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1第2章数控铣床常用工具2.1数控铣床/加工中心刀具系统2.1.1数控铣床/加工中心对刀具的基本要求1、高刚度、高强度2、高耐用度3、刀具精度2.1.2数控加工刀具的特点2.1.3数控铣床/加工中心刀具的材料1、高速钢（HighSpeedSteel）2、硬质合金（CementedCarbide）3、陶瓷（Ceramics)4、立方氮化硼（CBN）22.1.4数控铣床/加工中心刀具系统1、工具系统（1）、整体式工具系统TSG（2）模块式工具系统TM2、刀柄系统（1）刀柄（2）拉钉（3）弹簧夹头及中间模块3图2－4拉钉图2－5弹簧夹头a）精镗刀中间模块b）攻丝夹套c）钻夹头接柄图2－6中间模块42.2数控铣床/加工中心的刀具种类2.2.1轮廓铣削刀具1、面铣刀图2-7可转位铣刀52、立铣刀直柄立铣刀锥柄立铣刀锥柄键槽铣刀直柄键槽铣刀多刃球头立铣刀双刃球头立铣刀6二、孔类零件加工刀具1、钻头图2—12加工中心用钻头2、铰刀图2-13铰刀7图2-14其它常用铰刀83、镗孔的刀具图2—15倾斜型单刃粗镗刀图2—16可调精镗刀图2—17精镗微调镗刀图2—18双刃镗刀图2—19粗镗刀刀头图2—20精镗刀刀头94、螺纹孔加工刀具图2-21机用丝锥图2－22攻丝夹头刀柄图2-23单刃螺纹铣削刀具图2-24刃螺纹铣削刀具102.3数控铣床夹具2.3.1夹具的组成(1)定位元件(2)夹紧装置(3)对刀或导向装置(4)连接元件(5)夹具体(6)其它或元件112、数控铣床对对夹具的基本要求实际上数控铣削加工时—般不要求很复杂的夹具，只要求有简单的定位、夹紧机构就可以了。其设计原理也与通用铣床夹具相同，结合数控铣削加工的特点，里只提出几点基本要求：（1）为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。（2）为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。（3）夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。12机床夹具的种类很多，按其通用化程度可分为通用夹具、专用夹具、成组夹具和组合夹具等几种类型。（1）通用夹具车床的卡盘、顶尖和数控铣床上的平口钳、分度头等均属于通用夹具。这类夹具已实现了标准化。其特点是通用性强、结构简单，装夹工件时无需调整或稍加调整即可，主要用于单件小批量生产。（2）专用夹具专用夹具是专为某个零件的某道工序设计的。其特点是结构紧凑，操作迅速方便。但这类夹具的设计和制造的工作量大、周期长、投资大，只有在大批大量生产中才能充分发挥它的经济效益。（3）成组夹具成组夹具是随着成组加工技术的发展而产生的。它是根据成组加工工艺，把工件按形状尺寸和工艺的共性分组，针对每组相近工件而专门设计的。其特点是使用对象明确、结构紧凑和调整方便。（4）组合夹具组合夹具是由一套预先制造好的标准元件组装而成的专用夹具。它具有专用夹具的优点，用完后可拆卸存放，从而缩短了生产准备周期，减少了加工成本。因此，组合夹具既适用于单件及中、小批量生产，又适用于大批量生产。3、常用夹具种类134、数控铣削夹具的选用原则在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量，生产效率，质量保证及经济性等，选用时可照下列原则：（1）在生产量小或研制时，应广泛采用万能组合夹具，只有在组合夹具无法解决工件装夹时才可放弃；（2）小批或成批生产时可考虑采用专用夹具，但应尽量简单；（3）在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动；液压夹具。141、平口钳和压板2.3.2单件小批量夹具介绍平口钳具有较大的通用性和经济性，适用于尺寸较小的方形工件的装夹。常用精密平口钳如图2－27所示，常采用机械螺旋式、气动式或液压式夹紧方式。图2－27平口钳15对于较大或四周不规则的工件，无法采用平口钳或其他夹具装夹时，可直接采用压板(图2－28)进行装夹。加工中心压板通常采用T形螺母与螺栓的夹紧方式。图2－28压板、垫铁与T形螺母图2－29卡盘卡盘根据卡爪的数量分为二爪卡盘、三爪自定心卡盘（图2－29a）、四爪单动卡盘（图2－29b）六爪卡盘等几种类型。16许多机械零件，如花键、离合器、齿轮等零件在加工中心上加工时，常采用分度头分度的办法来等分每一个齿槽，从而加工出合格的零件。分度头是数控铣床或普通铣床的主要部件。在机械加工中，常用的分度头有万能分度头（图2－30a）、简单分度头（图2－30b）、直接分度头等，a）万能分度头b)简单分度头172.3.3中、小批量及大批量工件的装夹中、小批量工件在加工中心上加工时，可采用组合夹具进行装夹。而大批量工件加工时，大多采用专用夹具或成组夹具进行装夹，但由于加工中心较适合单件、小批量工件的加工。因此，此类夹具在数控机床上运用不多。总之，加工中心上零件夹具的选择要根据零件精度等级，零件结构特点，产品批量及机床精度等情况综合考虑。选择顺序是：首先考虑通用夹具，其次考虑组合夹具，最后考虑专用夹具、成组夹具。182.4数控铣床/加工中心常用量具2.4.1量具的类型1、实物类量具2、卡尺类量具3、千分尺类量具4、角度类量具5、指示表类量具6、形位误差类量具7、综合类量具8、其它192.4.2外形轮廓的测量与分析外形轮廓测量常用量具如图2－31所示，游标卡尺（a）和千分尺（b）主要用于尺寸精度的测量，而万能角度尺（1c）和直角尺（d）进行角度的测量。a)游标卡尺b)千分尺c)万能角度尺d)直角尺201．游标卡尺212．螺旋测微量具1-尺架；2-固定测砧；3-测微螺杆；4-螺纹轴套；5-固定刻度套筒；6-微分筒；7-调节螺母；8-接头；9-垫片；10-测力装置；11-锁紧螺钉；12-绝热板。图3-380～25mm外径百分尺图3-39百分尺的读数222.4.3孔的测量及孔加工精度误差分析1、孔径的测量孔径尺寸精度要求较低时，可采用直尺、内卡钳或游标卡尺进行测量，如本任务中Ø9mm、Ø15mm孔径的测量。（1）内卡钳测量当孔口试切削或位置狭小时，使用内卡钳显得方便灵活（2）塞规测量塞规是一种专用量具，一端为通端，另一端为止端。数显内卡钳光环规和塞规23（3）内径百分表测量内径百分表测量内孔时，图中左端触头在孔内摆动，读出直径方向的最大尺寸即为内孔尺寸。内径百分表适用深度较大内孔的测量。（4）内径千分尺测量内径千分尺（的测量方法和外径千分尺的测量方法相同，但其刻线方向和外径千分尺相反，相应其测量时的旋转方向也相反。内径千分尺不适合深度较大孔的测量。内径百分表内径千分尺242.4.4螺纹的测量实际生产中一般齿轮都用小钻头来代替三针，所选钻头的直径应该小于螺距，所得结果须凭经验减去各种误差。现在测螺纹中径一般都用螺纹千分尺，但对于大螺纹或者非标准螺纹、单件生产条件下的测量，三针法还是很经济、准确且实用的。（1）大、小径的测量外螺纹大径和内螺纹的小径的公差一般较大，可用游标卡尺或千分尺测量。（2）螺距的测量螺距一般可用钢直尺或螺距规测量。由于普通螺纹的螺距一般较小，所以采用钢直尺测量时，最好测量10个螺距的长度，然后除以10，就得出一个较正确的螺距尺寸。（3）中径的测量对精度较高的普通螺纹，可用螺纹千分尺直接测量，所测得的千分尺的读数就是该螺纹中径的实际尺寸；也可用“三针”进行间接测量（三针测量法仅适用于外螺纹的测量），但需通过计算后，才能得到其中径尺寸。25（4）综合测量综合测量是指用螺纹塞规或螺纹环规的通、止规综合检查内、外普通螺纹是否合格。使用螺纹量规时，应按其对应的公差等级进行选择。外螺纹千分尺螺纹塞规与螺纹环规三针法测量螺纹中径262.4.5量具的维护和保养（1）在机床上测量零件时，要等零件完全停稳后进行，否则不但使量具的测量面过早磨损而失去精度，且会造成事故。尤其是车工使用外卡时，不要以为卡钳简单，磨损一点无所谓，要注意铸件内常有气孔和缩孔，一旦钳脚落入气孔内，可把操作者的手也拉进去，造成严重事故。（2）测量前应把量具的测量面和零件的被测量表面都要揩干净，以免因有脏物存在而影响测量精度。用精密量具如游标卡尺、百分尺和百分表等，去测量锻铸件毛坯，或带有研磨剂(如金刚砂等)的表面是错误的，这样易使测量面很快磨损而失去精度。（3）量具在使用过程中，不要和工具、刀具如锉刀、榔头、车刀和钻头等堆放在一起，免碰伤量具。也不要随便放在机床上，免因机床振动而使量具掉下来损坏。尤其是游标卡尺等，应平放在专用盒子里，免使尺身变形。（4）量具是测量工具，绝对不能作为其他工具的代用品。例如拿游标卡尺划线，拿百分尺当小榔头，拿钢直尺当起子旋螺钉，以及用钢直尺清理切屑等都是错误的。把量具当玩具，如把百分尺等拿在手中任意挥动或摇转等也是错误的，都是易使量具失去精度的。27（5）温度对测量结果影响很大，零件的精密测量一定要使零件和量具都在20℃的情况下进行测量。一般可在室温下进行测量，但必须使工件与量具的温度一致，否则，由于金属材料的热胀冷缩的特性，使测量结果不准确。温度对量具精度的影响亦很大，量具不应放在阳光下或床头箱上，因为量具温度升高后，也量不出正确尺寸。更不要把精密量具放在热源(如电炉，热交换器等)附近，以免使量具受热变形而失去精度。（6）不要把精密量具放在磁场附近，例如磨床的磁性工作台上，以免使量具感磁。（7）发现精密量具有不正常现象时，如量具表面不平、有毛刺、有锈斑以及刻度不准、尺身弯曲变形、活动不灵活等等，使用者不应当自行拆修，更不允许自行用榔头敲、锉刀锉、砂布打光等粗糙办法修理，以免反而增大量具误差。发现上述情况，使用者应当主动送计量站检修，并经检定量具精度后再继续使用。（8）量具使用后，应及时揩干净，除不锈钢量具或有保护镀层者外，金属表面应涂上一层防锈油，放在专用的盒子里，保存在干燥的地方，以免生锈。（9）精密量具应实行定期检定和保养，长期使用的精密量具，要定期送计量站进行保养和检定精度，以免因量具的示值误差超差而造成产品质量事故。28思考与练习1、数控铣床/加工中心对刀具的基本要求有哪些？2、数控铣床/加工中心刀具的常用材料有哪些？3、常用轮廓铣削刀具主要有哪些？分别适应什么样的场合？4、孔类零件加工刀具刀具主要有哪些？分别适应什么样的场合？5、数控铣床对夹具的基本要求是什么？铣削夹具的选用原则是什么？6、常见的单件小批量夹具有哪些？7、常见的实物类量具有哪？外形轮廓的测量量具有哪些？怎样实现螺纹的测量？8、量具的维护和保养要求是什么？9、试简要说明三爪自定心卡盘的找正过程？10、我国常用的加工中心刀柄系列有哪些？数控刀柄是如何确定其刀柄号的？