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1、数控加工工艺与编程基础数控加工工艺与编程基础项目四项目四 数控铣削加工工艺与编程方法数控铣削加工工艺与编程方法 于万成于万成 王桂莲王桂莲项目四项目四 数控铣削加工工艺与编程方法数控铣削加工工艺与编程方法 课题一课题一 数控铣削加工工艺数控铣削加工工艺 4.1课题二课题二 数控铣床和加工中心数控铣床和加工中心编程方法编程方法 4.2课题一课题一 数控铣削加工工艺数控铣削加工工艺任务1 数控铣削加工的主要对象与特点1数控铣削加工的主要对象数控铣削加工包括平面的铣削加工、二维轮廓的铣削加工、平面型腔的铣削加工、钻孔加工、镗孔加工、攻螺纹加工、箱体类零件的加工以及三维复杂型面的铣削加工。对于具有复杂
2、曲线轮廓的外形铣削、复杂型腔铣削和三维复杂型面的铣削加工，必须采用计算机辅助数控编程，其他加工可以采用手工编程。（1 1）平面曲线轮廓类零件。）平面曲线轮廓类零件。平面曲线轮廓类零件是指有内、外复杂曲线轮廓平面曲线轮廓类零件是指有内、外复杂曲线轮廓的零件，特别是由数学表达式等给出其轮廓为非的零件，特别是由数学表达式等给出其轮廓为非圆曲线或列表曲线的零件。平面曲线轮廓类零件圆曲线或列表曲线的零件。平面曲线轮廓类零件的加工面平行或垂直于水平面，或加工面与水平的加工面平行或垂直于水平面，或加工面与水平面的夹角为定角，各个加工面是平面，或可以展面的夹角为定角，各个加工面是平面，或可以展开成平面，如图开
3、成平面，如图4.1所示。所示。平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件，平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件，一般只需用三坐标数控铣床的两坐标联动（即两一般只需用三坐标数控铣床的两坐标联动（即两轴半坐标联动）就可以把它们加工出来。轴半坐标联动）就可以把它们加工出来。对于平面垂直于坐标轴的面，一般只需要三坐标对于平面垂直于坐标轴的面，一般只需要三坐标数控铣床的两坐标联动（即两轴半坐标联动）就数控铣床的两坐标联动（即两轴半坐标联动）就可以加工出来。但对于加工面或加工面的母线既可以加工出来。但对于加工面或加工面的母线既不平行也不垂直于水平面的斜面，常用如下的加不平行也不垂直于水平面的斜面，常
4、用如下的加工方法。工方法。当零件尺寸很大时，斜面加工后会留下残留面当零件尺寸很大时，斜面加工后会留下残留面积，需要用钳修法加以清除，用数控立铣加工积，需要用钳修法加以清除，用数控立铣加工飞机整体壁板零件时常用此法。当然，加工斜飞机整体壁板零件时常用此法。当然，加工斜面的最佳方法是采用五坐标数控铣床，主轴摆面的最佳方法是采用五坐标数控铣床，主轴摆角后加工，可以不留残留面积。角后加工，可以不留残留面积。对于图对于图4.l（c）所示的正圆台和斜筋表面，一）所示的正圆台和斜筋表面，一般可用专用的角度成型铣刀加工，其效果比采般可用专用的角度成型铣刀加工，其效果比采用五坐标数控铣床摆角加工好。用五坐标数控
5、铣床摆角加工好。当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工；当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工；如果机床主轴可以摆角，则可以摆成适当的角如果机床主轴可以摆角，则可以摆成适当的角度，用不同的刀具来加工，如图度，用不同的刀具来加工，如图4.2所示。所示。图图4.1 平面类零件平面类零件图图4.3 飞机上变斜角梁缘条飞机上变斜角梁缘条图图4.2 主轴摆角加工固定斜角平面主轴摆角加工固定斜角平面（2）变斜角类零件。变斜角类零件就是加工面与水平面）变斜角类零件。变斜角类零件就是加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件，如图的夹角呈连续变化的零件，如图4.3所示的飞机梁缘翼所示的飞机梁缘翼为变斜角类零件。加工
6、变斜角类零件最好采用四坐标为变斜角类零件。加工变斜角类零件最好采用四坐标或五坐标的数控铣床摆角加工。若没有上述机床，也或五坐标的数控铣床摆角加工。若没有上述机床，也可以采用三坐标数控铣床进行两轴半近似加工。常用可以采用三坐标数控铣床进行两轴半近似加工。常用的加工方案有以下的加工方案有以下3种。种。对曲率变化较小的变斜角面，选用对曲率变化较小的变斜角面，选用X、Y、Z和和A四坐标四坐标联动的数控铣床，采用立铣刀（但当零件斜角过大，联动的数控铣床，采用立铣刀（但当零件斜角过大，超过机床主轴摆角范围时，可用角度成型铣刀加以弥超过机床主轴摆角范围时，可用角度成型铣刀加以弥补）以插补方式摆角加工。补）以
7、插补方式摆角加工。对曲率变化较大的变斜角面，用四坐标联动加工难以对曲率变化较大的变斜角面，用四坐标联动加工难以满足加工要求时，最好采用满足加工要求时，最好采用X、Y、Z、A和和B（或（或C轴）轴）的五坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加工。的五坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加工。采用三坐标数控铣床两轴联动，利用球头铣刀和鼓形采用三坐标数控铣床两轴联动，利用球头铣刀和鼓形铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工，加铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工，加工后的残留面积用钳修的方法清除。工后的残留面积用钳修的方法清除。（3 3）曲面类（立体类）零件。）曲面类（立体类）零件。常用的曲
8、面加工方法主要有下列两种。常用的曲面加工方法主要有下列两种。采用三坐标数控铣床进行二轴半坐标控制加工，加工采用三坐标数控铣床进行二轴半坐标控制加工，加工时只有两个坐标联动，另一个坐标按一定行距周期性时只有两个坐标联动，另一个坐标按一定行距周期性进给。这种方法常用于不太复杂的空间曲面的加工。进给。这种方法常用于不太复杂的空间曲面的加工。图图4.4所示为对曲面进行二轴半坐标行切加工的示意图。所示为对曲面进行二轴半坐标行切加工的示意图。采用三坐标数控铣床三坐标联动加工空间曲面。所用采用三坐标数控铣床三坐标联动加工空间曲面。所用铣床必须能进行铣床必须能进行X、Y、Z三坐标联动，进行空间直线三坐标联动，
9、进行空间直线插补。这种方法常用于发动机及模具等较复杂空间曲插补。这种方法常用于发动机及模具等较复杂空间曲面的加工。面的加工。（4 4）孔类零件。）孔类零件。在数控铣上加工的孔类零件，一般是孔的位置要求较在数控铣上加工的孔类零件，一般是孔的位置要求较高的零件，如圆周分布孔，行列均布孔等。高的零件，如圆周分布孔，行列均布孔等。（5 5）其他在普通铣床难加工的零件。）其他在普通铣床难加工的零件。形状复杂，尺寸繁多，划线与检测均较困难，在普通形状复杂，尺寸繁多，划线与检测均较困难，在普通铣床上加工又难以观察和控制的零件。铣床上加工又难以观察和控制的零件。高精度零件。尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要高
10、精度零件。尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要求较高的零件，如发动机缸体上的多组尺寸精度要求求较高的零件，如发动机缸体上的多组尺寸精度要求高，且有较高相对尺寸、位置要求的孔或型面。高，且有较高相对尺寸、位置要求的孔或型面。一致性要求好的零件。在批量生产中，由于数控铣床一致性要求好的零件。在批量生产中，由于数控铣床本身的定位精度和重复定位精度都较高，能够避免在本身的定位精度和重复定位精度都较高，能够避免在普通铣床加工中，因人为因素而造成多种误差。故数普通铣床加工中，因人为因素而造成多种误差。故数控铣床容易保证成批零件的一致性，使其加工精度得控铣床容易保证成批零件的一致性，使其加工精度得到提高，质量
11、更加稳定。同时，因数控铣床加工的自到提高，质量更加稳定。同时，因数控铣床加工的自动化程度高，还可大大减轻操作者的劳动强度，显著动化程度高，还可大大减轻操作者的劳动强度，显著提高其生产效率。提高其生产效率。2数控铣削加工的基本特点（1）对零件加工的适应性强，能加工轮廓形状特别复杂）对零件加工的适应性强，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。等。（2）能加工普通铣床无法（或很困难）加工的零件，如）能加工普通铣床无法（或很困难）加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线类零件及三维空间曲面类用数学模型描述的复杂曲线类零件及三
12、维空间曲面类零件。零件。（3）一次装夹后，可对零件进行多道工序加工。）一次装夹后，可对零件进行多道工序加工。（4）加工精度高，加工质量稳定可靠。）加工精度高，加工质量稳定可靠。（5）生产自动化程度高，可以减轻操作者的劳动强度，）生产自动化程度高，可以减轻操作者的劳动强度，有利于生产管理的自动化。有利于生产管理的自动化。（6）生产效率高，一般可省去画线、中间检查等工作，）生产效率高，一般可省去画线、中间检查等工作，可以省去复杂的工装，减少对零件的安装、调整等工可以省去复杂的工装，减少对零件的安装、调整等工作。能通过选用最佳工艺线路和切削用量有效地减少作。能通过选用最佳工艺线路和切削用量有效地减少
13、加工中的辅助时间，从而提高生产效率。加工中的辅助时间，从而提高生产效率。任务2 数控铣削刀具1 1常用铣刀种类及特点常用铣刀种类及特点（1 1）面铣刀。）面铣刀。面铣刀的圆周表面和端面上都有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，如图切削刃，端部切削刃为副切削刃，如图4.5所示。所示。由于面铣刀的直径一般较大（由于面铣刀的直径一般较大（50500mm），），故常制成套式镶齿结构，即将刀齿和刀体分开，故常制成套式镶齿结构，即将刀齿和刀体分开，刀体采用刀体采用40Cr制作，可长期使用。制作，可长期使用。硬质合金面铣刀（见图硬质合金面铣刀（见图4.6）与高速钢面铣刀相）与高速钢面铣
14、刀相比，铣削速度较高、加工效率高、加工表面质比，铣削速度较高、加工效率高、加工表面质量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛应用。故得到广泛应用。图图4.5 面铣刀面铣刀图图4.6 硬质合金面铣刀硬质合金面铣刀（2 2）立铣刀。）立铣刀。立铣刀。立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣立铣刀。立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀，其结构如图刀，其结构如图4.7所示。立铣刀的圆柱表面和端所示。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。主要用于加工凸轮、台阶。进行切削。主要用
15、于加工凸轮、台阶。立铣刀一般由立铣刀一般由36个刀齿组成，圆柱表面的切削刃为个刀齿组成，圆柱表面的切削刃为主切削刃，主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加主切削刃，主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。其螺旋角为切削平稳性，提高加工精度。其螺旋角为3045立铣刀根据其刀齿数目，可分为粗齿（立铣刀根据其刀齿数目，可分为粗齿（z为为3、4、6、8）、中齿（）、中齿（z为为4、6、8、10）和细齿（）和细齿（z为为5、6、8、10、12）。粗齿铣刀刀齿数目少、强度高、容）。粗齿铣刀刀齿数目少、强度高、容屑空间大，适用于粗加工；细齿齿数多、工作平稳，屑空间大，适用于粗加工；细齿齿数多
16、、工作平稳，适用于精加工；中齿介于粗齿和细齿之间。适用于精加工；中齿介于粗齿和细齿之间。图图4.7 高速钢立铣刀高速钢立铣刀直径较小的立铣刀，一般制成带柄形式。直径较小的立铣刀，一般制成带柄形式。2 20mm的立铣刀制成直柄；的立铣刀制成直柄；6 63mm的立的立铣刀制成莫氏锥柄；铣刀制成莫氏锥柄；25 80mm的立铣刀做的立铣刀做成成7 24锥柄，内有螺孔用来拉紧刀具。锥柄，内有螺孔用来拉紧刀具。特种立铣刀。为提高生产效率，除采用普通高特种立铣刀。为提高生产效率，除采用普通高速钢立铣刀外，数控铣床或加工中心普遍采用速钢立铣刀外，数控铣床或加工中心普遍采用硬质合金螺旋齿立铣刀与波形刃立铣刀；为
17、加硬质合金螺旋齿立铣刀与波形刃立铣刀；为加工成型表面，还经常要用球头铣刀。工成型表面，还经常要用球头铣刀。（a）硬质合金螺旋齿立铣刀。如图）硬质合金螺旋齿立铣刀。如图4.8所示，通所示，通常这种刀具的硬质合金刀刃可做成焊接、机夹常这种刀具的硬质合金刀刃可做成焊接、机夹和可转位和可转位3种形式，它具有良好的刚性及排屑种形式，它具有良好的刚性及排屑性能，可对工件的平面、阶梯面、内侧面及沟性能，可对工件的平面、阶梯面、内侧面及沟槽进行粗、精铣削加工，生产效率可比同类型槽进行粗、精铣削加工，生产效率可比同类型高速钢铣刀提高高速钢铣刀提高25倍。倍。图图4.8 硬质合金螺旋齿立铣刀硬质合金螺旋齿立铣刀（
18、b b）波形刃立铣刀。波形刃立铣刀与普通立铣）波形刃立铣刀。波形刃立铣刀与普通立铣刀的最大区别是其刀刃为波形，如图刀的最大区别是其刀刃为波形，如图4.94.9所示。所示。图图4.9 波形刃立铣刀波形刃立铣刀 模具铣刀。铣削加工中还常用到一种由立铣刀模具铣刀。铣削加工中还常用到一种由立铣刀变化发展而来的模具铣刀，主要用于加工模具变化发展而来的模具铣刀，主要用于加工模具型腔或凸凹模成型表面。模具铣刀由立铣刀发型腔或凸凹模成型表面。模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀（圆锥半角展而成，可分为圆锥形立铣刀（圆锥半角/2为为3、5、7、10）、圆柱形球头立铣刀和圆锥）、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球
19、头立铣刀形球头立铣刀3种，其柄部有直柄、削平型直种，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柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可布满了切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以做径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢以做径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造，国家标准规定直径或硬质合金制造，国家标准规定直径d=463mm。图。图4.10所示为高速钢制造的模具铣刀，所示为高速钢制造的模具铣刀，图图4.11所示为硬质合金制造的模具铣刀。小规所示为硬质合金制造的模具铣刀。小规格的硬质合金模具铣刀多制成整体结构；格的硬质合金模具铣刀
20、多制成整体结构；16mm以上的制成焊接或机夹可转位刀片结构。以上的制成焊接或机夹可转位刀片结构。图图4.10 模具铣刀模具铣刀图图4.11 硬质合金模具铣刀及对型面的加工硬质合金模具铣刀及对型面的加工 键槽铣刀。键槽铣刀如图键槽铣刀。键槽铣刀如图4.12所示，它有两个所示，它有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既像立铣刀，又像钻头。加工时先轴向中心，既像立铣刀，又像钻头。加工时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。按国家标准规定，直柄键槽铣刀直径按国家标准规定，直柄键槽铣刀直径d=222
21、mm，锥柄键槽铣刀直径，锥柄键槽铣刀直径d=1450mm。键。键槽铣刀直径的偏差有槽铣刀直径的偏差有e8和和d8两种。键槽铣刀的两种。键槽铣刀的圆周切削刃仅在靠近端面的一小段长度内发生圆周切削刃仅在靠近端面的一小段长度内发生磨损，重磨时，只需刃磨端面切削刃，因此重磨损，重磨时，只需刃磨端面切削刃，因此重磨后铣刀直径不变。磨后铣刀直径不变。图图4.12 高速钢键槽铣刀的结构高速钢键槽铣刀的结构 鼓形铣刀。图鼓形铣刀。图4.13所示为一种典型的鼓形铣刀，所示为一种典型的鼓形铣刀，它的切削刃分布在半径为它的切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端面的圆弧面上，端面无切削刃。无切削刃。成型铣刀。成型铣刀一般
22、都是为特定的工件或成型铣刀。成型铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，适用于加工平面类加工内容专门设计制造的，适用于加工平面类零件的特定形状（如角度面、凹槽面等），也零件的特定形状（如角度面、凹槽面等），也适用于特形孔或台，图适用于特形孔或台，图4.14所示为几种常用的所示为几种常用的成型铣刀。成型铣刀。锯片铣刀。锯片铣刀可分为中小型规格的锯片锯片铣刀。锯片铣刀可分为中小型规格的锯片铣刀和大规格锯片铣刀（铣刀和大规格锯片铣刀（GB/T 61302001），），数控铣和加工中心主要用中小型规格的锯片铣数控铣和加工中心主要用中小型规格的锯片铣刀。目前国外有可转位锯片铣刀生产，如图刀。目
23、前国外有可转位锯片铣刀生产，如图4.15所示。所示。图图4.13 鼓形铣刀鼓形铣刀图图4.15 可转位锯片铣刀可转位锯片铣刀图图4.14 几种常用的成型铣刀几种常用的成型铣刀2 2铣削刀具的选择铣削刀具的选择（1）铣刀类型的选择。）铣刀类型的选择。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。加工较大的平面应选择面铣刀；加工平面零件周边轮廓、凹槽、较小的台阶面应选择立铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成型表面等多选用模具铣刀；加工封闭的键槽选用键槽铣刀；加工变斜角零件的变斜角面应选用鼓形铣刀；加工立体型面和变斜角轮廓外形常采用球头铣刀、鼓形刀；加工各种直的或圆弧形的凹槽、斜角面
24、、特殊孔等应选用成型铣刀。（2）铣刀主要参数的选择。）铣刀主要参数的选择。选择铣刀时还要根据不同的加工材料和加工精度要求，选择不同参数的铣刀进行加工。面铣刀主要参数的选择。标准可转位面铣刀直面铣刀主要参数的选择。标准可转位面铣刀直径为径为 16 63mm，应根据侧吃刀量，应根据侧吃刀量ae。选择。选择适当的铣刀直径（一般比切宽大适当的铣刀直径（一般比切宽大20%50%），），尽量包容工件整个加工宽度，以提高加工精度尽量包容工件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，减小相邻两次进给之间的接刀痕迹和和效率，减小相邻两次进给之间的接刀痕迹和保证铣刀的耐用度。保证铣刀的耐用度。立铣刀主要参数的选择。立铣
25、刀主切削刃的前立铣刀主要参数的选择。立铣刀主切削刃的前角、后角的标注前、后角都为正值，分别根据角、后角的标注前、后角都为正值，分别根据工件材料和铣刀直径选取，为使端面切削刃有工件材料和铣刀直径选取，为使端面切削刃有足够的强度，在端面切削刃前刀面上一般磨有足够的强度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱边，其宽度棱边，其宽度b为为0.41.2mm，前角为，前角为6。立。立铣刀的有关尺寸参数如图铣刀的有关尺寸参数如图4.16所示，推荐按下所示，推荐按下述经验数据选取。述经验数据选取。（a）刀具半径）刀具半径R应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取一般取R=（0.80.
26、9）。）。（b）零件的加工高度）零件的加工高度H（1/41/6）R，以保证刀具有，以保证刀具有足够的刚度。足够的刚度。（c）对不通孔（深槽），选取）对不通孔（深槽），选取=H+（510）mm（为刀（为刀具切削部分长度，具切削部分长度，H为零件高度）。为零件高度）。（d）加工外型及通槽时，选取）加工外型及通槽时，选取=H+r+（510）mm（r为刀尖角半径）。为刀尖角半径）。（e）粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径）粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径D粗可按下式计粗可按下式计算（见图算（见图4.17）。）。式中，式中，D轮廓的最小凹圆角直径；轮廓的最小凹圆角直径；圆角邻边夹角等分线上的槽加工余量；圆角邻
27、边夹角等分线上的槽加工余量；精加工余量；精加工余量；回角两邻边夹角。回角两邻边夹角。3 3加工中心对刀具的基本要求加工中心对刀具的基本要求 加工中心使用的刀具由刃具（刀头）和刀柄两加工中心使用的刀具由刃具（刀头）和刀柄两部分组成。刃具部分和通用刃具一样（如钻头、部分组成。刃具部分和通用刃具一样（如钻头、铣刀、铰刀、丝锥等），刀柄要满足机床主轴铣刀、铰刀、丝锥等），刀柄要满足机床主轴的自动松开和拉紧定位，并能准确地安装各种的自动松开和拉紧定位，并能准确地安装各种切削刃具以及适应机械手的夹持搬运等。切削刃具以及适应机械手的夹持搬运等。（1）对刀具的基本要求。）对刀具的基本要求。切削性能。切削性能。
28、刀具精度。刀具精度。刀具材料。刀具材料。图图4.16 立铣刀尺寸选择立铣刀尺寸选择 图图4.17 粗加工立铣刀直径估算粗加工立铣刀直径估算（2）刀具的种类。加工中心刀具可分为平面加）刀具的种类。加工中心刀具可分为平面加工类刀具和孔加工类刀具。工类刀具和孔加工类刀具。平面加工类刀具。因为加工中心主要用于复杂平面加工类刀具。因为加工中心主要用于复杂曲面的铣削，所以铣刀的选择是非常重要的。曲面的铣削，所以铣刀的选择是非常重要的。铣刀的种类繁多，功能也不尽相同。铣刀的种类繁多，功能也不尽相同。孔加工类刀具。在加工中心上可进行钻孔、扩孔加工类刀具。在加工中心上可进行钻孔、扩孔和镗孔加工，其刀具为钻头、扩
29、孔钻、镗刀。孔和镗孔加工，其刀具为钻头、扩孔钻、镗刀。镗刀用于孔的精加工，加工中心用的镗刀通常镗刀用于孔的精加工，加工中心用的镗刀通常采用模块式结构，通过高精度的调整装置调节采用模块式结构，通过高精度的调整装置调节镗刀的径向尺寸，可加工出高精度的孔。镗刀的径向尺寸，可加工出高精度的孔。4 4典型及先进的孔加工刀具典型及先进的孔加工刀具（1）数控钻头。）数控钻头。整体式钻头。整体式钻头。机夹式钻头。机夹式钻头。（2）数控铰刀。）数控铰刀。大螺旋升角（大螺旋升角（45）切削刃、）切削刃、无刃挤压铰削及油孔内冷却的结构是其总体发无刃挤压铰削及油孔内冷却的结构是其总体发展方向，最大铰削孔径已达展方向，
30、最大铰削孔径已达 400mm。（3）镗刀。）镗刀。图图4.18和图和图4.19所示分别为山特维克所示分别为山特维克可乐满刀具公司生产的各种类型的粗镗刀和精可乐满刀具公司生产的各种类型的粗镗刀和精镗刀示意图，适合于各种类型孔的镗削加工，镗刀示意图，适合于各种类型孔的镗削加工，最小镗孔直径为最小镗孔直径为 3mm，最大可达，最大可达 975mm。图图4.18 粗镗刀粗镗刀（4）丝锥研发出大螺旋升角（）丝锥研发出大螺旋升角（45）丝锥）丝锥，其，其切削锥视被加工零件材料软、硬状况，设计专切削锥视被加工零件材料软、硬状况，设计专用刃倾角、前角等。用刃倾角、前角等。（5）扩（锪）孔刀。）扩（锪）孔刀。多
31、刃、配置各种数控工具多刃、配置各种数控工具柄及模块式可调微型刀夹的结构形式是目前扩柄及模块式可调微型刀夹的结构形式是目前扩（锪）孔刀具发展方向。（锪）孔刀具发展方向。（6）复合（组合）孔加工数控刀具。）复合（组合）孔加工数控刀具。集合了钻集合了钻头、铰刀、扩（锪）孔刀及挤压刀具的新结构、头、铰刀、扩（锪）孔刀及挤压刀具的新结构、新技术，整体式、机夹式、专用复合（组合）新技术，整体式、机夹式、专用复合（组合）孔加工数控刀具研发速度很快。总体而言，采孔加工数控刀具研发速度很快。总体而言，采用镶嵌模块式硬质（超硬）材料切削刃（含齿用镶嵌模块式硬质（超硬）材料切削刃（含齿冠）及油孔内冷却、大螺旋槽等结
32、构是其目前冠）及油孔内冷却、大螺旋槽等结构是其目前发展趋势，发展趋势，图图 4.19 精镗刀精镗刀图图4.20 复合刀具复合刀具5 5工具系统工具系统 镗铣类数控工具系统是镗铣床主轴到刀具之间镗铣类数控工具系统是镗铣床主轴到刀具之间的各种连接刀柄的总称。其主要作用是连接主的各种连接刀柄的总称。其主要作用是连接主轴与刀具，使刀具达到所要求的位置与精度，轴与刀具，使刀具达到所要求的位置与精度，传递切削所需转矩及保证刀具的快速更换。传递切削所需转矩及保证刀具的快速更换。镗铣类数控工具系统按结构，则又可分为整体镗铣类数控工具系统按结构，则又可分为整体式结构（式结构（TSG工具系统）和模块式结构工具系统
33、）和模块式结构（TMG工具系统）两大类。工具系统）两大类。整体式结构镗铣类数控工具系统中，每把工具整体式结构镗铣类数控工具系统中，每把工具的柄部与夹持刀具的工作部分连成一体，不同的柄部与夹持刀具的工作部分连成一体，不同品种和规格的工作部分都必须加工出一个能与品种和规格的工作部分都必须加工出一个能与机床相连接的柄部机床相连接的柄部 模块式工具克服了整体式工具的不足之处，显出其经模块式工具克服了整体式工具的不足之处，显出其经济、灵活、快速、可靠的特点，它既可用于加工中济、灵活、快速、可靠的特点，它既可用于加工中心和数控镗铣床，又适用于柔性加工系统（心和数控镗铣床，又适用于柔性加工系统（FMS和和F
34、MC）。）。（1）TSG工具系统。工具系统。TSG工具系统属于整体式结构，工具系统属于整体式结构，是专门为加工中心和镗铣类数控机床配套的工具系是专门为加工中心和镗铣类数控机床配套的工具系统，也可用于普通镗铣床。统，也可用于普通镗铣床。工具系统的型号由工具系统的型号由5个部分组成，其表示方法如下：个部分组成，其表示方法如下：工具柄部形式。工具柄部一般采用工具柄部形式。工具柄部一般采用7 24圆锥柄。常用圆锥柄。常用的工具柄部形式有的工具柄部形式有JT、BT和和ST 3种，它们可直接与机种，它们可直接与机床主轴连接。床主轴连接。柄部尺寸。柄部形式代号后面的数字为柄部尺寸。对柄部尺寸。柄部形式代号后
35、面的数字为柄部尺寸。对锥柄表示相应的锥柄表示相应的ISO锥度号，对圆柱柄表示直径。锥度号，对圆柱柄表示直径。7 24锥柄的锥度号有锥柄的锥度号有25、30、40、45、50和和60等。如等。如50和和40分别代表大端直径为分别代表大端直径为 69.85和和 44.45的的7 24锥度。大锥度。大规格规格50、60号锥柄适用于重型切削机床，小规格号锥柄适用于重型切削机床，小规格25、30号锥柄适用于高速轻型切削机床。号锥柄适用于高速轻型切削机床。工具用途代码。用代码表示工具的用途，如工具用途代码。用代码表示工具的用途，如XP表示装表示装削平型铣刀刀柄。削平型铣刀刀柄。工具规格用途代码后的数字表示
36、工具的工作特性，其工具规格用途代码后的数字表示工具的工作特性，其含义随工具不同而异，有些工具该数字为其轮廓尺寸含义随工具不同而异，有些工具该数字为其轮廓尺寸D或或L；有些工具该数字表示应用范围。；有些工具该数字表示应用范围。工作长度。表示工具的设计工作长度（锥柄大端直径工作长度。表示工具的设计工作长度（锥柄大端直径处到端面的距离）。处到端面的距离）。（2 2）TMGTMG工具系统。工具系统。模块式工具系统就是把工具的柄部和工作部分分模块式工具系统就是把工具的柄部和工作部分分割开来，制成各种系列化的模块，然后经过不割开来，制成各种系列化的模块，然后经过不同规格的中间模块，组装成一套套不同用途、同
37、规格的中间模块，组装成一套套不同用途、不同规格的模块式工具。图不同规格的模块式工具。图4.22所示为所示为TMG工工具系统具系统。模块式工具系统都是由下述模块式工具系统都是由下述3个部分所组成。个部分所组成。主柄模块主柄模块模块式工具系统中直接与机床主模块式工具系统中直接与机床主轴连接的工具模块。轴连接的工具模块。中间模块中间模块模块式工具系统中为加长工具轴模块式工具系统中为加长工具轴向尺寸和变换连接直径的工具模块。向尺寸和变换连接直径的工具模块。工作模块工作模块模块式工具系统中为了装卡各种模块式工具系统中为了装卡各种切削刀具的模块。切削刀具的模块。图4.21 TSG82工具系统图图4.22
38、TMG工具系统工具系统6刀具的选择（1）刀柄的选择。）刀柄的选择。在加工中心上，各种刀具分别装在加工中心上，各种刀具分别装在刀库中，按程序的规定进行自动换刀。因此，在刀库中，按程序的规定进行自动换刀。因此，必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的刀具能迅速、准确地装到机床主轴上。工序用的刀具能迅速、准确地装到机床主轴上。加工中心上一般采用加工中心上一般采用7 24的圆锥刀柄。的圆锥刀柄。（2）刀头的选择。）刀头的选择。选择适合的刀具形状和精度，以满足零件形状精选择适合的刀具形状和精度，以满足零件形状精度和尺寸精度的加工要求。度和尺寸精度的加工
39、要求。选择适合的刀片材料和刀片形状，以充分发挥刀选择适合的刀片材料和刀片形状，以充分发挥刀具的切削性能。具的切削性能。刀具几何尺寸的选择则需根据加工条件具体确定。刀具几何尺寸的选择则需根据加工条件具体确定。提示：提示：在选用刀柄要注意以下几点。在选用刀柄要注意以下几点。刀具的刀柄分为整体式工具系统和模块式工刀具的刀柄分为整体式工具系统和模块式工具系统两大类。模块式工具系统由于其定位精具系统两大类。模块式工具系统由于其定位精度高，装卸方便，连接刚性好，具有良好的抗度高，装卸方便，连接刚性好，具有良好的抗振性，是目前用得较多的一种形式。振性，是目前用得较多的一种形式。刀柄的锥度与机床主轴孔必须同规
40、格，且具刀柄的锥度与机床主轴孔必须同规格，且具有良好的配合，一般要求配合面接触度在有良好的配合，一般要求配合面接触度在70%70%以上。以上。刀柄部的淬火硬度一般应比主轴孔的硬度低，刀柄部的淬火硬度一般应比主轴孔的硬度低，否则会损坏主轴孔的精度。否则会损坏主轴孔的精度。与其他机床具有通用性。与其他机床具有通用性。任务任务3 3 数控铣床与加工中心常用夹具数控铣床与加工中心常用夹具 数控铣削加工的特点对夹具提出了两个基本要求：数控铣削加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。固
41、定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。1 1铣削加工对夹具的基本要求铣削加工对夹具的基本要求（1）单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调）单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和节夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。省生产费用。（2）在成批量生产时，才考虑采用专用夹具，并力）在成批量生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。求结构简单。（3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间，减少辅助时间。的停顿时间，减少辅助时间。（4）为满足数控加工精度，要求夹具定位、夹紧精）为满足数控
42、加工精度，要求夹具定位、夹紧精度高。度高。（5）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧元件面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。（6）为提高数控加工的效率，批量较大的零件）为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工可采用气动或液压夹具、多工位夹具。加工可采用气动或液压夹具、多工位夹具。2 2常用夹具常用夹具（1）机用虎钳。在数控铣床加工中，对于较小）机用虎钳。在数控铣床加工中，对于较小的零件，在粗加工、半精加工和精度要求不高的零件，在粗加工、半精加
43、工和精度要求不高时，是利用机用虎钳进行装夹的。机用虎钳的时，是利用机用虎钳进行装夹的。机用虎钳的结构如图结构如图4.23所示。所示。图图4.23 机用虎钳机用虎钳图图4.24 机用虎钳装夹工件机用虎钳装夹工件（2）三爪卡盘。在数控铣床加工中，对于结构）三爪卡盘。在数控铣床加工中，对于结构尺寸不大、且零件外表面为不需要进行加工的尺寸不大、且零件外表面为不需要进行加工的圆形表面，可以利用三爪卡盘进行装夹。三爪圆形表面，可以利用三爪卡盘进行装夹。三爪卡盘也是铣床的通用卡具，如图卡盘也是铣床的通用卡具，如图4.25所示。所示。（3）圆盘工作台。）圆盘工作台。圆盘工作台用来对比较规则圆盘工作台用来对比较
44、规则的内外圆弧面零件铣削加工的装夹，其外观图的内外圆弧面零件铣削加工的装夹，其外观图如图如图4.26所示。所示。（4）直接在工作台上安装。在单件或少量生产）直接在工作台上安装。在单件或少量生产和不便于使用夹具夹持的情况下，常采用这种和不便于使用夹具夹持的情况下，常采用这种方法。矩形工件装夹如图方法。矩形工件装夹如图4.27所示，圆形工件所示，圆形工件装夹如图装夹如图4.28所示。所示。（5）利用角铁和）利用角铁和V形铁装夹工件。角铁装夹方式形铁装夹工件。角铁装夹方式适合于单件或小批量生产，如图适合于单件或小批量生产，如图4.29所示。工所示。工件安装在角铁上时，工件与角铁侧面接触的表件安装在角
45、铁上时，工件与角铁侧面接触的表面为定位基准面。面为定位基准面。图图4.25 三爪卡盘三爪卡盘图图4.26 圆盘工作台圆盘工作台图图4.27 矩形工件装夹矩形工件装夹 图图4.28 圆形工件装夹圆形工件装夹图图4.29 角铁装夹工件角铁装夹工件 图图4.30 V形铁装夹工件形铁装夹工件（6 6）专用夹具装夹工件。）专用夹具装夹工件。图图4.31 专用夹具装夹工件专用夹具装夹工件（7 7）组合夹具装夹工件。）组合夹具装夹工件。图图4.32 组合夹具装夹工件示例组合夹具装夹工件示例1 图4.33 组合夹具装夹工件示例2（8 8）分度头。）分度头。图图4.34 分度头外观图分度头外观图 图图4.35
46、分度头与尾座顶尖的中心重合分度头与尾座顶尖的中心重合图图4.36 分度头和分度头尾座顶尖上夹持长轴零件分度头和分度头尾座顶尖上夹持长轴零件任务4 数控铣削加工工艺分析 首先应熟悉零件在产品中的作用、位置、装配首先应熟悉零件在产品中的作用、位置、装配关系和工作条件，搞清楚各项技术要求对零件装关系和工作条件，搞清楚各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响，找出主要的和关键的配质量和使用性能的影响，找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行工艺性分析。技术要求，然后对零件图样进行工艺性分析。数控加工零件的工艺性分析，主要包括产品的零数控加工零件的工艺性分析，主要包括产品的零件图样分析和结构工艺
47、性分析等。件图样分析和结构工艺性分析等。1零件图样的分析零件图样的分析 检查零件图的完整性和正确性，在了解零件形检查零件图的完整性和正确性，在了解零件形状和结构之后，应检查零件表达是否直观、清楚，状和结构之后，应检查零件表达是否直观、清楚，是否符合国家标准，尺寸、公差以及技术要求的是否符合国家标准，尺寸、公差以及技术要求的标注是否齐全、合理等。标注是否齐全、合理等。图图4.37 数控加工的零件图数控加工的零件图（1）尺寸分析。）尺寸分析。零件图上尺寸数据的给出应符零件图上尺寸数据的给出应符合程序编制方便的原则。合程序编制方便的原则。零件图上尺寸标注方法应适应数控加工编程的零件图上尺寸标注方法应
48、适应数控加工编程的特点。特点。构成零件轮廓几何元素的条件要充分。构成零件轮廓几何元素的条件要充分。（2）零件的技术要求分析。）零件的技术要求分析。零件的技术要求包零件的技术要求包括下列几个方面：加工表面的尺寸精度，主要括下列几个方面：加工表面的尺寸精度，主要加工表面的形状精度，主要加工表面之间的相加工表面的形状精度，主要加工表面之间的相互位置精度，加工表面的粗糙度要求，热处理互位置精度，加工表面的粗糙度要求，热处理要求，其他要求（如未注圆角或倒角、去毛刺、要求，其他要求（如未注圆角或倒角、去毛刺、毛坯要求等）。毛坯要求等）。首先要分析这些技术要求在保证使用性能的前首先要分析这些技术要求在保证使
49、用性能的前提下是否经济合理，在现有生产条件下能否实提下是否经济合理，在现有生产条件下能否实现。然后分清零件的主要加工表面和次要加工现。然后分清零件的主要加工表面和次要加工表面，特别要分析主要加工表面的技术要求，表面，特别要分析主要加工表面的技术要求，因为主要表面的加工过程决定了零件整体工艺因为主要表面的加工过程决定了零件整体工艺过程的主体框架。然后再找出其设计基准，进过程的主体框架。然后再找出其设计基准，进而遵循基准选择的原则，确定加工零件的定位而遵循基准选择的原则，确定加工零件的定位基准，分析零件的毛坯是否便于定位和夹紧，基准，分析零件的毛坯是否便于定位和夹紧，夹紧方式和夹紧点的选取是否会有
50、碍刀具的运夹紧方式和夹紧点的选取是否会有碍刀具的运动，夹紧变形是否对加工质量有影响等。动，夹紧变形是否对加工质量有影响等。（3）零件的材料分析。）零件的材料分析。分析零件毛坯材料是否分析零件毛坯材料是否能够满足使用性能的要求及其加工工艺性，即能够满足使用性能的要求及其加工工艺性，即分析零件材料的机械性能和热处理状态。分析零件材料的机械性能和热处理状态。（4）几何要素关联条件的分析。）几何要素关联条件的分析。构成零件轮廓构成零件轮廓的几何元素（点、线、面）之间的关联条件的几何元素（点、线、面）之间的关联条件（如相切、相交、垂直和平行等），是数控编（如相切、相交、垂直和平行等），是数控编程的重要依