何谓数控加工中心刀具管理

何谓数控加工中心刀具管理（通用6篇）

何谓数控加工中心刀具管理 篇1

数控加工中心刀具管理

日期：2009年11月09 来源：沈阳第一机床厂 关键字：加工中心

1．刀具管理的重要性

随着社会化大生产的不断发展，加工中心、数控车床、数控镗／铣床等数控设备已经越来越多地引入现代机械加工的企业当中。随之而来的是大批的数控刀具出现在生产的第-线，成为数控加工中的主要角色。

在加上中心、柔性制造单元和柔性制造系统筹自动化加工设备中，不但每台加上中心有自身的刀库，而且在系统中通常还配有一个总刀库一一中心刀库。如果需要，还可在每台机床旁设置／J具缓冲存储栅。在中心刀库巾，主要是存放不经常使用的某工序的特殊刀具及各种刀具的备用刀具，以便当刀具损坏时，能及时换上新刀具。在一个具有5～8台机床的柔性自动化加工系统中，可能需要配备1000把刀具以上，这取加工中心决于加丁零件的品种和数量。即使一台加工中心自身的刀库，少则十几把刀具，多则几十把甚至一百多把刀具。每把刀具都包括两种信息：一种是刀具描述信息，即静态信息，如刀具识别编码和几何参数等；另一种是刀具状态信息，即动态信息，如刀具所在位置、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命(min)、刀具刃磨次数等。所以，与刀具有关的信息量很大。要将这些大量的刀具及有关信息管理好，必须有一个完善的计算机刀具管理系统，才能解决多品种零件加工对刀具的需求。

2．刀具管理的任务

刀具管理就是及时而准确地对指定的机床提供适用的刀具，以便在维持较好的设备利用宰的情况下，生产出所需数量的合格零件。因此，刀具管理最重要的准则是：刀具供加工中心应及时，通过时间短，刀具储存量少，组织费用少。柔性自动化加工系统中的刀具管理包括以下几个方面。

(1)刀具室的控制与管理。刀具首先在刀具室内与刀夹装配成刀具组件，并在调刀仪上调好尺寸，然后编码待用。根据加工零件需要，调用相应的刀具组件井分配给机床。应按自动加工系统的需要，对刀具的库存量进行控制，使刀具冗余量最小。

(2)刀具的分配与传输。刀具的分配是根据零件加工工艺过程和加工系统作业调度计划及刀具分配策略决定的。第1种刀具分配策略，是一批零件使用一组刀具，当加工完一批零件后一组刀具全部更换。这种箫略使加工系统刀具库存量很大，但控制软件简单。第2种刀具分配策略，可以几种零件使加工中心用—‘组刀具，在成组技术基础上确定一组零件所需的刀具，加工完毕后所有刀具送回刀具室。这种策略可减少刀具库存量，但需要比较复杂的控制软件。

当然，根据具体情况，还可以采用其他刀具分配策略，如加丁某几种零件后，保留适用于下几种零件加工的刀具，而取走其余刀具，再补充必要的刀具，以便进行以后几种零件加工。

这样可大人减少刀只库存量，但控制软件更加复杂。关于刀具的传输，人的自动化加工系统采用无人小车(AGV)，而小的系统则用机械手和高架传送带等。

(3)刀具的监控。在加工过程中，应对刀具状态进行实时监控和对刀具的切削时间进行累计，当达到规定的使用耐用度晌，刀具要重磨或更换。当发生／J具破损时，机床应立即停车，并发出报警信号，以便操作人员及时处理。

(4)刀具信息的处理。处理／J具各种静、动态信息，使这些信息在机床、刀具室、主控计算机之间传输，有些动态信息必须在加丁系统运行时不断进行修改。刀具标准化问题加

工中心也是刀具管理的重要任务，应结合加工工艺过程的标准化统一考虑以卜问题：①尽可能使用通用刀具，少用特殊的非标准刀具：

②使用不重磨刀片，采用标准的模块化的刀夹装置；

③使用可调刀具，以减少刀具的种类。

3．刀具系统的管理过程

(1)自动换刀刀库中刀具的管理

在单台加工中心上加丁零件时，也必须准确无误地从刀库中取出所需的刀具。从刀库中选刀的方式，一般可分为顺序选择和任意选择两种：

①顺序选择方式。将预调整的刀具组件按加工的工序依次插人刀库中，加工时，根据数控指令，依次用机械手从刀库中取出刀具，每次换刀时刀库依次转动一个刀座位置。这种方式，刀库驱动控制非常简单，但刀库中的任一把刀具在零件整个加工中不能重复使用。②任意选择方式。仟意选择方式是预先把刀库中的加工中心每把刀具(或刀座)都进行编码，刀库运转中，每把刀具都经过识别装置接受识别。当某一把刀具的编码与数控指令代码相符时，刀具识别装置即发出信号，令刀库将该把刀具输送到换刀装置，等待机械手取出使用。这种方式的优点是刀具可以重复使用，减少了刀具库存量，刀库也可相应小些，但刀库驱动控制比较复杂。

(2)刀具的识别

在数控加工的刀具管理中，刀具识别非常重要。从原理上看，可以有多种不同的方法来实现刀具的识别，分为接触式识别和非接触式识别两种。图7—l所示为采用接触式识别方法的钻头夹头。

在夹头前端组装了一些表示刀具编码的环，称为数码环，预先规定大直径的数码环为“广，小直径为“o”。数码环司以是大直径或小直径的，图中有5个数码环，故有2’：32种组合情况，即32种刀具编码。图示编码为11010，刀库储存量越多，则数码环数日也越多。在刀库附近有一接触式刀具识别装置，从其中伸出与数码环数量相等的几个触针。根据触针与数码环接触与甭，即可判断数码环是大直径的，还足小加工中心直径的。每个触针与一个继电器连接。当数码环为大直径时，与触针接触，继电器通电，其数码为“1”：当数码环足小直径时，与触针不接触，继电器不通电，其数码为“0”。只有当各继电器读出的数码与所需刀具的数码一致时，／J库才由抑制装置操纵自动停止，然后被机械手取出／J具并输送到机床主轴上，从而实现自动换刀。

近年来，条形码U／‘泛地应用于刀具识别技术中，这是因为条形码可以在很小的尺寸范围内容纳极高密度的信息，而旺易于实现信息识别的自动化。所谓条形码，足指一组印在浅色衬底上的、深色的、粗细不同的条形码符。实际上是采用国际上通用的编码方法，通过K条形线条的某种排列组合而得出—定含义的编码。条形码识别系统由光源、条形码标记、光敏元件和读出控制电路组成，如图7—2所示，当识别装置加工中心中光源发出的光线别向桂动的刀具上的条形码标记时，由于条形码标记上的线条本身粗细不同、线条间隙宽窄不同和衬底的反射串不同，就会产生强弱小同的反射光，井经聚光镜聚焦在光敏元件上，不同强弱的反射光使光敏元件输出的信号电流人小也随之不同。这—电流信号送入读出控制电路后，经放大、整形，最终转换成数字信号，将其送入计‘算机或其他逻辑电路中作必要的处珲，即可实现刀具的识别。这种识别方法是在非接触状态下工作的，不会由于磨损和接触不良而造成故障，因而工作可靠。

(3)柔性制造系统刀具的管理

在柔性制造系统中，刀具管理的方法主要是在该系统的中央控制系统十建立刀具数据文件，其主要内容包括刀具编码、刀具名称、刀具大小识别号、刀具耐用度、刀位号、加工中心刀具补偿类型、刀尖半径、刀具半径、刀具长度及其公差、切削用量和刀具监测信息等。

其中，刀具编码是刀具管理最基本、最重要的信息，是接个加工系统中刀具识别的依据。每一把刀具必须占有且只能占有一组编码，用于计算机识别刀具。通过编码就可查出刀具的尺寸、耐用度及其在系统内的位置。这种编码不影响刀具在机床刀库或中央刀库的存放位置。至于编码的方法，各种加丁系统均根据具体情况而定。

加工系统运行时，通过不断修改预定的刀具数据文件和调刀仪把刀具的实际参数输入后，就町建立一套刀具的实际数据文件，存储于十央控制系统的中央刀具数据库中，再由中央控制系统通知各加丁中心实现刀具在加工系统各部分之间的传送并进行加工。通过加工系统控制终端显示的菜单，采用人机对话形式，加工中心实现刀具在整个加工系统运行中的管珲过程。

科学的刀具管理能为用户节省可观的刀具费用，因此，开发刀具管理技术和相关的软件、硬件已成为刀具制造商的业务范围，并由此将有关刀具正确使用的知识、数据和信息传递给用户。

Walter公司的TDM刀具管理软件，可从工件材料、库存、切削参数、刀具寿命、采购供应等不同方面对刀具进行全面管理。日研公司的TMSWindows刀具管理系统，包括刀具自动识别(m)的功能。Kennametal公司推出的供用户存放和管理刀具的TOOL BOSS刀具柜，包括一千刀具柜管理软件，机床操作者凭个人使用的密码通过屏幕引导可打开相应的抽屉．领取一定数量的刀片或刀具，刀具管珥人员叼根据加工的需要事先设置各机床操作者领取的刀具品种、规格、数量及其最低的库存量，相关的各级管理人员凭设置的权限不同层次和密码可进入该系统的不同层次，了解有关的数据，系统还司连接到公司的局域网实现数据共享，并町与供应商联网加工中心，及时补充消耗的刀具。该公司的系统可以减少资金占用率，(最多时)可减少90％、减少刀具仓储成本50％，减少内部刀具管胛费用近90％。

德国Walter公司的TDM easy软件，向用户推荐该公司的各类刀具加工小同千件材料时的切削参数。Walter公司的TDM刀具管理软件具有缩短计划时间、使调整时间和工序间断时间降至最低、减少刀具种类、促进刀具标准化、减少刀具库存，以及对刀具订货进行控制的功能等。Sandvik Coromm~t公司开发的Auto TAS刀具管理软件，有11个集成模块。该软件可为该公司提供3000多种刀具的CAD模型(几何尺寸、检测、装配)，可自动选择该公司样本与电子样本中的刀具使用，提供各种刀具的库存位置、成本、供应商、切削性能、刀具寿命及要加工工件的加工中心信息。AutoTAS刀具管理软件还提供刀具库存管理、购买、统计分析，报表，刀具室计划与质量控制等功能。Mapal公司推出的全球刀具管理系统可为用户提供正确的刀具品种和数量，可为用户建立服务部，负责刀具的重磨、调整、发放等业务，帮助用户分析、评价加下过程等。

何谓数控加工中心刀具管理 篇2

孔加工的主要方式是钻削、铣削、镗削和铰削, 刀具分别是钻头、立铣刀、镗刀和铰刀等。因加工情况不同, 刀具类型选用有所区别。

下面针对变速器壳体加工的实际情况, 介绍壳体类零件加工中遇到的问题和刀具选择方法。

1钻头的选择

钻头一般采用普通麻花钻 (如图1) 。麻花钻有高速钢和硬质合金两种。

刀具柄部分为直柄和锥柄两种。直柄工具的刀柄主要是弹簧夹头刀柄, 其具有自动定心、自动消除偏摆的优点, 所以小规格的刀具最好选用该类型。

麻花钻主要由工作部分和柄部组成。工作部分包括切削部分和导向部分。

麻花钻的切削部分有2个主切削刃、2个副切削刃、1个横刃。

麻花钻的导向部位起导向、修光、排屑和输送切削液作用。

麻花钻用于精度较低孔的粗加工, 例如壳体的螺栓过孔、螺纹底孔、定位销孔的预孔、轴承孔的预孔。加工中心在钻孔过程中常出现的问题是加工孔的位置尺寸不稳定。选用合适的刀具可避免此问题的产生。

刀具切削部分的几何参数对切削效率和加工质量有很大影响。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。由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变, 实际工作的角度和标注的角度有所不同, 但通常相差很小。

加工中心所用夹具没有钻套定心导向, 钻头在高速旋转切削时受两切削刃上切削力不对称的影响, 会发生偏摆运动。而且钻头的横刃长, 在壳体面上钻孔时不能起到定心作用, 所以钻头在接触工件平面的瞬间极易出现打滑现象, 加工后易出现孔的位置尺寸不稳定、孔径大小不均匀的缺陷。

因此在平面钻孔时, 为了提高孔的形状及位置精度, 必须在钻孔前增加一道工序, 用中心钻头钻预孔。中心钻 (如图2) 的钻尖直径一般只有Φ3 mm, 没有横刃, 顶部是尖角, 在加工中直接定位钻削, 在平面上钻出定心点。定心点起到引导的作用。钻头靠定心点的引导就不会出现偏移现象。

在大批量生产中, 中心钻的增加会同时带来节拍上的增加, 因此此方法不适于批量大的生产。为减少节拍也可采用直接定心钻头 (如图3) 。该种刀具的材料是硬质合金, 钻头的钻尖直接定心, 能保证孔的位置精度。但这种刀具的二次刃磨技术要求较高, 需用专用机床刃磨, 生产成本大。

考虑到钻头没有钻套的导向及固定作用, 要注意钻头加工时受到的轴向切削力。钻头在切削过程中其轴向力占总钻削力的50%~60%。轴向力易使钻头钻孔偏斜。所以为了提高钻头的刚性, 应尽量选用较短的钻头, 但麻花钻的工作部分应大于被加工孔的深度, 以便排屑和输送冷却液。同时还应注意钻孔时进给量的选用, 应按照加工材料的硬度和刀具给定的参数选用合适的进给量。在加工直径大于30 mm的孔时, 应选用钻、扩工艺, 先用小直径尺寸钻头, 再用钻径尺寸相当的钻头。

钻远离端面的孔时, 应选用刚性好的接长杆, 而不用长钻头, 以避免钻头的摆差大而不能保证孔的形位尺寸精度。当接杆直径受到限制时, 接杆应选用重金属材料并带有防振装置。

因刀具旋转, 加工中心钻孔时切屑的流出方向在不断改变, 所以切屑的排出比较困难。特别是加工高硬度材料或加工盲孔、深孔、小直径孔时, 排屑困难, 以至于钻头的散热不好, 大大降低了刀具使用寿命和生产效率。但新技术的出现及时解决了这个问题。现在的钻孔加工一般都采用带有内冷却孔的钻头。刀具在高速旋转过程中有压力极高的冷却液从冷却孔内喷出, 可及时将热量带走, 保证了排屑通畅及表面加工质量稳定和良好的刀具寿命。

所以, 在大批量生产中, 选用直接定心的内冷却钻头或复合钻头可提高生产效率。小批量生产中, 选用中心钻与普通钻头组合加工, 可以降低生产成本。

钻削Φ20~Φ60 mm深径比小于3的浅孔时, 选用可转位浅孔钻。其结构是浅直排屑槽并带内冷却通道, 在刀体的头部装有一组刀片。这种钻头具有切削效率高, 加工质量好, 使用寿命长的优点, 广泛应用于大孔径浅孔加工。

对于深径比大于5小于100的深孔, 需要用钻模, 一般不在加工中心加工。

2铣刀的选择

在变速器壳体的加工中, 铣削主要用于粗、精铣壳体的端面及孔的粗加工。铣削加工时常遇到的问题是铣平面后, 表面粗糙度不能达到工艺要求, 因此就需要根据加工的具体情况选用合理的铣刀, 以避免问题的发生。

铣刀的种类很多, 加工中心常用的有面铣刀、立铣刀、键槽铣刀。

(1) 面铣刀的结构多为套式镶刀片结构, 圆周表面和端面上都有切削刃。刀片一般选用硬质合金材料, 铣削速度高, 加工效率高, 加工表面质量较好, 并可加工带有硬皮和淬硬层的工件。现多采用可转位式镶刀片结构的面铣刀。

在铣削壳体类零件的端面时, 因为壳体零件外壁薄, 刚性不好, 会产生振动, 因而影响工件表面质量, 同时产生较大噪声。对于此问题可采用密齿端面铣刀, 用小进给量让铣刀的多个切削刀刃同时在工件上切削, 达到冲击平稳, 减小工件振动, 降低表面粗糙度, 同时也降低噪声的目的。

当粗铣或铣不重要的加工平面时, 可使用粗齿铣刀, 因其可承受大的切削深度;当精铣时, 可选用密齿铣刀, 用小进给量达到低的表面粗糙度;当铣材料较硬的金属时, 必须选用密齿铣刀, 同时进给量要小, 以防止振动。

粗铣时铣刀直径要小些, 因为粗铣时加工余量大, 切削力大, 选小直径铣刀可减小切削扭矩。精铣时, 铣刀直径要尽量大些, 能够包容整个加工宽度, 以提高加工精度和加工效率, 减少接刀痕迹。

铣削时有冲击, 所以刀具前角应尽量小些。在加工强度和硬度都很高的材料时可以选择负前角刀片。

(2) 立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃, 它们可以同时进行切削, 也可单独进行切削。立铣刀的圆柱表面为主切削刃, 端面上的切削刃为副切削刃。主切削刃为螺旋齿, 这样可增加切削的平稳性, 提高加工精度。普通立铣刀的端面中心无切削刃, 所以立铣刀不能做轴向进给, 但在扩孔时可以轴向进给。

在普通钻床上刀具只能做轴向进给运动, 被加工孔的孔径大小由刀具的外圆尺寸保证。而加工中心刀具的走刀路径不同于普通钻床, 加工中心的刀具既能轴向进给, 也可以像卧式铣床那样做横向进给, 所以刀具按设定的程序指令可随意行走。因此, 在加工中心上用螺旋插补指令, 采用立铣刀扩孔, 只选用一把刀具就可完成多个不同孔径的加工。

例如, 用Φ20 mm的立铣刀可以只做轴向进给直接扩出Φ20 mm的孔径, 也可以按螺旋插补指令进行扩孔铣削, 刀具的走刀路径是螺旋型的进给, 程序中给定的螺旋半径就是所需要扩孔的孔径尺寸。因此, 用Φ20 mm的立铣刀可进行Φ20 mm以上的孔径粗加工。孔径大小由机床工作台行程决定, 而不是靠刀具外型尺寸决定。从而避免了多种孔径刀具的选用, 大大降低了生产成本。

因此, 在加工中心小批量生产中, 立铣刀可以代替粗镗刀进行大孔径的粗加工。选用立铣刀而不用专用镗刀, 可以降低生产成本。

3镗刀的选择

镗削的主要特点是获得精确的孔的位置尺寸, 得到高精度的圆度、圆柱度和表面粗糙度。所以, 对精度要求高的孔可用镗刀来保证。

和其他孔加工相比, 镗孔加工属于一种较难的加工。因为加工中心机床是主轴带动刀具转动, 机床不具有加工直径调节功能, 所以在镗刀上必须安装具有微调机构的装置, 通过调整微调机构, 达到满足加工的目的。可加工出H7、H6精度等级的孔。

(1) 镗刀按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。

粗镗一般是双刃刀片, 每转进给量可提高1倍, 生产效率高;因为受力均匀, 同时可消除切削力对镗杆的影响。而精镗刀具是单刃刀片, 属于悬臂状态, 因此加工后孔径的稳定性和圆度误差成了镗孔常出现的问题。镗孔后孔的位置精度超差也是经常出现并难以解决的问题。

镗孔的位置精度主要由机床的系统刚性和工作台重复定位精度决定。但镗刀的选用对其也有一定的影响。选用镗刀先要考虑刀具系统刚性。镗刀的系统刚性是决定产品质量和生产效率的关键因素。镗刀系统的刚性包括刀柄、镗杆、镗头以及中间连接部分的刚性。镗刀的动平衡也属于系统刚性的范畴, 如果镗刀是质量较大的大孔径刀具, 必须要进行动平衡检测。镗刀自身动平衡量超差, 在转动时因不平衡离心力的影响容易导致振动的发生。特别是在高速加工时, 刀具的动平衡性对工件质量会产生很大的影响。

单刃镗刀切削时受力不均匀, 刚性差, 容易引起振动。所以, 镗刀系统中还应考虑刀片的形状、材质等细节问题。刀片的前角、后角、刀尖半径、断屑槽形状的不同所产生的切削抗力也不同。切削时振动的发生使孔径不稳定, 表面粗糙度不合格。在精加工铸铁类材料时, 镗刀片Kr取90°, 可加工出高质量的表面粗糙度;在粗镗钢件孔时, 刀片Kr取60°~75°, 可提高刀具使用寿命。

(2) 镗刀按结构分为一体式镗刀和模块式镗刀。

一体式镗刀主要用在批量产品的生产线或专用机上, 但实际上机床主轴与刀具连接方式的规格多种多样, 大小也有所不同。即使规格、大小都一样, 有可能拉钉形状、螺纹不一样, 或者法兰面形状不一样。这些都使一体式镗刀的选择受到机床的限制。特别是近年来, 市场结构、市场需要日新月异, 产品周期日益缩短, 这就要求加工机械以及加工刀具有更充分的柔性。所以, 一体式镗刀不适于现在的生产形式。

模块式镗刀分为主柄、加长杆、镗头、刀片等多个部分, 可根据具体加工要求用模块方式进行自由组合。这样不但大大减少了刀柄的数量, 降低了成本, 也可以迅速对应各种加工要求, 并延长刀具整体的寿命。所以, 在批量小的产品上刀具应该选用模块式镗刀。

4铰刀的选择

铰孔一般在加工的最后阶段, 大部分用于直径小于Φ25 mm孔的精加工。铰刀 (如图4) 是成型刀具, 不需要调整, 因此操作方便, 工作效率高。铰刀的齿数多、导向好, 容屑槽浅、刚性好, 加工后孔的精度可达到IT6~IT8, 粗糙度达Ra0.4~1.6μm。

铰刀的柄部分为直柄、锥柄两种。直柄工具的刀柄主要是弹簧夹头刀柄, 其具有自动定心、自动消除偏摆的优点, 所以小规格的刀具最好选用该类型。

铰刀不能修正孔的偏心, 无法获得精确的位置尺寸精度。如果铰刀加工后的孔位置尺寸不稳定, 应在其前序增加定心效果好的镗工序。

铰孔常遇到的问题是孔径圆度超差, 选用不等分铰刀可修正孔的圆度超差。

在实际加工中要注意铰孔前的底孔尺寸, 底孔尺寸公差要尽量小。底孔所留的加工余量直接影响铰孔的孔径。对于180~220 HBS的铸铁类材料, 加工Φ8~Φ20 mm的孔, 铰削留的余量控制在单边0.15~0.25 mm内效果较理想。如果孔的余量太大, 铰削时产生径向挤压, 加工后孔的实际尺寸会偏小, 不能达到工艺要求, 同时也降低了刀具使用寿命;如果单边加工余量过小只有0.01~0.03 mm, 铰刀只能起到修光的作用, 无法切削材料, 孔径同样达不到工艺要求。

在大批量生产中, 采用整体硬质合金铰刀抗振性好, 耐用度比高速钢镶齿刀高, 可提高生产效率。

因为铰刀是成型刀具, 铰刀刃磨后可以继续使用但会影响孔的精度, 所以大孔径的精加工尽量不采用铰刀, 而选用镗刀, 用更换刀片调整尺寸的方式来保证孔的尺寸精度, 这样会降低生产成本。

在加工IT5~IT7级、表面粗糙度Ra0.8μm的孔时, 可采用机夹硬质合金刀片的单刃铰刀。该刀具结构如图5。

何谓数控加工中心刀具管理 篇3

摘 要：随着我国的工业化进程的不断推进，我国的制造业有了突飞猛进的发展，特别在机械模具方面更如雨后春笋。为此对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对产品不仅提出了精度和效率的要求，而且也对机床提出了通用性和灵活性的要求。零件加工程序通常是按零件轮廓编制的，而数控机床在加工过程中的控制点是刀具中心，因此在数控加工前数控系统必须将零件轮廓变换成刀具中心的轨迹。如此一来数控机床实际加工轮廓和理想轮廓就有很大的出入，因此我们必须对实际刀具路径作出分析提出具体优化方案。实际加工中刀具轨迹的合理安排占据着重要地位，因为刀具路径的合理性直接关系到工件的精度、表面质量及性能。

关键词：球面加工；刀具路径；宏程序；螺旋插补

0 引言

在实际生产加工中曲面的加工编程往往有自动编程和宏程序手工编程两种形式。自动编程常常借助于CAD/CAM软件，由于CAD/CAM软件构造曲面的底层数学模型所限，也由于CAD/CAM软件对曲面生成刀具轨迹的逼近原理所限，在执行事实上真正的整圆或圆弧轨迹时，软件无法智能地判断，生成的程序并不是G02/GO3指令，而是G01逐点逼近形成的圆。如此一来不但生成的程序指令占据庞大的空间使得机床反应迟钝，更重要的是由于直线逼近原理会使在造型期间的计算误差在加工过程中被放大進而影响工件精度及表面质量。本文以典型外球面的曲面手工编程加工为例详细进行了加工分析，并以实践方式得以论证。通过详细实践操作、详细分析最终得出加工路径的合理性对实际加工工件的性能及质量的影响，重要的是加工分析思路，由此可以更大程度影响以后实际加工，并且对于数控教学也有很大的指导意义。

1 外球面加工基本知识

1.1 球面加工常用刀具的选择

粗加工可以使用键槽铣刀或立铣刀，也可以使用球头铣刀。精加工应使用球头铣刀。

图1-1

1.2 球面加工的走刀路线

一般使用一系列水平面截球面所形成的同心圆来完成走刀。在进刀控制上有从上向下进刀和从下向上进刀两种，一般应使用从下向上进刀来完成加工，此时主要利用铣刀侧刃切削，表面质量较好，端刃磨损较小，同时切削力将刀具向欠切方向推，有利于控制加工尺寸。

1.3 进刀控制算法

1.3.1 进刀点的算法

图2-4

2.2.3 三维螺旋加工宏程序

主程序

O1010 注释说明

S1000 M03

G54 G90 G00 X0 Y0 程序开始，定位于G54原点

G65 P1011 X50.Y20.A50.B5.C0.M1.F1000 调用宏程序O1011

M30 程序结束

自变量赋值说明

#1=（A） 半球的半径

#2=（B） 球头铣刀的半径

#3=（C） （ZX平面）角度设为自变量

#13=（M） 角度#3每次递增量

#9=（F） 进给速度

#24=（X） 球心X坐标

#25=（Y） 球心Y坐标

宏程序 注释说明

O1011

G54 X#24 Y#25 在半球中心建立局部坐标系

#4=#1+#2 球头铣刀中心与半球中心连线的距离#4

G00 X0 Y0 Z[#1+30.] 定位于半球顶面上方（安全高度）

X[#4+1.] G00移动到X[#4+1.]处

Z[-#2+1.] G00移动到最底部（圆球直径处）上方1.处

G01 Z-#2 F[#9*0.3] G01进给至最底部（半球直径处）

X#4 G01进给贴近半球面

G02 I-#4 F#9 顺时针走1圈整圆

WHILE[#3LT90]DO1 如果#3<90，循环1继续

#5=#4*COS[#3] （ZX平面内）当前点刀尖对应的X坐标值

#6=#4*COS[#3+#13] （ZX平面内）下一点刀尖对应的X坐标值

#7=#4*SIN[#3+#13]-#2 （ZX平面内）下一点刀尖对应的Z坐标值

G02 X#6 I-#5 Z#7 F#9 G02螺旋加工至上一层

#3=#3+#13 （XZ平面内）角度#3依次递增#13

END 1 循环1结束（此时#3=90）

GOO Z[#1+30.] G00快速提刀至安全高度

G52 X0 Y0 恢复G54原点

M99 宏程序结束返回

注意：

①ZX平面内角度#3为自变量，做到3D等步距加工；

②由于角度#3的初始值可以设定，因此即使不是一个完整的半球也可套用此程序；

③实践加工证明，螺旋插补的加工方法使得加工流畅合理，特别是工件表面粗糙度得到了很大改善，除此以外，螺旋插补加工宏程序结构简单，过程简短精良容易编写。也正是以上程序的编写特点，决定了机床在执行程序时无需緩冲，由于其加工的流畅性极大地加快了加工速度，提高了生产效率。这种加工方法完全符合工业生产要求，这种改进思路完全符合机械加工领域的发展方向。

3 结论

生产实践表明灵活安排加工工序，合理设置刀具加工路径，在数控加工中有着重要的意义。它给我们的编程和加工带来很大的方便，能大大地提高工件精度、表面质量以及工作效率。？

本文通过一个简单的加工实例揭示了机械加工领域发展前进的过程，发现在机械加工领域里学习和创新是永无止境的，只要善于钻研刻苦努力技术水平和学术理论定能攀上新的台阶。在以后的工作中我将秉承精益求精的思想，遇见问题要多思考多和别人多探讨，争取找到最佳解决方案。笔者衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！

参考文献：

[1]叶伯生主编.数控原理及系统[M].中国劳动和社会保障出版社，2004.

[2]王荣心主编.加工中心培训教程[M].机械工业出版社，2006.

[3]陈海舟主编.数控铣削加工宏程序[M].机械工业出版社，2006.

[4]翟瑞波，白一凡主编.数控编程与操作实例[M].中国劳动和社会保障版社，2005.

[5]冷柏军主编.数控机床操作与实例分析[M].北京：中国财政经济出版社.

[6]陈蕴博主编.数控编程技术与实例解析[M].北京：国防工业出版社.

作者简介：

熊福意，男，1982年2月出生，讲师，汉族，湖南长沙人，毕业于天津职业技术师范大学，工学学士，数控专业教师，教学研究方向：数控技术应用。

何谓数控加工中心刀具管理 篇4

为了保证在校学生的人身安全，维护正常的教育教学秩序，学校开展每月一次的“禁止管制刀具进校园”集中宣传收缴活动。为把本活动深入开展，打造平安校园，特制定以下工作措施：

一、管制刀具的范围

根据本校情况，列入管制刀具的范围是：匕首、三棱刀（包括机械加工用的三棱刮刀）、带有自锁装置的弹簧刀（跳刀）及其它相类似的腰刀、靴刀、猎刀、伞兵刀等。

二、管制刀具的持有和使用

机械加工用的三棱刮刀，只准在食堂和实验室中使用，不得随意带出工作场所。

三、管制刀具的管理

1、使用管制刀具的场所，必须建立、健全采购、保管、领取、使用及回收等安全管理制度，把管制刀具管理的各个环节，纳入岗位责任制的内容。购入、保管、领用管制刀具，要详细登记。废旧的管制刀具，要统一收回，由学校负责销毁或处理。无论单位和个人，对管制刀具应妥善保管，不得随意赠送、转借他人。各部门要切实加强对管制刀具管理工作的监督和检查，发现问题要及时解决，以确保安全。发现管制刀具丢失、被盗，要积极查找，并及时报告公安保卫部门。凡因保管不当，造成丢失、被盗，并因此造成严重后果的，要追究有关人员和领导的责任。

2、任何学生和教学及教辅人员不得把管理刀具带入校园，若发现学生有携带管制刀具的，要及时没收并通知其家长，指出携带管制刀具的危害性。

3、对于不属管制范围内的其它生产、生活用的各种刀具，请携带着要保管好，并不准拿在手里对其他同学或老师进行威胁、恐吓或嬉戏，减少造成伤害的可能性，以利维护社会治安，保障公共安全。

4、班主任每两周一次管制刀具的检查，每月一次上报，对发现的管制刀具等危险物品，要进行没收并上报学校，学校要把结果上报到中心学校。

5、对于私自隐藏管制刀具并拒不上交的人员，应及时报请派出所进行处理，造成伤害事件的将根据情节轻重报请司法机关进行处理。

蒲场镇中心学校

何谓数控加工中心刀具管理 篇5

1 问题的提出

应用高速加工中心加工缸体的缸盖,技术要求为平面度0.02,表面粗糙度为R0.8,加工时,采用机床厂推荐的切削参数:切削速度为V=1 100 m/min,f=0.08 mm,ap=0.76 mm,刀具参数为操作人员根据经验选用,加工后,粗糙度、平面度不能稳定在技术要求内,废品率较高,厂方希望分析质量问题的原因,并提出相应的工艺措施。

通过现场的产品分析与工艺过程的了解,初步确定问题存在于刀具参数的选择,为了验证,对加工过程进行了有关实验。

2 实验

2.1 实验目的

影响切削表面质量的因素很多,在一定的切削用量下,可以从人-机床-刀具-工件组成的工艺系统进行系统的分析[3]。本实验主要研究刀具参数,主要是刀具的前角、后角、刀具悬伸量及刀尖圆弧半径对切削质量的影响,验证不同刀具参数的切削效果,寻求不同参数影响加工质量的程度,并从中优化一组刀具参数。

2.2 实验对象及条件

切削对象为柴油机缸盖,材料为ZL102,属铝硅镁系合金,主要成分为Si10%~13%,Mg0.25%~0.45%,Al>85%,力学性能:σb=153 MPa,δ10=2%,HBS为50。

实验时采用机床厂提供的推荐用切削参数V=1 100 m/min,f1=0.08 mm,ap=0.76 mm。

机床为高速加工中心型号HS-664,产地意大利FLDIA公司。

刀具材料为涂层硬度合金[4],刀具型式为准18立式铣刀。

采用干涉显微镜测量粗糙度。

2.3 实验方案

由于影响切削表面质量的因素较多。在实际加工中,这些因素相互影响相互制约,若采用单因素分析法,难以找出各因素影响的内在联系,且实验量太大。为使实验所选因素水平具有代表性,本实验采用正交试验设计,其特点是针对各因素取定几个水平,按均匀搭配的原则安排试验,并对实验结果进行统计分析,寻求影响加工质量的主要因素,并获取最优方案。

2.3.1 实验因素及水平的确定

根据现场产品及工艺分析,结合高速加工的特点,确定刀具的前角γ,后角α,刀尖圆弧半径εr,刀杆悬伸比L/D为实验因素。

各因素的水平,根据高速加工时刀具的参数选择范围表1确定,实验的因素水平表见表2。

2.3.2 正交试验表设计

根据前述分析,本实验采用四因素三水平正交实验,正交试验表为L(9)34[5]。

2.4 试验结果及分析

按正交试验表安排的试验号,依次进行了切削实验,记录试验结果,填入表中,得到实验结果见表3。

通过实验结果的统计分析,得出各因素的极差,按大小依次为悬伸比、前角、后角、刀尖圆弧半径,各因素的水平均值中,A1,B3,C1,D3为最小。

3 讨论

切削过程中,刀具的后角α、前角γ、刀尖圆弧半径εγ及悬伸比L/D都对表面粗糙度产生影响,且相互制约,影响程度见图1。

刀具悬伸比与前角对粗糙度影响较大,这是因为悬伸比越大,则刀具刚度越差,在高速切削中,因振动而影响粗糙度。前角影响粗糙度与前刀面间的摩擦有关,影响刀具的锋利程度,同时对刀具的散热效果影响较大。从而对粗糙度造成较大影响。大后角虽然对切削有利,但影响刀具的刚度与散热效果,两种作用相互抵消,故对粗糙度影响有限。刀尖圆弧半径较大时,在低速切削时,有利于提高表面质量,但高速切削时,因进给量很小,故对粗糙度影响较小,这从实验结果得到证实,这也是高速切削异于常规切削的特点之一,须引起加工时注意。

刀具的前角与后角对刀体的实体大小产生较大影响,过小的实体会削弱刀具刚度,同时使刀具温度易于升高。而这些都是高速切削的主要影响因素。

本次试验主要针对表面粗糙度进行刀具参数优化,它们对切削力及温度变化如何影响,需要通过试验进一步研究。

选择刀具参数时,不但要考虑刀具参数对表面粗糙度的影响,还要考虑刀具参数对刀具磨损及切削力、切削温度的影响,因此刀具参数选择不能单一考虑某一方面的要求。

从提高和稳定产品表面质量考虑,优化后的刀具参数为A1B3C1D3。

4 应用论证

将优化后的刀具参数为A1B3C1D3,提交厂方后,厂方按该参数进行加工,表面粗糙度为Ra0.6~0.8,一次良品率为98%,优化结果满足了加工要求。同时优化所得参数及优化过程对同类产品的加工也具有参考价值。

参考文献

[1]孙大涌.先进制造技术[M].北京:机械工业出版社,2000.

[2]艾兴.数控高速切削技术[M].北京:机械工业出版社,2003.

[3]夏伯雄.数控机床的产生发展及其趋势[J].精密制造与自动化,2008,(1).

[4]寇自力.超硬刀具的发展与应用[J].工具技术,2000,(8).

何谓数控加工中心刀具管理 篇6

关键词：刀长,防错,程序

1 工作意义

针对刀具基本几何长度人为输入错误, 建立有效防错机制, 避免因人为输入刀具基本几何长度错误造成零件超差, 产生废品, 减少内部质量损失。

2 工作内容

分析输入错误的产生原因, 针对原因制定相应的防错方法;查找技术资料, 充分利用现有资源进行防错;编制防错程序并对程序进行实验。

2.1 刀具基本几何长度值输入错误的形式

通过长时间现场调研, 发现刀具基本几何长度值输入错误形式一般有两种: (1) 数值基本数字输入正确, 仅仅是小数点输入错误 (即输入数据应为154.62, 而实际输入数据15462) ; (2) 数值数字输入错误 (即输入数据应为154.62, 而实际输入数据为145.62) 。

2.2 针对错误形式制定防错方法

针对小数点输入错误的形式, 经过粗略的现场实际调研, 刀具基本几何长度一般不会小于90mm, 因此该问题可以通过“比较法”进行比较 (输入值应大于90mm) , 如果结果为“真”, 即可继续加工;如果结果为“假”, 停止加工, 并报错。

针对数值输入错误, 制定如下方案:

(1) 采用外置对刀仪直接与数控设备进行交换

操作者在外置对刀仪上测量刀具基本几何长度值结果直接自动输入到数控加工设备中, 可以避免人为参与造成数值输入错误。但该方法需要对刀仪与加工设备相连接, 且需要中间存储设备作为媒介, 并对外置对刀仪系统进行改造, 中间存储介质可用DNC等作为媒介, 仍然需要对DNC等系统进行改造, 改造费用相对较高。

(2) 固定装夹长度

该方法是在新件工艺准备及新件研制阶段, 由技术能手及骨干人员与工艺人员共同实验确定最优刀具装夹强度, 并保证该刀具长度可以最大限度降低刀具振动, 提高刀具刚性、保证生产效率, 由工艺人员将刀具长度固化到加工程序及工步卡中, 当操作者再次加工该零件时, 只有按照数控工步卡中规定的长度装夹刀具, 程序才能正确运行, 否则报错。但该方法对操作者要求较高, 保证刀具装夹长度准确;在首件研制阶段, 操作者与工艺人员经验较为丰富, 确定刀具长度应合理, 并保证经济性;该方法精度较差, 操作者每次装夹长度的范围比较宽范, 无法进行精确控制;对工艺人员要求较高, 增加较大工作量;对现场刀柄系统需要规范化管理。

(3) 物理防错

该方法是采用在夹具固定位置增加对刀块, 每次更换刀具后将刀具运行到该位置, 测量刀具与对刀块间的间隙, 保证刀具长度输入正确。但该方法存在碰撞危险, 在刀长输入错误时, 刀具将直接与对刀块进行碰撞, 降低机床精度;由于各个零件结构、形式不同, 夹具结构不同, 无法做到统一尺寸控制, 需要工艺人员在加工前自行寻找对刀位置及控制尺寸, 推广性不强, 且零件数量较多, 推广较为困难。

(4) 利用机床内置对刀仪与外置对刀仪测量值进行比较

操作者在外置对刀仪测量刀具基本几何长度值并将该数值输入到机床中, 然后由数控程序再次驱动机床内置对刀仪对所夹持刀具进行测量, 并进行记录, 比较两次结果, 应控制在一定范围内即视为正确, 可继续加工, 否则报错, 停止加工。

通过对上述方案进行比较, 且根据DMU210P机床本身特点, 决定采用“利用机床内置对刀仪与外置对刀仪测量值进行比较”方案进行刀具基本几何长度输入错误防错。

2.3 基本原理

经过分析, 采用“比较法”可以对“小数点输入错误”及“数值数字输入错误”两种错误方式均有效防范, 故采用“比较法”进行防错。

所谓“比较法”即是通过采用机床内置镭射对刀系统对刀进行测量, 测量出的数值与操作人员在外置对刀仪测量并输入机床中的数值进行对比, 比较二者的差值在允许的范围内即视为数值输入正确, 若超出范围即视为输入错误, 并使机床报警提示, 程序结束。

2.4 程序展示 (图1)

结语

通过对该防错程序的开发, 可以防止由于人为输入失误造成的刀具基本几何长度错误, 形成有效的防错机制, 降低由于人为错误造成零件超差、报废几率, 间接提高产品质量。

参考文献