数控刀具及其工具系统

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1、第十三章数控刀具及其工具系统进入20世纪80年代以来，国际生产工程的最大特点之一是计算机控制的自动化加工技术高速度发展。工具生产者的业务范围由过去单纯的刀具生产扩展为工具系统、工具识别系统、刀具状态监测系统以及刀具管理系统的开发与生产以满足数控机床（CNC）、加工中心（MC）、柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）等加工的要求，促使整个自动化加工过程生产效率的提高。13.1自动线刀具13.1.1自动线刀具要求1.要求：自动线生产率高、辅助时间少2.特点：1．切削性能稳定可靠2．可靠的断屑和卷屑3．应具有高的精度4．精确而迅速的

2、调整5．快速或自动更换6．各种必要的刀具工作状态检测装置7．复合程度高8．标准化、系列化和通用化一、切削性能稳定可靠⒈要求：具有高的硬度，足够的强度和韧性以及较好的耐磨性和热硬性。2.评价指标：1)尺寸耐用度指标T2)可靠性指标Tp尺寸耐用度是指刀具在两次调整之间所能加工出的符合尺寸精度的合格零件数量或相应的加工时间.规定可靠度P≥0.9（即90%）时刀具的切削时间如T0.9=1小时，表示刀具耐用度为1小时其可靠性为90%二、可靠的断屑和卷屑⒈意义：2.方法：不影响刀具的寿命，不妨碍自动线的工作循环，不妨碍切削液的浇注，不擦伤加工表面

3、，不影响零件的输送和定位等。⑴采用断屑块和断屑槽；⑵采用特殊形状的容屑槽断屑；⑶有高压切削液强迫断屑；⑷利用振动和间断切削断屑等。三、应具有高的精度1）刀具及其装夹结构也必须具有很高的精度，能保证在机床上的安装精度（通常在0.005mm以内）和重复定位精度。2）刀具切削部分的几何尺寸变化要小，刀杆和刀片反复装卸也应能保持精度稳定。3）装刀片的刀杆的加工精度也应提高。或者选用精化刀具，以保证高要求的刀尖位置精度。四、精确而迅速的调整为了保证工件尺寸在预定的公差范围内，必须对刀具及时进行调整。为了减少调整时间，这种调整应当是简便迅速的。五

4、、快速或自动更换⒈意义：2.方法：减少因换刀而造成的停机时间（1）机外调整刀具（2）采用耐用度计数器在预调室内把刀具的相对尺寸调整好，然后再装到机床上，使之能与机床快速、准确地接合和脱开，并能适应机械手或机器人的操作。按规定耐用度定时更换刀具(即是在自动线的自动循环过程中换刀)3.因此：联接刀具的刀柄、刀杆、接杆和装夹刀头的刀夹，已发展成工具系统。六、各种必要的刀具工作状态检测装置生产过程中往往会由于一些偶然性因素，诸如刀具或刀片、以及工件材料上的一些缺陷造成刀具的突然崩刃或折断，这时就必须及时报警。⒈意义：2.原理：随时将刀具状态（

5、磨损或破损）的监测结果输入计算机，及时发出调整或更换刀具的指令，以保证工作循环的正常进行与加工质量该装置的性能必须稳定可靠，防止意外事故，避免不必要的损失。3.要求：七、复合程度高⒈意义：2.方法：减少刀具数量，降低刀具管理难度。提高生产效率，保证加工精度。如钻-扩、扩-铰、扩-镗等八、标准化、系列化和通用化有利于编排加工程序和刀具的管理13.1.2自动化加工中刀具尺寸的补偿方法一、刀具尺寸补偿的优点：1）能够补偿由于刀具磨损而造成工件径向尺寸的变化，刀具材料可充分利用；2）加快调整速度，大大减少循环外的时间损耗，提高机床负荷率；3）

6、提高调整精度，从而可大大缩小工件径向尺寸分布区；4）对刀具或刀片的制造精度的要求可以降低，从而降低了制造成本；5）如果把测量装置与补偿装置接合起来，并使其自动化，便可实现刀具的自动补偿功能。二、刀具补偿方式的分类：1.位移和变位两种主要方式（见表12.1）2.按刀具位移方式补偿又可分为四类：1）利用刀具直线运动进行补偿，常见于镗刀和车刀的补偿；2）利用刀具摆动，使刀具的刀尖产生径向微量位移补偿，可用于镗刀的补偿；3）利用刀夹弹性变形，使刀具的刀尖产生径向微量位移来进行补偿。常用于镗刀的自动补偿；4）利用刀头张开的方式进行微量补偿，多用

7、于铰刀的补偿。表12.1刀具补偿方式刀具补偿方式图示应用刀具移动镗刀车刀摆动镗刀位移刀夹变形常用于镗刀自动补偿装置刀头张开拉刀镗杆变位常用于镗刀自动补偿装置三、尺寸自动补偿系统在自动化加工中，对于精加工，多采用加工过程中的尺寸控制系统，即尺寸自动误差补偿系统来提高加工精度和刀具耐用度。所谓尺寸误差系统，是对加工过程中的工件已加工表面尺寸进行自动误差检测和处理，使之转化为控制信息，以控制补偿执行装置，使刀具按预定的数值产生径向微量位移，以补偿刀具磨损等原因所造成工件尺寸的变化，从而提高加工精度。尺寸补偿系统是由自动测量装置、控制装置和补

8、偿执行装置三部分组成1.尺寸自动补偿系统图12.1车刀尺寸自动补偿系统图2.尺寸自动补偿系统的分类直接补偿和间接补偿直接补偿：以工件的实测误差为依据进行误差补偿来提高加工精度间接补偿：仅对机床执行部件的位置坐标误差进行补