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刀具的挑选是数控加工工艺中的重要内容之一，不只影响机床的加工功率，并且直接影响零件的加工质量。因为数控机床的主轴转速及规模远远高于一般机床，并且主轴输出功率较大，割灌机钨钢的刀片，因而与传统加工办法相比，对数控加工刀具的提出了更高的要求，包含精度高、强度大、刚性好、耐用度高，并且要求尺度安稳，装置调整便利。这就要求刀具的结构合理、几许参数规范化、系列化。
1 数控刀具是进步加工功率的先决条件之一，它的选用取决于被加工零件的几许形状、资料状况、夹具和机床选用刀具的刚性。应考虑以下方面：
（1）依据零件资料的切削功能挑选刀具。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件，建议挑选耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。
（2）依据零件的加工阶段挑选刀具。即粗加工阶段以去除余量为主，应挑选刚性较好、精度较低的刀具，半精加工、精加工阶段以确保零件的加工精度和产品质量为主，应挑选耐用度高、精度较高的刀具，粗加工阶段所用刀具的精度***低、而精加工阶段所用刀具的精度***高。如果粗、精加工挑选相同的刀具，建议粗加工时选用精加工筛选下来的刀具，因为精加工筛选的刀具磨损状况大多为刃部细微磨损，涂层磨损修光，持续运用会影响精加工的加工质量，但对粗加工的影响较小。
（3）依据加工区域的特色挑选刀具和几许参数。在零件结构允许的状况下应选用大直径、长径比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有满意的向心角，以削减刀具和切削部位的切削力。加工铝、铜等较软资料零件时应挑选前角稍大一些的立铣刀，齿数也不要超越4齿。
选取刀具时，要使刀具的尺度与被加工工件的外表尺度相适应。出产中，平面零件周边概括的加工，常选用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯外表或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角概括外形的加工，常选用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
在进行自在曲面加工时，因为球头刀具的端部切削速度为零，因而，为确保加工精度，切削行距一般很小，故球头铣刀适用于曲面的精加工。而端铣刀无论是在外表加工质量上还是在加工功率上都远远优于球头铣刀，因而，在确保零件加工不过切的前提下，粗加工和半精加工曲面时，尽量挑选端铣刀。别的，刀具的耐用度和精度与刀具价格联系***，有必要引起注意的是，在大多数状况下，挑选好的刀具尽管增加了刀具本钱，但由此带来的加工质量和加工功率的进步，则能够使整个加工本钱大大下降。
在加工中心上，一切刀具全都预先装在刀库里，经过数控程序的选刀和换刀指令进行相应的换刀动作。有必要选用适合机床刀详细系标准的相应规范刀柄，以便数控加工用刀具能够敏捷、准确地装置到机床主轴上或返回刀库。编程人员应能够了解机床所用刀柄的结构尺度、调整办法以及调整规模等方面的内容，以确保在编程时断定刀具的径向和轴向尺度，合理安排刀具的摆放次序。
特征造型不只能表达机械零件的底层几许信息，并且可从具有工程意义的较高层次上对产品进行表达和建模，有用支持产品整个生命周期内的各个环节。因而，特征造型是将规划与质量计算、工程分析、数控加工编程等环节联结起来的枢纽。
大多数特征造型体系均选用鸿沟表明法(B-rep)和结构几许法(CSG)相结合的办法来描绘零件的形状特征。鸿沟表明法首要用于描绘构成几许体的几许元素(顶点、线、面等)之间的拓扑联系，并可辅佐用户选取特定的几许元素；结构几许规律经过树形操作完结实体体素的拼合，构成终究规划特征。本文首要讨论结构几许法的扩展及其在数控镗刀特征造型体系中的使用。该办法对于其它数控刀具相同适用。
2 辅佐面切开法的引进
因为数控刀具的形体为不规矩的棱柱体，而结构几许法选用的拼合体素为规矩形体，因而，单纯选用结构几许法对数控刀具进行造型，既不灵敏功率又低。如引进辅佐面切开法，则可简化造型进程，进步造型功率，在某些状况下还可下降造型难度。
若选用辅佐面切开法解决上述问题，则只需结构原始长方体和辅佐面P，然后用
P面切开原始长方体，即可达到目的。
为取得形体Ⅰ，选用结构几许法需结构三个别素，即原始长方体、直棱柱Ⅱ和Ⅲ，且直棱柱Ⅱ和Ⅲ中总有一个直棱柱需被结构为比实践需要的体素大，这也增加了不必要的存储空间。并且，如要确保图2中Pt点的空间方位，剥线机钨钢的刀片的生产厂家，则需进步原始长方体和直棱柱Ⅲ的造型要求，经确规划原始体素的尺度，才能得到符合要求的Pt点。
若选用辅佐面切开法，为取得形体Ⅰ，则只须结构一个基本体素——原始长方体，然后结构切开辅佐面P1和P2，如需确保Pt点的方位，只要确保P1和P2平面均过Pt点即可，而这一点不难做到。
为叙说便利和清楚，以上所举二例都是经化简的模型，实践造型中所遇到的问题要杂乱得多，并且用结构几许法结构一个空间形体能够经由不同的拼合路径。与一切拼合办法相比，选用辅佐面切开法都具有明显的优越性。
3 辅佐面切开法的完结
尽管选用辅佐面切开法可大大简化结构几许法，但并非在一切状况下都能完结。如图3所示状况，为取得形体Ⅰ，有必要在原始长方体上减掉长方体Ⅱ，在此状况下辅佐面切开法就无法运用。因而，辅佐面切开法只能作为结构几许法的弥补和扩展，而无法***取代结构几许法。
辅佐面切开法的使用条件为：
1) 结构几许法中两体素有必要作差拼合运算；
2) 拼合构成的终究形体有必要坐落辅佐面一侧。
因而，为了***大限度地使用辅佐面切开法，在构成终究形体时，应尽量选用差拼合办法。但凡能经机械加工得到的零件，均可经过精心规划基本体素而以差拼合办法完结其特征造型。
完结辅佐面切开法的关键是辅佐面的结构及体素被切开后两部分的取舍。
平面的几许界说为：经过空间一固***且垂直于一空间向量的曲面。即由一空间固***和一空间向量可仅有地断定一个平面，其中固***坐落平面上，空间向量为平面的法向量。因而，平面可由其点法度方程断定，即
A(X-X0)+B(Y-Y0)+C( Z-Z0)=0 (1)
其中 P0(X0，Y0，Z0)为一固***，而V={A，B，C}为平面的法向量。
依据界说，可用平面上一点和平面的法向量来结构平面。在某些状况下，如平面的法向量不易断定，但能较容易地找到平面上的三个点P0、P1、P2，则可经过结构向量V1=P0P1和V2=P0P2，然后求V1和V2的叉积而得到平面的法向量V0=V1×V2。
辅佐面结构完结后，切开后的形体如何取舍？在此作如下规则：凡切开后得到的两个形体，坐落法向量正方向的形体为所需形体，坐落法向量负方向的形体为舍弃形体。在结构平面时，一定要细心处理法向量的方向，使其指向所需形体。
4 数控刀具造型规划实例
结构几许法是实体造型中广泛使用的办法，但单纯选用结构几许法进行造型规划有时难度相当大。本文提出使用辅佐面切开法对结构几许法进行扩展并使用于数控刀具的特征造型进程，大大下降了造型规划的杂乱程度和难度，具有较好的使用价值。
1．数牲加工常用刀具的种类及特色
数控加工刀具有必要适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特色，一般应包含通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因而已逐渐规范化和系列化。
刀具的涂层技术
刀具的涂层技能，有用，要转发收藏！
1.刀具涂层的特点
（1）力学和切削功用好。涂层刀具将基体资料和涂层资料的优良功用结合起来，既坚持了基体良好的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低冲突系数。因而，涂层刀具的切削速度与未涂层的相比，切削速度可进步2~5倍，运用涂层刀具能够获得明显的经济效益。
（2）通用性强。涂层刀具通用性广，加工范围明显扩展，一种涂层刀具能够替代数种非涂层刀具运用，因而能够大大削减刀具的品种和库存量，简化刀具管理，下降刀具和设备本钱。
2.涂层的分类
依据涂层办法不同，pcd磨边机钨钢的刀片，涂层刀具可分为化学气相堆积涂层刀具、物***相堆积，涂层刀具及混合工艺及组合技能。CVD涂层原理如图1a所示，PVD涂层原理如图1b所示。混合工艺是等离子辅助CVD技能与传统的PVD技能进行有用的结合。比如先堆积传统的CrN硬质涂层，再在最上面堆积一层用于削减冲突的DLC涂层。组合技能是涂层前对东西或零部件的外表层进行氮化，能够进步涂层的成效。
CVD能够涂覆耐磨损性优异的TiCN、耐热性非常优异的Al2O3厚膜，因而在发生高温的高速、高效率切削加工中能显示出长寿命，CVD涂层如图2a所示。
PVD一般用在与无涂层硬质合金、高速钢相同或较高速的切削速度条件下，以延常刀具寿命为方针。对基体制约少、损伤小，因而特别适合用于要求耐磨损性、耐崩刃性的刀具，也适用于要求锋利刃口的低进给加工与精加工或螺纹加工东西等，PVD涂层如图2b所示。
依据涂层刀具基体资料的不同，涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具以及在陶瓷和超硬资料（金刚石和立方氮化硼）上的涂层刀具等。涂层硬质合金刀具一般选用化学气相堆积法，堆积温度在1 000℃左右。涂层高速刚刀具一般选用物***相堆积法，堆积温度在500℃左右。
金刚石涂层选用CVD（化学蒸镀法）在硬质合金基体上组成。组成的涂层具有与天然金刚石相匹敌的硬度与导热系数，在非铁资料的加工中发挥着优异的功用。金刚石涂层刀具由于其良好的切削功用，在切削加工范畴具有广阔的使用前景，是加工石墨、金属基复合资料、高硅吕合金及许多其他耐磨蚀资料的理想刀具，目前其主要使用范畴是轿车和航空航天工业。金刚石涂层刀具的组织如图3所示。
依据涂层资料的性质，涂层刀具又可分为两大类，即“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具。“硬”涂层刀具寻求的主要方针是高的硬度和耐磨性，其主要长处是硬度高、耐磨性好，典型的是TiC和TiN涂层，各种涂层刀具如图4所示。“软”涂层刀具是选用固体润滑剂如MoS2、WS2等制备的刀具，“软”涂层寻求的方针是低冲突系数，也称为自润滑刀具，它与工件资料的冲突系数很低，只有0.1左右，可减小粘、减轻冲突、下降切削力和切削温度。
对刀具进行涂层处理是进步刀具功用的重要途径之一，涂层刀具的出现，使刀具切削功用有了较大的进步，使用范畴不断扩展，涂层刀具在数控加工范畴有巨大潜力，将是往后数控加工范畴中最重要的刀具品种。目前国外硬质合金可转位刀片的涂层份额在70%以上，欧洲齿轮刀具的涂层份额高达90%。涂层技能已使用于立铣刀、铰刀、复合孔加工东西、齿轮滚刀、剃齿刀、成形拉刀及各种机夹可转位刀片，满意高速切削加工各种钢和铸铁、耐热合金和有色金属等资料的需求。
3.涂层刀具的制备
精密东西、零部件和功用件的新式高功用涂层都是由涂层炉出产出来的。由于不同的使用需求不同品种的涂层，且需求快速的交货期，因而涂层炉有必要要有满足的灵活性，以***出产不同系列的涂层都能有***佳的本钱效益。现代化的涂层设备能够在金属、陶瓷乃至是塑料的外表进行快速、稳定且全自动的涂层。现代涂层设备有必要满意以下原则：①单炉时间短。②日常运营本钱低。③灵活性高。④设备保养和备件费用本钱规划低。⑤出产可靠性高。⑥全自动操作。⑦CE认证，工作安全标准高。
4.涂层的选用
为了更好地挑选和开展刀具及零部件的***佳成效，需求辨别其主要及特定的磨损性和失效机理。磨损、粘附、腐蚀和疲惫都视为磨损机理，而且都取决于实践的使用。经历指出，资料的冲突和磨损都不是资料的原因，而是整个系统的原因。因而，在挑选涂层前就有必要分析整个冲突系统，包括零部件的技能功用、抗压力范围以及磨损机理的类型。
5.结语
正确选用涂层是合理运用涂层刀具和充分发挥涂层功用的前题。现在的涂层主要是以TiN和CrN为主。当然DLC涂层和用于铝压铸模具的新式微合金涂层的使用也越来越广泛。在曩昔几十年间，为了满意对功用涂层不断的要求，工业等离子外表技能获得了十分迅猛的开展。面向未来，新的挑战也会推进现行的涂层技能和新涂层概念及其使用向更***的方向开展。经过使用新的蒸发设备和溅射理念以及脉冲技能，电弧PVD和溅射工艺也将愈加***。经过选用超高密度的等离子体和优化的电弧蒸发技能能够生成微合金涂层和专用规划的多结构涂层。涂层的纳米规划也将成为东西开展方向之一。
切削加工是包括机床、刀具、零件、夹具、工艺的多变量杂乱时变体系，切削参数对应的切削状况，以及获取的加工作用遭到切削体系各个环节、众多参数的影响，难以树立标准一致的切削工艺体系模型来描绘和优化工艺参数。作为刀具的首要供给方，刀具厂商往往选用折衷计划，针对所供给的刀具和被加工目标，为工艺人员引荐可用的切削参数或近似加工事例，不供给刀具寿数和加工作用猜测，多依靠实践加工成果进行粗略点评。
选用数控机床进行金属切削加工，不只是航空航天制作业的首要金属切削办法，也在整个工业出产中占据干流。在数控切削办法的革新中，出产质量办理也发生了很大的革新。传统手工机床加工零件，独自工序的加工质量多依靠工人的技能，而在数控加工中，工艺人员不只需求负责工艺拟定，还要进行数控加工程序编制、数控刀具挑选与工艺参数拟定。因而数控加工功率与加工质量遭到数控刀具的影响***。
航空航天制作业的加工办法以小批量、多种类混线加工为主，相关于大批量出产的轿车制作行业，在零件切削加工出产中，因为零件资料的难加工和零件结构的难加工特性，鹤岗钨钢的刀片，不只对高功用数控刀具有火急的需求，并且适宜的刀具办理技能对数控出产质量的进步具有重要的含义和使用价值。
狭义上的刀具办理技能只涉及刀具的物流办理。在轿车发动机等批量化出产中使用的刀具办理技能不只包括刀具的物流办理，还包括刀具定义、切削参数、切削数据、刀具调整与刀具修磨、CAM接口、刀具用量猜测等。经过刀具办理技能的使用，能够把量产中的刀具独立出来，由专业化的刀具办理服务团队进行办理，在出产现场完成刀具配送，下降出产本钱。针对航空航天制作业的特殊出产办法，这种刀具办理技能存在许多问题。现在的航空航天企业都建有较为完善的CAPP、ERP和PDM等信息办理体系，刀具相关的物流办理功用现已具备。可是刀具具有其特殊性，在工艺拟定实施中，不只需求知道刀具的形状、尺寸，还要知道刀具适宜加工的资料和切削参数的挑选。
切削加工是包括机床、刀具、零件、夹具、工艺的多变量杂乱时变体系，切削参数对应的切削状况，以及获取的加工作用遭到切削体系各个环节、众多参数的影响，难以树立标准一致的切削工艺体系模型来描绘和优化工艺参数。作为刀具的首要供给方，刀具厂商往往选用折衷计划，针对所供给的刀具和被加工目标，为工艺人员引荐可用的切削参数或近似加工事例，不供给刀具寿数和加工作用猜测，多依靠实践加工成果进行粗略点评。
切削数据库首要是为工艺人员拟定具体工艺计划时，供给机床、刀具挑选计划和优化可行的加工参数。因为微细铣削工艺体系涉及到机床、刀具、工件、工装夹具、光滑冷却等加工的各个环节，一起因为加工进程的动态时变特性，***优工艺参数往往不易确定。这也是现有金属切削数据库难以实用化的首要要素。
针对航空航天制作业的特殊性，高功用数控刀具的办理技能应包括刀具功用点评、刀具现场使用、刀具物流。
刀具功用点评办法
随着航空结构件杂乱程度的不断进步，包括的难加工特征结构越来越多，以往经过根底切削实验来选取的刀具在针对不同结构特征时往往表现出***的功用差异。也就是说，同一种刀具在切削加工不同的结构特征时，往往会体现出较大差异的切削功用。
为了合理点评航空钛合金结构件铣削刀具的功用，和寻求适宜航空钛合金结构件的铣削刀具，有必要在了解和了解航空钛合金杂乱结构件结构特色的根底上对其切削刀具功用进行评判。
为进行钛合金铣削刀具的优选和切削参数优化，规划了多种结构的钛合金测试件。图1是参阅机床功用测试S形件规划的一种基准样件，经过定义一致的切削轨迹，不只能够比照刀具的切削功用，还能进行机床功用的测试，为切削参数的个性化点评供给了一种参阅办法。
图1 铣削刀具基准测试件
如以刀具寿数、金属切除率作为粗加工点评指标，构建刀具功用综合评判模型，经过实践切削实验，比照评测了WSM35、WSM35S、WSP45和WSP45S 4种PVD氧化铝涂层的铣刀，依据加工实验数据的含糊隶属度评测，切削S形区域时的功用依次为WSM35S、WSP45、WSP45S、WSM35；而切削不和槽腔时的功用依次为WSM35S、WSM35、WSP45、WSP45S。
选用基准件进行刀具功用点评，多项比照实验表明，可认为工艺拟定供给更合理的切削参数。
刀具现场使用
刀具现场使用是指从工艺规划开始的刀具选型、切削参数、寿数猜测、磨损办理、刀具调整和刀具替换等环节。
刀具选型的基本流程是依据被加工零件的结构、资料，经过刀具样本，获取相关的刀具、刀柄、以及引荐切削参数。刀具选型的好坏对加工质量、加工功率和加工本钱具有决定性影响，一起也会影响数控加工程序的编制。尤其是航空航天工业中常用的钛合金、高温合金等难加工资料，对刀具资料、刀片槽型以及切削参数较为灵敏，任何过错的搭配都会导致刀具磨损加重或者功率下降。因为刀具选型多依靠于“知识”，瓦儿特最早供给了TEC-CCS刀具办理辅助软件为用户供给整体铣刀、孔加工的刀具主张；肯纳金属（肯纳金属关方网站，肯纳金属产品一览）也推出了NOVOTM刀具办理软件，使用多种参数束缚的办法为用户供给刀具主张。上述软件还能供给切削力和切削扭矩、功率的计算功用。
充分发挥高功用切削刀具的功用，不只需求依据加工目标挑选适宜的刀具，并且需求在工艺编制进程中为刀具配置合理的切削参数。因为零件在机床上的切削加工是一个多变量杂乱时变进程，必须要依据机床状况、零件装夹办法、加工余量多少对刀具主张的切削参数进行调整。
因为钛合金和高温合金易于加工硬化，应选用适当的进给量和切削深度，以坚持切削在硬化层之下进行。在使用淘瓷刀具切削高温合金中，在车削时切削速度一般需求超过80m/min才能充分使用陶瓷和高温合金的硬度差进行高效切削；而在铣削中，切削线速度需求超过600m/min才能达到相似的作用；一起因为淘瓷刀具的脆性，使用冷却液或者微量光滑时，会因液体在刀具表面微裂纹中的胀大加重裂纹扩张速度，加快刀具破损，应尽量选用风冷或者干切削办法。
在实践加工进程中，刀具切削作用的反应是刀具、切削参数改善以及刀具本钱操控的重要依据。现有的车间出产办理体系中，关于实践刀具切削寿数、加工进程动态多为现场操作人员的口头报告，假如进行相关的数据计算又会形成现场办理工作量激增。怎么在出产中高效、及时、全面获取相关刀具使用作用的数据，仍有待进一步讨论。
依据国内航空航天制作业对数控切削零件质量问题的调查，大都质量问题是因为简略过错导致。如数控机床在加工大型零件的进程中，因为切削液喷注、现场噪声等要素，操作人员忽略导致过错的刀具调用、刀具长度过错、刀具过度磨损等问题尤为常见。使用技能手段进行此类防错处理具有较好的作用，如在车间树立刀具配送体系，依据每台机床当天使命，供给刀具清单，由专门人员在刀具预调仪上进行刀具丈量承认后，配送至对应机床刀库，在程序中依照估计的刀具寿数进行换刀提示。
刀具办理体系
高功用切削刀具的首要目标是在粗加工阶段进步金属切除率，在精加工阶段进步表面质量。在批量出产中，因为机床-工件的组合、出产率相对固定，刀具种类和耗费数量易于计算，适宜于刀具办理。但在航空航天制作业，小批量、多种类的混线出产，刀具种类和耗费数量不易准确计算，关于刀具办理体系的使用具有较大难度。
刀具办理体系不只要面向制作车间的物流办理、刀具装置调整、机床刀具配置等进程进行刀具相关数据办理，一起还要在工艺编制进程中供给刀具几许数据、切削参数，以及在出产计划编制进程中的机床-工件-夹具-刀具匹配，并能进行作用猜测。图2是TDM刀具办理体系的数据接口环境示意图。
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