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數(shù)控車床所用的刀具
由于數(shù)控車床加工是一項(xiàng)精度高的工作，而且它的加工工序集中和零件裝夾次數(shù)少，所以對(duì)所使用的數(shù)控刀具提出了更高的要求，今天小編為大家?guī)?lái)一些很實(shí)用的資料來(lái)幫助大家，希望對(duì)您有幫助！
切削刀具(車刀)
切削加工離不開(kāi)刀具。刀具是整個(gè)機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在各種刀具中，車刀的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，具有代表性，下面以車刀為例予以介紹。車刀由夾持部分和切削部分組成。夾持部分稱為刀柄，用來(lái)把刀具裝夾在車床的刀架上，一般采用普通鋼材料鍛造而得；切削部分俗稱為刀頭，在車刀上一般為單個(gè)刀片。刀片材料一般有高速鋼(俗稱白鋼刀條)和硬質(zhì)合金兩種，用于剝離金屬材料。根據(jù)刀具切削部分與夾持部分(即刀片與刀柄)連接方式的不同，車刀可以分為焊接刀具和機(jī)夾刀具兩大類。
車刀切削部分的主要構(gòu)成為：
1.前刀面(Aγ)切削加工而得的切屑經(jīng)過(guò)的刀片表面
2.主后刀面(Aα)刀具片上與過(guò)渡表面相對(duì)的表面
3.副后刀面(Aα`)刀具片上與已加工表面相對(duì)的表面
4.主切削刃(S)前刀面與主后刀面相交而得到的切削刃。用于切出工件上的過(guò)渡表面，完成主要的金屬切除。主切削刃是主要的加工刃
5.副切削刃(S`)前刀面與副后刀面相交而得到的切削刃。它的主要作用是配合主切削刃，完成金屬材料的剝離工作，形成工件已加工表面
6.刀尖指主切削刃與副切削刃的連接處。根據(jù)刀具所使用的場(chǎng)合不同，刀尖有倒角刀尖和倒圓刀尖兩種。
從以上的分析中，我們可以了解到：車刀的各個(gè)組成部分之間都有著密切的聯(lián)系。實(shí)際上，在十幾至幾十平方毫米的區(qū)域內(nèi)，若干個(gè)部分形成了一些角度。這些角度對(duì)加工質(zhì)量和刀具的使用壽命有極大的影響。對(duì)刀具進(jìn)行角度的分析，是刀具設(shè)計(jì)者和使用者的重要工作內(nèi)容。
刀具切削部分(刀片)的幾何角度
對(duì)刀具幾何參數(shù)進(jìn)行確定，需要以一定的參考坐標(biāo)系和參考坐標(biāo)平面為基準(zhǔn)。我們依然以車刀為例。我們引入一個(gè)坐標(biāo)系，作為刀具幾何參數(shù)的測(cè)量基準(zhǔn)。
(1)基面(Pr)：這個(gè)平面是指通過(guò)切削刃上的一個(gè)選定點(diǎn)而垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的平面。對(duì)于車刀，這個(gè)選定點(diǎn)就是刀尖，而基面就是過(guò)刀尖而與刀柄安裝平面平行的平面。
(2)切削平面(Ps)：這個(gè)平面是指通過(guò)切削刃上的一個(gè)選定點(diǎn)而垂直于基面的平面。對(duì)于一般切削刃為直線的車刀，這個(gè)平面就是包含切削刃而與刀柄安裝平面垂直平面。
(3)正交平面(Po)：正交平面是指通過(guò)切削刃選定點(diǎn)并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。也就是經(jīng)過(guò)刀尖并垂直于切削刃在基面上投影的平面。
刀具的角度有一些是空間角，根據(jù)立體幾何知識(shí)，空間角應(yīng)以其在坐標(biāo)系內(nèi)某一個(gè)平面內(nèi)的投影來(lái)進(jìn)行度量。因此，刀具所有的幾何參數(shù)都可以在這個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)的某一個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。
下面介紹一些車刀的幾何角度：
在正交平面(Po)內(nèi)測(cè)量的角度：
(1)前角(γ0)：前刀面與基面的夾角。當(dāng)前刀面與切削平面夾角小于90°時(shí)，前角為正值；大于90°時(shí)，前角為負(fù)值。前角對(duì)于刀具的切削性能有很大的影響。
(2)后角(α0)：后刀面與切削平面的夾角。當(dāng)后刀面與基面夾角小于90°時(shí)，后角為正值；大于90°時(shí)，后角為負(fù)值。由于后角的存在，后刀面與加工過(guò)渡表面之間的摩擦可以大大減小。
(3)楔角(β0)：前刀面與后刀面之間的夾角。
β0=90°-(γ0+α0)
在基面(Pr)內(nèi)測(cè)量的角度：
(1)主偏角(κγ)：主切削平面與假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角。主偏角總是為正值。
(2)副偏角(κγ`)：副切削平面與假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向之間的夾角。
(3)刀尖角(εγ)：主切削平面與副切削平面之間的夾角。
εγ=180°-(κγ+κγ`)
在切削平面(Ps)內(nèi)測(cè)量的角度：
刃傾角(λs)：指的是主切削刃與基面間的夾角。刃傾角的正負(fù)值是這樣設(shè)定的：當(dāng)?shù)都獗溶嚨兜侗陌惭b面高時(shí)，刃傾角為正值；當(dāng)?shù)都獾蜁r(shí)，刃傾角為負(fù)值。當(dāng)切削刃平行于刀柄安裝面時(shí)，刃傾角為0°。這時(shí)，切削刃位于基面內(nèi)。
以上是對(duì)主切削刃的分析。采用同樣的方法，也可以定義副切削刃的參考坐標(biāo)系和參考坐標(biāo)平面，即定義由副基面(Pr`)、副切削平面(Ps`)和副正交平面(Po`)構(gòu)成的參考坐標(biāo)系，進(jìn)而對(duì)副切削刃的各種角度進(jìn)行分析。
數(shù)控車床就業(yè)前景良好
如今，制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床人才的需求大大增加，就業(yè)待遇優(yōu)厚。很多企業(yè)反映，數(shù)控機(jī)床人才“一將難求”，因?yàn)閾屖郑瑪?shù)控機(jī)床人才的身價(jià)持續(xù)上漲，月收入都在1.5萬(wàn)元以上。據(jù)小編了解，河北省邯鄲市曲周縣職教中心已經(jīng)把數(shù)控機(jī)床專業(yè)作為重點(diǎn)發(fā)展專業(yè)，勢(shì)必做強(qiáng)做大該專業(yè)，為中國(guó)制造輸送一批批技能人才。
當(dāng)下，數(shù)控機(jī)床作為工業(yè)4.0重要發(fā)展領(lǐng)域，已經(jīng)成為主要工業(yè)國(guó)家重點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域。中國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)在國(guó)家戰(zhàn)略的支持下，近年來(lái)呈現(xiàn)出快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，技術(shù)追趕勢(shì)頭不可阻擋。在新一輪產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期中，中國(guó)有望通過(guò)加大技術(shù)研發(fā)實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的彎道超車。因此，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展大好的優(yōu)勢(shì)下，數(shù)控機(jī)床人才的就業(yè)前景將是一片光明。
數(shù)控機(jī)床的6大方向
1.可靠性最大化
數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的主要指標(biāo)。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，來(lái)提高可靠性。通過(guò)硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求，同時(shí)采用硬件結(jié)構(gòu)機(jī)床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及系列化，使得既提高硬件生產(chǎn)批量，又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。還通過(guò)自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷和報(bào)警。利用報(bào)警提示，及時(shí)排除故障；利用容錯(cuò)技術(shù)，對(duì)重要部件采用“冗余”設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)故障自恢復(fù)；利用各種測(cè)試、監(jiān)控技術(shù)，當(dāng)生產(chǎn)超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。
2.控制系統(tǒng)小型化
數(shù)控系統(tǒng)小型化便于將機(jī)、電裝置結(jié)合為一體。目前主要采用超大規(guī)模集成元件、多層印刷電路板，采用三維安裝方法，使電子元器件得以高密度安裝，較大規(guī)�？s小系統(tǒng)的占有空間。而利用新型的彩色液晶薄型顯示器替代傳統(tǒng)的陰極射線管，將使數(shù)控操作系統(tǒng)進(jìn)一步小型化。這樣可以方便地將它安裝在機(jī)床設(shè)備上，更便于對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作使用。
3.智能化
現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床將引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù)，根據(jù)切削條件的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過(guò)程中能保持良好工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。具有自診斷、自修復(fù)功能，在整個(gè)工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進(jìn)行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時(shí)，立即采用停機(jī)等措施，并進(jìn)行故障報(bào)警，提示發(fā)生故障的部位、原因等。還可以自動(dòng)使故障模塊脫機(jī)，而接通備用模塊，以確保無(wú)人化工作環(huán)境的要求。為實(shí)現(xiàn)更高的故障診斷要求，其發(fā)展趨勢(shì)是采用人工智能專家診斷系統(tǒng)。
4.數(shù)控編程自動(dòng)化
目前CAD／CAM圖形交互式自動(dòng)編程已得到較多的應(yīng)用，是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣，再經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和后置處理，從而自動(dòng)生成NC零件加工程序，以實(shí)現(xiàn)CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前又出現(xiàn)了CAD／CAPP／CAM集成的全自動(dòng)編程方式，它與CAD／CAM系統(tǒng)編程的最大區(qū)別是其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與，直接從系統(tǒng)內(nèi)的CAPP數(shù)據(jù)庫(kù)獲得。
5.高速度、高精度化
速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，數(shù)控系統(tǒng)采用位數(shù)、頻率更高的處理器，以提高系統(tǒng)的基本運(yùn)算速度。同時(shí)，采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，即提高插補(bǔ)運(yùn)算的速度和精度。并采用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的直線伺服進(jìn)給方式，其高速度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性相當(dāng)優(yōu)越。采用前饋控制技術(shù)，使追蹤滯后誤差大大減小，從而改善拐角切削的加工精度。
6.多功能化
配有自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)（刀庫(kù)容量可達(dá)100把以上）的各類加工中心，能在同一臺(tái)機(jī)床上同時(shí)實(shí)現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴(kuò)孔、攻螺紋等多種工序加工，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床還采用了多主軸、多面體切削，即同時(shí)對(duì)一個(gè)零件的不同部位進(jìn)行不同方式的切削加工。數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多CPU結(jié)構(gòu)和分級(jí)中斷控制方式，即可在一臺(tái)機(jī)床上同時(shí)進(jìn)行零件加工和程序編制，實(shí)現(xiàn)所謂的“前臺(tái)加工，后臺(tái)編輯”。為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的要求，數(shù)控系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離串行接口，甚至可以聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床之間的數(shù)據(jù)通信，也可以直接對(duì)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。
為適應(yīng)超高速加工的要求，數(shù)控機(jī)床采用主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)了變頻電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸一體化，主軸電機(jī)的軸承采用磁浮軸承、液體動(dòng)靜壓軸承或陶瓷滾動(dòng)軸承等形式。
數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動(dòng)化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，它開(kāi)創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河，因此數(shù)控技術(shù)成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。另一方面，通過(guò)持續(xù)的研究，信息技術(shù)的深化應(yīng)用促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的進(jìn)一步提升。
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