第5章 数控机床刀具和刀库

第一节 金属切削机床
第二节 数控机床概论
复习思考题
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第一节 金属切削机床
一、金属切削机床
金属切削机床通常是指用切削的方法将金属毛坯加工成 机器零件的一种机器。
二、金属切削机床的分类与编号
1.机床的分类 按照万能程度，机床又分为： （1）通用机床 （2）专门化机床 （3）专用机床 2.机床型号的编制方法 （1）型号表示方法。型号的构成如下：
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第二节 立式加工中心
一、立式加工中心基本布局结构形式
中型加工中心应用最普遍的形式是单柱水平刀库布局(图3 -2),它是立式加工中心的基本布局方式。
图3-2 单柱水平刀库布局 1-切屑箱 2-X轴伺服电机 3-Z轴伺服电机 4-主轴电动机 5-主轴箱 6-刀库 7-数据柜 8-操纵面板 9-驱动电柜 10-工作台 11-滑座
二、加工中心的分类
l.按加工范围分类 2.按机床结构分类 3.按数控系统分类 4.按精度分类
第一节 加工中心概述
三、加工中心的发展
1.高速化 (1)主轴转速的高速化 1)选用陶瓷轴承 2)主轴轴承采用预紧量可调装置 3)改进主轴轴承润滑、冷却方式 ①油气润滑方式 ②喷注润滑。这是近年开始采用的新型润滑方式，其原理 如图3-1所示。 (2)进给速度的高速化 (3)自动换刀的高速化 (4)自动托盘交换装置的高速化
2.1 数控车床的机械部分由哪几个主要部件组成？ 他们的各自作用是什么？
2.2 数控车床上有哪些运动传动是属于外传动链？ 哪些运动传动属于内传动链？
2.3 机床传动系统图有哪些作用? 2.4 在TND360机床上，当主轴转速为500r/min时， 主轴电动机的实际转速为多少？ 2.5 在TND360机床上，为什么安全联轴器能保护 进给系统的安全？

5.5 刨床与插床
5.5.1 刨床：主要用于刨削各种平面和沟槽，分 为牛头刨床和龙门刨床。
5.5.2 插床：主要用于加工内表面，如内孔键槽 及多边形孔。
5.6 铣床与铣刀
5.6.1 铣床
铣削加工分为顺铣和逆铣： 在铣床加工中，切削方向和工件的进给方向相
同的是顺铣。相反是逆铣。顺铣的功率消耗要比逆 铣的小，在同等的切削条件下，顺铣消耗功率要低 5%-15%，同时顺铣更有利于排屑。
一般加工尽量采用顺铣，以提高被加工零件表 面的光洁度，保证尺寸的精度。但是在切削面上有 硬质层、积渣、工件表面凹凸不平较显著时，应采 用逆铣。逆铣时，切削有薄变厚，刀齿从已加工表 面切入，对铣刀的使用有利。
铣床包括：卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙 门铣床和数控铣床
5.6.2 铣刀
铣刀包括：平面铣刀、沟槽铣刀和成形铣刀
1. 立式钻床 2. 摇臂钻床 3. 深孔钻床 4. 数控钻床
5.4.2 镗床 包括：卧式镗床 、坐标镗床和金刚镗床
5.4.3 孔加工刀具 1. 从实心材料上加工孔的刀具 包括：扁钻、麻花钻、中心钻和深孔钻 1）标准麻花钻顶角约为118°。 2）从外径向钻心刃倾角逐渐减小（负值增大）。 3）从外径向钻心前角逐渐减小，约由+30°减 小到-30°，所以靠近钻头中心处切削条件很差。 4）从外径向钻心后角逐渐增大，外径处约 8°~10°，钻心处约20°~30°。 5）横刃前角为负值(约-45°~-60°)，后角为正 值(约30°~36°)。所以钻削时在横刃处发生严 重的挤压而造成
5.2 工件表面成形方法与机床运动分析
5.2.1 工件表面形状与成形方法
1. 工件表面的构成要素：
平面、圆柱面、圆锥面和各种成形表面（图51），上述表面均可看成是一根母线沿着导线运动 而形成的，且一般情况下母线和导线可互换，特殊 表面如圆锥面除外，母线和导线统称为发生线（图 5-2）。

八、装卸刀具1.装刀（1）按选择手动方式，进入刀具列表；（2）点击编辑开；（3）开始建立50 号刀具参数，如：Nam L R R2 TL PTYPXD2+200 +20 +3 0 1设定完毕，点击面板上选择【END】按键。

（4）在手动方式下再进入刀具表，再进入刀位表，将光标移动到把光标移到要装入刀具的一行。

（5）点击显示器右侧“刀库管理”，进入该界面选择【刀具安装】；（6）后有两种方式选择刀具的位置：刀具位置自动：Tool Position Automatic →系统提示5号位置；刀具位置手动：手动输入用户所需要的位置（比如5）后，“ENT”确认；（7）手动选择刀具位置，出现下列显示，用光标选择相应的刀位，然后按“END；（8）待倒库移动到相应的刀位号后，打开刀库门。

（9）将刀具装入5号刀具位置，（注意刀具装入的位置，大缺口朝里，按入后稍稍旋转）；（10）装刀结束后，关上刀库门；（11）按显示器右侧【刀具插入的】，刀具入库完毕。

2.卸刀（1）在手动方式下，进入刀具表；（2）将光标移动到 5 号刀具参数位置，点击右侧的【刀具管理】，进入该界面选择【刀具拆除】”按钮；（3）系统自动将刀库，移动到 5 号刀具位置；（4）打开刀库门，从 5 号工位处拔掉刀具，然后关上门；（5）系统界面右侧“是否删除刀具数据？”选择 no 或 yes（no 保留原有刀具参数、yes 删除刀具参数）。

（6）选择完成后，完成刀库拆除刀具。

从主轴中装刀与拆刀1．装刀（1）在手动方式下，进入刀具表；（2）新建一把刀库以外的刀具，将光标移动到没有刀具位置处（例如：50）；（3）编辑开启，建立刀具参数；（4）输入完毕，编辑关闭，结束；（5）MDI方式，输入“Tool Call 50 z”后，END结束；（6）循环启动，系统显示“Change tools”，点击门开关按钮；（7）打开机床门，点击确认换刀按钮；（8）手持刀柄，另一手手动点击刀具松夹按钮，将刀具装入主轴；（9）将门关闭，点击门关闭按钮；（10）点击循环启动。

第四节 数控机床刀具系统
一、数控刀具刀柄
刀柄是机床主轴和刀具之间的连接工具，是数控机床 工具系统的重要组成部分。
1．（JE）和锥柄（JT） 两种形式，如图5-20所示。加工中心上一般刀柄均采用 7∶24圆锥工具柄。
目前在我国多采用国际标准ISO7388－1983，中国标 准GB10944－1989，日本标准MAS404－1982，美国标 准ANSI/ASMB5.50－1985。
第四节 数控机床刀具系统
图5-20 刀柄结构示意图
第四节 数控机床刀具系统
2．常用数控刀具刀柄及拉钉结构
我国数控刀柄结构（GB10944－1989）如图 5-21所示。相应的拉钉国际标准GB10945-89包 括两种形式：A型用于不带钢球的拉紧装置，其 结构如图5-22(a)所示；B型用于带钢球的拉紧装 置，其结构如图5-22(b)所示。
2．镗铣类工具系统
镗铣类工具系统一般由与机床主轴连接的锥柄、延伸 部分的连杆和工作部分的刀具组成。镗铣类工具系统又分 整体式工具系统和模块式工具系统两大类。
第四节 数控机床刀具系统
(1)整体式工具系统。如图5-25所示为镗铣 类整体式工具系统。
图5-25 整体式工具系统的组成
第四节 数控机床刀具系统
XXB·X/X—X
其中，第1位X和第2位X所代表的内容与主柄模块前两 位表示的意义相同；第3位B表示此模块为中间模块；第4 位X表示靠近主柄模块一端的模块外径；第5位X表示靠近 工作模块一端的模块外径；第6位X表示中间模块的接长 长度L2值。
第四节 数控机床刀具系统
工作模块（工作头）：
XXC (D)·X—XX—X
第四节数控机床刀具系统第四节数控机床刀具系统图521中国标准刀柄结构第四节数控机床刀具系统第四节数控机床刀具系统图522中国标准刀柄拉钉结构第四节数控机床刀具系统第四节数控机床刀具系统图523日本标准刀柄及拉钉结构第四节数控机床刀具系统图524美国标准刀柄及拉钉结构3