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[關鍵詞]數控銑刀分類應用

中圖分類號：TG21文獻標識碼：B文章編號：1671－7597(2008)0110042－01

近年來，隨著數控機床的不斷發展，數控機床刀具種類越來越多，其劃分也越來越細，但無論樣式如何改變，從總體上看，數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點，而數控刀具中又以數控銑刀應用最為廣泛，現就目前數控刀銑刀的類型總結如下。

一、數控銑刀的分類

（一）按制造銑刀所用的材料可分為

1．高速鋼刀具；

2．硬質合金刀具；

3．金剛石刀具；

4．其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。

（二）按銑刀結構形式不同可分為

1．整體式：將刀具和刀柄制成一體。

2．鑲嵌式：可分為焊接式和機夾式。

3．減振式當刀具的工作臂長與直徑之比較大時，為了減少刀具的振動，提高加工精度，多采用此類刀具。

4．內冷式：切削液通過刀體內部由噴孔噴射到刀具的切削刃部；

5．特殊型式：如復合刀具、可逆攻螺紋刀具等。

（三）按銑刀結構形式不同可分為

1．面銑刀（也叫端銑刀）：面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃。面銑刀多制成套式鑲齒結構和刀片機夾可轉位結構，刀齒材料為高速鋼或硬質合金，刀體為40Cr。鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；

2．模具銑刀：模具銑刀由立銑刀發展而成，可分為圓錐形立銑刀、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄。它的結構特點是球頭或端面上布滿切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進給。銑刀工作部分用高速鋼或硬質合金制造。

3．鍵槽銑刀：用于銑削鍵槽。

4．成形銑刀：切削刃與待加工面形狀一致。

二、常用數控銑刀

現就幾種目前比較常用的銑刀類型就其應用場合加以說明。

（一）單刃銑刀

該刀具加工效率高，采用優質的硬質合金作刀體，一般采用刃口銳磨工藝，以及高容量的排屑，使刀具在高速切割中有不粘屑，低發熱，光潔度高等特點。它廣泛應用于工藝品、電子、廣告、裝飾和木業加工等行業，適合工廠批量加工以及高要求的產品。

（二）兩刃立銑刀和四刃立銑刀

該類刀具一般采用整體合金結構，其特點是擁有很強的穩定性，刀具可在加工面上穩固地工作，使加工質量得以有效的保證。適用材料范圍廣，如碳素鋼、模具鋼、合金鋼、工具鋼、不銹鋼、鈦合金、鑄鐵、適用于一般模具、機械零件加工。（三）螺紋銑刀

隨著中國數控機床的發展，螺紋銑刀越來越得到人們的認可，它很好的加工性能，成為降低螺紋加工成本、提高效率、解決螺紋加工難題的有力加工刀具。由于目前螺紋銑刀的制造材料為硬質合金，加工線速度可達80～200m/min，而高速鋼絲錐的加工線速度僅為10～30m/min，故螺紋銑刀適合高速切削，加工螺紋的表面光潔度也大幅提高。高硬度材料和高溫合金材料，如鈦合金、鎳基合金的螺紋加工一直是一個比較困難的問題，主要是因為高速鋼絲錐加工上述材料螺紋時，刀具壽命較短，而采用硬質合金螺紋銑刀對硬材料螺紋加工則是效果比較理想的解決方案．可加工硬度為HRC58～62。對高溫合金材料的螺紋加工，螺紋銑刀同樣顯示出非常優異的加工性能和超乎預期的長壽命。對于相同螺距、不同直徑的螺紋孔，采用絲錐加工需要多把刀具才能完成，但如采用螺紋銑刀加工，使用一把刀具即可。在絲錐磨損、加工螺紋尺寸小于公差后則無法繼續使用，只能報廢；而當螺紋銑刀磨損、加工螺紋孔尺寸小于公差時，可通過數控系統進行必要的刀具半徑補償調整后，就可繼續加工出尺寸合格的螺紋。同樣，為了獲得高精度的螺紋孔，采用螺紋銑刀調整刀具半徑的方法，比生產高精度絲錐要容易得多。對于小直徑螺紋加工，特別是高硬度材料和高溫材料的螺紋加工中，絲錐有時會折斷，堵塞螺紋孔，甚至使零件報廢；采用螺紋銑刀，由于刀具直徑比加工的孔小，即使折斷也不會堵塞螺紋孔，非常容易取出，不會導致零件報廢；采用螺紋銑削，和絲錐相比，刀具切削力大幅降低，這一點對大直徑螺紋加工時，尤為重要，解決了機床負荷太大，無法驅動絲錐正常加工的問題。

螺紋銑刀作為一種采用數控機床加工螺紋的刀具，成為一種目前廣泛被采用的實用刀具類型。

三、結論

數控銑刀的種類多種多樣，隨著數控行業的日益發展，數控銑刀的類型和應用條件和場合也必將發生變化，我們仍要繼續對其動態進行關注和研究，這是很有現實意義的。

參考文獻：

[1]梁海、黃華劍，螺紋銑刀在數控加工中心上的應用[J].現代制造工程.2006，10：2931.

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案例工件加工面積較大，機加工會產生較大的內應力，內應力較大而未及時予以去除時，會導致工件在運動過程中容易產生變形甚至形成裂紋，因而需要熱處理去應力，這就需要機加工時考慮熱處理后的裝夾、碰數問題，將整個加工過程分成兩個階段：熱處理前及熱處理后。熱處理前需去除大部分材料，只留精加工余量；熱處理后需要清除預留的材料，并得到在精度要求范圍內的最終零件，精加工使用加工精度較高的德馬吉DMC64Iinear加工中心，有效行程640mm×600mm，數控系統為FANUC180i-MB，主軸最高轉速12000r/min。熱處理前的粗加工分正面、背面、及兩側面四個方位的加工，因熱處理去應力后，工件會有所變形，需重新以一個準確的參考基準作為加工碰數基準，像這種大滑塊一般以基準角碰數，這就需要一個準確的基準角。粗加工時，預留頂面材料，其平面作為熱處理后研磨支撐平面，熱處理后可通過磨床，研磨加工出基準角的三個基準面，研磨量為0.2mm，保證其垂直度。熱處理后的精加工時，加工方位與熱處理前一樣，但因背部材料已去除，工件正面加工時（膠位面方向）如何裝夾是要考慮的問題。如果用虎鉗夾住尾部平位加工，其尾部平位與高度比為60∶322，大概為其總高度的1/6，有2/3的重量處于懸空狀態，且正面有較多的材料需要去除，受力不均勻，容易在角位處產生較大內應力，有可能會產生變形或裂紋，并且這么大的滑塊裝夾、拖表不方便，對機床要求也較高，需要考慮其他裝夾工藝。解決方案是在加工背部耐磨片槽時預留工藝凸臺，這樣在正面加工時可用工裝板及墊塊緊固裝夾固定，其好處是裝夾、對數方便，并能較好地平衡加工時的作用力，實用性強。熱處理后精加工時，因正面已粗加工，按精加工時的方法將無法裝夾固定，這時可考慮使用直角彎板裝夾，在數控銑床上去除工藝臺背面粗加工時，耐磨片槽后部有一大塊相邊區域需要去除材料，其尺寸達到261.5mm×174.8mm×280mm，常規的數控加工，需要用刀具一層層的切削，必定會占去較長的加工時間，并且損耗刀具，生產效率不高。通過分析對比，用線切割加工較為合適，不但能得到一塊實用的材料，而且省下很多的時間，同時考慮工藝臺，這樣線割時將一起切割出來，留0.5mm作為熱處理后精加工余量，這樣背面方位加工只需加工耐磨片槽，大大節省時間，一舉多得。

2滑塊的數控加工

編程分熱處理前的粗加工及熱處理后的精加工，按不同的方位加工頂面方位、背面方位及正面方位。熱處理前粗加工需要去除大部分材料，考慮裝夾加工工藝，預留部分材料到熱處理后，粗加工整體留預量0.3mm。因篇幅關系，下文重點介紹正面方位的數控編程加工，編程軟件為UGNX7.5，機床使用德馬吉DMC64Iinear加工中心，數控系統為FANUC180i-MB，主軸最高轉速為12000r/min。正面裝夾如圖4所示，將已線切割余料的工件，通過螺釘與工裝板、墊塊緊固為整體，并固定于機床工作臺上，基準角對刀。

（1）熱處理前粗加工

加工編程前先設定加工坐標系、安全平面、材料毛坯及加工工件，粗加工使用型腔銑削加工，該模塊提供粗切單個或多個型腔、沿任意形狀切去大量毛坯材料以及可以加工出型芯的全部功能，最突出的功能是對非常復雜的形狀產生刀具運動軌跡，確定走刀方式。零件正面方位的型腔銑削粗加工，加工余量0.3mm，用40R6的圓鼻刀完成主體大部分材料的去除工作，切削模式為跟隨部件，封閉區域用螺旋進刀，開放區域用圓弧進刀，區域間的快速移刀為到達安全平面，區域內為前一平面；切削深度為頂面開始深70mm，每刀公共深度為恒定0.3mm，主軸轉速為1800r/min，進給為2000mm/min。再采用35R5的圓鼻刀完成次級窄角位的材料的去除工作，加工方法設置與上述40R6刀具一樣，控制切削范圍，使用參考刀具42R8，對40R6未能加工的區域進行補刀。接著可用更小的刀具進行更小窄角位的材料去除工作，但因粗加工后需要熱處理去應力，去應力并不會增加材料硬度，部分更窄角位的余料對整體應力影響不大，為減少工作量，提高加工效率，可不需要進一步粗加工。

（2）熱處理后半精加工

熱處理后材料已去除應力，可完全去除多余材料，但工件表面有變形，需通過磨床研磨加工，重新定好基準。研磨好三個基準面及工藝臺面后，按圖4所示正面裝夾好，整體固定于德馬吉DMC64Iinear加工中心上。因滑塊正面為產品的表面，要求較高，且正面各層陡峭不一樣，可通過切削層深度控制切削范圍，分段進行加工，減少移刀時間，優化刀路。如圖9所示，先用30R5圓鼻刀進行半精加工，去除熱處理前的窄角位材料，切削模式使用輪廓銑加工，切削層深度0.3mm，切削余量為0.3mm，控制切削層深度為0～60mm，完成頂部較凸出部分的清角加工；接著用同樣的刀具及加工參數控制切削深度為60～70mm，完成中間較平表面的加工；延續刀具及加工方法，控制切削深度為70～140mm，完成側面垂直面的加工。完成上述刀路后，正面大部分余料已去除，但更窄角位處還有余量，延續上述的加工方法，使用型腔銑模塊輪廓銑進一步清角，如圖10所示，先用16R0.8的圓鼻刀，再用10R5、6R3的圓鼻刀逐級遞減更換更小的刀具進行清角，進一步減少余量。完成窄角位半精加工后，延續半精加工的裝夾方法，在同一機床上進行整體表面精加工，以減少裝夾對刀過程中的誤差。這里采用固定軸銑削加工，該模塊提供了完全和綜合的，用于產生3軸運動的刀具路徑，實際上它能加工任何曲面模型和實體模型，可以用功能很強的方法來選擇零件需要加工的表面或加工部位。有多種驅動方法和走刀方式可供選擇，如沿邊界、徑向、螺旋線以及沿用戶定義的方向驅動，此外，還可以容易地識別前道工序未能切除的區域和陡峭區，快速完成清除上一次加工的余量，提高工件的加工質量，使精加工時均勻切削。

3結束語

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【論文摘要】：隨著計算機業的快速發展，數控技術也發生了根本性的變革，是近年來應用領域中發展十分迅速的一項綜合性的高新技術，文章結合國內外情況，分析了數控技術的發展趨勢。

1.引言

數控技術是一門集計算機技術、自動化控制技術、測量技術、現代機械制造技術、微電子技術、信息處理技術等多學科交叉的綜合技術，是近年來應用領域中發展十分迅速的一項綜合性的高新技術。它是為適應高精度、高速度、復雜零件的加工而出現的，是實現自動化、數字化、柔性化、信息化、集成化、網絡化的基礎，是現代機床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應用領域和廣闊的應用前景。

2.國內外數控系統的發展概況

隨著計算機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發，提出了全新的制造模式。在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理。

長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環境下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整，更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發展，己不適應日益復雜的制造過程，因此，大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為我們國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

3.數控技術的發展趨勢

數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業的發展起著越來越重要的作用。從目前世界上數控技術發展的趨勢來看，主要有如下幾個方面：

3.1高精度、高速度的發展趨勢

盡管十多年前就出現高精度高速度的趨勢，但是科學技術的發展是沒有止境的，高精度、高速度的內涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發展。

效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。

3.25軸聯動加工和復合加工機床快速發展

采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。3.3智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢

21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。

目前許多國家對開放式數控系統進行研究，數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。

4.結束語

隨著人們對數控技術重視，它的發展越發迅速。文中簡要陳述當前的發展趨勢，另外數控技術的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發展空間。

參考文獻

[1]王立新.淺談數控技術的發展趨勢[J].赤峰學院學報.2007.

[2]董淳.數控系統技術發展的新趨勢[J].可編程控制器與工廠自動化.2006.

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相信現如今大家的畢業論文已經撰寫到尾聲了吧，但是撰寫論文時少不了遇到很多困難，那么你知道數控畢業論文致謝詞應該怎么寫嗎？下面是學術參考網小編的分享，歡迎閱讀！

在本論文的撰寫過程中，從論文選題到搜集資料，從開題報告、寫初稿到反復修改，期間經歷了發愁不知如何著手、急躁、彷徨，到最終完成論文的那種喜悅心情。如今，伴隨著這篇畢業論文的最終成稿，復雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。鐘海雄老師他作為我的指導老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。在鐘海雄老師身上我不僅學到了許多的專業知識，更感受到他工作中的兢兢業業，生活中的平易近人。此外，鐘老師嚴謹的治學態度和忘我的工作精神值得我去學習。正是由于他在百忙之中多次審閱全文，對細節進行修改，并為本文的撰寫提供了許多中肯而且寶貴的意見，本文才得以成型。在此向×老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。

隨著畢業論文的完成，意味著我即將告別這所學校，即將告別我的學生時代。心中有太多太多的不舍。但人應該向前看，迎接下一個程途。很感謝這三年來在我的成長道路上扶持過我，指點過我的人。感謝所有在大學期間傳授我知識的老師。同時我想特別感謝×××老師，她給了我很多幫助。趙老師在我眼里是個很有耐心很樂于幫助學生解決問題的老師，她平易近人，教學認真嚴謹。此外還要感謝我的家人以及我的同學們，是他們給了我關懷，幫助，給了我力量。同時還再次感謝我的指導老師——鐘海雄老師。

現在已經是踏入社會。這就要求自己得多一份責任和承擔。我知道要面對的抉擇和困難會很多，但是不管前途多么的未知和艱難，我會毫無畏懼地前行!我相信我自己。

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為了提高齒輪加工精度和加工效率，到了20世紀80年代以后，國內外開始對齒輪加工機床進行數控化改造和生產數控齒輪加工機床。特別是近年來，由于微電子技術的迅速發展和以現代控制理論為基礎的高精度、高速響應交流伺服系統的出現，為齒輪加工數控系統的發展提供了良好的條件和機遇。我們將齒輪加工系統分為全功能和非全功能兩大類。

差動掛輪箱

非全功能齒輪加工數控系統的結構

配這類數控系統的機床進給軸為數控軸，多采用伺服系統。由于80年代齒輪加工數控化剛開始起步，當時數控技術無法滿足齒輪加機床展成分度鏈的高同步性的要求,因此展成分度鏈和差動鏈仍為傳統的機械傳動。這種數控加工方式，調整比機械式齒輪加工機床要方便的多。它們可以通過幾個坐標軸的聯動來實現齒向修形齒輪的加工，省去了傳統加工修形齒輪所需要的靠模等裝置，提高了生產率和加工精度。但是這類齒輪加工數控系統屬經濟型數控系統，由于其展成分度鏈和差動鏈仍為傳統的機械式，齒輪加工精度取決于機械傳動鏈的精度。目前這種齒輪加工數控系統多用于對現有機械式齒輪加工機床的數控改造。

全功能齒輪加工數控系統的結構

近年來，由于計算機技術的迅猛發展和高精度、高速響應的伺服系統的出現，全功能數控齒輪加工機床已成為國際市場上的主流產品。全功能數控指不僅齒輪機床的各軸進給運動是數控的，而且機床的展成運動和差動運動也是數控的。目前展成分度鏈和差動鏈的數控處理方法不盡相同，有基于軟件插補以及基于硬件控制的兩種類型。

分度掛輪箱

基于軟件差補的齒輪加工數控系統

這類數控系統的刀具主軸一般采用變頻裝置控制，工件主軸通過數控指令經伺服電動機直接驅動。目前國產數控齒輪加工機床所配置的數控系統大多為國外知名品牌的通用數控系統，因而都是采用這種基于軟件插補的數控加工方式。

基于軟件插補方法的優點是工件主軸的轉速完全由數控系統的軟件控制，因此，可以通過編制適當的軟件，用通用的刀具來高精度快速地加工非圓齒輪、修形齒輪，且加工精度遠遠高于傳統的機械靠模加工方法。

目前，由于控制精度、動態響應等方面的原因，基于軟件插補的齒輪加工數控系統還不能勝任高速高精度磨齒機的要求。隨著計算機速度的不斷提高、新控制方法的出現和控制精度的提高，這種方法的應用面越來越廣。基于硬件控制的齒輪加工數控系統在傳統齒輪機床的展成分度鏈中，刀具和工件是由同一個電動機來拖動的，傳動鏈很長，并常需要采用精度不易提高的傳動元件(如錐齒輪、萬向聯軸節等)，所以提高機床精度受到限制。

目前多采用光電盤脈沖分頻分度傳動鏈。砂輪主軸以固定轉速旋轉，并帶動發信元件(如光電盤)，光電盤信號經數字分頻后，控制工件軸伺服電機以一定的轉速旋轉以實現精確分度傳動關系。同時把機床的差動鏈也納入控制系統。

基于硬件控制的齒輪加工數控系統的優點：采用硬件控制，特別是采用高同步精度的鎖相伺服控制時，精度高，響應速度快。缺點：機構上比較復雜，比軟件插補的方式多一個硬件控制電路部分。硬件控制的電子齒輪比(差動系數、主傳動比)，目前還不能做到實時修改，即不能實時改變工件主軸的轉速，因而不能用于加工非圓齒輪等。

非全功能數控系統由于加工精度取決于機械傳動鏈，仍存在交換掛輪，操作較繁，已較少使用。目前多用于現有機械式齒輪加工機床的數控化改造；基于軟件插補的齒輪加工數控系統具有柔性大的優點，可以很方便地通過程序控制，能加工非圓齒輪和各種修形齒輪，因而在加工精度不高的滾齒機和插齒機中有廣泛的應用；基于硬件控制的齒輪加工數控系統，由于展成運動是直接采用硬件控制，特別是采用跟蹤精度極高的鎖相伺服技術時，能很好地保證齒輪機床差動和展成運動精度，響應速度快，但柔性差，適于加工精度要求高的磨齒機。

全功能的齒輪加工數控系統在國際上已是主流產品，也必將在國內成為主流產品。

磨削技術除向超精密、高效率和超硬磨料方向發展外，自動化也是磨削技術發展的重要方向之一。

目前磨削自動化在CNC技術日趨成熟和普及基礎上，正在進一步向數控化和智能化方向發展，許多專用磨削軟件和系統已經商品化。磨削是一個復雜的多變量影響過程，對其信息化的智能化處理和決策，是實現柔性自動化和最優化的重要基礎。目前磨削中人工智能的主要應用包括磨削過程建模、磨具和磨削參數合理選擇、磨削過程監測預報和控制、自適應控制優化、智能化工藝設計和智能工藝庫等方面。近幾年來，磨削過程建模、模擬和仿真技術有很大發展，并已達到適用水平。

我國在磨削過程建模與模擬，聲發射過程監測與識別，工件表面燒傷及殘余應力預報，磨削加工誤差在線檢測、評價與補償等方面都有許多成果，并已開發出了新型磨削機器人。

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（一）企業調研

天津航空機電有限公司，天津市杰立信模具有限公司，天津龍舟工控設備有限公司，光電集團有限公司，天津汽車模具有限公司，三星電子顯示器有限公司，中環三峰電子有限公司，東華醫療系統有限公司，天津索思儀表測控系統有限公司等十多家企業的數控技術專業的用人方向和崗位需求數據表明：目前，高職畢業生整體技能水平偏低、就業質量不高，不能在技能上適應企業的技術崗位。大中型企業對高職院校數控技術技能型人才的需求方向主要集中在：數控機床操作、數控編程與工藝、CAD／CAE／CAM設計、數控機床的維護與保養等。這也為數控技術專業人才培養指明了方向。

（二）院校調研

針對需求方向，分析了多所院校現開設相關職業技術課程如下：數控編程、數控操作、數控加工工藝、CAD／CAM（自動編程）、數控原理、數控機床的維修與維護等。院校開設課程的合理性調查統計數據顯示：69％的被調查者認為“數控加工工藝”與“數控編程”為專業核心課程；41％認為“數控加工工藝與編程”課程應加大實踐操作比例；61％認為仿真加工與機床操作的課時應增加；49％被調查者認為目前最感興趣的課程為數控機床操作；認為數控機床的維修與維護知識在未來數控行業更重要的占被調查總數的42％。數據表明，圍繞零件設計與加工及機床維修與保養等專業技能相關的課程，理論與實踐脫節，畢業生就業質量不高，達不到應有的教學效果，與現存教學模式和課程體系安排有直接的關系。院校教學調研中暴露的問題主要有：課程體系缺乏職業性；理論與實踐課程脫節；任務驅動教學模式趨于形式化。這就要求學校針對現行課程進行調整，將理論內容融于實際操作之中，重視操作技能的培養，重視關鍵能力的提高。

二、調研成果初探

教育部關于加強高職高專人才培養工作的意見中指出：高職教育的培養目標為高素質勞動者和高技能專門人才。以“應用”為主旨和特征構建課程體系和教學模式；實踐教學的主要目的是培養學生的技術應用能力。針對企業用人方向和現有課程中理論與實踐脫節的問題，我們結合學生的學習興趣，將數控技術專業培養目標分為兩方面：零件設計與加工人員，機床維修與保養人員。根據這一目標把本專業核心知識作模塊細分：機械制造基礎、數控車工實訓、數控銑工實訓、計算機輔助設計與制造、數控機床調試與維修。在教學上改進單一的“理論＋實訓”模式，根據企業的技能需求，采取“教、學、做”一體化的教學模式。

（一）教學改革實施

教師結合企業用人方向，制定教學目標，針對數控機床維護與維修模塊進行了大膽的教學改革嘗試。在數控機床維修實訓教學中，學生通過親自打開機床，自己動手拆卸零部件，認識各種零部件及其安裝結構特點，先形成感性認知，后作理論理解，之后教師再引導學生對零部件做功能分類。先分出：機械部件、電器部件、液壓控制元件等，再結合不同零件進行細化分析。機械部件又分為機床主體、主軸組件、導軌、滾珠絲杠螺母副等。與機械部分相關的理論，如零部件的工作原理、材料、裝配關系、強度與剛度的校核等，盡可能在學生拆卸零部件環節中進行講解。液壓控制部件，主要明確液壓系統的控制原理，要求學生能夠看懂液壓回路圖，能分析執行元件的工作過程。電器部分在學生直觀電器控制柜后，講解柜中的所有電器元件的功能、作用以及電路的連接，要求學生看懂電路圖。這樣，可以將學科知識重新整合，將理論融于實踐，使學生學有所獲，迅速掌握專業技能。例如，在講解機床機械結構部分時，把滾珠絲杠螺母副作為教學的基本載體，演示部件運動過程，講解其傳動原理，再講零件結構，及其它相關類型的機械傳動結構并繪制其零件圖，從而學習零件的測量與繪制，認識零件材料的區別及用途。有了實踐動手經驗，再加上理論知識的學習，再次讓學生動手，將拆卸的機床復原。這樣，將所學多門課程的知識融合于實踐操作訓練之中，達到獲取知識有深度、培養技能有特點的綜合目標，滿足企業高素質、技能型人才培養的需求。

（二）課程體系模塊化

課程改革中，我們堅持“以服務為宗旨，以就業為導向，以能力為本位”的高等職業教育改革發展方向，不斷探索，將專業知識和技術技能融合為一體，對陳舊的單科課程重新整合，改為模塊化教學，建立“基于工作過程”教學模式，突出技術技能型人才培養的特點，制作了數控技術專業人才培養方案。根據就業方向不同，將本專業知識與技能劃分為五個核心模塊：機械制造基礎、數控車工實訓、數控銑工實訓、計算機輔助設計與制造、數控機床維護與維修。每個核心模塊涉及不同的專業基礎知識與實踐操作技能，面對不同的就業崗位。其中針對普通機加工人員，需要以機械制造基礎為核心模塊，包含：機械制圖與公差配合、材料及熱處理、普通機械加工實訓（車、銑、鉗工）、刀具與機床、切削原理等為基本知識與技能；數控加工人員，分為兩個典型方向：數控車工和數控銑工，分別對應兩個核心模塊，包括：數控加工工藝知識、數控加工編程知識、數控仿真軟件的應用、數控機床操作等基本知識和技能；零件設計與自動編程人員，核心模塊為計算機輔助設計與制造，包括：機械制圖與公差配合、材料及熱處理、數控加工工藝、計算機輔助設計（AutoCAD軟件應用）、計算機輔助制造（UG三圍造型與自動編程）等基本知識和技能；機床維修與保養人員，核心模塊為數控機床的調試與維修，包括：電工基礎知識（電器元件介紹、電路圖的繪制與識讀）、安全用電常識、機床電氣控制與PLC應用、液壓與氣壓傳動、數控機床與數控原理、數控機床使用及維護等基本知識和技能。綜上，構建了數控技術專業以職業崗位（群）知識能力為核心的模塊化教學內容，為實現理實結合的一體化教學提供了依據。

三、構建高職院校數控技術專業技能型人才培養模式

（一）實施“三明治”人才培養模式

“三明治”人才培養模式由教育家杜威提出，其核心是：“從活動中學，從經驗中學”，即把知識的學習與具體的活動聯系起來，充分體現了學與做的結合，知與行的統一。遵循“三明治”精神，以“實踐—理論—實踐”教學模式組織專業課程教學，要求學生對所學專業知識，先有感性認識，再上升到理論高度，最后用所學理論知識，指導實踐操作，解決實踐環節出現的一些問題，達到學有所用。在機械制造基礎模塊中，新模式教學將原有的車工實訓、銑工實訓及機械制造基礎課程深層次結合，將原有的實踐與理論知識點具體化。課程中先安排車工、銑工等實踐操作練習，其間，學生認識機床、練習磨刀、加工小軸、六面體等，通過這些基本實操練習，學生了解切削加工的一般過程，理解刀具角度的定義及不同角度對加工的影響。先獲得車削、銑削加工的感性認識；再學習切削原理知識，了解切削過程中的受力、變形、溫度變化、刀具磨損等現象發生的原因，從而能夠自己想辦法，改變切削條件，控制加工過程，使得切削狀態達到最佳，生產效率提高，加工質量提高等等。學習理論過程，結合第一階段面臨的諸如“抗刀”等實際問題，重點分析原因，明確加工條件的重要性，在方向上為第二階段的實踐練習奠基，從而提升下一階段的實踐操作練習的技能。通過知識遷移，會舉一反三，學生根據零件質量要求，合理選擇切削用量、刀具角度，加工出中等難度的零件，滿足企業需求。這種“實踐－－理論－－實踐”交替的“三明治”教學模式，為企業培養技能型人才提供了可靠保證。學生畢業后，基本上能夠動手操作，憑借學到的專業知識分析研究產品的加工方法，改進生產技術，凸顯課程設置的職業化，對接崗位需求，能夠為企業輸送高素質高技能人才。

（二）編寫任務驅動型教材

教學改革中注重深化基于工作過程的“做中學、學中做”的人才培養模式，與企業深度融合，使企業參與學生培養全過程，共同構建基于工作過程的實踐教學課程體系。教學改革的核心任務是依據企業需求，編寫任務驅動型教材。技能就像教材的骨骼一樣，而知識是肉，要根據骨骼的狀況來生長。傳統教材以＂肉＂為主線，“骨頭”居次，這樣的教材基本是沒有技能訓練的。任務驅動型教材根據培養技能，分析學習需要，然后讓學生學習這些知識并掌握這種技能。任務驅動型教材的特點是以任務為載體，以任務實施過程為線索，將專業知識穿插到任務實施過程中，在教師的指導下由學生自主完成任務，從而掌握所學知識點，并具備實踐操作能力。針對這五門核心課程，本著工學結合的原則，本課題選用企業代表性產品，編寫了任務驅動教材，配合實際教學。數控實訓課程是集數控加工工藝、數控編程等多門理論課知識于一體的操作性很強的綜合實訓課程，是培養數控機床操作人員的核心課程。學生利用任務驅動型教材，不僅懂得了相關專業知識點，而且具備一定的實踐操作能力，同時了解了企業常見的產品類型。任務驅動型教材使學生在加工產品的過程中獲得成就感，有利于實踐技能的獲得。

（三）實施項目教學法

調查發現，以課本為中心的傳統教學模式不能滿足現今的教學要求；理實一體化教學因脫離企業項目和生產產品而流于形式。教師通過編寫與企業技能需求對接的任務驅動型教材，開展與企業生產相關的產品項目教學法。“項目教學法”的特點是“以項目為主線、教師為指導、學生為主體”，改變了以往“教師講，學生聽”的被動教學模式，創造了學生主動參與、自主學習、開發創新的新型教學模式。項目教學法注重理論與實踐相結合。每一個項目中包含來自生產車間的實際產品，與之相關的知識點，仿真加工，車間操作，實訓報告等多個環節的內容，要求學生從認識項目開始，結合相關知識分析項目、制定工藝、編寫程序、仿真加工、機床操作等最終加工出產品。通過轉變學習方式，將課堂理論教學轉為理實結合的一體化教學，營造了實踐教學的學習環境，激發了學生的好奇心和創造力，培養了他們分析和解決實際問題的能力。教師通過對學生的指導，轉變了傳統的灌輸式的教育觀念和教學方式，從單純的知識傳遞者變為學生學習的指導者和組織者。建立了全新的教學理念，提升了辦學目標，通過項目教學法的實施，探索教學過程的組織形式，逐步完善核心課程在專業教學中的作用。

四、結語

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（一）按制造銑刀所用的材料可分為

1．高速鋼刀具；

2．硬質合金刀具；

3．金剛石刀具；

4．其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。

（二）按銑刀結構形式不同可分為

1．整體式：將刀具和刀柄制成一體。

2．鑲嵌式：可分為焊接式和機夾式。

3．減振式當刀具的工作臂長與直徑之比較大時，為了減少刀具的振動，提高加工精度，多采用此類刀具。

4．內冷式：切削液通過刀體內部由噴孔噴射到刀具的切削刃部；

5．特殊型式：如復合刀具、可逆攻螺紋刀具等。

（三）按銑刀結構形式不同可分為

1．面銑刀（也叫端銑刀）：面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃。面銑刀多制成套式鑲齒結構和刀片機夾可轉位結構，刀齒材料為高速鋼或硬質合金，刀體為40Cr。鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；

2．模具銑刀：模具銑刀由立銑刀發展而成，可分為圓錐形立銑刀、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄。它的結構特點是球頭或端面上布滿切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進給。銑刀工作部分用高速鋼或硬質合金制造。

3．鍵槽銑刀：用于銑削鍵槽。

4．成形銑刀：切削刃與待加工面形狀一致。

二、常用數控銑刀

現就幾種目前比較常用的銑刀類型就其應用場合加以說明。

（一）單刃銑刀

該刀具加工效率高，采用優質的硬質合金作刀體，一般采用刃口銳磨工藝，以及高容量的排屑，使刀具在高速切割中有不粘屑，低發熱，光潔度高等特點。它廣泛應用于工藝品、電子、廣告、裝飾和木業加工等行業，適合工廠批量加工以及高要求的產品。

（二）兩刃立銑刀和四刃立銑刀

該類刀具一般采用整體合金結構，其特點是擁有很強的穩定性，刀具可在加工面上穩固地工作，使加工質量得以有效的保證。適用材料范圍廣，如碳素鋼、模具鋼、合金鋼、工具鋼、不銹鋼、鈦合金、鑄鐵、適用于一般模具、機械零件加工。

（三）螺紋銑刀

隨著中國數控機床的發展，螺紋銑刀越來越得到人們的認可，它很好的加工性能，成為降低螺紋加工成本、提高效率、解決螺紋加工難題的有力加工刀具。由于目前螺紋銑刀的制造材料為硬質合金，加工線速度可達80～200m/min，而高速鋼絲錐的加工線速度僅為10～30m/min，故螺紋銑刀適合高速切削，加工螺紋的表面光潔度也大幅提高。高硬度材料和高溫合金材料，如鈦合金、鎳基合金的螺紋加工一直是一個比較困難的問題，主要是因為高速鋼絲錐加工上述材料螺紋時，刀具壽命較短，而采用硬質合金螺紋銑刀對硬材料螺紋加工則是效果比較理想的解決方案．可加工硬度為HRC58～62。對高溫合金材料的螺紋加工，螺紋銑刀同樣顯示出非常優異的加工性能和超乎預期的長壽命。對于相同螺距、不同直徑的螺紋孔，采用絲錐加工需要多把刀具才能完成，但如采用螺紋銑刀加工，使用一把刀具即可。在絲錐磨損、加工螺紋尺寸小于公差后則無法繼續使用，只能報廢；而當螺紋銑刀磨損、加工螺紋孔尺寸小于公差時，可通過數控系統進行必要的刀具半徑補償調整后，就可繼續加工出尺寸合格的螺紋。同樣，為了獲得高精度的螺紋孔，采用螺紋銑刀調整刀具半徑的方法，比生產高精度絲錐要容易得多。對于小直徑螺紋加工，特別是高硬度材料和高溫材料的螺紋加工中，絲錐有時會折斷，堵塞螺紋孔，甚至使零件報廢；采用螺紋銑刀，由于刀具直徑比加工的孔小，即使折斷也不會堵塞螺紋孔，非常容易取出，不會導致零件報廢；采用螺紋銑削，和絲錐相比，刀具切削力大幅降低，這一點對大直徑螺紋加工時，尤為重要，解決了機床負荷太大，無法驅動絲錐正常加工的問題。

螺紋銑刀作為一種采用數控機床加工螺紋的刀具，成為一種目前廣泛被采用的實用刀具類型。

三、結論

數控銑刀的種類多種多樣，隨著數控行業的日益發展，數控銑刀的類型和應用條件和場合也必將發生變化，我們仍要繼續對其動態進行關注和研究，這是很有現實意義的。

參考文獻：

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[2]陳小峰，螺紋銑刀在加工中心上的應用[J].機械工人（冷加工）,2006,(11)：1517.

[3]張新、張萍，數控機床刀具的分類特點及合理選擇[J].林業機械與木工設備.2007，6：3335.

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虛擬樣機產品涵蓋了真實產品的全部關鍵特性，是產品的多領域數字化模型的集合，而虛擬樣機技術就是一種以虛擬樣機為基礎的數字化設計方法。為降低成本，提高效率，我們就需要從源頭抓起，在產品研發的初始期就應盡早發現產品設計的缺陷，在開始便加以改善，而通過對虛擬樣機技術的運用，就可以快捷高效地達到該目的。相比較于傳統的技術，虛擬樣機技術更注重系統性，包括產品的整個生命線，對于各領域的虛擬化起到協同作用。在該技術領域內，研究的主要是創新設計方法和虛擬樣機仿真技術，在此基礎上進一步研究有關于新產品的開發與應用，已在方案的創新設計、修改、整機性能預測等多個方面進行了應用。

2、多軸聯動復合數控機床的新型研發

多軸聯動復合數控機床憑借其高精度，優工藝以及廣用途，得到了愈來愈多的業界人士的高度關注，研制開發出了多類型具有不同作業功效的合成型數控機床。而比較具有代表性的多軸聯動復合機有六軸聯動混聯數控機床、六軸聯動臥式復合數控機床、五軸聯動復合激光加工機床，以下對其進行逐個淺析。

（1）六軸聯動混聯數控機床所謂混聯機床就是將串聯與并聯原理相結合。串聯原理，具有大作業尺度、簡潔運動算法的優越性;但其各軸的運動誤差積累、懸臂結構難以達到更高的剛度、運動件質量過大就會影響速度的提升。而并聯機構則有效地彌補了串聯機構的缺點，運動誤差不累加，剛度也較高運動件質量小，速度快。將這兩者相結合的混連數控機床取其利，去其弊，其發展與應用前景都值得期待。

（2）六軸聯動臥式復合數控機床HC80絕大部分的工序在一次裝夾過程中就可以完成,特別是對于有相對位置要求的工序。這種設計解決了物流長度過長、基準轉換過多，定位誤差過大，工裝夾具數量過大，占地面積過大，新產品實驗周期過長等一系列重大問題。可以有效地提高了生產效率。

（3）五軸聯動復合激光加工機床SLC-1是以三軸聯動復合激光加工機床為基礎，進行的進一步的開發研究成果，可實現空間復雜曲面激光淬火、激光切割、激光焊接等激光加工。在創新過程中，將五軸和三軸的本質區別作為了一個重點考慮方向。三軸加工時，在工件坐標系中其刀具周線固定不變；而五軸加工中卻做了相應的創新改變，刀具軸線設計成了相應變化的，既保證了加工質量也提高了切削效率，同時避免其它因素的影響。但需要注意的是，自主研發的開放式數控系統，隨著網絡復雜程度的增加所需求解的非線性優化問題也會復雜化，我們需要選擇最佳的網絡結構。隨著復合加工技術的發展大跨步發展，出現了多種組合的復合加工機床，有效地提高了加工效率。

3、機器人創新開發

機器人主要分為固定機器人和移動機器人兩大類。其中的移動機朱志榮陜西榮天電氣有限公司719000器人又可再分為輪式移動機器人、履帶式移動機器人、步足移動機器人。自動導航輪式移動機器人包含了輪式移動機構和作業操作機構。而對于只含輪式移動機構的AGWMR也可將其稱之為“自動導航車”。

（1）自動導航輪式移動物流機器人研發的輪式移動機器人主要分為兩類:①2自由度和3自由度的AGV，導航方法包括視覺、超聲波、無線遙控、激光掃描、陀螺、電子羅盤;②物流AGWMR，是由輪式移動機構和作業機器人相結合,其移動機構與AGV一樣，1~6個自由度的物流作業機器人組成了作業部分。

（2）自動導航牽引車AGT50AGT50是輪式移動機器人，具有牽引移動功能，5000N的牽引力可以拖動多輛無人駕駛的拖車行駛。其導航方式與AGV相同，可作為參考選擇配置。其自主開發的開放式數控系統，可以根據現實情況智能性選擇可開環控制或閉環控制；其自動校正定位功能使作業更安全準確。

（3）作業機器人目前研發的作業機器人主要分為四大類，分別為:噴漆機器人、焊接機器人、切削機器人以及檢測機器人。其中焊接機器人采用激光焊縫跟蹤技術，而噴漆機器人采用的則是軌跡規劃技術。在大尺寸長距離的情況下進行作業時，如大型罐、大型集裝箱、長管道等的噴漆、焊接、局部切削加工及檢測作業，上述機器人可以獨立進行作業或者與AGV組成輪式移動運動機器人進行作業。為滿足大尺寸、長距離情況下的作業位置和姿態定位要求，可將AGV與作業機器人自身位姿定位相結合，因為輪式移動機器人的作業精度低于上述作業的精度要求。

4、結語

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使用數控機床加工時，必須編制零件的加工程序。理想的加工程序不僅應保證加工出符合設計要求的合格零件，同時應能使數控機床功能得到合理的應用和充分的發揮，且能安全可靠和高效地工作。

編制程序前，程序編制者需了解所用數控機床的規格、性能，CNC系統所具備的功能及編程指令格式等。編制程序時，需先對零件圖紙規定的技術特性、零件的幾何開頭尺寸及工藝要求進行分析，確定加工方法、加工路線和工藝參數，再進行數值計算獲得刀位數據。然后鈄工件的尺寸、刀具運動中心軌道、位移量、切削能數（主軸轉速、刀具進給量、切削深度等）以及輔助功能（主軸正、反轉，冷卻液開、關等），按數控機床采用的指令代碼及程序格式，編制出工件的數控加工程序。程序編制好之后，大都需要控制介質，常見的控制介質為穿孔紙帶，還有磁盤，磁泡存儲器等。通過控制介質將零件加工程序送入控制系統，或由面板通過人機對話將零件加工程序送入CNC控制系統，不僅免去了制備控制介質的繁瑣工作，而且提高了程序信息傳遞的速度及可靠性。

6.1.2數控編程的內容與步驟

數控編程的主要內容包括：分析零件圖紙，進行工藝處理，確定工藝過程；數學處理，計算刀具中心運動軌跡，獲得刀位數據；編制零件加工程序；制備控制介質；校核程序及首件試切。數控編程一般分為以下幾個步驟（見圖6-1）：

1.分析零件圖樣，進行工藝處理地編程人員首先需對零件的圖紙及技術要求詳細的分析，明確加工的內容及要求。然后，需確定加工方案、加工工藝過程、加工路線、設計工夾具、選擇刀具以主合理的切削用量等。工藝處理涉及的問題很多，數控編程人員要注意以下幾點：

（1）確定加工方案根據零件的幾何形狀特點及技術要求，選擇加工設備。此時應考慮數控機床使用的合理性及經濟性，并充分發揮數控機床的功能。

（2）正確地確定零件的裝夾方法及選擇夾具在數控加工中，應特別注意減少輔助時間，使用夾具要加快零件的定位和夾緊過程，夾具的結構大多比較簡單。使用組合夾具有很大的優越性，生產準備周期短，標準件可以反復使用，經濟效果好。另外，夾具本身應該便于在機床上安裝，便于協調零件和機床坐標系的尺寸關系。

(3)合理地選擇走刀路線應根據下面的要求選擇走刀路線：1）保證零件的加工精度及表面粗糙度；2）取最佳路線，即盡量縮短走刀路線，養活空行程，提高生產率，并保證安全可靠；3）有利于數值計算，減少程序段和編程工作量。下面舉例加以說明。

在精鏜孔時，孔的位置精度要求較高，安排走刀路線時，必須避免將坐標軸的反向間隙誤差帶入，直接影響孔的位置精度。

切削輪廓零件時，刀具應沿工件的切向切入切出，避免徑向切入切出，如果刀具徑向切入，當切入后轉向輪廓加工時要改變運動方向，此時切削力的大小和方向也將改變并且在工件表面有停留時間，工藝系統將產生彈性變形，在工作表面產生刀痕。如圖6-2a，而切向切入和切出將得到良好的表面粗糙諱莫如深，如圖6-2b。切削內、外圓時也應按照切向方向切入切出的原則安排走刀路線。

加工空間曲面時，走刀路線如果選擇正確，可極大地提高生產率。例如：加工半橢圓柱面，如沿母線切削，見圖6-3a，即每次走直線，刀位點計算簡單，程序段少。而沒直于軸線方向，見6-3b，切削為一組橢圓，數控機床一般只具有直線和圓弧插補功能，因此橢圓需用小直線段逼近，刀位點計算復雜，且程序段多。

（4）正確的選擇對刀點數控編程時，正確地選擇對刀點是很重要的。"對刀點"就是在數控加工時，刀具相對工件運動的起點，其選擇也是從這一點開始執行，對刀點稱為"程序原點"。編程時，應首先選擇對刀點，其選擇原則如下：1）選擇對刀的位置（即程序的起點）應使騙程簡單；2）對刀點在機床上容易找正，方便加工；3）加工過程便于檢查；4）引起的加工誤差小。

對刀點可以設在加工零件上或夾具上或機床上，但必須與零件的定位基準有確定的關系。為了提高零件的加工精度，對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上。對于以孔定位的零件。可以取孔的中心作為對刀點。對鼠點不僅僅是程序的起點，而且往往又是程序的終點。因此在生產中，要考慮對刀的重復精度。對鼠時，應使對鼠點與鼠位點重合。所謂鼠位點，是指刀具的定位基準點。對立銑刀來說是球頭刀的球心；對于車鼠是刀尖；對于鉆頭是鉆尖；為了提高對刀精度可采用千分表或對鼠儀進行找正對刀。

在工藝處理中心須正確確定切削深度和寬度、主軸轉速、進給速度等。切削參數具體數值應根據數控機床使用說明書、切削原理中規定的方法并結合實踐經驗加以確定。

（5）合理選擇刀具數控編程時還需合理正確選擇刀具。根據工件的材料性能、機床的加工能力、數控加工工序的類型、切削參數以及其它與加工有關的因素來選擇刀具。對刀具的總要求是：安裝調整方便、剛性好、精度高、耐用度好等。

2.數學處理根據零件的幾何形狀，確定走刀路線及數控系統的功能，計算出刀具運動的軌跡，得到刀位數據。數控系統一般都具有直線與圓弧插補功能。對于由直線、圓弧組成的較簡單的平面零件，只需計算出零件輪廓的相領幾何元素的交點或切點的坐標值，得出各幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心坐標值。如果數控系統無刀補功能，還慶計算鼠具運動的中心軌跡。對于復雜的零件計算復雜，例如，對非圓曲線（如漸開線、阿基米德螺旋線等），需要用直線段或圓弧段逼近在滿足中工精度的情況下，計算出曲線各節點的坐標值，對于自由曲線、自由曲面，組合曲面的計算更為復雜，其算法參見本書騰章節，一般需用計算楊計算，否則難以完成。

數控編程中誤差處理亦是一重要問題，數控編程誤差由三部分組面成：

（1）逼近誤差似的方法逼近零件輪廓時產生的誤差，又稱呈次逼近誤差，它出現在用直線段或圓弧段直接逼近輪廓的情況及由樣條函數擬合曲線耐，此時亦稱擬合誤差。因所擬合誤差往往難以確定。

（2）插補誤差用樣條函數擬合零件輪廓后，進行加工時，必須用直線或圓弧段作二次逼近，此時產生的誤差亦稱插補誤差。其誤差根據零件的加工精度要求確定。

（3）圓整誤差編程中數據處理、脈沖當量轉換、小數圓整時產生的誤差對空虛誤差的處理要注意否則會產生較大的累積意誤差，從而導致編程誤差增大，應采用合理的圓整化方法。

3.編寫零件加工程序在完成上述工藝處理及數值計算后即可編寫零件加工程序，按照規定的程序格式的編程指令，逐段寫出零件加呀程序。

4．制備控制介質及輸入程序過去大多數控機床程序的輸入是通過穿孔紙帶控制介質實現的。現在也可通控制面板可直接通迅的方法將程序輸送到數控系統中。

5．程序檢驗及首件試切準備好的程序和紙帶必須校驗和試切削，才能正式加工。一般說來，紙帶首先通過穿孔機的穿復校功能，檢查穿孔是否有誤。然后，將穿孔紙帶上的信息輸入到數控系統中進行空走刀檢驗。有數控機床上，過去試驗的方法以筆代替刀具，坐標紙代替工件進行空運轉畫圖，檢查機床運動軌跡與動作的正確性。現在在具有圖形顯示屏幕的數控機床上，用顯示走刀軌跡或模擬刀具和工件的切削過程的方法進行檢查更為便。對于復雜的空間零件，則需使用石蠟、木件進行試切。首件試切不僅可查出程序是否有錯誤，還可知道加工精度是否符合要求。當發現錯誤時，或修改程序單或采取尺寸補償等措施。近代，隨著計算機科學的不斷發展發展，可采用先進的數控加工仿真系統，對數控序進行檢驗。

6.1.3數控編程的標準與代碼

為了數控機床的設計、制造、維護、使用以及推廣的方便，經過多年的不斷實踐與發展，在數控編程中所使的輸入代碼、坐標位移指令、坐標系統命名、加工指令、輔助指令、主運動和進給速度指令、刀具指令及程序格式等都已制定了一系列的標準。但是，各生產廠家使用的代碼、指令等不完全相同，編程時必須遵照使用的具體的機床編程手冊中的規定。下面對數控加工中使用的有關標準及代碼加以介紹。

1.穿孔紙帶及代碼穿孔紙帶是數控機床上應用較廣的輸入介質。在紙帶上利用穿孔的方式記錄著零件加工程序的指令。國際上及我國廣泛使用8單位的穿孔紙帶。穿孔紙帶的編碼國際上采用ISO或EIA標準，兩種代碼的紙帶規格按照EIARS-227標準制定。我國JB3050-82與其等效，標準穿孔帶規格見圖6-4，ISO及EIA代碼見表6-1。

由代碼表及紙帶規格可知，紙帶的每行（排）共有九列孔，其中一列小孔稱為中導孔或同步孔，用來產生讀帶的同步控制信息。其余八列大孔組合來表示數字、字母或符號。有孔表示二進制的"1"無孔表示為"0"。在ISO標準中，代碼由七位二進制數和一位偶校驗位組成。每個代碼其也的個數之和必須為偶數，即為偶校驗，當某個代碼的孔數為奇數時，就在該代碼行的第八列上穿一孔，使其總數為偶數。EIA標準中，所有的代碼的孔數必須為奇數，第五列孔用來補奇。數控機床的輸入系統中有專門的奇偶校驗電路。當輸入的代碼一旦違反ISO或EIA標準規定的奇、偶數時，控制系統即會發出錯信息，并命令停機。

ISO標準代碼為七位編碼，而EIA為六位編碼(不包括奇偶校驗位)，因而ISO代碼數比EIA我一倍。ISO代碼規律性強，數字代碼第五、六列有孔，字第七列的均有孔，符號第七列或第六列均有孔。這些規律對讀帶及數控系統的設計都帶來方便。

2.數控機床坐標系命名為了保證數控機床的正確運動，避免工作不一致性，簡化編程和便于培訓編程人員，統一規定了數控頂床坐標軸的代碼及其運動的正、負方向。根據ISO標準及我國JB3051-82標準，數控機床的坐標軸命名規定如下：機床的直線運動采用為笛卡爾直角坐標系，其坐標命名為X、Y、Z、，使用右手定律判定方向，如圖6-5所示。右手的大拇指、食指和中指互相垂直時，則拇指的方向為X坐標軸的正方向，食指為Y示軸的正言向，中指為Z坐標軸的正方向。以X、Y、Z坐標軸線或以與X、Y、Z會標軸平行的坐標軸線為中中旋轉的運動，分別稱為A、B、C。A、B、C的正方向按右手螺旋定律確定。見圖6-7，即當右手握緊螺絲時，拇指指向+X、+T、+Z軸正向時，則其余四指方向分別為+A、+B、+C軸的旋轉方向。

Z坐標的運動傳遞切削力的主軸規定為Z坐標軸。對于銑床、鏜床和攻絲機床來說，轉動刀具的軸稱為主軸。而車床、靡床等則以轉動工件的稱為主軸。如果，機床上有幾個主軸百，則選其中一個與工件裝夾基面垂直的軸為主軸。當朵床沒有主軸時，則選垂直于工件裝卡系。

X坐標的運動X坐標是水平的，它平行于工件的裝卡面。在工件旋轉的機床(如車床、磨床等)，取平行于橫向滑座的方向(工件的徑向)為X坐標。因此安裝在橫刀架(橫進給臺上的刀具離開工件旋轉軸方向為X正方向上。對于刀具旋轉的機麻煩(例如銑床、鏜床)當Z軸為水平時，沿刀具主軸向工件的方向看，向右方向為X軸正方向。

Y坐標軸運動Y坐標軸垂直于X及Z坐標。按右手直角笛卡爾坐標系統判定其正方向。以上都是取增大工件和刀具遠離工件的方向為正方向。例如鉆、鏜加工，切入工件的方向為Z坐標的負方向。

為了編程的方便，不論數控機床的具體結構是工件固定不動刀具移動，還是刀具固定不動工件移動，確定坐標系時，一律按照刀具相對于工件運動的情況。當實際刀具固定不動工件稱動時，工件(相對于刀具)運動的直角坐標相應為X、Y、Z。但由珠二者是相對運動，盡管實際上是工件運動，仍以刀具相對運動X、Y、Z進行編程，結果是一樣的。

除了X、Y、Z主要方向的直線運動外，還有其它的與之平行的上線運動，可分別命名為U、V、W坐標軸，稱為第二坐標系。如果再有，可用P、Q、R表示。如果在旋轉運動A、B、C之外，還有其它旋轉運動，則可用D、E、F表示。

3.絕對坐標與增量坐標運動軌跡的坐標點以固定的坐標原點計量，稱作絕對坐標。例如圖6-8所示，A、B點的坐標皆以固定點。坐標原點計量，其坐標值為：XA=30，YA=40，XB=90，YB=95。運動軌跡的終點坐標值，以其起點計量的坐標稱作增量坐標系(或相對坐相系)。常用代碼表中的第二坐標系U、V、W分別與X、Y、Z平行且同向。圖6-8B中B點是以起點A為原點建立的U、V坐標來計量的，終點B的增量坐標為：UB=60，VB=55。

6.1.4數控編程的指令代碼

在數控編程中，使用G指令代碼，M指令代碼及F、S、T指令指令描述加工工藝過程和數控系統的運動特征。數控機床的啟停、冷卻液開關等輔助功能以及給出進給速度、主軸轉速等。國際上廣泛采用ISO-1056-1975E標準，國家機械工業部制要了與標準等效的JB3208-83標準用于數控編程中。其代碼見表6-2及表6-3。

準備功能指令亦叫"G"指令。它是由勃母"G"和其后2位數字組成，從G00到G99(見表6-2)。該指令主要是命令數控機床進行何種運動，為控制系統的插補運算作好準備。所以一般它們都位于程序段中坐標數字指令的前面。常用的G指令有：

(1)G01-直線插補指令使機床進行兩坐標(或三坐標)聯動的運動，在各個平面內切削出任意余率的直線。

(2)G02、G03-圓弧插補指令G02為順時針圓弧插補指令，G03為逆時針圓站指令。圓弧的順、逆方向可按圖6-9中給出的方向進行判斷。即沿圓弧所在平面(YZ平面)的另一坐標的負方向(即-Y)看去，順時針方向為G02，逆進針方向為G02，逆時針方向為G03。使用圓弧插補指令之前必須應用平面選擇指令，指定圓弧插補的平面。

(3)G00--快速點定位指令它命令刀具以點位控制方式從刀具所在點快速移動到下一個目標位置。它只是快速定位，而無運動軌跡要求。

(4)G17、G18、G19-坐標平面選擇指令G17指定零件進行XY平面上的加工，G18、G19分別為YZ、ZX平面上的加工。這些指令在進行圓弧插補，刀具補償時必須使用。

表6-3輔助功能M代碼

(5)G40、G41、G42-刀具半徑補償指令數控裝置大都具有刀具半徑補償功能，為編程提供了方便。當銑削零件輪廓時，不需計算刀具中心運動軌跡。而只需按零件輪廓編程，使用刀具半徑補償指令，并在控制面板上使用刀具撥碼盤或鍵盤人工輸入刀具半徑，數控裝置便以自動地計算出刀具中心軌跡，并按刀具中心軌跡運動。當刀具磨損或刀具重磨后，刀具半徑變小，只需手工輸入改變后的刀具半徑，而不修改已編好的序或紙帶。在用同一把刀具進行粗、精加工時，設精加工余量為，則粗加工的補償量為，而精加工的補償量改為r即可。

G41和G42分別輥為左(右)偏刀具襝指令，即沿刀具前進方向看(假設工件不動)，刀具位于零件的左(右)側時刀具半徑補償。

F40為刀具半徑補償撤消指令。使用該指令后使G41、G42指令無效。

(6)G90、G91--絕對坐標尺雨及增量坐標尺寸編程指令G90表示程序輸入的坐標值按絕對坐標值取；G91表示程序段的坐標值按增量坐標值取。

輔助功能指令亦稱"M"它是由字母"M"和其后的兩位靈敏字組成，從M00到M99共100種，見表6-3。這些指令與數控系統的插補運算無關，主要是為了數控加工、機床操作而設定的工藝性指令及輔助功能，是數控編程必不可少的，常用的輔助功能指令如下：

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1.1刀具長度補償在數控加工中的作用

數控加工中，根據加工工件要求而需要通過換刀指令選擇不同刀具進行加工時，刀具長度會發生變化。刀具長度的變化使得非基準刀位點起始位置與基準刀位點起始位置不重合，此時必須對刀具長度變化做出適當處理，避免零件報廢或撞刀問題的發生。刀具長度補償既是為了避免此類問題發生而引入的概念，同時長度補償也是提高編程及加工效率的關鍵點。刀具長度補償使刀具在垂直于走刀平面（比如G17，XY平面）的方向上偏移一個刀具長度修正值，因此在數控編程過程中，一般無須考慮刀具長度。也就是說，每一把刀的長度都是不同的，刀具的長度補償只是和Z坐標有關。刀具長度補償由兩種方式，一種是用刀具的實際長度作為刀長的補償，另一種采用刀尖在Z方向上與編程零點的正負距離值作為補償值。在具體的應用中，刀具長度補償還應用于不同規格刀具或刀具磨損后的調整，利用刀具長度補償指令補償刀具的變化，避免了重新調整刀具或重新對刀帶來的工作量增加，提高了加工效率。

1.2刀具半徑補償在數控加工中的作用

在數控加工過程中以“刀具相對于工件運動”為原則，不考慮刀具大小在編程后所引起的、由刀具半徑值所產生的過切現象。因此需要在編程時引入刀具半徑補償，根據實際刀具大小按照工件輪廓使刀具自動偏離輪廓一個刀具半徑，避免多切問題的發生。根據數控加工中對精度、效率及質量的需求，數控編程及操作人員應正確掌握刀具半徑補償的概念及應用方法。通過合理設置刀具半徑補償值，保障加工精度。刀具半徑補償應利用理論輪廓編程，通過預先設定偏置參數實現加工目標。刀具半徑補償概念的應用能夠在編程過程中不考慮太多刀具直徑大小問題，進而提高編程效率。刀具半徑補償一般情況下只是用于銑刀類刀具，在根據工件尺寸編程后，將刀具半徑作為半徑補償值放在半徑補償儲存器中，在此后的加工中無論更換銑刀還是進行粗精加工轉換，只要更改刀具半徑補償值即可。由此可見，刀具半徑補償的應用能夠極大的降低數控加工中的編程工作量及計算工作量，利用刀具補償實現加工效率提高的目的。

1.3刀具補償在數控加工中的技巧

在刀具補償概念應用中，需要正確掌握刀具補償的使用技巧，以此實現提高工作效率的目的。在刀具長度補償指令的使用中，應首先掌握正負補償及偏置量的確定技巧。正負補償量要根據Z軸的方向確定，如刀具刀位點在編程原點Z坐標正方向，則使用負補償（G44）。在補償功能代號H后的兩位數字表示的刀具補償寄存器地址中存放刀具長度的補償值，以主軸軸端中心作為起刀點，以刀具離軸端伸出長度為H中的偏置量。這樣能夠避免指令使用錯誤帶來的加工事故，實現刀具補償應用目的。在刀具長度補償指令中刀具位置發生變化時，應將坐標的變化轉化為工件坐標系的變化，也就是將工件坐標系和刀具一起沿Z軸方向移動一個刀具長度補償值，重新建立一個新的坐標系，再將加工程序中的Z坐標值放在新的工件坐標系中，通過這樣的方式簡化刀具長度補償中的繁瑣計算，提高編程效率。在刀具半徑補償的應用中，應對刀具半徑補償功能、刀具選擇以及刀具路徑確定等進行分析，利用“少吃快走”工藝，提高加工效率。另外，加工中還應改變思維方式，利用刀補參數寄存器常量改變量的方式，加工典型工件，實現提高加工效率的目的。具體的刀具半徑補償應用技巧需要數控加工人員在實際的加工中，根據工件的實際情況及經驗進行總結與分析，提高刀具半徑補償概念的利用率。

2刀具補償應用中的注意事項

在數控加工中的刀補功能使用中，需要注意以下幾點。首先建立及取消刀補時，刀具必須在刀補平面內運動。其次啟用刀具補償時，必須了解刀具運動方向，避免加工方向錯誤造成的工件廢品。另外在刀具補償指令應用中必須采用先下刀后建立刀補、抬刀后取消刀補程序的方式，避免刀補信息不足、程序無法計算等問題的發生，避免抬刀前取消刀補產生的零件報廢問題。最后抬刀后取消刀補，這樣刀具遠離工件，避免刀具多切現象的發生。針對刀具補償應用中的常見問題及生產安全事故原因，掌握科學的刀具補償應用方法，實現刀具補償應用目標。

3結論