加工刀具設計對CNC機床選擇方法及其原則

　　1需要幾個數控軸

　　刀具一般可根據其外形分為回轉龍門加工刀具（如銑刀，鑽頭）和方形輪廓刀具（如車刀，鏜刀），因而一般都需要X，Y，Z三個數控直台中CNC加工線軸對其進行加工以保證其外形尺寸，有所區別的是對數控回轉軸的要求。加工復雜的可轉位刀具體現得較為明顯。

　　絕大多數可轉位立銑刀都有數個（條）均布的切削齒，在每個齒加工完畢後都應對其進行分度旋轉（如圖1所示B軸）進行下一個（條）齒的加工。如果CNC銑床沒有數控分度頭或數控回轉工作台，則應在程序中加入無條件停止指令，機床運動停止後通過人工旋轉精密手動分度頭實現分度旋轉（應注意機床外罩鎖的影響），然後繼續執行NC程序。精度一般能夠滿足要求。但這樣會增加工人勞動強度，同時影響工作效率。

　　如果CNC銑床有數控分度頭或數控回轉工作台，則分度旋轉運動可通過程序中的數控指令實現，精度和效率都較高，但增加一個CNC回轉軸也會使CNC銑床的結構復雜化，CNC系統功能增加，大為增加CNC銑床的價格。

　　需要指出的是，精密手動分度頭的分度能力是有限的，特別是對於非整數的角度往往無法滿足要求（可轉位成形銑刀此類情況較多），此時只能用CNC回轉軸實現。此類CNC回轉軸一般用交流伺服電機驅動精密蝸杆副，液壓或氣動夾緊，高精度編碼器作為角度檢測元件，因而具備在行程範圍內任意角度的旋轉功能。而采用端面齒盤定位的CNC回轉軸卻只能進行等分轉度，不適用於此類情況。

　　某些可轉位立銑刀有刃傾角λs，在銑削刀片槽或容屑槽時都應將槽底面轉刃傾角λs，使其與CNC銑刀軸線垂直，此時需要一個回轉軸（如圖1所示A軸）旋轉刃傾角λs。

　　受精密手動分度頭的裝夾結構和剛性的限制，將其作為A軸效果不佳。因此應選擇具有較高剛性的CNC回轉軸作為A軸。

　　可見如果某CNC銑床加工的可轉位刀具品種單一且無刃傾角，可以選擇3軸CNC（X，Y，Z）銑床加精密手動分度頭，可降低加工成本。否則應選擇5軸CNC銑床（X，Y，Z，A，B）。

　　2需要幾個數控軸聯動

　　CNC系統的若干軸聯動插補功能最能體現CNC系統的性能和其檔次高低，也往往決定著CNC系統的價格，因此應根據加工刀具產品的具體情況來仔細選擇。對於加工一般可轉位刀具的CNC銑床而言，具有2個直線軸的直線和圓弧插補功能就可以加工幾乎所有的ISO標准刀片槽形式，其它運動都可單軸插補完成。如果也選擇多達5-6軸聯動的CNC系統則沒有必要。要求比較高的是一些螺旋類精加工刀具。

　　要加工（含銑削及磨削）這種立銑刀，CNC機床應具備：X軸和A軸聯動插補切削螺旋槽；Z軸：X-A插補時也參加插補保證每個截面螺旋角相等；Y軸：由於前角γ0>0且軸向每個截面半徑都不相等從而使偏移量e也處處不相等，為保證每個截面前角都相等，X-A-Z聯動時Y軸也要參加插補運動。因此CNC機床應具備"X-Y-Z-A"4軸聯動的插補功能。

　　同理可知："X-Y-Z-A-B"5軸聯動插補可完成同上的球頭立銑刀的加工。

　　3需要什麼數控系統

　　加工一般精度的可轉位刀具，選擇具有間隙補償和螺距誤差補償的半閉環CNC系統的數控機床就可以滿足要求，而對較高精度刀具（如整體材質的精加工刀具）的精加工可以選擇閉環CNC系統。需要注意的是：為編程方便，CNC編程軟件系統都應具有工件坐標系的平移和旋轉功能，並支持幾何線性的多種表達方式。

　　現代CNC系統的編程方法較多，相對而言，以ISO標准G，M代碼編程的CNC系統具有較大的靈活性，能滿足多品種中小批量的生產要求，但初期編程速度較慢，機床准備工作時間較長。而具有針對某類刀具產品開發的專業化軟件包的CNC系統則可以滿足某些復雜刀具的大批量加工，生產效率高，對人員素質要求較低，但價格昂貴且需要不斷升級軟件包以滿足出現的新產品。

　　選擇CNC系統時還應注意：現代CNC系統的功能較多，可以根據實際情況去掉一些基本不用或近期很少用到的功能（例如某些用於FMS的接口和軟件）以降低購買成本。

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