木匠刀具涂層技能研討

“木匠刀具涂層技能研討”

化學氣相堆積法（CVD)和物理氣相堆積法 (PVD)將較硬的資料涂到硬質(zhì)合金、髙速剛刀具外表，提髙刀具耐磨性、化學穩(wěn)定性等性能已在金屬

切削刀具中得到了充分的證實?，F(xiàn)在在發(fā)達國家，涂層高速剛刀具的使用率已占金屬切削髙速剛刀具的50p%，涂層硬度合金刀片已占硬質(zhì)合金

轉(zhuǎn)位刀片的60p%。我國從八十年代初開端研 究涂層技能，八十年代中期涂層逐漸在工業(yè)生產(chǎn)中得到了使用，并開端從工業(yè)發(fā)達國家引入先進的涂層設備和技能。

1.涂層高速鋼

由于CVD是一種高溫工藝，高速剛刀具經(jīng)涂層后需求從頭熱處理，這樣就會發(fā)作變形，降低刀具的精度。因此.高速鋼涂層常選用PVD涂層。

PVD法的堆積溫度低于髙速鋼回火溫度，可使預先經(jīng)熱處理的髙速剛刀具機械性能不受影響，還可防止刀具變形。高速剛刀具選用的PVD涂層辦法

包括多弧離子涂、空心陰極離子涂和陰極等離子涂技能。

髙速剛刀具常用涂層資料有TiN和TiC，實際使用證實TiN涂層性能較為明顯，而TiC是金屬成型東西、螺紋滾壓成型模具等作業(yè)外表的理想涂層。除此之外，還在研討開發(fā)TiCN、CrCN涂層材

料及TiC-TiCN、Ti-TiC-TiN等復合涂層。我國開

發(fā)研討的（Ti，Ai)N新型涂層資料，其硬度和耐磨 性均高于TiN涂層，由于（Ti,Ai)N與基體之間有一過渡層（a —Ti FeTD,因此使涂層與基體之間具有較強的結(jié)合強度，提髙了涂層的耐磨性。

髙速剛刀具涂層目的是提髙刀具耐磨性和化學穩(wěn)定性。但TiN和TiC化學穩(wěn)定性并不令人滿意，TiC涂層在300400C時就開端氧化，TiN涂層在450 C以上時也開端氧化。

2.涂層硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金是由硬度和熔點都很髙的碳化物和金屬粘結(jié)劑組成，用粉末冶金工藝制成的。硬質(zhì)合 金的硬度很高，可達HRC7482，耐磨性也較好，

特別是耐熱性，它所答應的作業(yè)溫度可達800‰1000C。因此，硬質(zhì)合金涂層既可選用CVD技能，也可選用PVD技能。等離子輔佐化學氣相堆積

(PCVD)利用CVD和PVD的利益，成功地用于硬質(zhì)合金涂層。由于涂層溫度（450650 C)低，在硬

質(zhì)合金基體與涂層資料之間不會發(fā)作分散、相變或 交流反響，因此基本上堅持了刀片原有的韌性，具有良好的切削性能。此外，硬質(zhì)合金刀具還可以采 用CVD和PVD聯(lián)合涂層辦法：經(jīng)CVD涂層后又

進行PVD涂層。其間CVD涂層資料為TiC和TiN,主要目的是提髙刀片刃口的尖利性。

3.涂層木匠刀具

近來研討標明TiN涂層高速剛刀具在切削山毛櫸、棟木、云杉和翠柏時，刀具耐磨性都有不同程 度的提高。但是，關(guān)于硬質(zhì)合金刀具而言，涂層后的

耐磨性，其成果比較復雜。在用TiN涂層硬質(zhì)合金鋸齒時，鋸齒的耐磨性僅有輕微的改進。用A12Os- TiC復合涂層（CVD法）時，也只有輕微的提髙（涂在鋸齒的前刀面，切削柏樹）。另一研討發(fā)現(xiàn)，在銑

削刨花板時，TiN涂層硬質(zhì)合金刀具（CVD法）的耐磨性改進甚微；TiN涂層鋸齒前刀面，耐磨性有

些改進。以上研討顯示?木匠刀具耐磨性和涂層的 關(guān)系并不能闡明涂層的真實價值。

在用PVD法涂層木匠刀具進行切削試驗時，發(fā)現(xiàn)T!N涂層的碳化鎢硬質(zhì)合金鋸片（涂覆前齒面）鋸切硬質(zhì)纖維板時，鋸齒磨損量降低了，但鋸切

刨花板、膠合板時，卻沒有明顯的優(yōu)越性。

硬質(zhì)合金刀具通過涂層后，耐磨性之所以改進不明顯，是因為刀具刃口鄰近的涂層資料過早地脫落。CVD法涂層溫度較髙，導致在基體和涂層之間

構(gòu)成脆性的粘結(jié)相。在涂層剩余應力及切削熱、切削力作用下，刃口上的涂層很快地脫落。和CVD法相比，PVD法涂層溫度低得多。因此，PVD法涂層的刀具，可獲得較好涂層結(jié)構(gòu)和髙的涂層硬度，刀具刃口尖利度也改進了。此外，PVD法涂層刀具有較好抗龜裂的能力。

九十年代中期，研討人員在用PVD法涂層木匠刀具方面進行了一些研討，從硬質(zhì)合金碳化物尺寸、粘結(jié)劑含量和涂層資料等方面進行研討。碳化

物顆粒尺寸分別為0.8pm，1.7;im和1.7fxm,對應的鈷含量分別為3%,4%,6%和10%。涂層資料為TiN，TiN-TiCN-TiN和TiAlN2，對應的涂層厚度為3. 5/xm，5.5pm和3/im。涂在刀具的前刀面上。試驗成果標明三種涂層資料均出現(xiàn)涂層剝落，

但TiN和TKN、CN)要比TiAlN2小得多，并且細顆粒和低含鈷量的刀具，耐磨性提髙了10%至30%。但關(guān)于含鈷量髙的刀具，涂層反而降低了耐磨性。研討還指出涂層粘結(jié)強度是涂層脫落的致命因素。

加工（High Performance Machining，HPM）是在確保零件精度和質(zhì)量的前提下，通過對加工進程的優(yōu)化和進步單位時間資料切除量來進步加工效率和設備使用率、下降生產(chǎn)成本的一種高功用加工技能。在某些程度上，可以以為加工涵蓋了高速加工。

在加工體系中，刀具是完結(jié)切削加工的東西，直觸摸摸工件并從工件上切去一部分資料，使工件得到契合技能要求的形狀、尺度精度和外表質(zhì)量。在整個加工進程中，刀具直接與工件觸摸，會呈現(xiàn)嚴重的刀具磨損現(xiàn)象，因而刀具也是加工進程中的一大消耗品。刀具技能的內(nèi)在包含刀具資料技能、刀具結(jié)構(gòu)規(guī)劃和成形技能、刀具外表涂層技能等，也包含了上述單項技能歸納交叉構(gòu)成的高速刀具技能、刀具可靠性技能、綠色刀具技能、智能刀具技能等。刀具作為機械制作工藝配備中重要的一類根底部件，其技能開展又構(gòu)成智能制作、精細與微納制作、仿生制作等根底機械制作技能，以及液密氣密、齒輪、軸承、模具等根底部件技能的支撐技能。

刀具在切削進程中承受深重的負荷，包含高的機械應力、熱應力、沖擊和振蕩等，如此惡劣的工作條件對刀具功用提出了高要求。在現(xiàn)代切削加工中，率的尋求以及大量難加工資料的呈現(xiàn)，對刀具功用提出了進一步的應戰(zhàn)。因而，挑選刀具資料、規(guī)劃刀具結(jié)構(gòu)、開展刀具涂層和高功用刀具技能成為進步切削加工水平的要害環(huán)節(jié)。

加工刀具

刀具資料

刀具資料對刀具壽數(shù)、加工效率和加工質(zhì)量等有著重要影響。目前，刀具資料首要有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬資料等。

高速鋼（HSS）是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的東西鋼，其熱處理工藝較為雜亂，有必要通過淬火、回火等一系列進程。高速鋼合金元素含量較多，總量可達10%~25%。

按所含合金元素不同可分為：鎢系高速鋼、鎢鉬系高速鋼、高鉬系高速鋼、釩高速鋼和鈷高速鋼。含鈷高速鋼一般是在通用高速鋼的根底上參加5%~8% 鈷，可顯著進步鋼的硬度、耐熱性和耐性。粉末冶金高速鋼安排均勻，晶粒細微，消除了熔鑄高速鋼難以避免的偏析，因而比相同成分的熔鑄高速鋼具有更高的耐性和耐磨性，一起還具有熱處理變形小、鍛軋功用和磨削功用良好等優(yōu)點。高速鋼資料首要用于制備各種成形拉刀（整體式、組合式）、高速滾刀、剃（插）齒刀、輪槽刀等，大量應用在轎車、航空發(fā)動機、發(fā)電設備等制作職業(yè)，加工高強度、高硬度鑄鐵（鋼）合金。

陶瓷資料首要是離子鍵和共價鍵結(jié)合，其結(jié)合力是比較強的正負離子間的靜電引力或共用電子對，所以熔點高、硬度高，具有優(yōu)異的絕緣性和化學安穩(wěn)性。

按化學成分，淘瓷刀具資料可分為氧化物基陶瓷、碳化物基陶瓷、碳氮化物基陶瓷和硼化物基陶瓷。因為具有高的硬度、強度與耐磨性，淘瓷刀具可用來加工淬火鋼、高強度鋼、不銹鋼以及各種合金鋼和碳鋼，還可以加工各種高硬度的合金鑄鐵?？墒翘源傻毒呔哂幸粋€共性，就是易崩刃，故而應用規(guī)模比較局限。

聚晶金剛石（PCD）、聚晶立方氮化硼（PCBN）、立方氮化硼（CBN）、單晶金剛石等超硬資料具有極高的硬度和耐磨性、低摩擦系數(shù)、高彈性模量、高熱導、低熱膨脹系數(shù)，以及與非鐵金屬親和力小等優(yōu)點，已敏捷應用于高硬度、高強度、難加工有色金屬（合金）及有色金屬- 非金屬復合資料零部件的高速、、干（濕）式機械切削加工職業(yè)中。

天然金剛石作為超精細加工刀具不行代替的資料，應用于各種精細儀器透鏡、反射鏡、計算機磁盤等工件的精細（超精、納米級）車削加工。

PCD 刀具與天然金剛石刀具功用挨近，具有優(yōu)異的耐磨性，可用來加工有色金屬和非金屬資料，還可用來精加工難加工資料，如硬質(zhì)合金和歸呂合金。

立方氮化硼（CBN）是硬度僅次于金剛石的超硬資料。它不但具有金剛石的許多尤秀特性，而且有更高的熱安穩(wěn)性和對鐵族金屬及其合金的化學惰性，可用于加工金剛石刀具不能加工的黑色金屬及其合金資料。

刀具結(jié)構(gòu)規(guī)劃

刀具結(jié)構(gòu)包含刀具自身及各功用部件外部形狀、裝夾辦法、切削刃區(qū)幾許角度和截形。

刀具許規(guī)劃首要針對刀刃強度，刀具的容屑、斷屑，刀具可靠性、安全性等基本刀具幾許功用，也是刀具規(guī)劃的首要打破方向。

未來開展中，在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)了針對難加工資料的變螺旋角規(guī)劃、變齒距規(guī)劃以及可下降切削振蕩的消振棱規(guī)劃技能，而刃口鈍化處理技能和負倒棱規(guī)劃技能可顯著進步刀刃強度，且隨著微納制作研討領(lǐng)域的打破逐步構(gòu)成產(chǎn)業(yè)化技能。

刀具物理規(guī)劃方面目前以刀具資料功用的改進為主，并逐步開端朝著針對特定加工條件、工件資料進行定制化規(guī)劃刀具物理功用的方向開展。

現(xiàn)代刀具技能的開展，應一起滿足刀具功用和綠色、低耗的要求，刀具幾許規(guī)劃和物理規(guī)劃都趨于精細化、專用化、智能化、柔性化。在確保刀具功用的前提下，有利于完成刀具收回再使用的規(guī)劃與成形技能將受到重視。

刀具涂層

刀具外表涂層以增效和延壽為意圖，是將耐高溫、耐磨損的資料涂覆在刀具基體資料外表。涂層作為一個化學屏障和熱屏障，減少了刀具與工件間的擴散和化學反應，然后減少了刀具的月牙槽磨損。涂層刀具具有外表硬度高、耐磨性好、化學功用安穩(wěn)、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導率低等特性。

目前，常用的刀具涂層辦法有化學氣相堆積法（CVD）、物理氣相堆積法（PVD）、等離子體化學氣相堆積法（PCVD）、熱噴涂法和離子束輔佐堆積法（IBAD），其間以PVD 和CVD 應用為廣泛。

刀具的涂層技能目前現(xiàn)已成為進步刀具功用的要害技能。在涂層工藝方面，CVD 仍然是可轉(zhuǎn)位刀片的首要涂層工藝，開發(fā)了中溫CVD、厚膜Al2O3 等新工藝，在基體資料改進的根底上，使CVD 涂層刀具的耐磨性和耐性都得到進步。CVD涂層技能的未來開展方向是高功用CVD 刀具涂層工藝技能及配備制作技能，包含制備厚膜α-Al2O3 的要害工藝技能、微粒潤滑的Al2O3 膜的制備技能；防腐真空獲得體系及氣體輸入體系的研討開發(fā)；潔凈反應源的研討及廢棄（氣）物后處理技能。PVD 同樣取得了重大進展，開發(fā)了適應高速切削、干切削、硬切削的耐熱性更好的涂層，如納米、多層結(jié)構(gòu)等，從早的TiN 涂層到TiCN、TiAlN、A l2O3、C r N、Z r N、C r A l N、T i S i N、TiAlSiN、AlCrSiN 等硬涂層及超硬涂層資料。PVD 涂層技能的未來開展方向是類金剛石涂層、CBN 涂層、大面積等離子涂層技能。等離子體化學氣相堆積法（PCVD）是將高頻微波導入含碳化物氣體發(fā)生高頻高能等離子，或許通過電極放電發(fā)生高能電子使氣體電離成為等離子體，由氣體中的活性碳原子或含碳基團在合金的外表堆積的一種涂層制備辦法。等離子體對化學反應有促進作用，使等離子體化學氣相堆積法可以把堆積溫度降至600℃以下。在該溫度下，刀具基體與涂層資料之間不會發(fā)生擴散、交換反應或相變，刀具基體可以堅持原有的強耐性。

刀具涂層技能向物理涂層附加大功率等離子體方向開展；功用薄膜向著多元、多層膜的方向開展；并研討集硬度、化學安穩(wěn)性、抗癢化性于一體且具有低內(nèi)應力和高附著力的薄膜制備技能。圖5（a）為多層涂層，其內(nèi)層的TiCN 與基體有較強的結(jié)合力和強度，中心的Al2O3 作為一種有用的熱屏障可答應有更高的切削速度，外層的TiCN 確?？骨暗睹婧秃蟮睹婺p能力，外一薄層金黃色的TiN 使得簡單區(qū)分刀片的磨損狀態(tài)；圖5（b）中納米涂層與傳統(tǒng)涂層相比，具有超硬度、超模量和高紅硬性效應，而且顯微硬度可超過40GPa ；圖5（c）納米復合結(jié)構(gòu)涂層（nc-Ti1-xAlxN）/（α-Si3N4）在強等離子體作用下，納米TiAlN 晶體被鑲嵌在非晶態(tài)的Si3N4 體內(nèi)，當TiAlN晶體尺度小于10nm 時，位錯增殖源難于啟動，而非晶態(tài)相又可阻止晶體位錯的搬遷，即便在較高的應力下，位錯也不能穿越非晶態(tài)晶界。這種結(jié)構(gòu)薄膜的硬度可以到達50GPa 以上，并可堅持相當優(yōu)異的耐性，且當溫度到達900~1100℃時，其顯微硬度仍可堅持在30GPa 以上。

C

一位在工廠里具有動設備大量作業(yè)經(jīng)驗的高及技師，將自己10年來的經(jīng)驗進行總結(jié)，并成為了廠里內(nèi)部練習的資料，現(xiàn)將這些精華內(nèi)容與大家一起分享。

壓縮機的設備是介于土建工程與正式投產(chǎn)之間的一項重要作業(yè)。在壓縮機運行時呈現(xiàn)的故障中有相當一部分是設備不妥所造成的。由此可見，正確的設備壓縮機是維護正常出產(chǎn)和操作安全的重要措施之一。

設備前三預備

1、安排方面的預備

在設備前有必要考慮當?shù)厍闆r，結(jié)合具體條件，成立設備施工的安排機構(gòu)，制定專職人員負責施工。

2、供應方面的預備

在施工之前，有必要預備好施工材料、搬運和起重東西、查驗及丈量東西（包含儀器）。丈量和查看東西的標準和精度，應符合國家計量部門的規(guī)則，對標準及精度可以的東西應及時進行校驗。

在設備前，應將壓縮機零部件和制造廠帶來的總圖、闡明書核對一下，經(jīng)過必要的查看清洗， 認為機器自身沒有毛病后方可進行設備。如機器自身有缺陷，有必要及時處理。

3、技能方面的預備

技能預備是設備前的一項重要作業(yè)，短少這種預備，就不能進行設備，如果盲目施工，一定會影響設備質(zhì)量，這是不允許的。技能預備包含設備闡明書、施工圖紙、施工操作規(guī)程和質(zhì)量標準等。在施工之前，有必要會審圖紙，批改工藝布置，以免與其它工程（如管道、電路、地溝等）相抵觸，特別注意 不要將根底設置與地溝上或妨礙管路的經(jīng)過。

老師傅：上述三項預備作業(yè)是其主要部分，其它的如技能資料的消化，設備功能的了解，施工人員操作的練習，工人的練習、學習等都是重要的。如疏忽預備作業(yè)，必定在施工中遇到較多的困難，使工期延伸或下降設備質(zhì)量。

機身設備要仔細

一機身設備前的預備作業(yè)

根底驗收合格后，依據(jù)圖紙在根底上用墨線準確的畫出下列主要中心線：主軸中心線，電機中心線，各列的中心線。

依據(jù)準則，在根底上放置墊鐵。在各個方位放好平墊鐵今后，用長木條尺放在各組墊鐵上，查看各組間的凹凸相差程度和水平情況（見下圖），以便進行增減調(diào)整。

第二步進行找正。

老師傅：通常都用三點找平法，每一個機身下需放三個千斤頂，同時還可依據(jù)具體情況，在機身就位今后。在便于調(diào)整機身前后左右方位處各放置千斤頂一個（如下圖所示）。

二機身、中體的設備

身是壓縮機的重要部件，其它零件、部件都需在機身上設備，因而機身的設備好壞直接關(guān)系到整臺壓縮機運轉(zhuǎn)的可靠性。機身設備的關(guān)鍵是要保證其縱向水平緩橫向水平在允許的誤差范圍內(nèi)。由于小型壓縮機不進行解體設備，故不存在機體設備問題。

設備的時候，首先用吊車將機身吊起，再按照中心線將機身平穩(wěn)的坐落在已經(jīng)放好墊鐵和千斤頂?shù)母咨?，機身上的各中心線和根底上對應的墨線符合，定位誤差應在±5mm以內(nèi)。預裝好地腳螺栓，依據(jù)地腳螺栓方位和中心線，用千斤頂找正機身，然后開始確定標高。其誤差應在±10mm以內(nèi)。

機身縱向水平的調(diào)整應以滑道為基準，查看時應用精度為0.02mm/m的方水平儀鄙人滑道的弧面上前中后三個部位別離進行丈量（如下圖所示），以前后兩點為準，中心一點供參考。機身應堅持水平，但允許向氣缸的方向高0.03mm/m，由于裝上氣缸和活塞后，滑道的前端會稍稍下傾，這樣就可以取得水平。

機身橫向水平的丈量以主軸凹窩為基準。機身的水平度是經(jīng)過螺絲千斤頂來調(diào)整的。之后進行的就是機體內(nèi)件的設備，諸如主軸、氣缸、活塞、連桿、十字頭、氣閥、填料、各類組件等。

地一步

曲軸軸瓦的設備

“涂色法”：

1、在中體滑道上均勻涂紅單，裝上十字頭后，在滑道內(nèi)來回拉動幾回。

2、抽出十字頭，查看十字頭上、下滑履與滑道的觸摸面積

十字頭上、下滑履與中體滑道的觸摸面積應不小于50%，且觸摸面積均勻；不然就需要經(jīng)過研刮進行處理。

“涂色法”完成后將十字頭和滑道的觸摸面擦凈，將十字頭回裝。

第二步

連桿的設備

吊裝連桿時，可以將不帶小頭瓦的連桿與大頭瓦用十凈布打活接緊固在一起，在軸瓦快與曲軸相貼合時裝入連桿銜接螺栓，解開布條。

第三步

液壓上對緊

用專用的液壓上緊設備對活塞桿進行上緊，可用兩臺泵對連桿的兩根螺栓同時，兩泵可分級，每次分級（5Mpa）的壓力相同，保證兩頭的銜接螺栓均勻受力拉緊

連桿銜接螺栓液壓上緊

第四步

十字頭銷的設備

1、

連桿小頭瓦須有適宜的徑向空隙。小頭瓦徑向空隙檢測可以如前連桿大頭瓦徑向空隙的檢測辦法相同，

2、小頭瓦的徑向空隙也可以以經(jīng)驗來判別，將十字頭銷裝入十字頭內(nèi)后，一個人用手滾動（不憑借外力）十字頭銷，若一個人能輕松滾動十字頭銷則闡明小頭瓦的徑向空隙合適。

第五步

氣缸的設備

組裝前先對各聯(lián)接組件的結(jié)合端面和止口（徑向）等部位進行認真清理，去毛刺，查看、丈量其圓度、圓柱度及配合空隙和過盈量符合裝配技能要求。

第六步

密封處理

接筒的端面是選用密封膠密封的，氣缸設備時將接筒接合面均勻涂上一圈密封膠（另一種密封方式是靠端面的“O”形像膠圈來保證密封性的）

第七步

氣缸的吊裝

吊裝時的鋼絲繩需在三個方向添加倒鏈，以便調(diào)整氣缸的水平。

氣缸支承：

將氣缸支承與氣缸的貼合面用砂紙磨出金屬光澤，待氣缸中體與接筒的銜接螺栓緊固后，將支承的墊鐵頂起。

氣缸水平：

用框式水平儀經(jīng)過氣缸支承調(diào)理氣缸的水平，氣缸水平度在氣缸鏡面前、中、后三方位丈量應不大于0.05mm/m，其傾斜方向應與滑道共同

第八步

活塞的吊裝

起吊活塞時在活塞桿上放置一個水平尺以保證活塞水平起吊，在活塞體進將進入氣缸口的時在活塞端面做好標記，在裝入活塞環(huán)和支承環(huán)時活塞環(huán)的開口方位應彼此錯開，一切開口位有一定的開口空隙，同時活塞環(huán)的開口方位應彼此錯開，一切開口方位應與氣缸上的氣閥口錯開。

將活塞桿穿入填料密封設備和刮油器時，應使用壓縮機廠家配給的導向套，防止劃傷活塞桿然后與十字頭進行液壓銜接緊固。

等活塞桿套筒進入中體時，要注意套筒和十字頭的距離，以免過近后套筒不能拿出。拿出套筒后裝入液壓聯(lián)接固設備。注意裝入的前后次序，正反方向。氣缸蓋的設備機身內(nèi)件的拆開

1、將壓縮機機身內(nèi)的十字頭、連桿，曲軸、軸瓦按序拆下，拆開前對每個重要的零部件都用白色的油漆筆做好標記。

2、拆開時要預備好專用的拆開東西，起吊東西、繩套等，在綁吊時要注意不要碰傷或拉傷零部件。

3、關(guān)于拆開下來的零部件要放在適宜的方位，對重要的機件，蕞好放在墊木上，例如連桿、曲軸、軸瓦、軸銷等要放置平穩(wěn)。小的如螺栓螺母等小件放置在箱子里。精密的零件要專門保管。設備內(nèi)件清洗和放置用潔凈的棉布、絲綢和軟質(zhì)刮具和煤油對零件仔細清洗。將曲軸水平的放在枕木上，曲軸的軸頸不應受力。用外徑千分尺曲軸軸瓦外徑的丈量：

I

刀具的挑選是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，不只影響機床的加工功率，并且直接影響零件的加工質(zhì)量。因為數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速及規(guī)模遠遠高于一般機床，并且主軸輸出功率較大，因而與傳統(tǒng)加工辦法相比，對數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求，包含精度高、強度大、剛性好、耐用度高，并且要求尺度安穩(wěn)，裝置調(diào)整便利。這就要求刀具的結(jié)構(gòu)合理、幾許參數(shù)規(guī)范化、系列化。

1 數(shù)控刀具是進步加工功率的先決條件之一，它的選用取決于被加工零件的幾許形狀、資料狀況、夾具和機床選用刀具的剛性。應考慮以下方面：

（1）依據(jù)零件資料的切削功能挑選刀具。如車或銑高強度鋼、鈦合金、不銹鋼零件，建議挑選耐磨性較好的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具。

（2）依據(jù)零件的加工階段挑選刀具。即粗加工階段以去除余量為主，應挑選剛性較好、精度較低的刀具，半精加工、精加工階段以確保零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量為主，應挑選耐用度高、精度較高的刀具，粗加工階段所用刀具的精度蕞低、而精加工階段所用刀具的精度蕞高。如果粗、精加工挑選相同的刀具，建議粗加工時選用精加工篩選下來的刀具，因為精加工篩選的刀具磨損狀況大多為刃部細微磨損，涂層磨損修光，持續(xù)運用會影響精加工的加工質(zhì)量，但對粗加工的影響較小。

（3）依據(jù)加工區(qū)域的特色挑選刀具和幾許參數(shù)。在零件結(jié)構(gòu)允許的狀況下應選用大直徑、長徑比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的過中心銑刀端刃應有滿意的向心角，以削減刀具和切削部位的切削力。加工鋁、銅等較軟資料零件時應挑選前角稍大一些的立銑刀，齒數(shù)也不要超越4齒。

選取刀具時，要使刀具的尺度與被加工工件的外表尺度相適應。出產(chǎn)中，平面零件周邊概括的加工，常選用立銑刀；銑削平面時，應選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯外表或粗加工孔時，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角概括外形的加工，常選用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

在進行自在曲面加工時，因為球頭刀具的端部切削速度為零，因而，為確保加工精度，切削行距一般很小，故球頭銑刀適用于曲面的精加工。而端銑刀無論是在外表加工質(zhì)量上還是在加工功率上都遠遠優(yōu)于球頭銑刀，因而，在確保零件加工不過切的前提下，粗加工和半精加工曲面時，盡量挑選端銑刀。別的，刀具的耐用度和精度與刀具價格聯(lián)系極大，有必要引起注意的是，在大多數(shù)狀況下，挑選好的刀具盡管增加了刀具本錢，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工功率的進步，則能夠使整個加工本錢大大下降。

在加工中心上，一切刀具全都預先裝在刀庫里，經(jīng)過數(shù)控程序的選刀和換刀指令進行相應的換刀動作。有必要選用適合機床刀詳細系標準的相應規(guī)范刀柄，以便數(shù)控加工用刀具能夠敏捷、準確地裝置到機床主軸上或返回刀庫。編程人員應能夠了解機床所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺度、調(diào)整辦法以及調(diào)整規(guī)模等方面的內(nèi)容，以確保在編程時斷定刀具的徑向和軸向尺度，合理安排刀具的擺放次序。

特征造型不只能表達機械零件的底層幾許信息，并且可從具有工程意義的較高層次上對產(chǎn)品進行表達和建模，有用支持產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的各個環(huán)節(jié)。因而，特征造型是將規(guī)劃與質(zhì)量計算、工程分析、數(shù)控加工編程等環(huán)節(jié)聯(lián)結(jié)起來的樞紐。

大多數(shù)特征造型體系均選用鴻溝表明法(B-rep)和結(jié)構(gòu)幾許法(CSG)相結(jié)合的辦法來描繪零件的形狀特征。鴻溝表明法首要用于描繪構(gòu)成幾許體的幾許元素(頂點、線、面等)之間的拓撲聯(lián)系，并可輔佐用戶選取特定的幾許元素；結(jié)構(gòu)幾許規(guī)律經(jīng)過樹形操作完結(jié)實體體素的拼合，構(gòu)成終究規(guī)劃特征。本文首要討論結(jié)構(gòu)幾許法的擴展及其在數(shù)控鏜刀特征造型體系中的使用。該辦法對于其它數(shù)控刀具相同適用。

2 輔佐面切開法的引進

因為數(shù)控刀具的形體為不規(guī)矩的棱柱體，而結(jié)構(gòu)幾許法選用的拼合體素為規(guī)矩形體，因而，單純選用結(jié)構(gòu)幾許法對數(shù)控刀具進行造型，既不靈敏功率又低。如引進輔佐面切開法，則可簡化造型進程，進步造型功率，在某些狀況下還可下降造型難度。

若選用輔佐面切開法解決上述問題，則只需結(jié)構(gòu)原始長方體和輔佐面P，然后用

P面切開原始長方體，即可達到目的。

為取得形體Ⅰ，選用結(jié)構(gòu)幾許法需結(jié)構(gòu)三個別素，即原始長方體、直棱柱Ⅱ和Ⅲ，且直棱柱Ⅱ和Ⅲ中總有一個直棱柱需被結(jié)構(gòu)為比實踐需要的體素大，這也增加了不必要的存儲空間。并且，如要確保圖2中Pt點的空間方位，則需進步原始長方體和直棱柱Ⅲ的造型要求，經(jīng)確規(guī)劃原始體素的尺度，才能得到符合要求的Pt點。

若選用輔佐面切開法，為取得形體Ⅰ，則只須結(jié)構(gòu)一個基本體素——原始長方體，然后結(jié)構(gòu)切開輔佐面P1和P2，如需確保Pt點的方位，只要確保P1和P2平面均過Pt點即可，而這一點不難做到。

為敘說便利和清楚，以上所舉二例都是經(jīng)化簡的模型，實踐造型中所遇到的問題要雜亂得多，并且用結(jié)構(gòu)幾許法結(jié)構(gòu)一個空間形體能夠經(jīng)由不同的拼合路徑。與一切拼合辦法相比，選用輔佐面切開法都具有明顯的優(yōu)越性。

3 輔佐面切開法的完結(jié)

盡管選用輔佐面切開法可大大簡化結(jié)構(gòu)幾許法，但并非在一切狀況下都能完結(jié)。如圖3所示狀況，為取得形體Ⅰ，有必要在原始長方體上減掉長方體Ⅱ，在此狀況下輔佐面切開法就無法運用。因而，輔佐面切開法只能作為結(jié)構(gòu)幾許法的彌補和擴展，而無法徹底取代結(jié)構(gòu)幾許法。

輔佐面切開法的使用條件為：

1) 結(jié)構(gòu)幾許法中兩體素有必要作差拼合運算；

2) 拼合構(gòu)成的終究形體有必要坐落輔佐面一側(cè)。

因而，為了蕞大限度地使用輔佐面切開法，在構(gòu)成終究形體時，應盡量選用差拼合辦法。但凡能經(jīng)機械加工得到的零件，均可經(jīng)過精心規(guī)劃基本體素而以差拼合辦法完結(jié)其特征造型。

完結(jié)輔佐面切開法的關(guān)鍵是輔佐面的結(jié)構(gòu)及體素被切開后兩部分的取舍。

平面的幾許界說為：經(jīng)過空間一固定點且垂直于一空間向量的曲面。即由一空間固定點和一空間向量可僅有地斷定一個平面，其中固定點坐落平面上，空間向量為平面的法向量。因而，平面可由其點法度方程斷定，即

A(X-X0) B(Y-Y0) C( Z-Z0)=0 (1)

其中 P0(X0，Y0，Z0)為一固定點，而V={A，B，C}為平面的法向量。

依據(jù)界說，可用平面上一點和平面的法向量來結(jié)構(gòu)平面。在某些狀況下，如平面的法向量不易斷定，但能較容易地找到平面上的三個點P0、P1、P2，則可經(jīng)過結(jié)構(gòu)向量V1=P0P1和V2=P0P2，然后求V1和V2的叉積而得到平面的法向量V0=V1×V2。

輔佐面結(jié)構(gòu)完結(jié)后，切開后的形體如何取舍？在此作如下規(guī)則：凡切開后得到的兩個形體，坐落法向量正方向的形體為所需形體，坐落法向量負方向的形體為舍棄形體。在結(jié)構(gòu)平面時，一定要細心處理法向量的方向，使其指向所需形體。

4 數(shù)控刀具造型規(guī)劃實例

結(jié)構(gòu)幾許法是實體造型中廣泛使用的辦法，但單純選用結(jié)構(gòu)幾許法進行造型規(guī)劃有時難度相當大。本文提出使用輔佐面切開法對結(jié)構(gòu)幾許法進行擴展并使用于數(shù)控刀具的特征造型進程，大大下降了造型規(guī)劃的雜亂程度和難度，具有較好的使用價值。

1．數(shù)牲加工常用刀具的種類及特色

數(shù)控加工刀具有必要適應數(shù)控機床高速、和自動化程度高的特色，一般應包含通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因而已逐漸規(guī)范化和系列化。