数控加工中基于自由曲面表面特性的刀具路径安排

2007年第26卷12月第12期机械科学与技术

M echanical Science and T echno l ogy for A erospace Eng ineer i ng D ece m be r V o.l 262007N o .12

收稿日期:2006-09-

27

基金项目:国家自然科学基金项目(50575082)资助

作者简介:何雪明(1966-),男(汉),江苏,副教授,硕士,hxue m 2003@163.co m

数控加工中基于自由曲面表面特性的刀具路径安排

何雪明1,2,李成刚1,胡于进1,曲 萍2,马仙龙

2

(1华中科技大学机械科学与工程学院,武汉 430074;

2

江南大学机械工程学院,无锡 214122)

摘 要:目前CNC 上的轨迹控制功能仍主要是直线和圆弧插补,因此当加工自由曲面时,大多只能

采用直线或圆弧逼近算法来对曲线进行逼近处理。针对数控加工的实际需求,现在数控系统技术人员对数控机床插补器进行研究并开发出了许多曲线和曲面插补功能。基于曲线插补,在保持进给速度尽可能恒定的条件下,对刀位路径和刀位速度进行离线的曲线拟合,以便于得到用于数控加工的刀位文件。这种方法能有效解决进给速度的波动问题,并能有效压缩刀位文件。为此,提出几种算法来拟合刀位路径和刀位速度轮廓曲线。曲线和曲面插补在数控代码数据量和逼近误差方面都有较大的改善。

关 键 词:刀位路径;刀位速度;曲线插补;曲线拟合

中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1003-8728(2007)12-1517-07

CNC Tool Path Planni ng Base d on Characteristics of Free -for m Surface

H e X ue m i ng 1,2,L i Chenggang 1,H u Y u ji n 1,Qu P i n g 2,M a X ian l ong

2

(1Schoo l o fM echan i ca l Sc i ence and Eng i neering ,H uaz hong U n i versity of Sc i ence and T echno logy ,W uhan 430074;

2

Schoo l ofM echan i ca l Eng i neering ,Southern Y ang tze U n i versity ,W ux i 214122)

Abst ract :A t presen,t co m puter num erica l contr o l(C NC)m ach i n es still use li n ear i n terpo lation and arc interpo la -ti o n to contr o l their trajectories .Therefore ,i n m ac h i n i n g a free -fo r m surface ,m ost o f t h e m use the li n ear and arc

approach algo rithm to approach its curves .A cco r d i n g ly C NC techn icians study the i n ter polato r o f a CNC m achine too l and deve l o p m any functi o ns o f cur ve interpo lation and free -for m surface i n ter polati o n .U si n g the curve i n terpo -lation ,they perfor m the of-f li n e curve fitting o f cutter l o cation(CL)path and CL feeding ve l o c ity under the cond-i ti o n t h at t h e latter is kept as constant as possi b le .Thus they obta i n CL fil e s to be used i n CNC m achining .Th is m ethod can effectively reduce the fluctuation of feeding velocity and condense CL files .For these reasons ,w e pro -pose several algorithm s for fitting the pr o file curves of CL path and CL feeding ve l o c ity .The algorithm no tab l y i m -proves the curve and free -fo r m surface interpo lator i n ter m s o f the nu m ber o f C NC codes and approach errors .K ey w ords :cutter location path ;curve interpo lation ;cur ve fitti n g ;c u tter locati o n feeding veloc ity 曲面加工是数控技术和CAD /C AM 的重要应用与研究对象,如何经济地实现高效高质量的加工一

直是其重点问题[1]

。尽管目前CNC 上的处理功能非常强大,其轨迹控制功能却仍主要是直线和圆弧插补,曲面加工需由CAM 离线编程生成由小直线或圆弧段构成的零件程序(NC 代码)后,再由C NC 进行直线或圆弧插补来完成。因此当加工自由曲面时,只能采用直线或圆弧逼近算法来对曲线进行逼近处理。虽然直线或圆弧逼近算法比较简单,且易于实现,但这种方法为了直线运动或圆弧运动命令要求一个较大的刀位CL 文件,会导致沿刀具路径

进给速度的波动且逼近误差较大,计算机辅助编程也很复杂。所以提议用参数曲线来表示刀位CL 路

径,曲线插补的设计将是一个可行的解决方案。

进给速度是最重要的切削条件之一,不仅决定着加工效率,而且对加工表面质量有着重要的影响,同时,进给速度的剧烈变化还将严重影响刀具寿命。本文中进给速度指的是切削刃在零件表面上的移动速度,即刀具接触CC 速度。1 基于曲线插补算法

针对复杂轮廓零件数控加工的实际需求,当今

机械科学与技术第26卷

的制造业提出一种样条曲线直接插补方法,以此为

基础开发了新型计算机数控系统[2]

。该系统可直接根据CAD 给出的样条曲线控制点信息或型值点信息,实时生成刀具运动轨迹,并据此控制机床运动,快速完成样条曲线轮廓的加工。这一技术不仅大大提高了曲线曲面零件数控加工的效率,而且还有效提高了加工质量和加工过程的可靠性,为复杂轮廓零件的高效加工开辟了一条方便实用的途径。

图1 基于直线和曲线插补的刀具路径生成方法

图1阐述了采用基于曲线插补来加工自由曲面

的刀具路径生成方法[3]

。下面将介绍刀具路径生成的步骤和计算过程:

第一步 首先选择一个曲面参数(如u )作为刀具接触CC 路径方向,因此沿另一个曲面参数的边界曲线就是第一条刀具接触CC 路径。

第二步 根据零件的加工精度要求和专业经验,来确定刀具接触CC 路径上的节点值,以便来确定刀具接触CC 点。通常采用的是沿着刀具接触CC 路径(即两个连续刀具接触CC 点之间的部分)的步长是通过弦偏差不超过最大的容许误差(01005mm )来确定的。因此,对应于每一个刀具接触CC 点的空间参数可由下式迭代确定u i =u i-1+

L

CC

d d u (P CC )=u i-1+

8Q D

d d u

(P CC

)(1)

第三步 偏移刀具接触CC 点来得到刀位CL 点。偏移运算表达式为

P CL

=P CC

?rn (2)

式中:r 是刀具圆弧半径;?号取决于自由曲面是上凸还是下凹;n 是曲面的单位法矢。

n =

5S 5u @5S 5v 5S 5u @5S 5v

(3)

第四步 根据刀位CL 路径最大允许误差和一

组刀位CL 点来拟合刀位CL 路径曲线。

第五步 补偿刀位CL 速度以保证刀具接触CC 速度的恒定,然后再根据刀位CL 速度最大允许误差和相应与一组刀位CL 点的刀位CL 速度值来拟合刀位CL 速度轮廓曲线。

由第二步可计算出刀具接触CC 点,因而可求出每段刀具接触CC 直线段的长度L CC

i ,计算公式为L CC

i

=|P CC

i -P CC

i-1|。由第二步可计算刀位CL 点,因而可求出刀位CL 直线段的长度L CL

i ,计算公式为L CL

i =|P CL

i -P CL

i-1|。由以上所得的数据可计算出第i 条刀位CL 直线段的刀位CL 速度V CL

i ,其计算公式为 V

CL

i

=f L CL

i

L CC

i

(4)

式中:f (=V CC

)是沿着刀具接触CC 路径上所需的进给速度,是技术人员根据加工要求设定的速度。

第六步 在步距(v)方向上,为每条刀具接触CC 路径上的每个刀具接触CC 点计算曲率半径

(R v ),以便找到一个合适的步距($v)。即沿着刀具路径选择一个所能获得的最小步距值,也就是$v =m in ($v i ),且接着在v k+1=v k +$v 处设定下一条刀具接触CC 路径。

在第六步中,首先要计算出在步距方向(v)上的曲率半径R v 。

R v =E A 2

+2F A +G L A 2

+2M A +N

(5)

其中

A =5S 5v t /5S 5u t ,E =5S 5u 5S 5u ,F =5S 5u 5S 5v ,G =5S 5v 5S

5v

L =52

S 5u 2n,M =52

S 5u 5v n,N =52

S 5v

2n 式中:t 是在刀具接触CC 路径方向上的单位切矢。既

然刀具接触CC 路径已经指定在u 方向上,那么我们将会有

t =

5S 5u /5S 刀具接触CC 路径上的每个刀具接触CC 点处

的步距可以由下式计算

$v i =l

(n @t)5S

5v =

8R v rh R v ?r (n @t)5S 5v

(6)

式中:l 是对步距方向上增加的长度;h 是残留高度极限。

第七步 重复第二步至第六步,直到步距空间参数(v)到达另一边界线。

第八步 最后将逼近的刀位CL 路径曲线参数

1518

第12期何雪明等:数控加工中基于自由曲面表面特性的刀具路径安排

和刀位CL 速度轮廓曲线参数传给采用曲线插补器的CNC 数控机床中,进行曲线插补数据处理。

基于曲线插补思想,本文提出了几种当前CAD /CAM 系统中广泛使用的样条曲线来拟合刀位CL 路径和刀位CL 速度廓线。

(1)抛物线样条曲线和抛物线调配曲线拟合原理和算法步骤

所谓抛物线样条曲线,是指选择抛物线这样一种较为简单的二次曲线作为基本曲线,来拟合给定的型值点所生成的光滑自由曲线。

过三点可以定义一段抛物线,得到参数方程为P (t)=(2t 2

-3t +1)P 1+(4t-4t 2

)P 2+

(2t 2-t)P 3,(0[t [1)

(7)

一般来说,在两段曲线搭接区间内两条抛物线不可能完全重合。所以选取合适的调配函数对抛物

线样条曲线进行调配[4]

。经调配后得到的第i 段抛物线调配曲线为

P i+1(t)=(-4t 3+4t 2-t)P i +(12t 3

-10t+1)P i+1+

(-12t 3+8t 2+t)P i+2+(4t 3-2t 2

)P i+3(8)

(i =1,2,,,n -3)(0[t [015)

若有n 个点,每相邻三点作一段抛物线,则可作出n-2段,两两搭接则有n-3段。

(2)累加弦长法为参数的三次样条曲线拟合原理和算法步骤

3次样条曲线拟合是一类比较简单而有效的曲线生成和逼近的方法。已知三次参数曲线

x =A 0+A 1t+12A 2t 2+16A 3

t 3

y =B 0+B 1t+12B 2t 2+16

B 3t

3

(9)

本文提出的以累加弦长为参数的三次样条曲线拟合,是在三次样条曲线的基础上,选取累加弦长作为曲线参数方程的参数t ,即所谓累加弦长法[5]

。

其大意是:设给定直角坐标系中的n +1个点 P i =(x i ,y i ) i =0,1,,,n

l j =[(x j -x j-1)2

+(y j -y j-1)2

]1

2,j =1,,,n t i =

E

i

j=1

l j i =1,2,,,n,t 0=0

则形成了一个参数轴t 的一个剖分$:0=t 0

对于这样的剖分$,分别以x i 和y i (i =0,1,,,n)为数据,构造两个3次参数样条x (t)和y (t)。而参数曲线P (t)=(x (t),y (t))称为是累加弦长3次参数样条曲线。该曲线在诸结点处的每个分量均达到C 2

连续,即切线和曲率皆连续。

(3)Bezier 曲线拟合原理与算法步骤

若给定空间n +1个点P 0(i =0,1,,,n),则n 次Bezie r 曲线

[6]

的矢量方程是

C (t)=E

n

i=0

C i n (1-t)

n-i

#t i

#P i =

E n

i=0

B

i,n

(t)P i ,t I [0,1]

(10)

若给定n+1个型值点Q i (i =0,1,,,n ),要求构造一条B ezier 曲线通过这些点。必须反求通过Q i 的Bezie r 曲线的控制点P i (i =0,1,,,n )。通过可取参数t =i /n 与点Q i 相对应,用以反算P i 。设Q i 在曲线C (t)上,且有

C (t)=P 0C 0

n (1-t)n

+P 1C 1

n (1-t)

n-1t +,+

P i C i

n (1-t)

n-i t i

+,+P n C n

n t

n

(11)

由上式可以构造出n +1个方程,联立可解出P i (i =0,1,,,n ),这就是过Q i 的Bezier 曲线的特征多边形的顶点。

(4)三次B 样条曲线拟合原理和算法步骤若从空间n +1个控制点P i (i =0,1,,,n )中每次取相邻的4个顶点,可构造出一段三次B 样条曲线

[6]

,第i 段三次B 样条曲线的矩阵式是

C i ,4(u)=(1/6)u 3,u 2,u,1

-13-313-630-30301

4

1

0P i-1

P i P i+1P i+2

u I [0,1]

已知三次B 样条曲线通过一组空间型值点Q i (i =0,1,,,n ),要找一条三次B 样条曲线C j (u )过Q i 点,对于三次B 样条曲线,其上的型值点和控制点的位置矢量之间有关系

P j (0)=

P j-1+4P j +P j+1

6

=Q j

j =1,2,,,n -1,n

(12)

式(12)有n 个方程,但有n +2个未知数,补充两个边界条件:首末两点过Q 1和Q n 的非周期三次B 样条曲线;即P 1=Q 1,P n =Q n 。为了使曲线的首末两点过Q 1和Q n ,需要二个附加点P 0,P n+1且应满足条件:P 0=2P 1-P 2,P n+1=2P n -P n-1;在此情况下说生成的B 样条曲线两端点处的曲率为零,即曲线首末端分别与P 0P 1及P n P n -1相切。

2 基于曲面插补刀具路径转化原理

尽管引入了一个曲线插补方法,但用于加工自由曲面的刀位CL 文件可能仍很庞大。这是因为数据的压缩仅执行在刀具路径方向上,而不是步距方

1519

机械科学与技术第26卷

向上。为了达到在两种方向上有效的数据压缩,一

个可行的方法是把曲面参数和切削条件(如进给速

度、残留高度极限等)直接传送到采用曲面插补器

的CNC数控机床中。因此,执行在当前C AM模块

中的刀具接触CC路径安排算法、插补运算、和偏移

运算转移到CNC数控机床插补器中。如图2描述,

所有这3种算法都将执行在在线的加工进程中。下

面给出了用于刀具接触CC路径生成方法的步骤:

(1)选择一个曲面参数(如u)作为刀具路径方

向,因此沿另一个曲面参数的边界曲线就是第一条

刀具接触CC路径。

(2)对每个采样周期插补(或产生)刀具接触

CC点。

(3)偏移刀具接触CC点以便获得刀位CL点,

补偿刀位CL速度以保证刀具接触CC速度的恒定。

补偿运算表达式

V CL=V CC Q?r

Q(13)

式中:Q是刀具接触CC方向上曲面上每个CC点的曲率半径。

(4)在步距(v)方向上,为每个刀具接触CC点计算曲率半径(R v),以便找到一个合适的步距($v i)。

图2一个能接受曲面加工命令的曲面插补

(5)以CNC数控机床系统的采样速度,重复步骤(2)~步骤(4),直到刀具接触CC路径的末端。在刀具路径的末端,沿着路径选择一个所能获得的最小步距值,也就是$v=m i n($v i c s),且接着在v k+1 =v k+$v处设定第二条刀具接触CC路径。

(6)重复步骤(2)~步骤(5),直到步距空间参数(v)到达另一边界线。

在上面的步骤中,第(2)步~第(4)步是以C NC 数控机床的采样速度被重复运行的核心步骤。而且,在一个采样周期内的实时运算必须完成以便维持一个高效的CNC数控机床性能。下面将要叙述这3步所需的实时运算。

实际上,第(2)步是刀具接触CC路径插补。由于等参数加工,所以刀具接触CC路径可选择在u方向上或v方向上,而步距却在另一方向上。如让刀具路径在u方向上,那么第k条刀具接触CC路径可表达为:P CC(u)=S(u,v k)。插补运算沿着刀具接触CC路径以采样速度产生点(或位置命令),这里可采用下式来计算

u i=u i-1+

f T

d P CC

d u

-

(f T)2

d P CC

d u

#d

2P CC

d u2

2d P

CC

d u

4(14)

式中:T是采样周期;f是刀具接触CC路径上所需的进给速度;u i和u i-1分别是在两个连续采样时间i T 和(i-1)T内的空间参数值;

d P CC

d u

=

5S

5u;

d2P CC

d u2

= 52S

5u2

。

根据式(8),在每个采样时间内可迭代计算出空间参数,然后,把它代入刀具接触CC路径公式中,即P CC i=P CC(u i)=S(u i,v k)。因此,在采样时间内我们能够得到刀具接触CC位置命令。

对于第(3)步中所需的偏置运算已经在上面提到,请参看方程式(2)和式(3)。

对于第(4)步,我们首先要计算出在步距方向(v)上的曲率半径R v。R v可根据式(5)求出。步距($v i)可根据式(6)求出。

3应用实例

例1回转曲面可有下式来表示

x=(60u3-90u2+90u+20)cos(v)

y=(60u3-90u2+90u+20)si n(v)

z=60u3-90u2+50

0[u[1,-P[v[-012P

(15)

经曲线插补,在残留高度极限为01005mm的情况下,经计算机运行,加工回转曲面,需要319条刀具接触CC(或刀位CL)路径。在弦偏差的极限为01005mm时,根据抛物线样条曲线和抛物线调配曲线、以累加弦长为参数的三次样条曲线拟合、3次Bezier曲线拟合、三次B样条曲线拟合特定刀具路径如图3所示。图3(a)中的刀位路径由2段抛物线样条曲线段和44段抛物线调配曲线段组成;图3 (b)中的刀位路径由4段以累加弦长为参数的三次Bezier曲线段组成;图3(c)中的刀位路径由15段三次样条曲线段和1段一次B ezier曲线段组成;图3 (d)中的刀位路径由46段三次B样条曲线段组成;相比之下,以累加弦长为参数的三次样条曲线拟合生成刀位文件量最小。

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第12期何雪明等:数控加工中基于

自由曲面表面特性的刀具路径安排

图3 基于曲线插补特定CC 路径及CC 点和相应的CL

路径

图4 基于曲线插补特定刀具路径上刀具接触CC 速度和刀位CL 速度

图4是沿刀具路径上相应的刀位CL 速度和刀具接触CC 速度。正如所见,由上述4种方法对刀位速度拟合消除刀位速度的波动且生成一个精确的

且不变动的进给速度。

图5显示了当采样周期T =011s 时特定刀具接触CC 路径(v =-016P )上采用基于曲面插补所

1521

机械科学与技术第26卷

生成的刀具接触CC 点,并通过偏移运算插补相对应的刀位CL 点。

图5 基于曲面插补特定刀具接触CC 点和相应的刀位CL 点

图6(a)显示了采用曲面插补方法,当采用周期T =011s 时,沿v =-016P 所生成的刀具接触CC 速度和刀位CL 速度上有进给速度的波动,图6(b)显示了采用第3节所提方法抛物线条配曲线拟合后所生成的刀具接触CC 速度和刀位CL 速度轮廓曲线。可以看出,曲面插补的刀位速度的波动已非常小,当采样周期T 采用现代CNC 的标准值(等于或大于1m s)的时候,刀位CL 速度轮廓曲线就基本很接近经拟合后的刀位CL 速度轮廓曲线。所以曲面插补中无需对刀位速度和刀位路径的轮廓曲线进行

拟合,

就可以保证好的加工质量和效率。

图6 基于曲面插补生成特定刀具路径的CC 和CL 速度拟合前后对比图

例2 本文还以更一般的自由曲面为例。自由曲面由基于B ezier 曲面的控制点来建立,建立自由曲面如图7所示。

经过计算机运行,在残留高度极限为01005mm 的情况下,基于曲线插补,加工该自由曲面需要12条刀具接触CC (或刀位CL )路径。在弦偏差的极限为01005mm 时,根据公式(1)每条刀具接触CC 路径包含不同数目的刀具接触CC 点,如表1所示。

计算机运行的刀具路径结果也如图7(a)所示,图中给出了一条特定的刀具路径的刀具接触CC 路径上的刀具接触CC 点与刀位CL 路径上的刀位CL 点。图7(b)是基于曲面插补的刀具路径安排,当采样周期T =011s 时的运行结果图。每条刀具接触路径上的刀具接触点数比图7(a)要密集得多,刀位文件大,但它是实时产生的,对加工进程和数控机床的存储量都不会产生问题。

图7 基于曲线插补和曲面插补的CC 路径和相应的CL 路径表1 自由曲面刀具CC 路径数和CC 点数相应的CL 路径和CL 点数

第i 条路径123456789101112节点数(条)

41

45

49

51

52

53

53

52

50

47

43

41

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第12期何雪明等:数控加工中基于

自由曲面表面特性的刀具路径安排

图8 基于曲线插补特定刀具路径的CC 速度和CL 速度拟合前后对比图

图8是基于曲线插补的一条特定的刀具路径(v =016)的刀具接触CC 速度和刀位CL 速度轮廓曲线图,图8(a)中的刀位CL 速度没有经过任何曲线拟合,所以刀位CL 速度发生一定的波动,图8(b)中的刀位CL 速度采用了三次B 样条曲线拟合。

图9是基于曲面插补,采样周期T =011s 时的一条特定的刀具路径(v =016)的刀具接触CC 速度和刀位CL 速度轮廓曲线图,图9(a)中的刀位CL 速

度没有经过任何曲线拟合,刀位CL 速度还是存在一定的微小波动,图9(b)中的刀位CL 速度采用了三次B 样条曲线拟合。和回转体曲面一样,当采样周期T 采用现代CNC 的标准值(等于或大于1m s)的时候,刀位CL 速度轮廓曲线就基本很接近经拟合后的刀位CL 速度轮廓曲线。也验证了曲面插补中无需对刀位速度和刀位路径的轮廓曲线进行拟合,

就可以保证好的加工质量和效率。

图9 基于曲面插补特定刀具路径的CC 速度和CL 速度拟合前后对比图

4 结论

进给速度是影响加工效率和质量的最重要因素之一,目前生成刀具路径的方法是沿着刀位CL 路径上采用一个恒定的速度,但它已不能满足沿自由曲面上所需的进给速度(或刀具接触CC 速度),从而可能会导致加工效率的降低和/或加工质量的减小。为此,本文提出了基于曲线插补中采用速度补偿算法来得到刀位速度。在曲线插补中,进一步对刀位速度和刀位路径进行曲线拟合,从而消除刀位速度的波动和用参数曲线表示刀位路径。

基于曲线插补刀具路径生成方法类似于基于直线和圆弧插补的方法。尽管如此,数控直线插补和圆弧插补将会由曲线插补来取代。可以减少对直线和圆弧插补方法中刀位CL 文件的存储量和进给速度的波动问题。

曲面插补可以根据预先设定的进给速度,实时

产生刀具接触CC 路径,那么沿着刀具接触CC 路径能够精确地维持所需的进给速度。虽然曲面插补需要大量的实时运算,但它对目前的CNC 数控机床系统将不造成任何问题。

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加工中心常用刀具参数

加工中心常用刀具参数(普通机） 刀具转速进刀切削吃刀量退刀 d32r5 1900 1500 1800 0.6 1300 d25r5 2100 1300 1500 0.6 1200 d20r5 2200 1100 1300 0.5 800 d16r0.5 2400 1000 1100 0.4 800 d12r0.5 2600 800 1000 0.35 600 d10r0.5 2800 700 800 0.35 600 d8r0.5 3000 600 600 0.3 500 d6r0.5 3200 450 500 0.25 400 d12 2800 800 1000 0.35 600 d10 2800 700 800 0.35 600 d8 3000 600 600 0.3 500 d6 3200 450 500 0.25 400 d4 3500 300 400 0.2 400 d12r6 3200 800 1000 0.3 600 d10r5 3600 700 800 0.25 600 d6r3 4000 450 500 0.2 400 d4r2 4800 300 400 0.15 400 d2r1 5600 250 300 0.1 300 d1r0.5 6800 200 200 0.08 250 加工中心常用刀具参数(高速机) 刀具转速进刀切削吃刀量退刀 d16r0.5 6500 1000 1100 0.35 800 d12r0.5 7000 800 1000 0.3 600 d10r0.5 7500 700 800 0.3 600 d8r0.5 8000 600 600 0.3 500 d6r0.5 8500 450 500 0.2 400 d12 7000 800 800 0.35 600 d10 7500 600 650 0.3 600 d8 8000 500 600 0.3 500 d6 10000 350 400 0.25 400 d4 12000 200 300 0.2 300 d2 14000 150 250 0.15 250 d1 16000 150 200 0.1 200 d0.8 21000 100 150 0.06 200 d12r6 8500 600 800 0.25 600 d10r5 8800 500 650 0.2 600 1

CNC加工中心刀具的选择与切削用量的确定

CNC加工中心刀具的选择与切削用量 的确定 收藏此信息打印该信息添加：佚名来源：未知 刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用C AD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 1.数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。 根据刀具结构可分为： 1)整体式； 2)镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种； 3)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： 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 从切削工艺上可分为 : 1)车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； 2)钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； 3)镗削刀具； 4)铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： 1)刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； 2)互换性好，便于快速换刀； 3)寿命高，切削性能稳定、可靠； 4)刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； 5)刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； 6)系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。 2.数控加工刀具的选择

数控铣床对刀具的要求及铣刀的种类

数控铣床对刀具的要求及铣刀的种类 班级：09机制学号：姓名： 一、对刀具的要求 在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和强烈的摩擦，刀具切屑区产生很高的温度，受到很大的应力。在加工余量不均匀的工件或断续加工时，刀具还受到强烈的冲击和振动，因此刀具材料应具备以下基本要求： 1.高的硬度和耐磨性刀具材料的硬度必须比工件材料的硬度要高，一般都在60HRC以上。耐磨性是指材料抗磨损的能力。一般说来，刀具材料的硬度越高、晶粒越细、分布越均匀，耐磨性就越好。 2.有足够的强度和韧性切削过程中，刀具承受很大的压力、冲击和振动，刀具必须具备足够的抗弯强度和冲击韧性。一般说来，刀具材料的硬度越高，其抗弯强度和冲击韧性值越低，这两个方面的性能尝尝是矛盾的。一种好的刀具材料，应根据它的使用要求，兼顾以上两方面的性能，并有所侧重。 3.耐热性高耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能，也包括刀具材料在高温下抗氧化、粘结、扩散的性能，故耐热性有时也称为热稳定性。良好的耐热性是衡量刀具材料切削性能的一项重要指标。 4.经济性经济性也是评价刀具材料切削性能的一项重要指标。有些刀具材料虽然单位成本较高，但因使用寿命长，分摊到每一个零件上的刀具成本就降低。除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的。总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。 二、刀具的分类 1.按直径分类 1）公制（mm）刀常用直径为：0.5、 1 、1.5 、2 、2.5、 3 、4 、5 、6、 8 、10 、12 、16 、20、 25、 28 、30 、32 、35、 40、 50 、63。 2）英制（INCh）刀常用直径为：1/8、1/4、1/2、3/16、5/16、3/8、5/8、3/4、1、1.5 、2。

刀具的选择

刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD 的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设臵了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 一、数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专

用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；③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：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。从切削工艺上可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； ②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；③镗削刀具；④铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： ⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； ⑵互换性好，便于快速换刀； ⑶寿命高，切削性能稳定、可靠； ⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； ⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； ⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。

数控加工中刀具的应用分析详细版

文件编号：GD/FS-6777 （解决方案范本系列） 数控加工中刀具的应用分 析详细版 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________

数控加工中刀具的应用分析详细版 提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 在数控加工中，正确的刀具选择至关重要，本文主要对选择刀具的注意事项以及刀具的优化应用进行了简单的介绍，旨在提高数控编程人员对于道具选择的精准度，从而保证零件的加工质量。 刀具的选择 数控加工中的刀具主要包括模块化刀具以及常规刀具两种。模块化刀具是刀具未来的主要发展方向，主要是由于模块化刀具的应用能够节约维护时间，并且使得刀具的标准化和合理化的程度有所提高，使刀具的性能得以充分的发挥，大大改善了刀具测量工作出现的中断现象。 在数控加工中，刀具的选择是重中之重，正确的

刀具选择能够使得机床的加工效率以及零件的加工质量得到很大程度上的提高。刀具的选择应该根据机床的性能、被加工零件的材料性能、加工工序以及加工量等等进行选择。 与普通机床相比，数控机床的主轴转速以及功率都十分高，所以对刀具的要求就更加严苛，要求刀具需具有较大的精度强度，耐用性良好，并且易于安装调整等等优点，所以刀具的结构必须合理，其几何参数以及材料性能都要合乎一定的标准。对于数控刀具的正确选择是保证数控车床的加工效率的基础之一。刀具的选择主要应该考虑以下方面： 1.1.零件材料的切削性能 选择刀具时要充分考虑金属、非金属材料的刚度、硬度等草料性能，例如在对高强度钢、不锈钢零件等进行车或铣的加工时，要选择耐磨性好的硬质合

加工中心的刀具及参数选择

加工中心的刀具及参数选择 刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 一、数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为： ①整体式； ②镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；

③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： 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。 从切削工艺上可分为： ①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； ②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； ③镗削刀具； ④铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： ⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； ⑵互换性好，便于快速换刀； ⑶寿命高，切削性能稳定、可靠； ⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； ⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； ⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。 二、数控加工刀具的选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因

数控加工常用刀具的种类及选择

数控加工常用刀具的种类及选择1．数牲加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。 2．1数控刀具的分类有多种方法 a．根据刀具结构可分为 （1）整体式； （2）镶嵌式，采用焊接或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种； （3）特殊型式，如复合式刀具、减震式刀具等。 b．根据制造刀具所用的材料可分为： （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。 c．从切削工艺上可分为： （1）车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； （2）钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；

（3）镗削刀具； （4）铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30％一40％，金属切除量占总数的80％～90％。 2．2数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： （1）刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小；互换性好，便于快速换刀； （2）寿命高，切削性能稳定、可靠； （3）刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间; （4）刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； （5）系列化标准化以利于编程和刀具管理。 2．数控加工刀具的选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材科的性能、加 工工序切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。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。

31数控加工对刀具的要求

3.1数控加工对刀具的要求 3．1．1 数控刀具在数控加工中的地位和作用 刀具技术和机床技术相结合，工件材料技术与刀具材料技术交替进展，成为切削技术不断向前发展的历史规律，对推动切削技术的发展起着决定性作用。机床与刀具的发展是相辅相成、相互促进的。在由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中，刀具是最活跃的因素。刀具切削性能的好坏取决于构成刀具的材料和刀具结构。切削加工生产率和刀具寿命的高低、加工成本的多少、加工精度和加工表面质量的优劣等，在很大程度上取决于刀具材料、刀具结构及其的合理选择。 随着作为切削加工最基本要素的刀具材料迅速发展。各种新型刀具材料，其物理力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。开发出了许多新型刀具材料的刀具，如聚晶金刚石刀具(PCD)、聚晶立方氮化硼刀具(PCBN)、CVD金刚石刀具、纳米复合刀具、纳米涂层刀具、晶须增韧陶瓷刀具、超细晶粒硬质合金刀具、TiC(N)基硬质合金刀具、粉末冶金高速钢刀具等。先进的数控机床加工设备只有与高性能的数控刀具相配合，才能发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。 数控刀具是指与这些先进高效的数控机床相配套使用的各种刀具的总称，是数控机床不可缺少的关键配套产品，数控刀具以其高效、精密、高速、耐磨、长寿命和良好的综合切削性能取代了传统的刀具。表3-1-1为传统刀具与现代数控刀具的比较。 表3-1-1 传统刀具与现代数控刀具的比较

数控刀具的重要性主要表现在以下几方面： (1) 数控刀具的性能和质量直接影响到数控机床生产效率的高低、加工质量的好坏和经济效益。数控加工机床生产效率的高低、被加工工件质量的好坏以及生产成本，在很大程度上取决于数控刀具材料及其刀具结构的合理选择。 (2) 数控刀具不仅为先进制造业提供了高效、高性能的切削刀具，而且还由此开发出了许多新的加工工艺，成为当前先进制造技术发展的重要组成部分和显著特征之一。 (3) 数控刀具具有“三高一专”(即高效率、高精度、高可靠性和专用化)的特点，广泛应用于高速切削、精密和超精密加工、干切削、硬切削和难加工材料的加工等先进制造技术领域，可提高加工效率、加工精度和加工表面质量。 (4) 随着数控机床的应用越来越广，数控加工技术代表了现代切削加工技术的发展方向，而切削加工技术的进步是与数控机床和数控刀具的发展和应用密不可分的。只有把数控机床和数控刀具结合起来，才能充分发挥数控加工技术的潜力。 3．1．2数控加工对刀具的要求 数控加工具有高速、高效和自动化程度高等特点，数控刀具是实现数控加工的关键技术之一。为了适应数控加工技术的需要，保证优质、高效地完成数控加工任务，对数控加工刀具提出了比传统的加工用刀具更高的要求，它不仅要求刀具耐磨损、寿命长、可靠性好、精度高、刚性好，而且要求刀具尺寸稳定、安装调整方便等。数控加工对刀具提出的具体要求如下。 1．刀具材料应具有高的可靠性 数控加工在数控机床或加工中心上进行，切削速度和自动化程度高，要求刀具应具有很高的可靠性，并且要求刀具的寿命长、切削性能稳定、质量一致性好、重复精度高。 解决刀具的可靠性问题，成为数控加工成功应用的关键技术之一，在选择数控加工刀具时，除需要考虑刀具材料本身的可靠性外，还应考虑刀具的结构和夹固的可靠性。 2．刀具材料应具有高的耐热性、抗热冲击性和高温力学性能 为了提高生产效率，现在的数控机床向着高速度、高刚性和大功率发展切削速度的增大，往往会导致切削温度的急剧升高。因此，要求刀具材料的熔点高、氧化温度高、耐热性好、抗热冲击性能强，同时还要求刀具材料具有很高的高温力学性能，如高温强度、高温硬度、高温韧性等。 3．数控刀具应具有高的精度

曲面加工时刀具路径优化

加工模具曲面时刀具路径的优化 摘要：以我厂加工模具实际出发，从行距、步长、分区加工、行间、层间、切入切出点确定等方面研究刀具路径优化对模具曲面的影响。在实际加工中，要得到一个优化的道具路径需要综合考虑，以便保证曲面加工质量和生产效率，曲面曲率变化较大时采用分区加工，切入切除点的选择可提高曲面加工质量和刀具使用寿命。 关键词：模具曲面、优化、刀具路径、曲面加工质量、生产效率 引言 模具铣削数控加工对象大多为曲面加工，曲面加工中最常用到刀具为球头铣刀，球头铣刀在加工曲面时被加工曲面与铣刀球面的公法线经过铣刀球面的球心，使干涉过切现象易于监测，切削运动轨迹容易控制，在复杂曲面数控加工中优先运用。 在实际加工中，工艺员在编制数控加工程序时对刀具参数、铣削方式、刀具路径等了解不透，造成模具曲面加工质量不搞，加工工时过长和刀具使用寿命降低。当参数和路径选择不当时造成模具曲面过切甚至于模具报废。因此，如何选择刀具路径和铣削参数对数控加工有很重要的意义。 一、球头铣刀的铣刀参数和铣削方式 球头铣刀的主要铣削参数有：刀具转速n r/min、切削深度a po mm、行距a eo mm、铣刀每齿进给量f z mm/z、进给速度v f mm/min、铣刀球面半径R mm、铣刀齿数Z 在球头铣刀加工区面时，沿刀轴方向Z方向，当a po ≤R时，球头铣刀在（R-a po ）≤d z＜（R-h）处为非对称铣削，在（R-h）≤d z ≤R处为对称铣削，如图1所示

（图1）a po ≤R （图2）a po ＞R 当a po ＞R 时，球头铣刀在（a po - R ）≤d z ＜（R-h ）处为非对称 铣削，在（R-h ）≤d z ≤R 处为对称铣削，如图2所示 在曲面精加工时曲面加工余量较小，通常采用图1所示加工方式，而在粗加工时，通常采用图2所示加工方式。图1图2所示中h 为残余波峰高度，也是决定曲面加工粗糙度的主要参数，存在如下关系式： 2a 22eo - =R h 二、曲面加工时刀具路径的优化 在用CAM 软件编程加工曲面时，以UG 软件为例，由于没有科学合理的选择影响加工便面质量的2个因素，切削行距a eo 和步长L, 使得零件表面加工质量粗糙而达不到使用要求。 从2a 22 eo -=R h 可以看出，影响残余波峰高度h 的主要参数为行 距a eo ，h 越大残余波峰越高，加工表面越粗糙，反之h 越小加工表面精度越高，h 、a eo 与加工精度之间成正比关系。但是步距也不能太

数控加工中刀具的应用分析标准版本

文件编号：RHD-QB-K9331 （解决方案范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 数控加工中刀具的应用分析标准版本

数控加工中刀具的应用分析标准版 本 操作指导：该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 在数控加工中，正确的刀具选择至关重要，本文主要对选择刀具的注意事项以及刀具的优化应用进行了简单的介绍，旨在提高数控编程人员对于道具选择的精准度，从而保证零件的加工质量。 刀具的选择 数控加工中的刀具主要包括模块化刀具以及常规刀具两种。模块化刀具是刀具未来的主要发展方向，主要是由于模块化刀具的应用能够节约维护时间，并且使得刀具的标准化和合理化的程度有所提高，使刀具的性能得以充分的发挥，大大改善了刀具测量工作

出现的中断现象。 在数控加工中，刀具的选择是重中之重，正确的刀具选择能够使得机床的加工效率以及零件的加工质量得到很大程度上的提高。刀具的选择应该根据机床的性能、被加工零件的材料性能、加工工序以及加工量等等进行选择。 与普通机床相比，数控机床的主轴转速以及功率都十分高，所以对刀具的要求就更加严苛，要求刀具需具有较大的精度强度，耐用性良好，并且易于安装调整等等优点，所以刀具的结构必须合理，其几何参数以及材料性能都要合乎一定的标准。对于数控刀具的正确选择是保证数控车床的加工效率的基础之一。刀具的选择主要应该考虑以下方面： 1.1.零件材料的切削性能 选择刀具时要充分考虑金属、非金属材料的刚

数控加工中刀具的应用分析示范文本

数控加工中刀具的应用分 析示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

数控加工中刀具的应用分析示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 在数控加工中，正确的刀具选择至关重要，本文主要 对选择刀具的注意事项以及刀具的优化应用进行了简单的 介绍，旨在提高数控编程人员对于道具选择的精准度，从 而保证零件的加工质量。 刀具的选择 数控加工中的刀具主要包括模块化刀具以及常规刀具 两种。模块化刀具是刀具未来的主要发展方向，主要是由 于模块化刀具的应用能够节约维护时间，并且使得刀具的 标准化和合理化的程度有所提高，使刀具的性能得以充分 的发挥，大大改善了刀具测量工作出现的中断现象。 在数控加工中，刀具的选择是重中之重，正确的刀具 选择能够使得机床的加工效率以及零件的加工质量得到很

大程度上的提高。刀具的选择应该根据机床的性能、被加工零件的材料性能、加工工序以及加工量等等进行选择。 与普通机床相比，数控机床的主轴转速以及功率都十分高，所以对刀具的要求就更加严苛，要求刀具需具有较大的精度强度，耐用性良好，并且易于安装调整等等优点，所以刀具的结构必须合理，其几何参数以及材料性能都要合乎一定的标准。对于数控刀具的正确选择是保证数控车床的加工效率的基础之一。刀具的选择主要应该考虑以下方面： 1.1.零件材料的切削性能 选择刀具时要充分考虑金属、非金属材料的刚度、硬度等草料性能，例如在对高强度钢、不锈钢零件等进行车或铣的加工时，要选择耐磨性好的硬质合金刀具。 1.2.零件的加工阶段 不同的加工阶段可以选择不同的刀具来满足切削的性

加工中心所用铣刀的种类

加工中心所用铣刀的种类 铣刀主要用于卧式铣床加工平面。圆柱铣刀一般为整体式。铣刀的材料为高速钢，主切削刃分布在圆柱表面上，无副切削刃。铣刀有粗齿和铣刀的种类很多，这里只介绍几种在数控铣床上常用的铣刀。 (一)圆柱铣刀圆柱铣刀主要用于卧式铣床加工平面。圆柱铣刀一般为整体式。 铣刀的材料为高速钢，主切削刃分布在圆柱表面上，无副切削刃。铣刀有粗齿和细齿之分。粗齿铣刀的齿数少，刀齿强度大，容屑空间也大，可重磨次数多，适合于粗加工。细齿铣刀的齿数多，工作平稳，适合于精加工。圆加工中心柱铣刀的直径范围d 二50—100mm，齿数一般为z二6～14齿，螺旋角口二30…—45*。 (二)面铣刀面铣刀主要用于立式铣床加工平面和台阶面等。面铣刀的主切削刃分 布在铣刀的圆柱面上或圆机床电器锥面上，副切削刃分布在铣刀的端面上。面铣刀按结构可以分为整体式面铣刀、硬质合金整体焊接式面铣刀、硬质合金机夹焊接式面铣刀、

硬质合金可转位式面铣刀等形式。 (1)整体式面铣刀。由于这种面铣刀的材料为高速钢，所以其切削速度和进给量都受定 的限制，生产率较低，并且由于该铣刀的刀齿损坏后很难修复，所以整体加工中心式面铣刀的应用较少。 (2)硬质合金整体焊接式面铣刀。这种面铣刀由硬质合金刀片与合金钢刀体焊接而成， 结构紧凑，切削效率高。由于它的刀齿损坏后很也难修复，所机床电器以这种铣刀的应用也不多。 (3)硬质合金可转位式面铣刀。这种面铣刀是将硬质合金可转位刀片直接装夹在刀体槽 中，切削刃磨钝后，只需将刀片转位或更换新的刀片即可继续使用。硬质合金可转位式面铣刀具有加工质量稳定、切削效率高、刀具寿命长、刀片的调整和更换方便以及刀片重复定位精度高特点，所以该铣刀是生产上应用最广的刀具之一。 (三)立铣刀立铣刀是数控铣削加工中应用最广的一种铣加工中心刀。它主要用于 立式铣床上凹槽、台阶面和成型面等。立铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱表面上，切削刃分布在铣刀的端面上，并且端面中心有中心孔，因此铣削时一般不能沿铣刀轴向作进给运动，而只能沿铣刀径向作进给运动。立铣刀也有粗机床电器齿和细齿之分，粗齿铣刀的刀齿为3—6个，一般用于粗加工；细齿铣刀的刀齿为5～10个，适合于精加工。 立铣刀的直径范围是2—80mm，其柄部有直柄、莫氏锥柄和7：24锥柄等多种形式。为了提高生产效率，除采用普通高速钢立铣刀外，数控铣床上还普遍采用硬质合金螺旋齿

数控加工中刀具的选择原则和切削用量

数控加工中刀具的选择原则和切削用量 作者：佚名来源：不详发布时间：2008-3-9 0:57:41 发布人：admin 减小字体增大字体 摘要:现代刀具显著的特点是结构的创新速走加快。随着计算机应用领域的不断扩大，机械加工也开始运用数拉技术，这时刀具选择与切削用量提出了更高的要求。本文就扣何确定数控加工中的刀具选择与切削用全进行了探讨。 关键词:数控技术;机械加工;刀具选择 一、科学选择数控刀具 1、选择数控刀具的原则 刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。 2、选择数控车削用刀具 数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如900内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。 二是圆弧形车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该

数控简答题

简答题 1.应用刀具半径补偿指令应注意哪些问题？ 答：（1）刀补建立和刀补撤消程序段必须用G01或G00；（2）刀补进行过程中不可有其他轴运动；（3）刀具补偿值必须由H偏置代号指定，用CRT/MDI方式输入；若H代码为负，则G41与G42可相互取代。 2.数控铣削适用于哪些加工场合？ 答：包括平面铣削、轮廓铣削及对零件进行钻扩铰锪和镗孔加工与攻螺纹等。平面类零件；变斜角类零件；曲面类零件。 3.简述对刀点、刀位点、换刀 点概念。 答:对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点往往就是零件的加工原点；刀位点是指刀具的定位基准点，如钻头是钻尖，球刀是球心；换刀点是为加工中心、数控车床等多刀加工的机床编程而设置的，为防止换刀时碰伤零件或夹具，换刀点常常设置在被加工零件轮廓之外，并要有一定的安全量。 4.数控机床加工程序的编制方法有哪些？它们分别适用什么场合？ 4.数控机床加工程序的编制方法有哪些？它们分别适用什么场合？ 答：手工编程和自动编程两种。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算比较简单，出错机会少，手工编程用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工。对于一些复杂零件，特别是具有非圆曲线的表面，或者数控系统不具备刀具半径自动补偿功能，采用自动编程。 5.简述对刀点的概念、确定对 刀点时应考虑哪些因素？ 答：（1）对刀点是指对刀确定 刀具与工件相对位置的基准点。

（2）所选的对刀点应使 程序编制简单；应选择在容易 找正、便于确定零件的加工原 点的位置；对刀点的位置应在 加工时检查方便、可靠；有得 于提高加工精度。 6.用G92程序段设置加工坐标系原点方法与G54有何不同？ 答：执行G92后只是建立了一个坐标系，不产生运动；G54指令是必须用CRT/MDI方式输入其值，执行G54后产生运动。 7.数控加工编程的主要内容有哪些？ 答：数控加工编程的主要内容有：分析零件图、确定工艺过程及工艺路线、计算刀具轨迹的坐标值、编写加工程序、程序输入数控系统、程序校验及首件试切等。 8.数控加工工艺分析的目的是什么？包括哪些内容？ 答：在数控机床上加工零件，首先应根据零件图样进行工艺分析、处理，编制数控加工工艺，然后再能编制加工程序。整个加工过程是自动的。它包括的内容有机床的切削用量、工步的安排、进给路线、加工余量及刀具的尺寸和型号等。 9.何谓机床坐标系和工件坐标系？其主要区别是什么？ 答：机床坐标系又称机械坐标系，是机床运动部件的进给运动坐标系，其坐标轴及方向按标准规定。其坐标原点由厂家设定，称为机床原点（或零件）。工件坐标又称编程坐标系，供编程用。 10.程序段格式有哪几种？数控系统中常采用哪种形式？ 答：地址格式、分隔顺序格式、固定程序段格式和可变程序段格式。 11.刀具补偿有何作用？有哪些补偿指令？ 答：刀具补偿一般有长度补偿和半径补偿。

cnc加工中心刀具大全及如何选择【全解】

cnc加工中心刀具大全及如何选择 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 更多相关内容，就在深圳机械展刀具展区！ 首先我们来认识一下常用的cnc加工中心刀具： 平底刀：也称平刀或端铣刀。周围有主切削刃，底部为副切削刃。可以作为开粗及清角，精加工侧平面及水平面。有D16，D12，D1O，D8，D6，D4，D3，D2 ,D1.5，D1等。D表示切削刀刃直径。一般情况下，开粗时尽量选较大直径的刀，装刀时尽可能短，以保足够的刚度，避免弹刀。在选择小刀时，要结合被加工区域，确定刀锋长及直身部分长，选择现有的合适的刀。 圆鼻刀：也称平底R刀。可用于开粗、平面光刀和曲面外形光刀。一般角半径为R0.8和R5。一般有整体式和镶刀粒式的刀把刀。带刀粒的圆鼻刀也称飞刀，主要用于大面积的开粗，水平面光刀。有D50R5，D30R5, D25R5, D25R0.8, D21R0.8，D17RO.8等。飞刀开粗加工尽量选大刀，加工较深区域时，先装短加工较浅区域，再装长加工较深区域，以提高效率且不过切。 球刀：也称R刀。主要用于曲面中光刀（即半精加工）及光刀（即精加工）。常用的球刀有D16R8, D12R6, D10R5, D8R4, D6R3, D5R2.5（常用于加工流道）,D4R2, D3R1.5, D2R1, D1R0.5。一般情况下，要通过测量被加工图形的内圆半径来确定精加工所用的刀具，选大刀光刀，小刀补刀加工。

如何选择cnc加工中心刀具： 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素选用刀具及刀柄。 刀具选择总的原则：安装调整方便刚性好，耐用度和精度高。在加工要求的前提下，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。 1.平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。 2.铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀。 3.加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀。 4.加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀。 5.对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。 6.在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保加工精度，切削行距一般取得很能密，故球头常用于曲面的精加工。 7.平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优选择平头刀。 8.在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标zhun刀柄以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标zhun 刀具，迅速准确地装到机床主轴或刀库上去。应尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后应完成其所能进行的所有加工部位；粗精加工的刀具应分开使用即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻；先进行曲面精加工再进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。

自由曲面加工理论与应用(第03讲--刀具路径生成算法概述)

自由曲面加工理论与应用 第03讲--刀具路径生成算法概述

刀具路径生成方法的分类 （Taxonomy of tool-path generation） ?刀具路径生成方法包含的要素（Tool-path generation (TPG) mechanism） ?1）刀具路径规划的区域(Path-planning domain) 在二维区域内规划走刀模式（toolpath patterns），生成刀 具路径 （2D domain where tool-path patterns are planned） ?2）刀具路径生成的曲面(Path-generation surface) 在CC-surface或CL-surface等3D surface上生成刀具路径 （3D surface →CC-surface or CL-surface）。

三种刀具路径规划的区域（Three types of Path-planning domains） 1)参数区域(Parameter-domain(PD)): tool-paths are planned on the u,v-domain of the 3D surface r(u, v), and then they are mapped back to r(u, v). 2)导动平面(Guide-plane(GP)): tool-paths are planned on a separate “guide-plane”, and then they are projected on the surface. 3)导动曲面(Drive-surface(DS)): tool-path are defines as a series of intersection curves between “drive surfaces”and the pare-surface

加工中心刀具选择技巧

加工中心刀具選擇技巧 刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 一、数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；③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：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。从切削工艺上可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；③镗削刀具；④铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： ⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； ⑵互换性好，便于快速换刀； ⑶寿命高，切削性能稳定、可靠； ⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； ⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； ⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。 二、数控加工刀具的选择

数控技术简答题

简答题 1、简述数控编程的内容与步骤？ 2、数控机床由哪几部分组成？ 3、数控机床对机械结构的基本要求是什么？提高数控机床性能的措施主要有哪些？ 4、刀具补偿可分为哪几种？刀具半径补偿有什么作用？ 5、逐点比较法的插补原理是什么？ 6、何种加工情况下,选用数控机床最合适? 7、数控机床按运动控制方式分可分为哪几类？有何特点？ 8、在进行圆弧插补时，圆弧方向是如何判别的？ 9、准备功能代码可分为哪两类？与M 代码在数控编程中作用如何？ 10、什么是数控编程？其分类有哪些？各自适用什么场合？ 11、数控机床坐标系是如何建立的？如何确定各个坐标轴？ 12、什么是开环进给伺服系统？其精度与半闭环和全闭环进给伺服系统有何不6 同？适用什么场合？ 13．简述刀位点，对刀点和换刀点的概念？ 14.数控加工工艺中如何来确定加工路线？ 15．什么是机床原点？工件原点？它们间有什么关系？ 16．为什么要进行刀具半径补偿？如何进行刀具半径补偿？ 17、数控按伺服系统来分可分为什么系统？各自有何特点？ 18、写出四相步进电机的三种通电方式。 19、机床坐标系是如何建立的？如何确定各个坐标轴？

20、数控机床对机械结构的基本要求是什么？提高数控机床性能的措施主要有哪些？ 21．数控控制软件的数据预处理模块中译码的功能是什么？译码时为什么要对加工代码进行分组？ 22、NC 装置在15 秒钟之内向步进电机均匀发出了3000 个脉冲，若δ=0.01mm，则工作台轴向移动距离为多少？ 23 刀具半径自动补偿的意义何在？刀具半径补偿计算的任务是什么？ 24 何为自动编程？常用的自动编程方法有那些？各有何特点？ 25．NC 机床的组成框图，并简述各组成部分的功用。 26．写出NC 加工手工编程步骤。 27．圆弧自动过象限如何实现？ 28．CNC 装置的单微处理机结构和多微处理机结构有何区别？ 30．三相步进电机有哪几种工作方式？通电顺序如何？哪种方式的启动转矩大，为什么？ 31．试列举使用点位数控系统和轮廓数控系统的典型机床各三种。 32．什么是增量坐标系？ 33．开环伺服系统的信号流程是怎样的？其精度取决于什么？ 34．何谓数控机床？它主要适用于什么场合？ 35．.通常CNC 系统的系统软件主要由哪几部分组成？ 36．编程时确定加工路线的主要原则是什么？ 37．传统NC 与CNC 就其控制功能而言，两者的最大区别在于什么？ 38．写出手工编程的步骤，它主要适用于什么样的零件？