数控加工技术基础：第三章3：机床刀具夹具毛坯选择

1、1,3、机床刀具夹具毛坯选择,2,机械制造工艺装备,工艺系统：机床、工件、刀具、夹具 工艺装备：机床、刀具、夹具、量具、辅具,3,一、毛坯的选择(工件,4,毛坯种类选择的依据,零件材料及机械性能 零件的功能 生产类型 具体生产条件,毛坯种类选择的依据,常用模具毛坯的种类有铸造、锻造,5,铸造,6,锻造,7,二、机床的选择,8,机床的选择,机床规格应与工件的外形尺寸相适应即大件用大 机床、小件用小机床； 机床精度应与工件加工精度要求相适应 机床精度 过低，不能保证加工精度；机床精度过高，又会增加工 件的制造成本，应根据工件的精度要求合理选择； 机床的生产效率应与工件的生产类型相适应 单件小 批生

2、产用通用设备或数控机床，大批大量生产应选高效 专用设备； 与现有条件相适应 要根据现有设备及设备负荷状况、 外协条件等确定，避免“闭门造车,大小适应 精度适应 效率适应 条件适应,9,孔位加工：数控钻床，不选镗铣床 立式和卧式： 普通镗铣床和加工中心 联轴数：根据曲面类型选 单动、三轴两联动（两轴半）、三轴三联动、 四轴三联动、四轴四联动、五轴四联动、五轴五联动,10,11,大小适应 精度适应 效率适应 条件适应,机床的选择,12,三、刀具的选择,13,1、数控刀具的类型与特点,14,按照刀具结构分,整体式：钻头、立铣刀等,镶嵌式：包括刀片采用焊接和机夹式,特殊形式：复合式、减振式等,机夹可转

3、位刀具得到广泛应 用，数量上已达到整个数控刀具 的30%40%，金属切除率占总数的80%90,按照刀具结构分,15,按照切削工艺分,车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等,铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等,钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等,镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等,按照切削工艺分,16,切削刀具材料的硬度和韧性,2、数控刀具的材料,17,3、选择数控刀具的原则,强度和刚度 刀具寿命和可靠性 精度 断屑和排屑性能 经济性,18,外圆车刀,内孔车刀,螺纹车刀,常用车刀,1）常用车刀,19,面铣刀,立铣刀,仿形 铣刀,三面刃铣刀,常用铣刀,2)常用铣刀,20,模具铣刀,模具铣刀由立铣刀发展而成，适

4、用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件上有较大转接凹圆弧的过渡加工。 模具铣刀可分为圆柱形、圆锥形立铣刀（圆锥半角3、5、7、10）、圆柱形球头和圆锥形球头立铣刀三种。 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，可以作径向和轴向进给。 立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d463mm,21,3）模具加工中常用铣刀,平面 普通槽 曲面,22,45面铣刀,为一般加工首选，背向力大， 约等于进给力。加工薄壁零件 时，工件会发生挠曲，导致加 工精度下降。切削铸铁时，有 利于防止工件边缘产生崩落,45面铣刀（直径远大于长度,A平面加工（大平面,23,90面铣刀

5、,适用于薄壁零件、装夹较 差的零件和要求准确90 成形场合，进给力等于切 削力，进给抗力大，易振 动，要求机床具有较大功 率和刚性,90面铣刀,24,B开放或封闭的槽,开放或封闭的槽 模具粗加工（相当于开放或封闭的槽,25,铣削开放或封闭 的槽、面或孔时 均有上佳表现,立铣刀（直径小于长度，一般底面为平面,26,立铣方法,27,刀片可多次转位，切削刃强 度高，切削刃强度高；随切 深不同，其主偏角和切屑负 载均会变化，切屑很薄，最 适合加工耐热合金,多功能圆刀片铣刀,C模具曲面精加工（刀具底面为球面,28,通用性：仿形铣 和曲面铣，以坡 走铣或螺旋插补 铣加工型腔适用 于高速加工,球头立铣刀,2

6、9,对不同的加工形状选择适用的铣刀类型的示例,30,4、数控机床的工具系统,数控机床需要使用的刀具品种、规格和数量就较多。 工具系统一般为模块化组合结构，在一个通用的刀柄上可以装多种不同的刀具，使数控加工中的刀具品种规格大大减少，同时也便于刀具的管理。 刀柄+接杆和加长杆（如需要）+刀具,31,数控车床 工具系统,镗铣类整体式工具系统,工具系统是针对数控 机床要求与之配套的 刀具必须可快换和高 效切削而发展起来的， 是刀具与机床的接口,模块式刀柄通过将基本刀柄、接杆和 加长杆（如需要）进行组合，可以用 很少的组件组装成非常多种类的刀柄。 整体式刀柄用于刀具装配中装夹不改 变，或不宜使用模块式刀

7、柄的场合,工具系统分类,镗铣类模块式工具系统,32,刀柄:建立刀具和机床之间的连接关系 刀具的锥柄与主轴锥孔配合（主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24的通用系统和1:10的HSK真空系统），刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧 刀柄的另一端装夹刀具,面铣刀刀柄,整体钻夹头刀柄,常用刀柄,33,镗刀柄,常用刀柄,34,莫式锥度刀柄,快换式丝锥刀柄,钻夹头刀柄,常用刀柄（锥面收缩三爪,35,ER弹簧夹头刀柄,ER弹簧夹头 刀具的夹持 刀具的柄部为圆柱或圆锥。 夹持靠压力产生的摩擦力,侧压式立铣刀柄,常用刀柄（弹簧夹头,常用刀柄（液压夹头,36,ISO 7388及DIN 69871的A型拉钉,ISO 738

8、8及DIN 69871的B型拉钉,MAS BT的拉钉,拉钉是带螺纹的零件，常固定在各 种工具柄的尾端。机床主轴内的拉 紧机构借助它把刀柄拉紧在主轴中。 数控机床刀柄有不同的标准，机床 刀柄拉紧机构也不统一，故拉钉有 多种型号和规格,拉钉的种类及选择,拉钉,37,5、对刀,在使用对刀点确定加工原点时，就需要进行“对刀”。 所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。每把刀具的半径与长度尺寸都是不同的，刀具装在机床上后，应在控制系统中设置刀具的基本位置。“刀位点”是指刀具的定位基准点。如下图所示，圆柱铣刀的刀位点是刀具中心线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点是球头的球心点或球头顶点；车刀的刀位

9、点是刀尖或刀尖圆弧中心；钻头的刀位点是钻头顶点。 检验刀位点的坐标：XYZ（从各坐标方向分别进行,38,对刀方式,机上对刀:直接用刀具试切对刀、间接对刀（寻边器、Z轴设定器） 机外对刀：对刀仪,39,直接用刀具试切对刀,40,常用对刀方式,对刀是确定工件在机床上的位置， 也即是确定工件坐标系与机床坐 标系的相互位置关系。 对刀过程 一般是从各坐标方向分别进行， 它可理解为通过找正刀具与一个 在工件坐标系中有确定位置的点 (即对刀点)来实现,光电式寻边器对刀,心轴块规对刀,偏心式寻边器对刀,零件简图,工件原点,常用对刀方式:寻边器,41,常用对刀方式,偏心式寻边器对刀,主要特点： 对刀时寻边器不

10、需回转； 可快速对工件边缘定位； 对刀精度可达0.005mm； 应用范围包括表面边缘、内孔及外圆 的高效对刀,42,常用对刀方式,偏心式寻边器对刀,对刀过程： 10mm的直柄可安装于弹簧夹头刀柄或钻夹头刀柄上； 请以手指轻压测测头的侧边，使其偏心0.5mm； 使其以400-600rpm的速度转动； 如图2所示使测头与工件的端面相接触，慢慢地碰触移动， 就会变成如图3所示，测头不再振动，宛如静止的状态接触， 以更细微的进给来碰触移动的话，测头就会如图4所示，开始 朝一定的方向滑动。 这个滑动起点就是所要寻求的基准位置； 工件端面所在的位置，就是加上测头半径5mm的坐标位置,图1,图2,图3,图4

11、,43,Z轴设定器,自动对刀器,刀具长度方向的对刀： Z轴设定器：是用以对刀具长度补偿的一种测量装置。对刀准确、效 率高等特点； 缩短了加工准备时间。采用手动方式工作，即：对刀时， 机床的运动由操作者手动控制，特别适合单件、小批量生产； 自动对刀器：能在对刀时将对刀器产生的信号通过电缆输出至机床的 数控系统，以便结合专用的控制程序实现自动对刀、自动设定或更新刀 具的半径和长度补偿值,对刀仪,刀具长度测量,刀具直径测量,44,刀具预调仪（对刀仪）： 用于机外对刀，在使用前就可测量出刀具的准确尺寸数据,45,高速钢和硬质合金 整体式和可转位刀具 工具系统：刀柄+接杆和加长杆（如需要）+刀具 大平面

12、加工：面铣刀 立铣刀具： 球头刀具： 对刀方式：刀具中心和刀具,46,47,工件的装夹和数控夹具的选用,48,在机械制造中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。 机床夹具: 是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变 定位:在机床上加工零件时，为保证加工精度，必须先使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位。 夹紧:然后将其压紧夹牢，使其在加工中保持这一正确位置不变，即夹紧。 装夹:从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹,机床夹具概述,49,数控夹具的选用,1、组合夹具 （1）孔系组合夹具 （2）槽系组合

13、夹具 2、通用夹具 如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等 3、专用夹具,50,组合夹具的优缺点： 优点：使用组合夹具可节省夹具的材料费、设计费、制造费，方便库存保管；另外，其组合时间短，能够缩短生产周期，反复拆装，不受零件尺寸改动限制，可以随时更换夹具定位易磨损件； 缺点：组合夹具需要经常拆卸和组装；其结构与专用夹具相比显得复杂、笨重；对于定型产品大批量生产时，组合夹具的生产效率不如专用夹具生产效率高,1、组合夹具,51,组合夹具的类型,52,孔系组合夹具,组合夹具的类型（1）孔系组合夹具,53,孔系组合夹具应用实例,54,槽系组合夹具 l一长方形基础板； 2一方形支撑件； 3一菱形定

14、位盘； 4一快换钻套； 5一叉形压板； 6一螺栓； 7一手柄杆； 8一分度合件,2）槽系组合夹具,55,槽系组合夹具应用实例,56,通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批生产,2、通用夹具,57,液压 三爪卡盘：用于回转工件的自动装卡,四爪单动卡盘：用于非回转体或偏心件的装卡,卡盘,58,平口钳分固定侧与活动侧，固定侧与底面作为定位面，活动侧用于夹紧,平口钳,59,正弦平口钳，通过钳身上的孔及滑槽来改变角度，可用于斜面零件的装夹,正弦平口钳,60,平口钳可选附件,61,62,专用夹具指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大批大量生产,3、专用夹具,63,连杆加工专用夹具该夹具靠工作台T形槽和夹具体上定位键确定其在数控铣床上的位置，并