNUM、CNMM、CNUG、CNMG、CNUA、CNMA、DNUM、DNMM、DNUG、DNMG、DNUA、DNMA、VNUM、VNMM、VNUG、VNMG、VNUA、VNMA、RNUM、RNMM共36种类型的带圆孔硬质合金刀片尺寸系列。

4.GB2081-87（代替GB2081-80）硬质合金可转位铣刀片：此标准等效采用国际标准ISO3365-1985。此标准规定了SNAN、SNCN、SNKN、SPAN、SPCN、SPKN、SECN、TPAN、TPCN、TPKN、TECN、FPCN、LPEX共13种类型的可转位铣刀片系列尺寸。

5.GB2080-87（代替GB2080-80）沉孔硬质合金可转位刀片：此标准等效采用国际标准ISO6987/1-1993。标准中规定了TCMW、TCMT、WCMW、WCMT、SCMW、SCMT、CCMW、CCMT、DCMW、DCMT、RCMW、RCMT共12种类型的沉孔硬质合金可转位刀片系列尺寸。

三.可转位铣刀标准：

1.可转位立铣刀国家标准GB5340-85：它是参照国际标准ISO6262/1-1982和ISO6263/2-1982制订的。有削平型直柄立铣刀和莫氏锥柄立铣刀两部分。

2.可转位三面刃铣刀国家标准GB5341-85：它是参照国际标准ISO6986-1983制订的。

3.可转位面铣刀国家标准GB5342-85：它是参照国际标准ISO6462-1983制订的。

4.可转位螺旋立铣刀：标准规定了直径32~100mm直柄或锥柄的立铣刀。因其刃部较长，由沿螺旋线方向排列的多片硬质合金可转位刀片相互交错搭接而成，适用于粗铣。