数控铣床编程与操作项目教程高职全套教学课件

项目一数控铣床实训基础项目一数控铣床实训基础项目二平面轮廓类零件的数控铣削加工项目三孔类零件的数控铣削加工项目四曲面类零件的数控铣削加工项目五槽类零件的数控铣削加工项目六数控铣床自动编程加工全套可编辑PPT课件目录contents任务一任务二任务三任务四数控铣床文明生产工件在数控铣床上的定位与装夹数控铣床刀具的选用数控铣床加工工艺规程文件的拟定任务一数控铣床文明生产任务一数控铣床文明生产（1）了解数控铣床的用途。（2）掌握数控铣床的基本结构和组成。（3）了解数控铣床安全生产规则。实训领域目标任务一数控铣床文明生产一、数控铣床安全生产规则

数控铣床是一种自动加工设备，加工中会涉及各种可能的事故，操作人员必须经过安全教育培训，才允许进行机床的操作。操作人员除了遵守机械加工车间一般的安全生产规范外，还要针对数控铣床的特点，严格遵守数控铣床的操作规程。为了确保操作人员和设备的安全，执行安全生产，下面从数控铣床加工的特点出发，介绍数控铣床操作安全规范和操作规程。

（1）在机械加工车间实行定人定机制，要求操作人员凭操作证操作设备。大型设备需要多人操作时，必须有专人指挥。

（2）操作人员要熟悉所使用设备的主要技术性能、结构、保养内容和标准。任务一数控铣床文明生产一、数控铣床安全生产规则

（3）工作前的准备。

①检查设备的传动系统、操作系统、润滑系统、气动系统、各种开关起始位置、安全制动防护装置、电力稳压系统及电气指示等，上述系统要齐全、正确、灵敏、可靠、完好，紧固件、连接件应紧固。

②按设备润滑图表加注润滑油或润滑脂。

③以手动方式低速试运转主轴及各伺服轴。

④根据零件加工程序单，检查数控系统内存表中的刀补值及零点偏置位置是否有误，调出刀具补偿值和零点偏置值，检查其是否正确。

⑤在用纸带输入时，要经常检查所用纸带有无损伤、光电阅读机是否正常。

⑥紧固零件使用T形螺栓的规格要与设备工作台的T形槽规格一致。紧固时用力应适中。禁止在设备各部位加力校正零件。

⑦检查是否遵守了《机床使用说明书》中的有关规定。任务一数控铣床文明生产一、数控铣床安全生产规则

（4）接通电源后的检查项目。按下数控铣床的电源启动键，在CRT显示器上会出现铣床的初始位置坐标。检查安装在铣床上部的总压力表，若表头读数为“4MPa”，则说明系统压力正常，可以进行正式操作。

（5）数控铣床的操作步骤。

①按设备说明书合理使用，正确操作，禁止超负荷、超性能、超规范使用。

②首件编程试加工时，操作人员要和编程人员密切配合，在确认程序无误后方可进行正式加工。

③装卡刀具时，应将锥柄和主轴锥孔及定位面擦拭干净。

④工件、刀具必须牢固安装。装卸工件时防止工件碰撞机床。较重的零件、夹具在装卸时应用吊车或在他人协助下完成。任务一数控铣床文明生产一、数控铣床安全生产规则

⑤在加工过程中，操作人员不得擅离岗位或托人代管，不能做与工作无关的事情；暂时离岗可按“暂停”按钮。要正确使用“急停开关”，工作中严禁随意拉闸断电。

⑥设备导轨面、工作台面禁止放置量具、零件和无关物件。禁止踩踏各防护罩，不许用鞋踩踏工作台面。

⑦设备运行中注意异常现象，发生故障应及时停车，采取措施并记录故障内容。若发生事故，应立即停车断电，保护现场，及时上报，不得隐瞒，并配合主管部门做好分析调查工作。

（6）工作后的保养。

①操作人员要及时清理设备上的切屑杂物，整理工作现场，做好保养工作。

②设备保养完毕，操作人员要将设备各开关手柄及部件移归原位。各工作台面涂油保护，按规定顺序切断电源。

③按交接班规定进行交接班并做好记录。任务一数控铣床文明生产二、数控铣床的日常维护

数控铣床因功能、结构及系统的不同，维护保养的内容和规则也各有其特色，具体应根据铣床种类、型号及实际使用情况，并参照该铣床说明书要求制定和建立定期、定级保养制度。一般来说，数控铣床的日常维护包括以下内容：任务一数控铣床文明生产二、数控铣床的日常维护（1）使数控铣床保持良好的润滑状态。（2）定期检查液压、气压系统。（3）适时对各坐标轴进行超程限位试验。（4）定期进行数控铣床水平和机械精度检查并校正。1.数控铣床本体的日常维护数控铣床本体的日常维护内容如下：任务一数控铣床文明生产二、数控铣床的日常维护（1）对直流电动机定期进行电刷和换向器检查、清洗和更换。（2）定期检查电气部件。（3）数控铣床长期不用时的维护。（4）定期更换存储器电池。（5）备用印制电路板的维护。（6）经常监视数控装置用的电网电压。2.数控铣床电气控制系统的日常维护数控铣床电气控制系统的日常维护内容如下：

为了更具体地说明数控铣床日常保养的周期、检查部位和要求，可用表1-1所示的某数控铣床定期点检表来做参考。任务一数控铣床文明生产二、数控铣床的日常维护任务一数控铣床文明生产二、数控铣床的日常维护续表任务一数控铣床文明生产二、数控铣床的日常维护续表任务一数控铣床文明生产二、数控铣床的日常维护续表任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准1.报考条件（1）具备下列条件之一的，可申请报考初级工：

①在同一职业（工种）连续工作两年以上或累计工作四年以上的。

②经过初级工培训结业。

（2）具备下列条件之一的，可申请报考中级工：

①取得所申报职业（工种）的初级工等级证书满三年。

②取得所申报职业（工种）的初级工等级证书并经过中级工培训结业。

③高等院校、中等专业学校毕业并从事与所学专业相应的职业（工种）工作。任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准（3）具备下列条件之一的，可申请报考高级工：①取得所申报职业（工种）的中级工等级证书满四年。②取得所申报职业（工种）的中级工等级证书并经过高级工培训结业。③高等院校毕业并取得所申报职业（工种）的中级工等级证书。2.考核大纲（1）基本要求。①职业道德基本知识。②职业守则。a.遵守法律、法规和有关规定。b.爱岗敬业，具有高度的责任心。c.严格执行工作程序、工作规范、工艺文件和安全操作规程。d.工作认真负责，团结合作。e.爱护设备及工具、夹具、刀具、量具。f.着装整洁，符合规定；保持工作环境清洁有序，文明生产。任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准（2）基础知识。①基础理论知识。a.识图知识。b.公差与配合。·常用金属材料及热处理知识。·常用非金属材料。②机械加工基础知识。a.机械传动知识。b.机械加工常用设备知识(分类、用途)。c.金属切削常用刀具知识。d.典型零件(主轴、箱体、齿轮等)的加工工艺。e.设备润滑及切削液的使用知识。f.气动及液压知识。g.工具、夹具、刀具、量具使用与维护知识。③钳工基础知识。a.划线知识。b.钳工操作知识(錾、锉、锯、钻、绞孔、攻螺纹、套螺纹)。进，高级别包括低级别的要求。任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准④电工知识。a.通用设备常用电器的种类及用途。b.电力拖动及控制原理基础知识。c.安全用电知识。⑤安全文明生产与环境保护知识。a.现场文明生产要求。b.安全操作与劳动保护知识。c.环境保护知识。⑥质量管理知识。a.企业的质量方针。b.岗位的质量要求。c.岗位的质量保证措施与责任。⑦相关法律、法规知识。a.劳动法相关知识。b.合同法相关知识。任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准

（3）各等级要求。初级技能要求见表1-2，中级技能要求见表1-3，高级技能要求见表1-4。各级技能要求依次递进，高级别包括低级别的要求。任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准续表任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准续表任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准续表任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准续表任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准续表任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准续表任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准续表任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准续表任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准续表任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准在技能鉴定测试的试卷中，不同的知识点有着不同的比重。理论知识比重见表1-5，技能操作比重见表1-6。任务一数控铣床文明生产三、数控铣床操作工标准任务一数控铣床文明生产四、数控铣床的用途与分类

1.数控铣床的主要用途数控铣床可以完成孔加工、平面加工、平面曲线加工、变斜角平面加工、立体曲面加工和复杂曲面加工等。数控铣削适合加工箱体类、轴座类和叉杆类零件，尤其适合加工有复杂形面的、高精度的零件，如凸轮曲线、模具型腔、叶片和螺旋桨等。任务一数控铣床文明生产四、数控铣床的用途与分类

数控铣床具有多坐标轴联动功能，因而特别适宜加工下述零件。

（1）平面类零件。

①平面类零件的定义。加工面平行或垂直于水平面、加工面与水平面的夹角为定角的零件称为平面类零件，如图1-1所示。平面类零件的特点是各个加工面是平面，或可以展开成平面，例如，图1-1（a）所示的曲线轮廓面M，展开后为平面。

平面类零件是数控铣削加工对象中最简单的一类零件，一般只需用三坐标联动数控铣床的两坐标联动（两轴半控制）就可以把它们加工出来。任务一数控铣床文明生产四、数控铣床的用途与分类

②平面类零件的斜面加工方法。有些平面类零件的某些加工面（或加工面的母线）与水平面既不垂直也不平行，而是成一个定角。加工这些斜面常用的方法如下：对图1-1（b）所示的斜面P，当工件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工；若机床主轴可以摆角，则可以摆成适当的定角来加工。当工件尺寸很大，斜面坡度又较小时，也常用行切法加工，但会在加工面上留下叠刀时的刀锋残痕，需要用钳修方法加以清除。例如，三坐标联动数控铣床加工飞机整体壁板零件时常用此法。当然，加工此类斜面的最佳方法是用五坐标铣床主轴摆角后加工，可以不留残痕。任务一数控铣床文明生产四、数控铣床的用途与分类

图1-1（c）所示的N面一般可用专用的角度铣刀来加工，此时若采用五坐标铣床主轴摆角加工反而不合算。图1-1平面类零件任务一数控铣床文明生产四、数控铣床的用途与分类

（2）变斜角类零件。加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。这类零件多为飞机零件，如飞机上的整体梁、框、椽条与肋等。图1-2所示为变斜角类零件。图1-2变斜角类零件任务一数控铣床文明生产四、数控铣床的用途与分类

变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条直线。因此，最好采用四坐标或五坐标联动数控铣床加工；在没有上述机床时，也可采用坐标联动数控铣床加工，或进行两轴半坐标近似加工。

（3）曲面类零件。加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件，如模具、叶片、螺旋桨等。曲面类零件的加工面不能展开为平面，加工时，加工面与铣刀始终为点接触。加工曲面类零件一般采用三坐标联动数控铣床。当曲面较复杂、通道较狭窄，会伤及毗邻表面及需刀具摆动时，需要采用四坐标或五坐标联动数控铣床。任务一数控铣床文明生产四、数控铣床的用途与分类

2.数控铣床的分类(1)数控铣床可以分为立式数控铣床、卧式数控铣床和立卧式数控铣床。

①立式数控铣床。立式数控铣床的主轴轴线垂直于水平面，这种铣床占数控铣床的大多数，应用范围也最广。目前三坐标立式数控铣床占数控铣床的大多数，一般可进行三轴联动加工。

②卧式数控铣床。卧式数控铣床的主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转台或万能数控转台的方式来实现四轴和五轴联动加工。这样既可以加工工件侧面的连续回转轮廓，又可以实现在一次装夹中进行多个位置或工作面的加工。

③立卧式数控铣床。立卧式数控铣床的主轴可以进行转换，可在同一台数控铣床上进行立式加工和卧式加工，同时具备立式、卧式铣床的功能。任务一数控铣床文明生产四、数控铣床的用途与分类

(2)数控铣床还可以分为以下两种：一种是在普通铣床的基础上，对机床的机械传动结构进行简单的改造，并增加简易数控系统后形成的简易型数控铣床，这种数控铣床成本较低，具有三坐标轴、两轴联动的机床，也称两轴半控制数据铣床，即在X、Y、Z三个坐标轴中任意两轴都可以联动，加工精度也不高，可以加工平面曲线类和平面型腔类零件；另一种是普通数控铣床，可以三坐标联动，用于各类复杂的平面、曲面和壳体类零件的加工，如各种模具、样板、凸轮和连杆等。数控铣床也能加工有一定位置精度要求的孔系。任务一数控铣床文明生产四、数控铣床的用途与分类

数控铣床还可以加进一个回转的A坐标或C坐标，即增加一个数控分度头或数控回转工作台，这时机床的数控系统为四坐标联动的数控系统，可以用于加工螺旋槽、叶片等立体曲面零件。典型的普通数控铣床如图1-3所示。图1-3典型的普通数控铣床任务一数控铣床文明生产五、数控铣床的组成和加工过程1.数控铣床的组成数控铣床和加工中心是用于镗铣加工的数控机床，在航空航天、汽车制造和模具制造业中应用广泛，在数控机床中所占的比重较大，应用也较为广泛。

数控铣床是由数控系统、伺服系统和机床本体三个基本部分组成，如图1-4所示。

（1）数控系统。数控系统（CNC系统）是数控机床中的指挥系统，相当于人体的大脑，是一个专用的计算机系统，包括输入和输出装置、数控装置和可编程控制器（PLC）。

输入和输出装置是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备。输入装置的作用是将数控代码变成相应的脉冲信号，传送并存入数控装置内。目前，数控机床的输入装置有键盘等，输出装置有显示器等，数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息，显示的信息可以是正在编辑的程序、坐标值及报警信号等。任务一数控铣床文明生产五、数控铣床的组成和加工过程图1-4数控铣床的组成

数控装置是计算机数控系统的核心，由硬件和软件两部分组成。输入装置发出的脉冲信号输入到数控装置，脉冲信号经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出相应的控制信号给控制机床的各个部分，使机床进行规定的、有序的动作。

数控装置的硬件主要包括微处理器（CPU）、存储器、局部总线、外围逻辑电路及与其他组成部分的接口等。任务一数控铣床文明生产五、数控铣床的组成和加工过程

数控机床通过数控装置和PLC共同完成控制功能。其中，数控装置主要完成与数字运算等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、刀具运动位置的伺服控制等；PLC主要完成与逻辑运算有关的一些动作，它接收程序代码中的M（辅助功能）、S（主轴转速）、T（选刀、换刀）等开关量动作信息，对开关量动作信息进行译码，转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等。PLC还接收机床操作面板的指令，一方面直接控制机床的动作（如手动操作机床），另一方面将一部分指令送往数控装置控制加工过程。任务一数控铣床文明生产五、数控铣床的组成和加工过程

（2）伺服系统。伺服系统是机床工作的动力装置，数控装置的指令要靠伺服系统付诸实施。伺服系统由伺服单元和执行元件组成。

伺服单元接收来自数控装置的速度和位移指令。这些指令经伺服单元变换和放大后，通过执行元件转变成机床进给运动的速度、方向和位移。因此，伺服单元是数控装置与机床本体的联系环节，它把来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。伺服系统分为主轴控制和进给控制等。

执行元件的作用是把经过伺服单元放大的指令信号变为机械运动，通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，加工出形状、尺寸和精度符合要求的零件。常用的执行元件有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机，目前交流伺服电动机已经取代直流伺服电动机，成为驱动装置的主流产品。任务一数控铣床文明生产五、数控铣床的组成和加工过程

伺服系统是数控机床的重要组成部分。从某种意义上说，数控机床的功能主要取决于数控装置，而数控机床的性能则主要取决于伺服系统。

大多数数控机床还具有位置检测装置，用于检测刀具的位移量。伺服系统中的位移比较指对控制位移量与实际位移量进行比较，根据比较的差值，调整控制信号，适时控制机床的位置。任务一数控铣床文明生产五、数控铣床的组成和加工过程

（3）机床本体。机床本体是加工运动的机械部件，包括主运动部件、进给运动部件（工作台、刀架）和支撑部件（如床身、立柱）等。有些数控机床还配备了特殊的部件，如刀库、自动换刀装置和托盘自动交换装置等。数控机床本体结构与传统机床相比，发生了很大变化：数控机床本体普遍采用了滚珠丝杠、滚动导轨，传动效率更高；由于减少了齿轮的数量，使传动系统更简单。

数控铣床与加工中心的主要区别如下：数控铣床没有刀库和自动换刀功能，而加工中心具有刀库和自动换刀功能。需要换刀时，加工中心用数控程序指令执行自动换刀，而数控铣床则依靠人工手动换刀。不同厂家生产的数控铣床和加工中心的编程和操作是类似的，但有一定的区别，具体应用时必须参考机床编程手册和操作手册。任务一数控铣床文明生产五、数控铣床的组成和加工过程2.数控铣床的加工过程数控铣床的加工过程如图1-5所示。各步工作内容解释如下：

（1）零件图样是加工的原始资料，它记载着加工工件的几何信息和工艺信息。这些信息是编制数控加工程序的依据。

（2）根据零件图样编写加工程序。

（3）把加工程序输入到数控系统中，数控加工程序经过数控系统处理后，变成伺服系统能够接收的信号。

（4）伺服系统把控制信号转换为机械运动的物理量。

（5）驱动机床本体加工工件。

（6）完成零件加工。1.观察数控铣床现场观察所使用数控铣床的机床型号并做好记录，说明其含义。2.观察数控铣床加工零件过程

现场观察数控铣床加工零件过程，了解数控铣床的安全生产规则，理解数控铣床控制轴数、手动操作和自动运行的过程。实训情境任务二工件在数控铣床上的定位与装夹任务二工件在数控铣床上的定位与装夹（1）认识数控铣床用的典型夹具。

（2）观察夹具的结构，认识其组成元件（定位元件、夹紧装置、夹具体等），掌握夹具的功能。

（3）掌握数控铣加工件定位和夹紧方案的确定原则。实训领域目标任务二工件在数控铣床上的定位与装夹一、定位与夹紧方案的确定原则

在零件加工过程中，必须使工件在机床或工艺装备上有确定的位置。保证被加工表面位置精度就是指合理选取定位基准来使各被加工表面的位置及相互关系满足工序和设计尺寸要求。因此，在研究和选择各类工艺基准前应选择定位基准。

定位基准分粗基准和精基准两种。在零件加工前，一般以毛坯上未加工的表面作为定位基准的粗基准，经过机械加工的表面作为定位基准的精基准。任务二工件在数控铣床上的定位与装夹一、定位与夹紧方案的确定原则

1.定位基准选择的基本原则定位基准选择的基本原则如下：

(1)保证定位基准的稳定性和可靠性，确保工件相互位置表面之间的精度。

(2)定位基准力求与设计基准重合，尽可能从相互间有直接位置精度要求的表面中选择定位基准，以减小因基准不重合而引起的误差。

(3)夹具结构应尽量简单，工件装卸和夹紧应尽量方便，以便充分发挥数控铣床的功效。任务二工件在数控铣床上的定位与装夹一、定位与夹紧方案的确定原则

2.粗基准的选择选择粗基准时，应保证所有待加工表面都有足够的加工余量，并应在尽可能少的工序内获得精基准面。

(1)对于不需加工全部表面的零件，应采用始终不加工的表面作为粗基准，这样可以较好地保证加工表面对不加工表面的相互位置要求，并尽可能在一次安装中把大部分需要加工的表面的都加工出来。

若零件上有几个不需加工的表面，则选取与加工表面相互位置精度要求高的非加工表面作为粗基准。

(2)选取加工余量要求均匀的表面作为粗基准，在加工时可以保证该表面余量均匀。

(3)选取的基准面应使被加工件上各加工表面总的金属切除量最小。

(4)作为粗基准的表面，应尽量规则平整，粗基准表面自身的形状误差尽量小，对于一些铸、锻件，要求无浇口、冒口或飞边等其他表面缺陷。

(5)同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。因为毛坯面粗糙且精度低，定位精度不高，若重复使用，在两次装夹中会使加工表面产生较大的位置误差。任务二工件在数控铣床上的定位与装夹一、定位与夹紧方案的确定原则3.精基准的选择为了使装夹方便、正确、可靠，选择精基准除了遵循选择粗基准原则外还要特别遵循以下几条原则：

(1)基准重合原则。尽可能选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。

(2)基准统一原则。在加工位置精度较高的某些表面时，应尽可能在多个工序中采用同一组精基准。

(3)自为基准原则。对于工件上的重要表面要求余量小且均匀的精加工，应尽量选择加工表面本身作为精基准，但该表面与其他表面的位置精度由前道工序保证。

(4)互为基准原则。对于零件上两个相互位置精度要求较高的表面，采取互相作为定位基准、反复进行加工的方法来达到精度要求。任务二工件在数控铣床上的定位与装夹一、定位与夹紧方案的确定原则

4.夹紧方案的确定在确定工件夹紧方案时，要根据工件上已选定的定位基准确定工件的定位夹紧方式，并选择合适的夹具。此时，主要考虑以下几点：(1)减少刀具干涉。(2)保证最小的夹紧变形。(3)夹具装卸工件方便，辅助时间尽量短。(5)夹具结构应力求简单。(4)多件同时装夹，提高效率。(6)夹具应便于在机床工作台上装夹。任务二工件在数控铣床上的定位与装夹二、平口虎钳的结构与使用注意事项

1.平口虎钳的结构平口虎钳是铣床常用夹具，其规格以钳口的宽度来表示，常用的有100mm、125mm和150mm三种。平口虎钳的种类很多，有固定式、回转式、自定心、V型、手动液压等。其中，固定式和回转式平口虎钳应用最广泛，适于装夹形状规则的小型工件。机用虎钳的钳口可以制成多种形式，更换不同形式的钳口，以扩大机床用平口虎钳的使用范围，如图1-6所示。任务二工件在数控铣床上的定位与装夹二、平口虎钳的结构与使用注意事项

2.平口虎钳的使用注意事项平口虎钳装夹的最大优点是快捷方便，但夹持范围不大。正确而合理地使用平口虎钳，不仅能保证加工工件具有较高的精度和表面质量，而且可以保持虎钳本身的精度，延长其使用寿命。使用平口虎钳时，应注意以下几点：

（1）随时清理切屑及油污，保持虎钳导轨面的润滑与清洁。

（2）维护好固定钳口，在工作台上安装平口虎钳时要保证平口虎钳的正确位置。当平口虎钳底面没有定位键时，应该使用百分表找正固定钳口面。

（3）为使夹紧可靠，应尽量使工件与钳口工作面的接触面积大些。对于短于钳口宽度的工件，尽量用中间均等部位夹持。

（4）装夹工件不宜高出钳口过多，必要时可在两钳口处加适当厚度的垫板。任务二工件在数控铣床上的定位与装夹二、平口虎钳的结构与使用注意事项

（5）要根据工件的材料和几何轮廓确定适当的夹紧力，不可过小，也不可过大，不允许随意加长虎钳手柄。

（6）在加工相互平行或相互垂直的工件表面时，如果使用中的虎钳精度不够，可在工件与固定钳口之间或工件与虎钳的水平导轨间垫上适当厚度的纸片或薄铜片，以提高工件的安装精度。

（7）在铣削时，应尽量使切削中的水平分力的方向指向固定钳口。

（8）注意选择工件在虎钳上的安装位置，避免在夹紧时虎钳单边受力，必要时还要加支承垫铁。

（9）夹持表面光洁的工件时，应在工件与钳口间加垫片，防止划伤工件表面。夹持表面粗糙的毛坯时，也应在工件与钳口间加垫片，这样既可以保护钳口，又能提高工件的装夹刚性。垫片可用铜或铝等软质材料制作。

（10）为提高万能（回转式）虎钳的刚性和增加切削稳定性，可将虎钳底座取下，把虎钳直接固定在工作台上。任务二工件在数控铣床上的定位与装夹三、使用压板和T形螺钉固定工件

利用压板和T形螺钉可以把工件、夹具或其他机床附件固定在工作台上。压板及其应用如图1-7所示。使用T形螺钉和压板固定工件时应注意以下几点：

（1）压板螺钉应尽量靠近工件，以获得较大的压紧力。

（2）垫铁的高度应与工件的被压点高度相同，并允许垫铁高度略高一些。

（3）使用压板固定工件时，压点应尽量靠近切削位置。使用压板的数目不得少于两个，而且压板要压在工件上的实处，若工件下面悬空时，必须附加垫铁或用千斤顶支承。

（4）根据加工特点确定夹紧力的大小，既要防止夹紧力过小造成工件松动，又要避免夹紧力过大使工件变形，一般精铣时的夹紧力小于粗铣时的夹紧力。

（5）如果压板夹紧力作用点在工件已加工表面上，应在压板与工件间加铜质或铝质垫片，以防止工件表面被压伤。任务二工件在数控铣床上的定位与装夹三、使用压板和T形螺钉固定工件图1-7压板及其应用任务二工件在数控铣床上的定位与装夹四、使用弯板装夹工件

弯板（角铁）主要用于固定长度与宽度较大、厚度较小的工件。工件在弯板上的装夹如图1-8所示。

使用弯板时应注意以下几点：

（1）弯板在工作台上的固定位置必须正确，

弯板的立面必须与工作台台面相垂直。

（2）工件与弯板立面的安装接触面积应尽量大。

（3）夹紧工件时，应尽可能多地使用螺栓压板或弓形夹。任务二工件在数控铣床上的定位与装夹五、铣床用卡盘

铣床用卡盘如图1-9所示。当在数控铣床上加工回转体零件时，可以采用三爪卡盘装夹，对于非回转零件可采用四爪卡盘装夹。铣床用卡盘的使用方法与车床用卡盘相似，用T形槽螺栓将卡盘固定在机床工作台上即可。1.认识数控铣床用的典型夹具认识数控铣床用的典型夹具，观察夹具的结构，认识其组成元件，了解夹具的作用。2.使用平口虎钳装夹工件在数控铣床上使用平口虎钳装夹工件并找正。3.使用压板装夹工件在数控铣床上使用压板装夹工件并找正。实训情境任务三数控铣床刀具的选用任务三数控铣床刀具的选用（1）了解数控铣床常用刀具的种类、材料、特点及加工范围。

（2）掌握数控铣床常用刀具的选择原则，正确选择数控铣削刀具。

（3）合理选择数控铣削刀具的加工参数。实训领域目标任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具1.数控铣床常用铣刀数控铣床常用的铣刀有面铣刀、三面刃铣刀、立铣刀、键槽铣刀、钻铣刀、螺纹铣刀、鼓形铣刀和成形铣刀。

（1）面铣刀。端铣所用刀具为面铣刀，面铣刀可以是套式的，也可以是整体带柄式的，如图1-10所示。面铣刀适用于加工平面，尤其适合加工大面积平面。面铣刀的主切削刃分布在外圆柱面或外圆锥面上，其端面上的切削刃为副切削刃。主偏角为90°的面铣刀称为方肩面铣刀，如图1-11（a）所示。在加工平面的同时，方肩面铣刀能加工出与平面垂直的直角面，这一直角面的高度受到刀片长度的限制。如果需要加工出高于刀片长度的直立面，可以采用层切的方法分层加工直立面，如图1-11（b）所示。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-10面铣刀任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-11方肩面铣刀任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-12方肩面铣刀的加工范围方肩面铣刀采用螺旋线进给，能够镗铣加工孔，方肩面铣刀的加工范围如图1-12所示。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具

面铣刀的直径一般较大，通常将其制成镶齿结构，即将其刀齿与刀体分开。刀齿是由硬质合金制成的可转位刀片，刀体的材料为40Cr，把刀齿夹固在刀体上，刀齿的一个切削刃用钝后，只需在刀体上转换刀片新的切削刃或更换刀片后重新夹固，即可继续使用。目前普遍使用的硬质合金铣刀片的规格有四边形的和三角形的，可分为带后角的和不带后角的两种。一般带后角的刀片用于正前角铣刀，不带后角的刀片用于负前角铣刀。

面铣刀可以用于粗加工，也可以用于精加工。粗加工要求有要求有较大的铣削用量，为能取较大的切削深度和切除较大的余量，粗加工宜选较小的铣刀直径。精加工要求保证加工精度，要求加工表面光滑，应该避免在精加工面上留下接刀痕迹，所以精加工的铣刀直径要选大些，最好能大于加工面的整个宽度。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具

面铣刀齿数对铣削生产率和加工质量有直接影响，齿数越多，工作齿数也多，生产率高，铣削过程平稳，加工质量好。直径相同的可转位铣刀根据齿数不同可分为粗齿、细齿和密齿，见表1-7。粗齿铣刀主要用于粗加工，细齿铣刀用于平稳条件下的铣削加工，密齿铣刀用于薄壁铸铁的加工。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具

（2）三面刃铣刀。三面刃铣刀的外圆周和两边侧面都有切削刃，如图1-13所示。三面刃铣刀可以加工台肩面和沟槽等，其加工范围如图1-14所示。图1-13三面刃铣刀任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-14三面刃铣刀的加工范围任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具

（3）立铣刀。立铣刀分为通用立铣刀、圆角立铣刀、球头立铣刀和倒角铣刀等。

①通用立铣刀。通用立铣刀按结构可以分为整体结构立铣刀（见图1-15）和镶齿可转位立铣刀（见图1-16），镶齿可转位立铣刀又分为方肩式和长刃式，长刃式也称为玉米立铣刀。图1-15整体结构立铣刀任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-16镶齿可转位立铣刀任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具

立铣刀主要的切削工作由刀具端部完成。立铣刀有双齿、三齿、四齿甚至是多齿等多种类型，并分为右旋和左旋立铣刀。双齿立铣刀容屑能力大，切削用量大；四齿立铣刀适合精加工；三齿立铣刀介于双齿立铣刀与四齿立铣刀之间。立铣刀适合槽孔的切削，通常一次切削即可完成表面加工。在大多数情况下，三齿立铣刀的三个刀齿中有两个参与切削，切削运动平稳且噪声小。四齿立铣刀切削时允许选用更大的进给速度，多槽立铣刀主要用于粗加工之后的精加工。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具

立铣刀每个刀齿的主切削刃分布在圆柱面上，呈螺旋线形，其螺旋角为30°～45°，有利于提高切削过程的平稳性，将冲击减到最小，并可得到光滑的切削表面。

立铣刀每个刀齿的副切削刃分布在端面上，用于加工与侧面垂直的底平面。立铣刀的主切削刃和副切削刃可以同时进行切削，也可以单独进行切削。如果立铣刀端部没有中心孔或切口，那么立铣刀可以用于钻入式切削，即本身可以钻削定位孔，因而也被称为中心切削立铣刀；但是，若立铣刀端部有中心孔或切口，则不能钻削定位孔。

立铣刀按刀齿数目可以分为粗齿立铣刀、中齿立铣刀和细齿立铣刀，见表1-8。粗齿立铣刀刀齿少，强度高，容屑空间大，适于粗加工；细齿立铣刀齿数多，工作平稳，适于精加工；中齿立铣刀介于粗齿立铣刀与细齿立铣刀之间。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具直径较小的立铣刀一般制成带柄的形式，可分为直柄（2～71mm立铣刀）、莫氏锥柄（6～63mm立铣刀）、锥度为7∶24的锥柄（25～80mm立铣刀）三种。直径大于40～60mm的立铣刀可做成套式结构。立铣刀的刀具材料分为高速钢和硬质合金两类。高速钢立铣刀是立式铣床常用的一种刀具，高速钢立铣刀有直槽式和螺旋槽式，其中螺旋槽式高速钢立铣刀可按其旋角大小分为小、中和大螺旋角三类。小螺旋角高速钢立铣刀的螺旋角大约为12°，中螺旋角高速钢立铣刀的螺旋角大约为30°，而大螺旋角高速钢立铣刀的螺旋角大约为40°(甚至更大)。螺旋角大小的选择应由加工任务决定。例如，精加工方式切削铝件时，应选择大螺旋角（45°）高速钢立铣刀，可以取得较好的加工表面质量。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具目前随着细晶粒硬质合金的应用，许多小型立铣刀采用了整体硬质合金刀具，它们的工作性能优于高速钢刀具。对于由细晶粒硬质合金制成的刀具，其韧性接近高速钢，其硬度接近硬质合金。早期的硬质合金刀具因为脆性太大而不能用于常规的机械加工，所以许多切削加工都用高速钢刀具来完成。如今，可转位刀具已经替代了高速钢刀具。可转位刀具的一个主要优点是几乎可以加工任何材料。此外，它还具有种类多和不需重磨等优点。中心切削可转位刀具是经济性非常好的一种刀具。不同等级的刀片可分别用于切削钢、铸铁或铝等材料，而每种等级和类型的刀片都有特定的几何形状。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-17圆角立铣刀任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具③球头立铣刀。若中心切削圆角立铣刀的圆角(rε)等于刀具半径，则刀具端面刃为球面，这类立铣刀称为球头立铣刀，如图1-18所示。通常球头立铣刀的最小尺寸为ф12mm，球头立铣刀由立铣刀发展而成，可以沿刀具的轴向切入工件，或沿刀具径向切削，其主要用于加工三维的型腔或凸凹模成形表面，也可以用于孔口倒角和平面倒角。球头立铣刀可以分为圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀。a.圆柱形球头立铣刀。圆柱形球头立铣刀的刀具名称通常为ф12R6，表示刀具直径是ф12mm的球头立铣刀。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具b.圆锥形球头立铣刀。圆锥形球头立铣刀的刀具名称为ф15×7°R7.5，表示刀具直径是ф15mm、圆锥半角为7°的圆锥形球头立铣刀。图1-18球头立铣刀任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具④倒角铣刀。倒角铣刀如图1-19所示，可以用于工件边角处倒角的加工。图1-19倒角铣刀任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具

（4）键槽铣刀。键槽铣刀也称为两齿中心切削立铣刀，如图1-20（a）所示。圆柱面上和端面上都有切削刃，兼有钻头和立铣刀的功能。端面刃延至圆心，使立铣刀可以沿其轴向钻孔，切出键槽深，又可以用圆柱面上刀刃铣削出键槽长度。铣削时，立铣刀先对工件钻孔，然后沿工件轴线铣出键槽。

加工键槽时受切削力的方向和刀具变形的影响，一步铣成形的键槽在其直角处误差较大。加工键槽分两步完成，提高了加工效率和加工精度。如图1-20（b）所示，先用小号铣刀粗铣全槽，然后以侧铣方式精铣槽的周边面，这样在槽根处就能加工出高精度的直角面。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-20铣削键槽任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具（5）钻铣刀。钻铣也称为插铣，钻铣刀如图1-21（a）所示，钻铣工艺如图1-21（b）所示。钻铣铣削效率高，常用于粗加工。图1-21钻铣任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具（6）螺纹铣刀。螺纹铣刀如图1-22（a）所示。螺纹铣刀用于铣削内、外螺纹表面，如图1-22（b）所示。图1-22螺纹铣刀任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具

（7）鼓形铣刀。鼓形铣刀切削刃分布在半径为R的中凸鼓形轮廓上，如图1-23所示。鼓形铣刀的端面无切削刃，铣削时，数控铣床控制铣刀的上下位置，改变刀刃的切削部位，从而可以在工件上加工出由负到正的不同斜角表面。鼓形铣刀常用于加工立体曲面。R值越小，鼓形铣刀所能加工的斜角范围越广，而加工后的表面粗糙度值也越高。这种刀具刃磨困难，切削条件差，而且不能加工有底的轮廓。

（8）成形铣刀。图1-24所示为常见的几种成形铣刀，成形铣刀一般为专用刀具，即为某个工件或某项加工内容而专门制造（刃磨）的。成形铣刀适用于加工特定形状的孔、槽，常用于型模加工。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-23鼓形铣刀图1-24常见的几种成形铣刀任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具

2.数控铣床常用孔加工刀具数控铣床常用孔加工刀具有钻孔刀具、扩孔刀具、铰孔刀具和镗孔刀具。（1）钻孔刀具。钻孔一般用于扩孔、铰孔前的粗加工。钻孔刀具主要有麻花钻、中心孔钻和硬质合金可转位浅孔钻等。①麻花钻。麻花钻钻孔精度一般在IT12左右，表面粗糙度Ra为12.5μm。麻花钻按刀具材料可以分为高速钢钻头［见图1-25（a）］和硬质合金钻头［见图1-25（b）］，按柄部可以分为直柄钻头和莫氏锥柄钻头（直柄钻头一般用于小直径钻头,锥柄钻头一般用于大直径钻头），按长度可以分为基本型钻头、短型钻头、长型钻头、加长型钻头和超长型钻头等。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-25麻花钻

②中心孔钻。中心孔钻是专门用于加工中心孔的钻头。数控机床钻孔中刀具的定位是由数控程序控制的，不需要钻模导向，为保证加工孔的位置精度，应该在用麻花钻钻孔前，用中心孔钻划窝，或用刚性较好的短钻头划窝，以保证钻孔中的刀具引正，确保麻花钻的定位。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具

③硬质合金可转位浅孔钻。当钻削直径为ф20～ф60mm且孔的长径比小于3～4时，可选用硬质合金可转位浅孔钻（见图1-26）。该钻头切削效率和加工质量均优于麻花钻，最适于箱体零件的钻孔加工及插铣加工，也可以用作扩孔刀具。硬质合金可转位浅孔钻刀体头部装有一组硬质合金刀片（刀片可以是正多边形、菱形、四边形），尺寸较大的硬质合金可转位浅孔钻刀体上有内冷却通道及排屑槽，为了提高刀具的使用寿命，可以在刀片上涂镀炭化钛涂层。使用这种钻头钻箱体孔的效率比普通麻花钻的效率可提高4～6倍。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-26硬质合金可转位浅孔钻任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具

（2）扩孔刀具。扩孔是对已钻出、铸（锻）出或冲出的孔进行进一步加工，数控铣床上扩孔多采用扩孔钻（见图127）加工，也可以采用立铣刀或镗刀扩孔。与麻花钻相比，扩孔钻有以下优点：扩孔钻的切削刃较多，一般为３～４个，切削导向性好；扩孔钻扩孔加工余量小，一般为2～4mm；扩孔钻主切削刃短，容屑槽较麻花钻小，刀体刚度好；没有横刃，切削时轴向力小。因此，扩孔钻加工质量和生产率均优于钻孔，扩孔对于预制孔的形状误差和轴线的歪斜有修正能力，其加工精度可达IT10，表面粗糙度Ra可达3.2～6.3μm。扩孔钻可以用于孔的终加工，也可作为铰孔或磨孔的预加工。

任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-27扩孔钻扩孔钻切削部分的材料有高速钢和硬质合金两种，扩孔钻的刀柄部分结构有整体直柄（用于直径小的扩孔钻）、整体锥柄(用于中等直径的扩孔钻)和套式(用于直径较大的扩孔钻)三种。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具（3）铰孔刀具。铰孔是对已加工孔进行微量切削，其切削参数如下：背吃刀量为铰削余量（粗铰削余量为0.15～0.35mm，精铰削余量为0.05～0.15mm），采用低速切削（粗铰钢件为5～7m/min，精铰钢件为2～5m/min），进给量为0.2～1.2mm/r。铰孔时要合理选择冷却液，在钢材上铰孔宜选用乳化液，在铸铁件上铰孔宜选用煤油。铰孔是一种对孔半精加工和精加工的加工方法，它的加工精度一般为IT9～IT6，表面粗糙度Ra为0.4～1.6μm，但铰孔一般不能修正孔的位置误差。因此，在铰孔之前，孔的位置精度应该由上一道工序保证。标准机用铰刀如图1-28所示。铰刀由工作部分、颈部和柄部组成，刀柄形式有直柄、锥柄和套式三种。铰刀的工作部分（切削刃部分）又分为切削部分和校准部分。切削部分为锥形，承担主要的切削工作；校准部分包括圆柱和倒锥，圆柱部分主要起铰刀的导向、加工孔的校准和修光的作用，倒锥部分主要起减少铰刀与孔壁的摩擦、防止孔径扩大的作用。

数控铣床上铰孔所用刀具还有单刃铰刀及浮动铰刀等。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-28标准机用铰刀任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具（4）镗孔刀具。镗孔是使用镗刀对已钻出的孔或毛坯孔进一步加工的方法。镗孔的通用性较强，可以粗加工、精加工不同尺寸的孔，可以镗通孔、盲孔、阶梯孔，还可以镗同轴孔系、平行孔系等。粗镗孔的精度为IT13～IT11，表面粗糙度Ra为6.3～12.5μm；半精镗的精度为IT10～IT9，表面粗糙度Ra为1.6～3.2μm；精镗的精度可达IT6，表面粗糙度Ra为0.1～0.4μm。镗孔具有修正形状误差和位置误差的能力。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具

常用的镗刀有单刃镗刀、双刃镗刀和微调镗刀。①单刃镗刀。镗削可以镗削外圆柱面，如图1-29（a）所示。镗刀与车刀类似，但其刀具的大小受到孔径的尺寸限制，刚性较差，容易发生振动。因此，在切削条件相同时，镗孔的切削用量一般比车削小20％，单刃镗刀镗孔生产率较低，但其结构简单，通用性好，故应用广泛。夹持直柄单刃镗刀头可以用于加工小直径孔，如图1-29（b）所示。带刀夹的单刃镗刀头可以用于加工较大直径的孔，如图1-29（c）所示。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具图1-29单刃镗刀的用途任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具②双刃镗刀。镗刀的两端有一对对称的切削刃同时参与切削，这种镗刀称为双刃镗刀，如图1-30所示为机夹双刃镗刀。双刃镗刀的优点如下：可以消除背向力对镗杆的影响，增加了系统刚度，切削用量较大，生产率高；工件的孔径尺寸精度由镗刀来保证，调刀方便。图1-30双刃镗刀任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具③微调镗刀。为提高镗刀的调整精度，在数控铣床上常使用微调镗刀，如图1-31所示。这种镗刀的径向尺寸可在一定范围内调整，转动调整螺母可以调整镗削直径，调整螺母上有刻度盘，读数精度可达0.01mm。调整尺寸时，先松开拉紧螺钉，然后转动带刻度盘的调整螺母，待刀头调至所需尺寸，最后拧紧拉紧螺钉。这种镗刀结构比较简单，刚性好。任务三数控铣床刀具的选用一、数控铣床常用铣刀和孔加工刀具1—刀体；2—刀片；3—调整螺母；4—刀杆；5—螺母；6—拉紧螺钉；7—导向键图1-31微调镗刀任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料刀体是刀具的夹持部位，承受着弯矩和扭矩的作用，因此应具备足够的强度和刚度。通常刀体选用普通碳钢或合金钢制作。镗刀的刀柄、钻头和铰刀的刀体常用45号钢或40Cr制造。尺寸较小的刀具或切削负荷较大的刀具宜选用合金工具钢或整体高速钢制作，如螺纹刀具、成形铣刀、拉刀等。硬质合金刀具、镶硬质合金钻头、可转位铣刀等可选用合金工具钢制作，如9CrSi或GCr15等。对一些尺寸较小的精密孔加工刀具，如小直径镗、铰刀，为保证刀体有足够的刚度，宜选用整体硬质合金制作。常用的数控铣床刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。目前生产中使用最多的刀具材料是高速钢和硬质合金。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料

1.高速钢高速钢俗称白钢条，是在合金工具钢中加入了较多的钨、铬、钼、钒等合金元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的硬度（热处理硬度可达63～66HRC）和耐热性（600～650℃），切削中碳钢的速度一般不高于50～60m/min，具有高的强度（抗弯强度为一般硬质合金的2～3倍）和韧性，刀刃锋利，能抵抗一定的冲击振动。高速钢具有较好的工艺性，可以制造刃形复杂的刀具，如钻头、丝锥、成形刀具、拉刀和齿轮刀具等。高速钢刀具可加工从碳钢到合金钢、从有色金属到铸铁等多种材料。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料

高速钢可分为通用型高速钢、高性能高速钢和粉末冶金高速钢等。

（1）通用型高速钢。通用型高速钢工艺性能好，能满足通用工程材料的切削加工要求。常用的通用型高速钢种类有钨系高速钢和钼系高速钢。钨系高速钢最常用的牌号为W18Cr4V，它具有较好的综合性能，可制造各种复杂刀具和精加工刀具，在我国应用较普遍。钼系高速钢最常用的牌号是W6Mo5Cr4V2，其抗弯强度和冲击韧度都高于钨系高速钢，并具有较好的热塑性和磨削性能，但热稳定性低于钨系高速钢，适合制作抵抗冲击刀具及各种热轧刀具。

（2）高性能高速钢。高性能高速钢是在普通型高速钢中加入钴、钒、铝等合金元素，以进一步提高其耐磨性和耐热性等。常用的高性能高速钢牌号有9W18Cr4V、9W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V3、W6Mo5Cr4V2Co8及W6Mo5Cr4V2Al等。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料（3）粉末冶金高速钢。首先用高压氩气或氮气使熔融的高速钢水雾化成细小的粉末，然后在高温高压下压制成细密的钢坯，最后将钢坯轧制成高速钢材料，这种高速钢称为粉末冶金高速钢。它的主要优点如下：韧性、硬度较高，耐磨性好，材质均匀，热处理变形小，质量稳定可靠，可加工各种难加工材料，特别适于制造精密刀具和复杂刀具。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料

2.硬质合金硬质合金是由硬度和熔点很高的金属碳化物（WC、TiC、TaC和NbC等）和金属黏结剂（Co、Ni和Mo等）以粉末冶金法烧结而成。硬质合金的硬度高达89～93HRA，能耐850～1000℃的高温，具有良好的耐磨性，允许的切削速度比高速钢高4～10倍。切削速度可达100～300m/min，可加工包括淬火钢在内的多种材料，因此获得广泛应用。但是，硬质合金抗弯强度低，冲击韧性差，工艺性差，较难加工，不易做成形状复杂的整体刀具。在实际使用中，一般将硬质合金刀片焊接或夹固在刀体上使用。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料

常用的硬质合金有钨钴类（YG类）、钨钛钴类(YT类）、钨钛钽(铌)类硬质合金（YW类）三类。切削加工用硬质合金可以分为K、P、M三大类。K类适用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，相当于我国的YG类硬质合金，外包装用红色标志；P类适用于加工长切屑的黑色金属，相当于我国的YT类硬质合金，外包装用蓝色标志；M类适用于加工长、短切屑的黑色金属和有色金属，相当于我国的YW类硬质合金，外包装用黄色标志。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料

（1）钨钴类硬质合金。YG类硬质合金主要由WC和Co组成，常用的牌号有YG3、YG6、YG8等，G后面的数字表示含Co的含量。其含Co量越多，韧性越好。因此，YG类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较好，不易崩刃，很适宜加工铸铁等脆性材料。YG类硬质合金的刃磨性较好，刃口可以磨得较锋利，故切削有色金属及合金的效果也较好。YG类硬质合金由于耐热性和耐磨性较差，因而一般不用于普通钢材的切削加工；但其韧性好，导热系数较大，可以用于加工不锈钢和合金钢等难加工材料。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料

（2）钨钛钴类硬质合金。YT类硬质合金主要由WC、TiC和Co组成，常用的牌号有YT5、YT15、YT30等，它里面加入了TiC后，增加了硬质合金的硬度、耐热性、抗黏结性和抗氧化能力。但在Co含量较少时，YT类硬质合金的抗弯强度和抗冲击韧性较差，所以主要用于切削呈带状切屑的普通碳钢及合金钢等塑性材料，但不适合加工含Ti的不锈钢，因为两者的Ti元素有较强的亲和作用，会发生黏结，使刀具磨损加剧。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料（3）钨钛钽（铌）钴类硬质合金。YW类是由WC、TiC、TaC（NbC）和Co组成，提高了硬质合金的抗弯强度、疲劳强度、韧性、耐热性、高温硬度和抗氧化能力，具有较好的综合切削性能。钨钛钽（铌）钴类硬质合金常用的牌号有YW1、YW2等。YW类硬质合金主要用于加工不锈钢、耐热钢、高锰钢，也适用于加工普通碳钢和铸铁，因此又被称为通用型硬质合金。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料3.其他刀具材料（1）陶瓷材料。陶瓷材料是以Al2O3为主要成分，经压制成形后烧结而成的一种刀具材料。它有很高的硬度和耐磨性，硬度达78HRC，耐热性高达1200℃以上，化学性能稳定，与金属的亲和能力小，能承受较高的切削速度。陶瓷材料的最大弱点是抗弯强度低，抗冲击韧性差，主要用于钢、铸铁、有色金属、高硬度材料、高精度零件的精加工。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料（2）立方氮化硼。立方氮化硼由氮化硼在高温高压作用下转变而成。它具有仅次于金刚石的硬度和耐磨性，硬度可达8000～9000HV，耐热性高达1400℃，化学稳定性好，与铁族元素亲和力小，但强度低，焊接性差，主要用于加工淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金和一些难加工材料。（3）金刚石。金刚石分天然和人造两种，天然金刚石由于价格昂贵而用的很少。金刚石是目前已知的最硬物质，其硬度接近10000HV，是硬质合金的80～120倍，但韧性差，在一定温度下与铁族元素亲和力大，因此不宜加工黑色金属，主要用于加工有色金属及非金属材料。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料（4）表面涂层刀具。刀具材料的韧性和硬度一般不能兼顾，这影响了刀具的寿命，近年来采用了刀具材料表面涂层处理的方法，妥善解决了这一问题。表面涂层是在韧性较好的硬质合金或高速钢基体上，通过化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）涂覆一薄层耐磨性很高的难熔金属化合物。通过这种方法，使刀具既具有基体材料的强度和韧性，又具有很高的耐磨性，从而较好地解决了韧性与硬度的矛盾。表面涂层厚度一般为2～12μm，常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等，但多采用TiN材料，涂层后刀具表面呈金黄色。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料TiC涂层硬度高，耐磨性好，抗氧化性好，切削时能产生TiO2薄膜，降低了摩擦系数，TiC与钢的黏结温度高，表面晶粒较细，切削时很少产生积屑瘤，故TiC涂层刀具适合于精车。但是，TiC涂层的线膨胀系数与基体差别较大，在基体间形成脆弱的脱碳层，降低了刀具的抗弯强度。因此，在重切削、加工硬材料或带夹杂物的工件时，TiC涂层易崩裂。TiN涂层在高温时能形成氧化膜，与铁基材料的亲和力小，摩擦系数较小，抗氧化、抗黏结性能较好，TiN涂层刀具适合于切削钢和易黏刀的工件材料。但是，TiN与基体黏结牢固程度较差，而且涂层厚时易剥落。任务三数控铣床刀具的选用二、数控铣床的刀体材料和刀具材料Al2O3涂层在高温下有良好的热稳定性和较高的高温硬度，对于高速切削产生大量热量的场合，Al2O3涂层较好。另外，目前单涂层刀片已很少使用，大多采用TiC-TiN复合涂层或TiC-Al2O3-TiN三复合涂层。表面涂层可以提高刀具的表面硬度，降低摩擦系数，使刀具磨损显著降低，可使切削速度提高30％～50％。经表面涂层处理的刀片广泛用于对各种钢料、铸铁的精加工和半精加工上或负荷较轻的粗加工上。任务三数控铣床刀具的选用三、数控铣削刀具在铣床主轴上的安装1.刀柄与主轴的连接数控铣床的刀具由两部分组成，即刀柄和刀具本体。刀柄是铣床主轴与刀具之间的连接工具，刀具必须装在统一的标准刀柄上，以便装在主轴、刀库上。刀柄与主轴孔的配合锥面一般采用7∶24的锥度，如图1-32（b）所示。这种锥度的刀柄不自锁，换刀方便，定心精度和刚度比直柄高。刀柄装在主轴前，要把拉钉与刀柄装配在一起，刀柄装在主轴上时，机床主轴内的蝶簧给卡头施力，可夹住拉钉，从而使刀柄固定在主轴上。拉钉结构如图1-32（a）所示。任务三数控铣床刀具的选用三、数控铣削刀具在铣床主轴上的安装图1-32拉钉与刀柄任务三数控铣床刀具的选用三、数控铣削刀具在铣床主轴上的安装

2.铣刀在主轴上的安装铣刀可分为套式面铣刀和带有刀柄式铣刀两大类。（1）套式面铣刀的装夹。对于直径在50mm以上的套式面铣刀，用其内孔和端面在刀柄上定位用螺钉将铣刀固定在带端键的刀柄上，由端面键传递铣削力矩。对于直径大于160mm的套式面铣刀，用内六角螺钉固定在端键传动接杆上。（2）带有刀柄式铣刀的装夹。带有刀柄式铣刀与铣床主轴连接如图133所示。铣刀刀柄的形式分为直柄和锥柄两种，锥柄铣刀主要是通过带有莫氏锥孔的刀柄过渡，通过刀柄将铣刀安装在主轴上。任务三数控铣床刀具的选用三、数控铣削刀具在铣床主轴上的安装直柄铣刀通过带有弹簧夹头的刀柄［见图1-34(a)］安装到主轴上。弹性元件如图1-34（b）所示，弹簧元件外圆上开有条形槽，螺母旋紧时，条形槽合拢，内孔收缩，将直柄铣刀夹紧。可根据铣刀柄的直径和刀柄的内孔锥度，查阅相关国家标准，选择弹簧夹头的内孔和外锥的尺寸。任务三数控铣床刀具的选用三、数控铣削刀具在铣床主轴上的安装图1-33带有刀柄式铣刀与铣床主轴连接任务三数控铣床刀具的选用三、数控铣削刀具在铣床主轴上的安装图1-34弹簧夹头的结构图任务三数控铣床刀具的选用三、数控铣削刀具在铣床主轴上的安装

3.工具系统在加工中心上使用的刀具种类很多，刀柄与拉钉的结构与尺寸都已经标准化和系列化，在我国应用最广泛的是BT40和BT50系列的刀柄和拉钉。其中，各部尺寸可查阅相关标准资料（GB10944.1—2013《自动换刀7∶24圆锥工具柄第1部分：A、AD、AF、U、UD和UF型柄的尺寸和标记》和GB10944.5—2013《自动换刀7∶24圆锥工具柄第5部分：拉钉的技术条件》）。此外还有BT30和BT45系列的刀柄和拉钉，不同的标准系列还有ISO系列刀柄和NT系列刀柄，它们与BT系列相似，结构稍有差异，但锥柄和拉钉的结构相同。任务三数控铣床刀具的选用三、数控铣削刀具在铣床主轴上的安装不同的刀具类型和刀柄的结合构成一个工具系统，工具系统由与铣床主轴连接的锥柄（刀柄）、接杆（延伸部分）和刀具（工作部分）组成。它们经组合就成为铣、钻、扩、铰、镗、攻螺纹等加工的工具，供加工中心使用。镗铣类工具系统分为整体式和模块式两大类。我国提出的TSG82工具系统属于整体式结构的工具系统，其特点是将锥柄和接杆连成一体，不同品种和规格的工作部分都必须与一定的锥柄配合，其优点是结构简单、可靠、使用方便等，缺点是锥柄（刀柄）的品种规格较多。任务三数控铣床刀具的选用三、数控铣削刀具在铣床主轴上的安装模块式结构的工具系统是把工具的刀柄和工作部分分开，制成系统化的主柄模块、中间模块和工作模块，每类模块又分为若干小类和规格，然后用不同规格的模块组装成不同规格、不同用途的刀具，方便了刀具的制造、使用和保管，具有很高的实用价值。国外的山特维克公司具有较完善的模块式工具系统，国内许多企业均应用这一工具系统。图1-35所示为模块式工具系统的示意图。任务三数控铣床刀具的选用三、数控铣削刀具在铣床主轴上的安装图1-35模块式工具系统的示意图任务三数控铣床刀具的选用四、数控铣削刀具切削用量的选择1.背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）的选择铣削加工分为粗铣、半精铣和精铣。粗铣时，在机床动力足够（经机床动力校核确定）和工艺系统刚度许可的条件下，应选取尽可能大的吃刀量（端铣的背吃刀量或圆周铣的侧吃刀量）。一般情况下，在留出精铣和半精铣的余量0.5～2mm后，其余的余量可作为粗铣吃刀量，尽量一次切除。半精铣吃刀量可选为0.5～1.5mm，精铣吃刀量可选为0.2～0.5mm。任务三数控铣床刀具的选用四、数控铣削刀具切削用量的选择（1）在工件表面粗糙度Ra要求为12.5～25μm时，如果圆周铣的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，粗铣一次进给就可以达到要求。在余量较大、工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分两次进给完成。（2）在工件表面粗糙度Ra要求为3.2～12.5μm时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量的选取同前。粗铣后留0.5～1.0mm余量，在半精铣时一次切除。（3）在工件表面粗糙度Ra要求为0.8～3.2μm时，可分粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.5～2mm；精铣时圆周铣侧吃刀量取0.3～0.5mm，面铣刀背吃刀量取0.5～1mm。半精铣、精铣所确定的吃刀量即上工序所留加工余量。任务三数控铣床刀具的选用四、数控铣削刀具切削用量的选择2.进给速度的选择进给速度vf（mm/min）与每齿进给量fz有关。即vf＝nzfz式中，n为铣刀主轴转速，r/min；z为铣刀齿数。粗加工时，每齿进给量的选取主要决定于工件材料的力学性能、刀具材料和铣刀类型。工件材料强度和硬度越高，选取的fz越小，反之则越大；硬质合金铣刀的fz应大于同类高速钢铣刀；而对于面铣刀、圆柱铣刀、立铣刀，由于它们刀齿强度不同，其fz按面铣刀→圆柱铣刀→立铣刀排列顺序依次递减。任务三数控铣床刀具的选用四、数控铣削刀具切削用量的选择精加工时，每齿进给量的选取要考虑工件表面粗糙度的要求，表面粗糙度值越低，每齿进给量越小。面铣刀的每齿进给量见表1-9。任务三数控铣床刀具的选用四、数控铣削刀具切削用量的选择3.切削速度的选择切削速度与刀具耐用度、吃刀量、每齿进给量、刀具齿数成反比，与铣刀直径成正比，此外还与工件材料、刀具材料、铣刀材料、加工条件等因素有关。铣削速度推荐值见表1-10。每齿进给量和切削速度可以从《切削用量手册》中查出。任务三数控铣床刀具的选用四、数控铣削刀具切削用量的选择实训情境（1）辨识刀具种类。（2）安装常用数控铣削刀片与刀体。（3）安装刀体与刀柄。（4）拆分操作。任务四数控铣床加工工艺规程文件的拟定实训领域目标（1）掌握数控铣床工序划分的原则。（2）掌握数控铣床加工工艺规程文件的拟定方法。（3）熟悉数