数控铣床基础知识
 
第一章     数控铣床的主要功能
各种类型数控铣床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除了一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。
1．点位控制功能
   此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。
  
2．连续轮廓控制功能
   此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。
3．刀具半径补偿功能
   此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。
4．刀具长度补偿功能
此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。
  
5．比例及镜像加工功能
比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。
6．旋转功能
该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。
  
7．子程序调用功能
有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。
8．宏程序功能
该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。
  
 
第二章                   数控铣床的加工工艺范围
铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。数控铣削主要适合于下列几类零件的加工。
  
1．平面类零件
平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面与水平面的夹角为一定值的零件，这类加工面可展开为平面。
如曲线轮廓面垂直于水平面，可采用圆柱立铣刀加工。若凸台侧面与水平面成一定角度，这类加工面可以采用专用的角度成型铣刀来加工。
  对于斜面，当工件尺寸不大时，可用斜板垫平后加工；当工件尺寸很大，斜面坡度又较小时，也常用行切加工法加工，这时会在加工面上留下进刀时的刀锋残留良迹，要用钳修方法加以清除。
2．直纹曲面类零件
直纹曲面类零件是指由直线依某种规律移动产生的曲面类零件。
  直纹曲面类零件的加工面不能展开为平面。
当采用四坐标或五坐标数控铣床加工直纹曲面类零件时，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条直线。这类零件刀可在三坐标数控铣床上采用行切加工法实现近似加工。
3．立体曲面类零件
加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件。
  这类零件的加工面不能展成平面，一般使用球头铣刀切削，加工面与铣刀始终为点接触，若采用其它刀具加工，易于产生干涉而铣伤邻近表面。加工立体曲面类零件一般使用三坐标数控铣床，采用以下两种加工方法。
（1）行切加工法
采用三坐标数控铣床进行二轴半坐标控制加工，即行切加工法。
  球头铣刀沿平面的曲线进行直线插补加工，当一段曲线加工完后，再加工相邻的另一曲线，如此依次用平面曲线来逼近整个曲面。相邻两曲线间的距离应根据表面粗糙的要求及球头铣刀的半径选取。球头铣刀的球半径应尽可能选得大一些，以啬刀具刚度，提高散热性，降低表面粗糙度值。
  加工凹圆弧时的铣刀球头半径必须小于被加工曲面的最小曲率半径。
（2）三坐标联动加工
采用三坐标数控铣床三轴联动加工，即进行空间直线插补。如半球形，可用行切加工法加工，也可用三坐标联动的方法加工。这时，数控铣床用X、Y、Z三坐标联动的空间直线插补，实现球面加工。
  
 
             第三章   数控铣床加工的特点
数控铣削加工除了具有普通铣床加工的特点外，还有如下特点：
1．零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。
2．能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。
  
3．能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。
4．加工精度高、加工质量稳定可靠。
5．生产自动化程序高，可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化。
6．生产效率高。
7．从切削原理上讲，无论是端铣或是周铣都属于断续切削方式，而不像车削那样连续切削，因此对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。
  在干性切削状况下，还要求有良好的红硬性。
 
                   第四章     数控铣床铣刀类型的选择
被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据：
1．加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两用刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀。
  
2．铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀。
3．铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。
4．铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀。
5．孔加工时，可采用钻头、镗头等孔加工类刀具。
  
 
                     第五章数控铣床铣刀类型的选择
铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式，刀片定位元件的结构又有不同类型，因此铣刀的结构形式有多种，分类方法也较多。
  选用时，主要可根据刀片排列方式。刀片排列方式可分为平装和立装结构两大类。
1．平装结构（刀片径向排列）
  平装结构铣刀的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片（刀片价格较低，可重磨）。由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且在切削方向上的硬质合金截面较小，故平装结构的铣刀一般用于轻型和中量型的铣削加工。
  
2．立装结构（刀片切向排列）
  立装结构铣刀的刀片只用一个螺钉固定在刀上，结构简单，转位方便。虽然刀具零件较少，但刀体的加工难度较大，一般需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大了容屑空间。
  由于刀片切向安装，在切削力方向的硬质合金截面较大，因而可进行大切深、大走刀量切削，这种铣刀适用于重型和中量型的铣削加工。
 
               第六章数控铣床铣刀的齿数（齿距）选择
铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制，不同直径的铣刀的齿数均有相应规定。
  为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。
1． 粗齿铣刀。适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。
2． 中齿铣刀。系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性。
  
3． 密齿铣刀。主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。在专业化生产（如流水线加工）中，为充分利用设备功率和满足生产节奏要求，也常选用密齿铣刀（此时多为专用非标铣刀）。
为防止工艺系统出现共振，使切削平稳，还有一种不等分齿距铣刀。
  如WALTER公司的NOVEX系列铣刀均采用了不等分齿距技术。
 
           第七章   铣刀直径的选择
铣刀直径的选用视产品及生产批量的不同差异较大，刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸。
1．平面铣刀
  选择平面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内，也可将机床轴直径作为选取的依据。
  平面铣刀直径可按D=1。5d(d为主轴直径)选取。在批量生产时，也可按工件切削宽度的1。6倍选择刀具直径。
2．立铣刀
  立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转数能否达到刀具的最低切削速度（60m/min）。
  
4． 槽铣刀
槽铣刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择，并保证其切削功率在机床允许的功率范围之内。
             第八章   数控铣床刀片牌号的选择
合理选择刀片硬质合金牌号的主要依据是被加工材料的性能和硬质合金的性能。
  一般选用铣刀时，可按刀具制造厂提供加工的材料及加工条件，来配备相应牌号的硬质合金刀片。
由于各厂生产的同类用途硬质合金的成份及性能各不相同，硬质合金牌号的表示方法也不相同，为方便用户，国际标准化组织规定，切削加工用硬质合金按其排屑类型和被加工材料分为三大类：P类、M类、和K类。
  根据被加工材料及适用的加工条件，每大类中又分为若干组，用两位阿拉伯数字表示，每类中数字越大，其耐磨性越低、韧性越高。
P类合金（包括金属陶瓷）用于加工产生长切屑的金属材料，如钢、铸钢、可锻铸铁、不锈钢、耐热钢等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。
  
M类合金用于加工产生长切屑和短切屑的黑色金属或有色金属，如钢、铸钢、奥氏体不锈钢、耐热钢、可锻铸钢、合金铸铁等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。
K类合金用于加工产生短屑的黑色金属、有色金属及非金属材料，如铸铁、铝合金、铜合金、塑料、硬胶木等。
  其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。
上述三类牌号的选择原则如下表所示：
  P01 P05 P10 P15 P20 P25 P30 P40 P50 
  M10 M20 M30 M40           
  K01 K10 K20 K30 K40         
进
给
量   
背
吃
刀
量   
切
削
速
度   
 
各国硬质合金牌号近似对照  
制造厂家和商标  ISO国际标准代号  
P10  P20  P30  M10  M20  K10  K15  K20  K30  
中国统一牌号  YT15  YT14  YT5  YW1  YW2  YG6A
YG6X  YG6  YG6
YG8N  YG8
YG8N  
中国株洲硬质合金厂
（钻石）  YC10
CN15*
YB01*
YB02*
YB03*
YB425*
YB120*  YC20。
  1
CN25*
YB01*
YB02*
YB03*
YB435*
YB425*
YB120*  YC30
YS25
YS30
CN35*
SC30
YB01*
YB02*
YB03*
YB435*
YB425*  YW3
YW4
YB03*  YW3
YM20
YB03*  YM051
YD15
YD10。
  1
YD10。2
CA15*
CN16*
YB03*
YB435*
YB3015*
YL10。1
YC25  YDS15
SD15
CA15*
CN16*
YB03*
YB435*
YB3015*
YL10。1
YC25  YD20 
CA25*
CN26*
YB03*
YB435*
YB3015*
YL10。
  1
YL10。
YC25  YS2
(YG10HT)
YL10。
  2  
中国自贡硬质合金厂
（长城）  YT715
YT712
YT707
YT758
ZC01*
ZC02*
ZC03*
ZC04*
ZC05*
ZC06*
YN510*
YN510N*
ZP01+  YT715
YT712
YT798
YT758
ZC01*
ZC02*
ZC03*
ZC04*
ZC05*
ZC06*
ZC07*
ZC08*
YN520N+  YT535
ZC03*
ZC04*
ZC07*
ZC08*
ZP30  YT712
YT707
YT767
YG643
ZC02*
ZC04*
ZC05*
ZC07*
ZM10  YT758
YT726
YT767
YG813
YG532
ZC02*
ZC04*
ZC05*
ZC07*  YT726
YG813
YG532
YG643
ZC01*
ZC02*
ZC03*
ZC04*
ZC06*
YN510N+  YG813
YG532
ZC01*
ZC02*
ZC03*
ZC04*
ZC06*
ZC08*
ZK20  YG813
YG532
ZC01*
ZC02*
ZC03*
ZC04*
ZC06*
ZC08*  YG640
YG546
ZC08*
ZK30  
中国北方工具厂  YD10  YD15      YTT
YTN                      
中国天津硬质合金工具厂
（引进维迪亚）  TTX  TTM  TTM
TTR  AT15  AT15  THM  THM  THM  THR  
美国亚当斯碳化物公司
(Adamas)  495  499  434  548  548  AA    A  B  
美国通用电器公司卡波洛依系统部
(Carboloy)  350  370  370  320  370
860  905  883  883  44A 
美国肯纳金属
（Kennametal）  KC740*  KC710*  KC850*  KC910*  K313  K68  K68  KC250*  K1  
美国万耐特
(Valenite)  VC165
VC7
VC5
VN5*
V90*  VC165
VC125
VC5
VN5*
V90*
V99*  VC55
VC5
V99*  VC2
VC27
VN5*  VC2
VC27
VC55
VN5*
V99*  VC2
VC28
VN2*
V91*  VC2
VC28
VN2*
V91*  VC2
VC28
VC1
V91*  VC1
VC101  
瑞典山特维克公司可乐满(Sandvik,Coromant)  GC415*
GC425*
CT515+
S1P
S10T
GC015*
GC225*
GC1025*  GC415*
GC425*
GC435*
GC015*
GC225*
GC1025* 
S30T  GC415*
GC425*
GC435*
GC015*
GC225*
GC1025*
S30T
GC135*
GC235*  GC415*  GC415*
GC425*  H1P
GC3015*
H10
GC415*
GC315*
GC435*
H13A  H1P
GC3015*
GC415*
GC315*
GC435*
H13A  H20
GC3015*
H10F GC415*
GC315*
GC435*
H13A  H10F  
瑞典山高工具
(Seco)  S1F  S2  S4  SU41    H13  HX  HX  HX  
日本住友电气工业
(Igetalloy)  ST10E
ST10P  ST20E  ST30E  U10E  U2  H1
CG11
G10E  CG10  G2  G3  
日本三菱金属
(Mitsubishi)  STi10
STi10T  STi20  STi30
UTi20T  UTi10  UTi20  HTi10  HTi10T  HTi20
HTi20T  HTi30  
日本东芝业
(Tungaloy) 钨 TX10
TX10S
TX10D
N302+
X407+
T822*
T802*
T823*
T803*
T813*  TX20
UX25
N308+
X407+
T822*
T802*
T823*
T803*
T813*
T553*
T370*  TX30
UX30
N350+
T813*
T553*
T370*  TU10
T822*
T802*
T823*
T803*
T260*  TU20
UX25
T823*
T803*
T813*
T260*  TH10
G1F
T821*
T801*
T811*
T802*
T823*
T803*
T813*
T530*
T221*
T370*  T811*
T802*
T823*
T803*
T813*
T530*
T221*
T370*  G2
G2F
T802*
T823*
T803*
T813*
T530*
T221*
T370*  G3
T813*  
德国维迪亚
(Widia)  TTX
TK15*
TN25*  TTS 
TK15*
TN25*
TN35*  TTS
TTR
TTM
TK15*
TN25*
TN35*  AT15
AT10
HK15*  AT15
TK15*
HK15*
TN25*
TN35*  HK15*  THM
HK15*  THM
HK15*  THR
HK15*  
德国瓦尔特
(Walter)  WP1  WP1  WP3    WK1  WK1
WHN33*
WTN33*  WK1
WTN43*  WK1
WHN53*
WTN43*    
德国赫尔特
(Hertel)  CP1*
CP3*
CM2*
CM3*
P10
CF2*  CP1*
CP3*
CM2*
CM3*
P20
CF2*  CP3*
CM2*
CM3*
CF2*  CM2
CM3
KM1
CF3  CM3  CP1
CP3
CM2
KM1
CF3  CP1
CP3
CM2
CM3
KM1
CF3     
   
 
。