刀具与数控加工论文

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1刀具的管理

1.1刀具的分类与编码。对于不同类型的刀具进行分类、编码管理是刀具自动化选择的第一步。对于镗铣类加工中心可将刀具分为镗刀和铣刀两大类。根据加工方法可以分为粗加工刀具和精加工刀具两大类。本文根据不同的特征型面类型及其加工方法，将刀具类型划分如下：铣刀类刀具：面粗铣刀、面精铣刀（端铣刀）、槽精铣刀、槽精铣刀（柱铣刀）、T形槽铣刀等，钻镗类刀具：镗刀、钻头、中心钻、阶梯钻、丝锥等；刨削类刀具：刨刀对刀具进行分类后，再对其编码。将刀具编分为两部分：类型代码和常规代码。其中类型代码主要用于识别刀具的类型；而常规代码用于识别该类型中的每一把刀具，它同时可以用来简单地识别刀具的基本参数。

1.2刀具的几何参数信息。每一把刀具都包含两种信息：静态信息是指刀具的描述信息，刀具识别码和刀具参数等；动态参数是指刀具所在的位置及刀具的累计使用时间等。对于每一把刀具，不仅有编码信息还有几何信息，在此几何信息是刀具信息的重要组成部分，它可以为工艺过程设计提供刀具的详细资料，以满足CAPP对刀具自动化选择的需求。因此对刀具的结构和几何参数进行详细的描述是很必要的。刀具的标准化问题也是一个重要的环节，应结合加工工艺过程的标准化考虑，尽量采用通用刀具，少用特殊的非标准刀具；采用标准化的刀夹装置；使用可调刀具，可以减少刀具的种类。在刀具标准化的前提下，可以将不同类型的刀具的几何参数输入，通过CAD的参数化设计，输出刀具的简图，这样可以为刀具管理员和工艺过程设计者提供更为直观，详细的刀具信息。

1.3刀具的选择及匹配。在刀具信息比较完备的情况下，就可以进行刀具的选择和匹配。根据零件的型面类型信息和几何信息、加工方法信息来配置适当的刀具。刀具自动匹配的步骤如下：

1）从数据库中读入特征型面的类型和型面的加工方法。

2）判断刀具类型根据输入的型面类型和加工方法来确定相应的刀具类型。

3）刀具几何参数的匹配调用零件特征型面对应的的几何信息，并根据刀具类型检索刀具信息，选择适当的刀具。

4）刀具数量的判断。a.多把刀具的优化选择：选择的方法主要是通过模糊逻辑推理来实现的。b.在没有适合的刀具的情况下，系统应提示缺刀，并提供特征型面的几何信息给刀具管理员，进行刀具准备，然后再次进行刀具的匹配。c.一把刀的情况，则该刀具为是刀具匹配的最终结果。

5）刀具匹配结束，进行下一步的工作。刀具选择的人工干预：本系统提供了人工干预刀具选择的功能，由系统提供适合的刀具类型的所有刀具，由人工选择适合的刀具。该功能增加了刀具选择的柔性。

2切削参数的选择

实现了刀具的自动选择大大提高了工艺过程设计的效率，但在刀具使用过程中，还要涉及到切削用量的选择的问题。切削参数一般是指切削速度（V）、迸给量（F）和切削深度（Ap）。这些参数值的选择对于加工时间、切削表面的质量、加工精度、机床应提供的切削力和切削功率，以及加工费用等会产生直接影响；而且很多约束条件又是相互制约的。

3加工余量的确定

加工余量的确定方法主要有：分析计算法、查表法及经验法。查表法是根据资料整理而得的通用表格，可以直接查出工序间余量的推荐值，比较方便、迅捷。经验法是由有经验的技术人员根据经验对查表所的数据进行修正，或直接确定。

4装夹方案的确定和工序的安排

4.1装夹方案的安排。装夹方案的安排必须要考虑到零件加工的粗、精基准选择原则。一般说来在精度和粗糙度能满足的情况下，在数控加工中心上应尽量减少装夹次数，以发挥数控机床的高效率。加工基准的选择是一个较为复杂的决策过程。

4.2装夹内工步的排序。工艺方案的确定和工步排序一直都是CAPP决策的一个难题。基于数控加工中心的工步排序规则主要有如下几条：

1）先粗加工，后精加工。

2）先平面加工，后孔槽类型面加工。

3）换刀优先的原则。

4）槽及无精度要求的孔等，总是安排在半精加工和精加工之间进行。

5）孔精加工时，端面与孔一起加工，以保证端面与孔的垂直度要求。本文研究箱体类零件基于数控加工中心过程的设计方法及步骤，并对加工工序的匹配、刀具选择、切削用量的选择、工艺尺寸的确定、装夹方案的安排及装夹内的工序排序进行了详细的分析和研究。

作者:泮永军王伟单位:沈阳机床股份有限公司沈一车床厂