1、数控机床初级（数控机床刀具和夹具使用与调整）模拟试卷 1 及答案与解析一、问答题1 数控车削加工主要使用哪些结构类型的车刀?2 数控铣削加工的刀具有哪些结构特点?3 数控铣削加工使用哪些类型的标准常规铣刀?4 可转位刀具的刀片定位和夹紧机构有哪些典型结构形式?5 什么是数控机床的多功能刀具系统?6 数控机床选用刀具应掌握哪些特点和基本要求?通常选用哪些类型的刀具?7 怎样选用数控刀具切削部分的材料?8 怎样根据加工性质选用可转位刀片的夹紧方式?9 选用车刀基本类型应掌握哪些要点?10 选用机夹式硬质合金可转位车刀应掌握哪些要点?11 数控加工铣刀选用有哪些基本要求?12 怎样选用立式数控铣床和
2、加工中心的刀具?13 怎样选用孔加工刀具?14 怎样选用模块式镗铣类系统刀具及其刀柄?15 怎样进行数控立式铣床和加工中心的刀具安装?16 正确安装车刀有哪些基本要求?17 可转位刀片的转位和安装操作应掌握哪些要点?18 数控机床有哪些对刀仪和对刀器?19 怎样应用数控机床的对刀装置?20 什么是数控机床的刀具补偿?怎样应用数控机床的刀具补偿功能?21 什么是工件的六个自由度?怎样限制工件的六个自由度?22 数控机床加工用的专用夹具与普通机床的专用夹具有哪些异同点?23 数控车床怎样选用典型零件的装夹方法?24 使用机用平口虎钳装夹工件应掌握哪些要点?25 使用压板、螺栓直接在工作台面上装夹工
3、件应掌握哪些操作要点?26 使用三爪卡盘等夹具、辅具装夹工件应掌握哪些要点?27 液压气动夹具使用维护应掌握哪些要点?28 楔形套式动力卡盘是怎样夹紧工件的?数控机床初级（数控机床刀具和夹具使用与调整）模拟试卷 1 答案与解析一、问答题1 【正确答案】 按加工用途分类，数控车削加工使用的车刀有外圆车刀、内孔车刀、内外槽车刀、端面车刀、内外螺纹车刀和成形车刀等，如图 41 所示。按切削刃形状分类，有三种类型： (1)“尖形”车刀 以直线形切削刃为特征的车刀称为 “尖形”车刀，这类车刀的刀尖是数控加工的“刀位点 ”，由直线形的主、副切削刃构成。常用的 90内、外圆车刀、左右端面车刀等都是属于“ 尖
4、形 ”车刀。“尖形”车刀加工工件时，工件的加工表面主要是由刀尖的运行轨迹形成的。对于一些直线形的旋转体表面，有时也可使用“尖形”车刀的直线刀刃形成加工表面。 (2)圆弧形车刀 圆弧形车刀是以圆度误差或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。圆弧形车刀切削刃上的切削点是根据加工位置的变化而变化的，因此，刀位点不在圆弧切削刃上，而是圆弧切削刃的圆心。当“尖形”车刀和成形车刀 (如螺纹车刀)的刀尖具有一定圆弧时，可以作为圆弧形车刀使用，此时，刀位点是刀尖圆弧的圆心。 (3)成形车刀 成形车刀俗称样板车刀，用成形车刀加工零件的轮廓形状完全由车刀切削刃的形状和尺寸确定。数控车削加工中，常见的成形车刀
5、有小半径圆弧车刀、非矩形槽车刀和螺纹车刀等。 按刀片的安装方式主要使用机夹式可转位车刀；按刀具切削部分的材料主要使用硬质合金可转位刀片。按刀具的工具组合系统主要是车刀工具系统。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整2 【正确答案】 (1)刀齿结构有尖齿刀具和铲齿刀具，大多数的铣刀采用尖齿结构(如圆柱铣刀、立铣刀等) ，成形铣刀(如凹凸圆弧铣刀、齿轮铣刀等)采用铲齿结构。尖齿铣刀刀刃锋利，排屑好，磨损后修磨后刀面。铲齿铣刀齿背是阿基米德螺旋面，切削刃不锋利，为了保证刀齿的廓形，磨损后修磨刀具的前刀面。(2)整体结构和镶齿结构 整体铣刀结构即刀具的夹持部分与切削部分是由同一种材料制成的，如整体
6、高速钢铣刀，整体硬质合金铣刀。镶齿铣刀是指刀齿部分由高速钢或硬质合金材料制成，其他部分由结构钢制成的刀具，此类刀具大多为可换刀片的形式，如高速钢套式面铣刀、镶齿三面刃铣刀、硬质合金立铣刀和模具铣刀等。(3)套式铣刀和柄式铣刀按刀具的定位夹持部位的结构，有套式铣刀和柄式铣刀。带台阶孔结构的套式铣刀常用于端面铣刀，一般的套式铣刀由两端面和内孔定位，如圆柱铣刀、三面刃铣刀等。柄式铣刀有直柄铣刀和锥柄铣刀，还有带削平柄的铣刀。直柄铣刀用于直径比较小的柄式铣刀，锥柄铣刀用于直径比较大的柄式铣刀。直柄铣刀一般使用弹簧夹头夹紧刀具，锥柄铣刀的尾部端面有内螺纹孔，可用螺杆使之与安装辅具(过渡变径套)和机床主轴
7、连接紧固。(4)可转位铣刀 数控铣床使用的可转位铣刀与一般的硬质合金可转位铣刀类似，为了考虑数控加工的高速切削特点，刀体上刀片的定位和夹紧结构的可靠性都比较好。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整3 【正确答案】 数控加工使用的常规铣刀有面铣刀、立铣刀、键槽铣刀和成形柄式铣刀。标准常规铣刀的形式和用途见表 41。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整4 【正确答案】 (1)刀片定位方式常见可转位刀具的定位部位结构如图 42 所示，定位部位有面接触定位方式与点接触定位方式，如图 42a 所示为车刀面接触式定位结构；如图 42b 所示为可转位铣刀三点接触式定位结构。(2)刀片夹紧方式 刀
8、片的夹紧方式是指刀片与刀杆的固定方式，如图 43 所示，通常有压板式压紧、复合式压紧、杠杆式压紧和螺钉式压紧等方式。如图 44、图 45 所示为可转位刀片的夹紧部位结构形式示例。 楔块式夹紧主要有螺钉楔块式夹紧机构、拉杆楔块式夹紧机构(图 44a)和弹簧楔块式夹紧机构(图 44b)。 上压式夹紧机构是无孔刀片夹紧的主要结构形式，如图 45 所示为常见的几种上压式夹紧机构示例，此类结构的刀垫通常用螺钉固定在刀体上，当刀垫磨损后可进行调换，刀片通过压板夹紧在刀垫上，压板的形式按刀片的形状和切削的要求确定，桥形压板的螺钉为标准内六角螺钉，夹紧力比较大，损坏后调换比较容易，操作也比较简便，常应用在切削
9、力比较大的刀具上；爪形压板使用在夹紧位置比较紧凑的场合，双头螺栓头部的施力部位一般需要使用专用扳手进行装拆操作；蘑菇形压板一般使用在夹紧位置比较紧凑的场合，蘑菇形压板的螺钉与压板为连体结构，施力部位在蘑菇头部，一般需要专用扳手进行装拆操作。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整5 【正确答案】 数控机床的刀具系统是适应生产需要所设置的多功能刀具系统，以适应生产零件变换的需要。在数控机床上使用如图 46 所示的多功能车削工具系统，可在一个刀杆上更换不同的刀片，即可完成切断、切槽、切沉割槽、外圆、端面和仿形车削等功能，其主要优点是通用性好，刀具刚性好，重复定位精度高，更换方便，只要有为数不多的
10、刀片，即可完成多种形式的加工。这种刀片的底部和上方均设有凹人的 V 形槽，它与刀杆上的凸 V 形相配夹紧，固刚性和稳定性好，能很好地阻抗横向切削力。水平方向的刀片座使切削刃的高度位置一致，刀片上的断屑槽使切屑容易折断，并从切割槽中顺利排出。多功能车刀刀片的主要形式及刀具结构如图 47 所示。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整6 【正确答案】 (1)选用数控机床刀具应掌握的特点与基本要求 刀具切削性能稳定，有较高的使用寿命和可靠性。 刀具能按需要进行断屑控制，便于调整排屑方向。 刀具的调整和调换操作方便。 刀具的刚性好，抗振性强，热变形小，切削部位精度高，切削效率高。 (2)常用刀具的种
11、类 数控加工用的刀具有常规刀具(标准刀具和专用刀具) 与模块式刀具两大类型。常用数控刀具的种类见表 44。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整7 【正确答案】 数控加工刀具切削部分的材料一般使用高速工具钢和硬质合金。(1)高速钢高速钢是高速工具钢的简称，俗称锋钢。它是以钨(w)、铬(cr)、钒(V) 、钼(Mo) 、钴(Co)为主要元素的高合金工具钢。其淬火硬度为 6270HRC；在 600高温下，其硬度仍能保持在 4755HRC，具有较好的切削性能。故高速钢允许的最高温度为 600，切削钢材时的切削速度一般在 35mmin 以下。高速钢具有较高的强度和韧性，能磨出锋利的刃口，并具有良好
12、的工艺性，是制造铣刀等刀具的良好材料。W18Cr4V 是钨系高速钢，是制造铣刀最常用的典型材料，常用的通用高速钢还有 W6Mo5Cr4v2 和 W14Cr4MnRe 等。特殊用途的高速钢 W9Mo3Cr4V3Co10 等，适用于加工特殊材料。(2)硬质合金硬质合金是由高硬度、难熔的金属碳化物(如 WC 和 TiC 等)和金属粘结剂(以 Co 为主)用粉末冶金方法制成的。其硬度可达 7282HRC，允许的最高工作温度可达 1000。硬质合金的抗弯强度和冲击韧性均比高速钢差，刃口不易磨得锐利，因此其工艺性比高速钢差。硬质合金可分为三大类，其代号是：P(钨钛钴类，牌号为 YT)、K( 钨钴类，牌号为
13、 YG)和 M(通用硬质合金类)。选用硬质合金应根据工件的材料和加工条件确定，例如加工的材料是布氏硬度(一种材料硬度的单位) 低于 220 的灰口铸铁，要求的切削条件是具有高韧性，此时应在有关表中选择代号为 K(钨钴类 YG)的硬质合金，代号为 K20(YG6、YG8A)的硬质合金。又如加工的材料是长切屑可锻铸铁，切削条件是低等切削速度，此时应在有关表中选择代号为 P(钨钴钛类 YT)的硬质合金，代号为 P30(YT5)的硬质合金进行切削加工。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整8 【正确答案】 所谓加工性质是指粗加工、半径加工和精加工等，按加工性质选用可转位刀片的装夹方式参见表 45。
14、【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整9 【正确答案】 如前所示，车刀有“尖形” 车刀、圆弧形车刀和成形车刀，选用时应掌握以下要点。 (1)选用“尖形”车刀应掌握的要点 “尖形” 车刀的几何参数选择方法与普通车刀基本类似，但必须考虑是否适合数控加工的特点，包括加工进给路线、加工干涉、切削力的变化、工步集中后切屑的排除方向等多种不同于一般单工步车削加工的特点，以确保完成加工自动运行的全过程。 选择“ 尖形”车刀的偏角和刀尖角可用作图或计算的方法。如副偏角的大小，可以通过作图或计算得到不发生干涉的极限角度值，然后取副偏角大于极限值 6一 8即可。 选用“尖形”车刀应注意刀尖的强度，在加工中首先
15、应考虑不能干涉，但确定偏角后，必须要注意刀尖的强度，尽可能选用较大的刀尖角，否则不能进行顺利的切削加工，如图 413a所示的零件内圆弧和端面，使用如图 413b 所示的“尖形” 车刀可以进行连续加工，在确定极限偏角后，刀尖仍具有足够的强度。使用“ 尖形”车刀一般加工小于半个凹圆弧的轮廓，当加工接近于半个凹圆弧的轮廓时，会使刀具的几何角度难以确定，此时应考虑选用其他类型的刀具。(2)圆弧形车刀选用应掌握的要点 对于某些精度要求较高的凹面车削或大圆弧面的批量车削加工，以及“尖形” 车刀不能完成的零件加工表面，宜选用圆弧形车刀进行加工。 圆弧形车刀具有宽刃切削的特点，刀尖圆弧的大小与加工轮廓的圆弧的
16、最小半径、加工余量和需要进行修光加工的切削刃长度等有关。在选择车刀圆弧半径时，应考虑以下因素(图 413c、d)： a 车刀切削刃的圆弧半径应小于等于零件凹形轮廓的最小半径，以免发生加工干涉。 b圆弧半径不能选得过小，以免制造困难，影响圆弧形刀具的强度和散热性能，从而影响刀具的使用寿命。 圆弧形车刀的前面是凹球面，球面的半径大小影响刀具的前角，因此需要合理选择球面的半径值，以确定车刀的前角。 圆弧形车刀的后面是圆锥面，圆锥半角是刀具的后角，因此需要合理选用圆弧形车刀的圆锥半角，以确定车刀的后角。 在需要进行轮廓面精加工时可选用圆弧形车刀，因圆弧形车刀能使精加工余量保持均匀，切削力平稳，几何角度
17、变化小，从而改善刀具的切削性能。 在需要用一把刀加工跨多个象限的圆弧面时，应选择圆弧形车刀，充分发挥圆弧形车刀刀刃上各点切削几何参数变化小，切削平稳，容易避免干涉的性能特点。 (3)成形车刀选用应掌握的要点 在数控加工中应尽量少用或不用成形车刀，必须使用的成形车刀应在工艺文件中进行详细的说明。 选用螺纹成形刀具必须注意刀片的角度以及与刀杆基准的位置关系，在刀具手册中各种型号的螺纹成形刀具都有使用范围的说明或尺寸标注，应注意选用符合加工图样要求的螺纹成形刀具。在工艺文件有具体规定时，需要按工艺文件规定的刀具编号使用刀具。选用车削特形槽和小圆弧轮廓面的成形车刀，一般刀具的前角和后角都比较小，刀刃的
18、精度比较高，因此不宜采用大的切削用量。 选用成形车刀车削加工，因参加切削的刀刃比较长，切削热的散发比较困难，因此需要注意切削过程的冷却。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整10 【正确答案】 (1)按工艺规定选用可转位刀片 可转位刀片是各种可转位刀具的关键组成部分，选用时按工艺规定的可转位刀片的标记代码选用刀片。我国可转位刀片的型号共用 10 个号位具体内容来表示参数特征，其中每一位字符串代表的参数如表 46。 (2)按加工要求选用刀片 需要根据加工零件的图样自行选用刀片时，需要按刀片各参数代码的具体内容进行选择，如图 414 所示为可转位刀片的具体内容与形式。(3)按加工部位选用可转位
19、车 7J 的形式 选用的方法如图 415 所示。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整11 【正确答案】 (1)符合铣削加工内容的要求在选择铣刀时需要根据加工内容来选择铣刀的类型，如面铣削选择面铣刀、圆柱铣刀等。T 形槽铣削选用 T 形槽铣刀等。(2)满足铣削加工部位的尺寸要求 铣刀的规格需要满足铣削加工各部位的尺寸要求，如槽的宽度为 10mm，应选择10mm 直径或宽度的铣刀进行加工。又如铣削加工宽度为 100mm 的平面，应选择100mm 直径或长度的铣刀进行加工。(3)适应加工性质的要求粗加工需要选择容屑槽比较大，齿数比较少的铣刀，精加工选择齿数比较多，螺旋角比较大的铣刀。(4)适用
20、于零件材料的加工要求根据零件的材料，选用铣刀的材料，例如铸铁选用 YG 类硬质合金刀具，加工 45 钢的直角槽，可以选用高速钢刀具等。(5)根据切削用量选定刀具 高速铣削选用硬质合金铣刀；中速和低速加工选用高速钢铣刀；数控加工高速铣削选用整体硬质合金立铣刀；采用大进给量的强力铣削面加工，选用强力面铣刀等。(6)根据数控机床设备等工艺要求选择例如在卧式数控铣床上铣削平面，可选用圆柱铣刀，在立式数控铣床上铣削平面可选用套式面铣刀。在卧式数控铣床上铣削直角沟槽选用三面刃铣刀，在立式数控铣床上铣削直角沟槽选用立式铣刀等。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整12 【正确答案】 (1)立式数控铣床和
21、加工中心常用的刀具立式数控铣床和加工中心铣削加工使用的大多采用柄式铣刀，有条件的可以使用模块式系列工具系统。常用刀具有以下几种： 面铣刀是加工平面的常用刀具，数控铣床使用的大都是可转位面铣刀。根据加工面的大小，还可使用高速钢整体套式面铣刀。 孔加工刀具是立式数控铣床的常用刀具，包括麻花钻、扩孔钻和铰刀等。若需要进行镗孔加工，还可以使用各种形式的镗刀。 立铣刀是立式数控铣床最常用的刀具。立铣刀有圆周刃和端面刃，中心部位没有切削刃。常用的立铣刀包括整体硬质合金立铣刀、整体高速钢立铣刀、各种形式的立铣刀如图 416 所示。 模具铣刀是加工模具型面的专用铣刀，如图 416c、d 所示，在数控铣削加工中
22、，常使用这类铣刀加工模具型面。 键槽铣刀是加工直角槽的标准铣刀，键槽铣刀有各种直径规格，外径的形状和尺寸精度也比较高，可以加工精度较高的键槽，因键槽铣刀的端面切削刃在中心处相交，因此可沿轴向进给进行切削。 成形铣刀是为了加工各种形状较特殊部位的专用铣刀，如 T 形槽铣刀、燕尾槽铣刀、倒锥和圆锥立铣刀、凹凸圆弧铣刀等。 (2)常用铣刀选用方法 如图 417 所示，常用铣刀的选择方法如下：面铣刀选择：面铣刀选择时铣刀刀尖直径一般应略大于工件的宽度，尽可能避免加工表面接刀。如图418 所示，面铣刀有三种几何角度组合方式，按铣削加工的性质，如粗加工应选用负前角面铣刀，精加工应选用正前角面铣刀，在加工工
23、艺系统的刚性比较差的零件粗加工和半精加工时，可选用正前角带负倒棱的面铣刀。硬质合金可转位面铣刀的刀片材料应根据工件材料和加工性质选择，铸铁等材料选用 YG 类硬质合金，粗加工选用 YG6、YG8，精加工选用 YG3；钢件一般选用 YT 类硬质合金，粗加工选用 YT5，精加工选用 YT15、YT30。硬质合金可转位面铣刀的刀片选择可参考图419。 立铣刀选择：立铣刀是数控机床加工连接面和沟槽的常用铣刀，圆周切削刃是立铣刀的主切削刃。铣削连接面选择立铣刀结构尺寸时，主切削刃的长度应大于被加工侧面的宽度，铣刀的直径应大于等于被加工底面的宽度，而铣削沟槽时，铣刀的直径应小于等于槽的宽度。立铣刀的螺旋角
24、直接影响铣削的平稳性，需要铣削平稳的加工可选用螺旋角较大，齿数较少的立铣刀。在切削余量少的精加工时可选用螺旋角较小齿数较多的立铣刀。 槽铣刀的选择：在数控立式铣床上经常使用各种形状和规格的柄式槽铣刀加工直角沟槽和特形沟槽。例如加工键槽应选用符合键槽宽度精度要求的键槽铣刀；铣削加工敞开式的直角槽，在立式铣床上一般选用小于槽宽的立铣刀；铣削加工 T 形槽，选用立铣刀加工直角槽，选用 T 形铣刀加工 T 形槽底槽；铣削加工燕尾槽，选用立铣刀加工直角槽，然后选用符合燕尾斜面角度的燕尾槽铣刀加工燕尾槽；铣削加工圆弧槽，可以选用球头立铣刀进行加工；铣削加工特殊形状的沟槽，例如汽轮机转子的枞树形槽，可以选用
25、枞树形专用槽铣刀。 球面立式铣刀的选择：模具型面和一些特殊形状的轮廓表面铣削加工常使用球面立式铣刀，选用时注意球头半径应小于被加工凹型面的最小圆弧面或球面半径，以使整个型面能进行完整的加工。在选择铣刀侧刃的角度时，应注意模具型面的坡度斜角，以免铣削加工中发生干涉，损坏加工表面，影响型面加工精度。在不发生干涉的前提下，铣刀的直径应尽可能大，以提高刀具的刚性，使切削平稳，避免发生因铣刀刚性差而引起的过切和欠切现象，保证型面的加工精度。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整13 【正确答案】 在数控机床上加工孔，常需要选用孔加工刀具，选用时应掌握以下要点： (1)中心钻的选用 中心钻是孔定位的刀
26、具，因数控机床不使用钻模等定位导向装置，因此在加工孔的工艺中常设置钻定位孔的工步。钻定位孔的中心钻直径不宜过小，否则容易折断。中心钻的安装应保证精度，否则会影响定位精度。切削速度和进给量要按标准选用，以保证加工表面的形状、位置和粗糙度要求。 (2)麻花钻的选用 麻花钻的几何角度需要修磨，操作中应掌握麻花钻刃磨的基本要求要领，使用前应对麻花钻的几何角度进行检验，不同材料的钻削用量需要按标准选用，切削液的选用与普通机床加工相同。 (3)铰刀的选用 铰刀是小直径孔精加工用的刀具，数控机床上铰孔加工与普通机床基本类似，切削用量选择、切削液的选用、铰刀的精度等级的选用都按工艺要求进行。 (4)丝锥的选用
27、 螺孔加工也是数控机床常见的加工内容，机用丝锥选用应注意丝锥的规格和精度等级，加工后的螺孔应符合螺纹塞规通止端的尺寸精度要求。用丝锥加工螺孔注意底孔直径的控制，底孔深度和攻丝深度的控制。不同的材料需要冲注不同的切削液。 (5)镗刀的选用 在数控铣床或加工中心镗孔是常见的加工内容，镗刀的种类比较多，一般镗孔可使用单刃镗刀，选用时可按如图 420 所示的类型选用。精度要求较高的镗孔加工，可选用如图 421 所示的微调镗刀。调整中一般都需要进行试切，或采用对刀装置来确定刀具的回转半径。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整14 【正确答案】 如图 410 所示的镗铣类数控刀具系统有各种刀柄适用于
28、常用的刀具。选用时应掌握以下要点： (1)注意刀柄与拉钉的规格 各种形式的刀柄所使用的拉钉结构是不同的，例如图 422 所示为日本锥柄与拉钉结构。不同的拉钉结构与机床的拉紧方式也必须对应，例如图 423 所示的中国标准拉钉的 A 型拉钉适用于不带钢球的拉紧装置，B 型拉钉适用于带钢球的拉紧装置，在选用时应注意其对应关系与适用性。 (2)注意刀柄与刀具夹持部位的规格 直柄刀具选用弹簧夹头刀柄或立铣刀刀柄，此类刀柄选用时应注意根据刀柄的直径选用相应规格孔径的刀柄或弹簧夹头，保证刀具安装的精度。直柄孔加工刀具选用钻夹头刀柄。 锥柄刀具选用莫氏锥度刀柄，立铣刀选用无扁尾的莫氏锥孔刀柄；有扁尾的孔加工刀
29、具选用带扁尾的莫氏锥孔刀柄。带孔铣刀刀柄选用：三面刃铣刀选用 XS 系列刀柄；套式面铣刀选用 XL 系列刀柄；可转位面铣刀选用XM 系列刀柄。刀柄选用时应注意按铣刀的定位孔直径来选用刀柄的规格。 (3)注意刀柄与刀具的转矩传递与连接紧固方式 镗铣加工的锥柄刀具尾部具有拉紧内螺孔，因此选用的刀柄除了内锥孔与刀具莫氏锥柄相同外，还能使用螺钉将刀具和刀柄进行连接紧固，如图 49 所示的 JTMW 刀柄。 带削平柄的铣刀应选用如图 49 所示的侧面带锁紧螺钉的 JT 一 XP 刀柄或 JTJ 刀柄，锁紧螺钉锁定刀具的安装位置，起传递转矩的作用。 内孔带键槽的盘类刀具，应选用刀柄轴圆周带平键，刀杆端部带
30、锁紧螺纹的 JTXXS 刀柄，平键传递转矩，端部螺纹安装螺母夹紧刀具。 端面带键槽的套式刀具，应选用轴颈设置键块的刀柄，轴的端部设置螺孔的 JTXXM 系列刀柄，轴颈键块传递转矩，轴端部的螺孔用螺钉紧固刀具。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整15 【正确答案】 (1)刀具自动松夹机构工作过程在数控铣床的刀具自动松夹机构中，刀杆锥柄采用 7：24 锥度与主轴内锥面配合定位，刀具的自动松夹机构用蝶形弹簧通过拉杆及夹头拉住刀柄的尾部拉钉，使刀杆的锥柄与主轴锥孔紧贴，夹紧力达到10kN 以上。松刀时，通过液压缸活塞推动拉杆来压紧蝶形弹簧，使夹头张开，夹头与刀柄尾部的拉钉脱离，刀具可从主轴上卸下
31、，进行换刀操作。新刀具装入后，液压缸的活塞后移，新刀具刀柄尾部的拉钉又被蝶形弹簧作用力拉紧。在活塞拉动拉杆松开刀具的过程中，压缩空气由喷气头经过活塞中心孔和拉杆的中心孔吹出，将主轴锥孔及其表面清理干净，保证刀柄锥面与主轴表面定位配合精度，以保证刀具与主轴旋转中心的同轴度位置精度。操作时，在数控铣床上设有刀具安装的松开和夹紧按钮，通过按钮可以操作刀具刀柄的松开与拉紧。(2)数控铣床和加工中心刀具安装的操作注意事项注意压缩空气吹干净机床主轴锥孔及其表面的过程，插入刀柄时注意感觉锥面配合的情况。以免配合面之间有污物影响安装精度，损坏刀柄和机床主轴锥孔表面的精度。装入刀柄前应注意检查刀柄定位锥面的精度
32、和清洁度。为了保证安装的可靠性，刀柄装入主轴定位锥孔前应注意检查拉钉与刀柄的联接可靠性，以及拉钉的型式是否符合主轴的拉紧部位结构要求。安装前应注意检查主轴前端的键块是否紧固，安装过程中应将刀柄的缺口对准主轴的键块。使用锥柄刀具应注意刀具柄部锥面与刀柄锥孔的清洁和配合精度；使用直柄刀具应注意柄部与刀柄夹持部位的清洁和配合精度。套式刀具安装时要注意将刀具上的缺口对准刀柄上的键块，注意检查刀柄上键块与刀柄的联接可靠性。刀柄与刀具使用螺钉联接紧固的要注意螺钉的长度和螺纹的完好程度，保证联接的可靠性。使用带扁尾的锥柄刀具，应注意锥柄与刀柄锥孔的配合精度，扁尾插入刀柄上配合槽的位置应不影响锥度定位的位置精
33、度。并应具有一定的插入力，避免刀具快速空运转时因重力而跌落。在安装拆卸刀具刀柄时，需要用手握住刀柄颈部，防止刀具刀柄跌落，损坏工作台面。在刀库内安装刀具应注意刀套的结构形式，刀套与刀具的联接紧固方式，刀套在刀库对应位置的定位方式，自动换刀装置(机械手)手爪的结构形式和刀套抓卡部位的结构形式。注意刀具编号和装入位置的准确对应。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整16 【正确答案】 在数控车床上将车刀的刀杆装夹在刀架上称为车刀安装。车刀安装正确与否，直接影响数控车削加工的运行和加工零件的精度。正确安装车刀必须达到以下基本要求： (1)车刀的伸出长度 车刀装夹在刀架上的伸出部分应尽可能短，以增
34、强车刀的刚性。伸出长度一般为刀柄厚度的 115 倍。 (2)车刀刀尖的高度 车刀刀尖应与车床主轴中心等高，车刀刀尖高于主轴轴线，会使车刀的实际后角减小，车刀后刀面与工件加工表面的摩擦加大。车刀刀尖低于主轴轴线，会使车刀的实际前角减小，切削阻力增大。刀尖未对准中心，车削端面中心时会造成刀尖崩碎，端面留有凸台。在车削圆锥面时会形成形状误差。如图 424 所示为车刀刀尖位置对刀具前后角的影响。 (3)车刀杆基准与轴线的位置 车刀杆基准与主轴轴线不垂直，对车刀的角度(偏角和刃倾角)也有很大影响，车刀杆负向倾斜角度，增大了切削力；车刀杆正向倾斜角度，会减小刀具切削力。如图 425 所示为车刀位置对主副偏
35、角的影响。在安装螺纹车刀时，刀杆基准与刀片的装夹定位面有一定的位置关系，刀杆倾斜会产生螺纹牙形倾斜，螺纹牙形半角误差。 (4)车刀杆垫块 车刀杆下面的垫块应平整，数量要尽可能少，一般为 12 块，安装时应与刀架边缘对齐，至少应使用两个螺钉紧固，以免切削时刀具振动。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整17 【正确答案】 可转位刀具在刀片磨损后需要更换或转位，才能继续使用。在数控机床上，刀片的安装精度会影响刀具的使用寿命和稳定性，还会直接影响刀尖在工件坐标系中位置的确定。因此在操作中应掌握以下要点：(1)核对可转位刀片的结构形式 在更换刀片时需要核对可转位刀片的标记型号，因刀片的外形相似，但
36、结构参数不同，会直接影响数控加工的运行和零件的加工质量。尤其是刀片的切削方向、切削刃的长度、刀片的几何角度、断屑槽等参数内容，必须要仔细核对。(2)掌握刀片的定位方式 可转位刀片的定位方式主要是以其底面和侧面定位，侧面定位也有采用点定位形式。掌握所使用刀具的刀片定位方式，便于在操作中使刀片定位准确。(3)掌握刀片的夹紧方式 可转位刀片的夹紧方式多种多样，掌握所使用刀具的刀片夹紧方式，便于转位和更换操作的规范化，例如一些刀具的夹紧与松开都需要使用专用扳手，施力要适度，若操作不规范，可能损坏刀片夹紧装置的施力部位，从而影响夹紧的可靠性和夹紧装置的使用寿命。在杠杆式、柱销式、楔块式、偏心式和杠销式夹
37、紧机构中，还应特别注意夹紧刀片的力传递零件的完好程度，例如在偏心夹紧机构中，若偏心磨损，将会直接影响刀片的夹紧可靠性。(4)刀片转位和更换操作注意事项清洁刀片和刀杆、刀体上的定位基准面，若使用刀垫的应注意清洁刀垫定位基准面。必要时可进行清洗。安装前应仔细检查刀具上定位部位是否完好无损。检查刀片的刀尖、刀刃、断屑槽、定位面、夹紧孔等部位是否完好。检查夹紧机构的灵活性和可靠性，夹紧机构各个零件应保持完好无损。使用规定的标准工具或专用工具拆卸和安装刀片，施力要适度，注意螺钉等扳手施力部位的完好程度，以免打滑，或施力不当影响夹紧的可靠性。对带有锈蚀的部位，可以适当注入几滴润滑油，以便松锈拆卸。在刀片转
38、位或更换安装的过程中，要注意定位与夹紧操作的相互配合，即在夹紧时要注意将刀片推向定位面，以使夹紧后刀片处于正确的位置。在刀片安装后，应注意检测刀尖的位置，车刀一般通过对刀来确定刀尖的坐标位置，进行刀具补偿参数设置；多齿刀具个别刀片转位或更换后，可与其他未转位或未更换的刀齿刀尖进行比较；若多齿刀具全部转位或更换，应注意检测刀具上各个刀齿刀尖的轴向等高位置精度和圆周位置精度，以免影响切削加工。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整18 【正确答案】 (1)数控机床常用的对刀仪对刀仪用于数控机床刀具的机外对刀，检测刀具与基准刀具的偏差值，以便在安装后对数控机床的刀具偏置参数进行设置或修改。常用的
39、对刀仪有机械检测对刀仪(图 426)、光屏检测对刀仪和综合对刀仪。综合对刀仪由以下部分组成： 刀柄定位回转机构。刀柄定位回转机构的结构与机床主轴相同，能进行刀柄的精确定位和高精度回转，以便刀具切削部位能按装入机床主轴相同的状态进行轴向和径向位置的检测。 测头。接触式测量一般用千分表或扭簧仪直接测量刀齿的最高点，精度一般在00020001 mm。非接触式测量大多采用投影光屏，投影物镜的放大倍数有8、10、15、30 倍，测量精度在 0005mm 左右，可同时检测刀具切削刃的质量。测量机构。测量机构通常为 X、Z 轴尺寸的测量，回转刀具反映的是径向和轴向尺寸。检测元件有多种形式，机械式的有游标刻线
40、尺、精密丝杠和刻线尺及读数头；电子式的有光栅、磁栅和感应同步器数显。 测量数据的处理装置。可对测量的数据进行处理：存储、输出、打印等，便于使用刀具系统管理。 (2)数控机床常用的对刀器 对于数控铣床和加工中心，需要确定刀具与工件的相对位置，因此必须使用对刀器进行比较准确的对刀操作。常用的对刀器具有对刀量块、机械式找正器、机械偏心式寻边器、电子式寻边器、电子式对刀器、机械式 Z 向对刀器等，如图 427 所示。 (3)对刀器具的使用注意事项对刀量块是由淬火钢、硬质合金或陶瓷材料制成的，具有精确的厚度，主要是避免刀具与工件、对刀器对刀面直接接触，例如 Z 向电子式对刀器外部是一个量块，当刀尖接触量
41、块时，电子对刀器的指示灯亮。对刀操作时应注意刀具与量块应缓缓接触，防止冲撞性的接触，以免损坏刀具和量块表面。 寻边器对刀应掌握各种寻边器的特点，偏心式寻边器应掌握安装精度和转速；电子寻边器应注意接触速度，即时观察发光部位。 对刀移动工作台或主轴时，必须留有一定韵距离使用手摇脉冲发生器，使用手摇脉冲发生器移动工件或主轴时，注意移动方向和移动速度的倍率。 使用前应检查对刀器具的精度和灵敏度，寻边器一般可使用如图 428所示的标准件进行对刀器具的精度校核，校核时，应用寻边器 Y 轴前后侧对刀，X 轴左右侧对刀，按对刀坐标值、寻边器直径和工件尺寸计算出对称外形中心的坐标位置，然后使用千分表，找正工件中
42、心孔与机床主轴同轴，若用寻边器对刀计算出的坐标值与工件中心孔与主轴同轴时的坐标位置相同，则说明寻边器的精度和灵敏度是符合要求的。Z 向对刀器的精度一般通过切深尺寸可进行检验。【知识模块】 数控机床刀具和夹具使用与调整19 【正确答案】 对一些设有对刀测头数控机床，各种刀具可以使用对刀测头进行对刀，然后进行刀具数据的补偿，即可加工出符合精度要求的工件。如图 429 所示是加工中心的测头布置，对刀时，刀具移动到测头附近，并触发测头，刀具从 a向触发测头可测出刀尖的轴向位置，从 b 向触发测头可测出刀尖的径向位置。如图430 所示是车削中心的测头布置，对刀测头安装在摆杆上，对刀时摆动到工作位置，刀具从 a 向或 b 向触发测头进行对刀。
