数控加工工艺设计说明书.docx

一、 数控车床的刀具夹具及量具
1. 数控车床的刀具
在数控机床加工中，产品质量和劳动生产率在相当大的程度上是受到刀具的制约。虽大多数车刀和铣刀等与普通加工所采用的刀具基本相同，但对一些工艺难度较大的零件，其刀具特别是刀具切削部分的几何参数，尚需作特殊处理，才能满足加工要求。
1.1 数控加工对刀具的要求
1.1.1对刀具性能的要求
（1）强度高 为适应刀具在粗加工或对高硬度材料的零件加工时，能大切深和快走刀，要求刀具必须具有很高的强度；对于刀杆细长的刀具(如深孔车刀)，还应具有较好的抗震性能。
（2）精度高 为适应数控加工的高精度和自动换刀等要求，刀具及其刀夹都必须具有较高的精度。如有的整体式立铣刀的径向尺寸精度高达0．005mm等。
（3）切削速度和进给速度高 为提高生产效率并适应一些特殊加工的需要，刀具应能满足高切削速度或进给速度的要求。如采用聚晶金刚石复合车刀加工玻璃或碳纤维复合材料时，其切削速度高达100m／min以上；日本UHSl0型数控铣床的主轴转速高达100000r／min，进给速度高达15m／min。
（4）可靠性好 要保证数控加工中不会因发生刀具意外损坏及潜在缺陷而影响到加工的顺利进行，要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性和较强的适应性。
（5）耐用度高 刀具在切削过程中的不断磨损，会造成加工尺寸的变化，伴随刀具的磨损，还会因刀刃(或刀尖)变钝，使切削阻力增大，既会使被加工零件的表面精度大大下降，同时还会加剧刀具磨损，形成恶性循环。因此，数控加工中的刀具，不论在粗加工、精加工或特殊加工中，都应具有比普通机床加工所用刀具更高的耐用度，以尽量减少更换或修磨刀具及对刀的次数，从而保证零件的加工质量，提高生产效率。
耐用度高的刀具，至少应完成l一2个大型零件的加工，能完成l一2个班次以上的加工则更好。
（6）断屑及排屑性能好 有效地进行断屑及排屑的性能，对保证数控机床顺利、安全地运行具有非常重要的意义。
以车削加工为例，如果车刀的断屑性能不好，车出的螺旋形切屑就会缠绕在刀头、工件或 刀架上，既可能损坏车刀(特别是刀尖)，还可能割伤已加工好的表面，甚至会发生伤人和设备事故。因此，数控车削加工所用的硬质合金刀片上，常常采用三维断屑槽，以增大断屑范围，改善断屑性能。另外，车刀的排屑性能不好，会使切屑在前刀面或断屑槽内堆积，加大切削刃(刀尖)与零件间的摩擦，加快其磨损，降低零件的表面质量，还可能产生积屑瘤，影响车刀的切削性能。因此，应常对车刀采取减小前刀面(或断屑槽)的摩擦系数等措施(如特殊涂层处理及改善刃磨效果等)。对于内孔车刀，需要时还可考虑从刀体或刀杆的里面引入冷却液，并能从刀头附近喷出的冲排结构。

1.1.2对刀具材料要求
这里所讲的刀具材料，主要是指刀具切削部分的材料，较多的指刀片材料。刀具材料必须具备的主要性能：
（1）较高的硬度和耐磨性 较高的硬度和耐磨性是对切削刀具的一项基本要求。一般情况下，刀具材料的硬度越高，其耐磨性也越好，其常温硬度应在62HRC以上。
（2）较高的耐热性 耐热性又称为红硬性，是衡量刀具材料切削性能的主要标志。该性能是指刀具材料在高温工作状态下，仍具有正常切削所必需的硬度、耐磨性、强度和韧性等综合性能。
（3）足够的强度和韧性 刀具材料具有足够的强度和韧性，以承受切削过程中很大压力(如重切)、冲击和震动，而不崩刃和折断。
（4）较好的导热性 对金属类刀具材料，其导热系数越大，由刀具传出和散发的热量也就越多，使切削温度降低得快，有利于提高刀具的耐用度。
（5）良好的工艺性 在刀具的制造过程中，需对刀具材料进行锻造、焊接、粘接、切削、烧结、压力成型等加工及热处理等；在使用过程中，又要求其具有较好的可磨削性、抗粘接性和抗扩散性等。
（6）较好的经济性 在满足加工的前提下，刀具材料还应具有经济性。
1.2刀具的分类
1.2.1按刀具材料分类
为适应机械加工技术，特别是数控机床加工技术的高速发展，刀具材料也在大力发展之中，除了量大、面广的高速钢及硬质合金材料外，新型刀具材料正不断涌现。

（1）高速钢
高速钢是常用刀具材料之一，它具有稳定的综合性能，在复杂刀具和精加工刀具中，仍占主要地位。其典型钢号有：W18Cr4V、W9Cr4V2和W9M03Cr4V3Col0等。

（2）硬质合金
硬质合金是高速切削时常用的刀具材料，它具有高硬度、高耐磨性和高耐热性，但抗弯强度和冲击韧性比高速钢差，故不宜用在切削振动和冲击负荷大的加工中。其常用牌号有：YG类，如YG6和YG8等用于加工铸铁及有色金属，YG6A和YG8A可用于加工硬铸铁和不锈钢等；YT类，如YT5、YTl5和YT30等，主要用于加工钢料；YW类，如YWl和YW2等，可广泛用于加工铸铁、有色金属、各种钢及其合金等。

（3）涂层刀具
为提高刀具的可靠性，进一步改善其切削性能和提高加工效率，通过“涂镀”这一新工艺，使硬质合金和高速钢刀具性能大大提高。涂层硬质合金刀片的耐用度至少可提高1～3倍，而涂层高速钢刀具的耐用度则可提高2—10倍。
涂层刀具是在高速钢及韧性较好的硬质合金基体上，通过气相沉积法，涂覆一层极薄(0．005～0．012mm)的、耐磨性高的难熔金属化合物，如TiC、TiN、TiB2、TiAIN等。国产硬质合金刀片的牌号有YB215和YB415等。
（4）非金属材料刀具
用作刀具的非金属材料主要有：陶瓷、金刚石及立方氮化硼等。
1）陶瓷刀具
陶瓷材料具有很高的硬度和耐磨性，很强的耐高温性，很好的化学稳定性和较低的摩擦系数，常常制成可转位机夹刀片，目前已开始用于制造车、铣等成型刀具之中。这种刀具特别适合于高速加工铸铁，也适合高速加工钛合金及高温合金等难加工材料。
2）金刚石刀具
主要指由人造金刚石制成的刀具，它具有极高的硬度和耐磨性，通常制成普通机夹刀片或可转位机夹刀片，用于钛或铝合金的高速精车，以及对含有耐磨硬质点的复合材料(如玻璃纤维、碳或石墨制品等)的加工。
3）立方氮化硼刀具
这是一种硬度及抗压强度接近金刚石的人工合成超硬材料，具有很高的耐磨性、热稳定性(转化温度为1370℃)、化学稳定性和良好的导热性等。这种刀具宜于精车各种淬硬钢，也适于高速精车合金钢。
由于这种材料的脆性大、抗弯强度和韧性均较差，故不宜承受冲击及低速切削，也不适于加工各种软金属。

1.2.2按刀片装夹形式分类
由于工件材料、生产批量、加工精度，以及机床类型、工艺方案的不同，车刀的种类也非常多。根据与刀体的连接固定方式的不同，车刀主要可分为焊接式与机械夹固式两大类。
（1）焊接式车刀
将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体上，称为焊接式车刀。这种车刀的优点是结构简单、制造方便、刚性较好；缺点是由于存在焊接应力，使刀具材料的使用性能受到影响，甚至出现裂纹。另外，刀杆不能重复使用，硬质合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪费。

图4-1 焊接式车刀
1—切断刀 2—右偏刀 3—左偏刀 4—弯头车刀 5—直头车刀6—成形车刀 7—宽刃精车刀
8—外螺纹车刀 9—端面车刀10—内螺纹车刀 11—内槽车刀 l2—通孔车刀 13—盲孔车刀

根据工件加工表面以及用途的不同，焊接式车刀又可分为切断刀、外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、螺纹车刀以及成形车刀等，如图4-1所示。
（2）机械夹固式可转位车刀
如图4-2所示，机械夹固式可转位车刀由刀杆1、刀片2、刀垫3，以及夹紧元件4组成。刀片每边都有切削刃，当某切削刃磨损钝化后，只需松开夹紧元件，将刀片转一个位置便可继续使用。
车刀上的硬质合金可转位刀片按
GB／T2076—1987规定有等边等角(如正方形、正三角形、正五边形等)、等边不等角(如菱形)、等角不等边(如矩形)、不等角不等边(如平行四边形)和圆形等5种，其部分刀片如图4-3所示。 图4-2 机械夹固式可转位车刀
1一刀杆 2一刀片
3一刀垫 4一夹紧元件

图4-3 硬质合金可转位刀片

1.2.3按刀头或刀片的形状分类
数控车削常用的车刀一般分为:尖形车刀、圆弧形车刀、成型车刀和特殊形状车刀。
（1）尖形车刀
以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。这类车刀的刀尖(同时也为其刀位点)由直线形的主、副切削刃构成，如90°内、外圆车刀，左、右端面车刀，切槽(断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。
用这类车刀加工零件时，其零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移后得到，它与另两类车刀加工时所得到的零件轮廓形状的原理是截然不同的。

（2）圆弧形车刀
圆弧形车刀是较为特殊的数控加工用车刀(见图4-4所示)。其特征是，构成主切削刃的刀刃形状为一圆度误差或轮廓误差很小的圆弧；该圆弧上的每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此，刀位点不在圆弧上，而是在该圆弧的圆心上；车刀圆弧半径理论上与被加工零件的形状无关，并可按需要灵活确定或经测定后确认。

图4-4 圆弧车刀
当某些尖形车刀或成型车刀(如螺纹车刀)的刀尖具有一定的圆弧形状时，也可作为这类车刀使用。
圆弧形车刀可以用于车削内、外表面，特别适宜于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。

（3）成型车刀
成型车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。在数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹车刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。当确有必要选用时，则应在工艺文件或加工程序单上进行详细说明。

（4）特殊形状车刀
在实际生产加工中，某些零件(如图4-5所示)可用3把刀，即一把90°外圆车刀加工φ26、φ22外圆及端面，一把镗孔刀加工R10圆弧及φ16孔，一把切槽刀加工另一端φ22外圆及倒角和切断。

图4-5 零件图 图4-6 特殊形状车刀
但由于3把车刀加工、换刀时间、空运行走刀都增多，效率不高。如采用图4-6所示特殊形状车刀，一把刀设两组刀补，分别调用，不用换刀即可完成该零件的加工，减少刀具换刀和空运行时间，大大提高生产效率。
用这类车刀加工零件时也应在工艺准备文件或加工程序单中对刀具的形状、尺寸和刀位点予以详细说明。

1.3刀具的应用
数控车床刀具切削部分的几何参数对零件的表面的质量及切削性能、加工效益影响极大，应根据零件的形状、件数、材料种类、刀具的安装位置以及工件的加工方法、机床的性能等要求，正确选择刀具的种类、几何形状及几何参数。

1.3.1尖形车刀
尖形车刀的种类较多，如90°偏刀、切槽刀、镗孔刀等等。这种刀在数控车床上应用广泛，各种车刀的几何参数、使用方法与选择方法，与普通车床车削时的选择方法基本相同，但也要根据数控车床的加工特点(如走刀线路及加工干涉)等全面考虑后选用，适用于批量小、精度要求一般的各类零件的加工。
数控车床在加工时具有连续性，如所示零件图4-7，可用一把车刀将φ35、φ20、

图4-7 零件图 图4-8尖形车刀
R50 及两个45°锥面一次加工出来，那么车刀的主偏角应取50°～52°，副偏角取50°～52°(见图4-8)，这样既可保证刀头有足够的强度，又可保证在车削两个45°锥面时主、副切削刃不致发生加工干涉(即主、副切削刃不参加切削部分不碰到工件表面)。
选择尖形车刀形状可根据零件的几何轮廓灵活制定，尽可能一刀多用，但须保证所选车刀不会发生干涉的几何角度。可用作图或计算的方法，如副偏角的大小，大于做图或计算所得不发生干涉的极限角度值6°～8°即可，同时又要保证有足够的刀尖角，以保证刀头有足够的强度。

1.3.2圆弧形车刀
数控车削加工用的尖形车刀和成型车刀的选用方法基本上与普通车削用刀具相同，只需注意到尖形车刀的主、副偏角大小不至于在车削过程中发生加工干涉现象即可。这里着重介绍圆弧形车刀的选用。
圆弧形车刀是与普通车削加工用圆弧成型车刀性质完全不同的特殊车刀，它适用于某些精度要求较高的凹曲面零件(见图4-9)或一刀即可完成跨多个象限的外圆弧面零件(见图4-10)的车削。

图4-9 凹曲面零件车削 图4-10 手轮
圆弧形车刀适用于某些精度要求高、批量大的大外圆曲面或凹曲面的车削，以及其他刀 具所不能完成的加工。圆弧形车刀具有宽刃切削性质，能使精车余量相当均匀，从而改善切削性能，使零件的尺寸、形位公差、精度容易得以保证，还能一刀车出多个象限的圆弧面。如图4-11所示的外圆弧轮廓，无论采用何种形状及角度的尖形车刀也不可能由一条圆弧加 工程序一刀车出，而利用圆弧形
车刀就能十分简便地完成。
圆弧形车刀的几何参数除了前角和后角外，主要为圆弧切削刃的形状及半径。
选择车刀圆弧半径的大小时，应考虑两点：第一，车刀切削刃的圆弧半径应当小于或等于零件凹形轮廓上 图4-11 外圆弧轮廓加工
的最小曲率半径，以免发生加工干涉；第二，该半径不宜选择太小，否则既难于制造，又会因其刀头强度太弱或刀体散热能力差，使车刀容易受到损坏。当车刀圆弧半径已经选定或通过测量并给予确认之后，应特别注意圆弧切削刃的形状误差对加工精度的影响。
现以图4-11为例对圆弧形车刀的加工原理分析如下。
在车削时，车刀的圆弧切削刃与被加工轮廓曲线作相对滚动。这时，车刀在不同的切削位置上，其“刀尖”在圆弧切削刃上也有不同位置(即切削刃圆弧与零件轮廓相切的切点)，意即切削刃对工件的切削是以无数个连续变化位置的“刀尖”进行的。
为了使这些不断变换位置的“刀尖”能按加工原理所要求的规律(“刀尖”所在半径处处等距)运动，并便于编程，规定圆弧形车刀的刀位点必须在该圆弧刃的圆心位置上。对于无刀尖圆弧半径补偿的经济型数控车床，就必须以圆弧车刀的圆弧中心的运动轨迹来编制程序。
要满足车刀圆弧刃的半径处处等距，就必须保证该圆弧刃具有很小的圆度误差，即近似为一条理想圆弧，因此需要通过特殊的制造工艺(如光学曲线磨削等)，才能将其圆弧刃做得准确。
至于圆弧形车刀前、后角的选择，原则上与普通车刀相同，只不过形成其前角(大于 0°时)的前刀面一般都为凹球面，形成其后角的后刀面一般为圆锥面。圆弧形车刀前、后刀面的特殊形状，是为了满足在刀刃的每一个切削点上，都具有恒定的前角和后角，以保证切削过程的稳定性及加工精度。为了制造车刀的方便，在精车时，其前角多选择为0°(无凹球面)。

1.3.3成型车刀
在数控车床的加工中，对一些小半径圆弧、非矩形槽和各类螺纹的加工，可将车刀刃磨成与零件的轮廓形状尺寸完全相同的形状，直接加工而成，其车刀的几何角度基本与普通车床相同。但要注意由于这类车刀在车削时因接触面较大加工时易引起振动，从而导致加工质量的下降，故在选用时要谨慎。当确有必要选用时，可通过改善切削用量、编程工艺处理等来避免振动的产生。

1.3.4特殊形状车刀
鉴于数控车床加工的特性，对于一些零件，如图4-5、4-6所示，为了提高生产效率可采用一些特殊形状的车刀(可根据零件的形状灵活制定)，一把刀有2个(或几个)刀头，设两组刀补，各自取用，不用换刀，一把刀将零件加工完毕，这样就可大大提高生产效率。这些车刀刀头部分的几何参数与普通车刀基本相同，在决定是否选用这类车刀时，必须符合以下几个条件：首先，被加工材料应届易加工材料(如铜、铝、塑料等等)，使刀具的磨损较小；其次，零件的件数多、批量较大，否则无必要；再次，刀具在制造、刃磨上(或换刀片)应比较方便；最后，选用的刀具形状应便于零件的加工，有利于提高加工效率。

1.3.5标准化刀具
为了适应数控车床的加工，减少辅助时间，并不断提高产品质量和生产效率，节省刀具费用，减轻操作者劳动强度，数控车床应大力推广使用系列化、标准化的刀具(只要更换刀片，刀刃与工件之间的相对位置基本不变)，以方刀体为特征的车刀，在国家标准中对可转位机夹外圆车刀、内孔刀、切断刀、螺纹刀、圆头刀等都做了具体的规定，不重磨刀片已有多种标准形状和系列化的型号(规格)可供选用。精密制造技术的发展为数控车床的机夹刀具提供了较好的应用环境，刀片和刀杆的定位精度越来越高，满足了数控车床加工的需要，缩短了工艺准备周期。

1.3.5.1刀片材质的选择
车刀刀片的材料主要有高速钢、硬质合 金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。其中应用最多的 是高速钢、硬质合金和涂层硬质合金刀片。高速钢通常是型坯材料，韧性较硬质合金好，硬度、耐磨性和红硬性较硬质合金差，不适于切削硬度较高的材料，也不适于进行高速切削。高速钢刀具使用前需生产者自行刃磨，且刃磨方便，适于各种特殊需要的非标准刀具。硬质合金刀片和涂层硬质合金刀片切削性能优异，在数控车削中被广泛使用。硬质合金刀片有标准规格系列，具体技术参数和切削性能由刀具生产厂家提供。选择刀片材质，主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小，以及切削过程中有无冲击和振动等。

1.3.5.2刀片尺寸的选择
刀片尺寸的大小(刀片切削刃长度1)取决于必要的有效切削刃长度L。有效切削刃长度L与背吃刀量ap和车刀的主偏角Kr有关(见图4-12)。使用时可查阅有关《刀具手册》选取。

图4-12刀片尺寸各尺寸
1.3.5.3刀片形状的选择
刀片形状主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。刀片是机械夹固式可转位车刀的一个最重要组成元件。按照国标GB／T2076—1987，大致可分为带圆孔、带沉孔、无孔三大类。形状有三角形、正方形、五边形、六边形、圆形以及菱形等，共17种。
图4-13所示为常见的几种刀片形状及角度。
正三角形刀片可用于主偏角为60°或90°的外圆、端面和内孔车刀，由于此刀片刀尖角小，强度差，耐用度低，故只宜用较小的切削用量。
正方形刀片刀尖角为90°，其强度和散热性能均有所提高，主要用于45°、60°、75°等的外圆车刀，端面车刀和镗孔车刀。
正五边形的刀尖角为108°，其强度、耐用度高，散热面积大，但切削径向力大，只宜在加工系统刚性较好的情况下使用。
菱形刀片和圆弧刀片主要用于成型表面和圆弧表面的加工，其形状及尺寸可结合加工对象的要求参照国家标准来选择。

图4-13 可转位刀片形状及角

表4—1 所示为被加工表面形状及适用的刀片形状

2. 数控车床的夹具
车床的夹具主要是指安装在车床主轴上的夹具，这类夹具和机床主轴相连接并带动工件一起随主轴旋转。车床类夹具主要分成两大类：各种卡盘，适用于盘类零件和短轴类零件加工的夹具；中心孔、顶尖定心定位安装工件的夹具，适用于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类零件。
数控车削加工要求夹具应具有较高的定位精度和刚性，结构简单、通用性强，便于在机床上安装夹具及迅速装卸工件、自动化等特性。

2.1各种卡盘夹具
在数控车床加工中，大多数情况是使用工件或毛坯的外圆定位，以下几种夹具就是靠圆周来定位的夹具。
2.1.1三爪卡盘
⑴三爪卡盘特点

三爪卡盘(如图1所示)，是最常用的车床通用卡具，三爪卡盘最大的优点是可以自动定心，夹持范围大，装夹速度快，但定心精度存在误差，不适于同轴度要求高的工件的二次装夹。
为了防止车削时因工件变形和振动而影响加工质量，工件在三爪自定心卡盘中装夹时，其悬伸长度不宜过长。如：工件直径≤30mm，其悬伸长度不应大于直径的3倍；若工件直径>30mm，其悬伸长度不应大于直径的4倍。同时也可避免工件被车刀顶弯、顶落而造成打刀事故。
⑵卡爪 CNC车床有两种常用的标准卡盘卡爪，是硬卡爪和软卡爪，见图2所示。 

图2 三爪自定心卡盘的硬卡爪和软卡爪

当卡爪夹持在未加工面上，如，铸件或粗糙棒料表面，需要大的夹紧力时，使用硬卡爪；通常为保证刚度和耐磨性，硬卡爪要进行热处理，硬度较高。
当需要减小两个或多个零件直径跳动偏差，以及在已加工表而不希望有夹痕时，则应使用软卡爪。软卡爪通常用低碳钢制造，软爪在使用前，为配合被加工工件，要进行镗孔加工。
  软爪装夹的最大特点是工件虽经多次装夹仍能保持一定的位置精度。大大缩短了工件的装夹校正时间。在车削软爪或每次装卸零件时，应注意固定使用同一扳手方孔，夹紧力也要均匀一致，改用其他扳手方孔或改变夹紧力的大小，都会改变卡盘平面螺纹的移动量，从而影响装夹后的定位精度。
2．1.2液压动力卡盘 
  三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种。液压卡盘，动作灵敏、装夹迅速、方便，能实现较大压紧力，能提高生产率和减轻劳动强度。但夹持范围变化小，尺寸变化大时需重新调整卡爪位置。自动化程度高的数控车床经常使用液压自定心卡盘，尤其适用于批量加工。
  液压动力卡盘夹紧力的大小可通过调整液压系统的油压进行控制，以适应棒料、盘类零件和薄壁套筒零件的装夹。
2.1.3可调卡爪式卡盘 
  可调卡爪式四爪卡盘如图3所示。每个基体卡座上的卡爪，能单独手动粗、精位置调整。可手动操作分别移动各卡爪，使零件夹紧、定位。加工前，要把工件加工面中心对中到卡盘(主轴)中心。

  图3    可调卡爪式四爪卡盘
可调卡爪式四爪卡盘要比其他类型的卡盘需要用更多的时间来夹紧和对正零件。因此，对提高生产率来说至关重要的CNC车床上很少使用这种卡盘。可调卡爪式四爪卡盘一般用于定位、夹紧不同心或结构对称的零件表面。用四爪卡盘、花盘，角铁(弯板)等装夹不规则偏重工件时，必须加配重。
2.1.4高速动力卡盘
  为了提高数控车床的生产效率，对其主轴提出越来越高的要求，以实现高速、甚至超高速切削。现在有的数控车床甚至达到100000r／min。对于这样高的转速，一般的卡盘已不适用，而必须采用高速动力卡盘才能保证安全可靠地进行加工。
  随着卡盘的转速提高，由卡爪、滑座和紧固螺钉组成的卡爪组件离心力急剧增大，卡爪对零件的夹紧力下降。试验表明：φ380 ㎜的楔式动力卡盘在转速为2 000 r／min时，动态夹紧力只有静态的1／4。

图4 A型中心孔尺寸               图5 B型中心孔
高速动力卡盘常增设离心力补偿装置，利用补偿装置的离心力抵消卡爪组件离心力造成的夹紧力损失。另一个方法是减轻卡爪组件质量以减小离心力。
3. 轴类零件中心孔定心装夹
在两顶尖间安装工件。对于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类零件，为保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。
3.1 中心孔
  中心孔是轴类零件的常用定位基准，工件装在主轴顶尖和尾座顶尖之间，但车床两顶尖轴线如不重合（前后方向），车削的工件将成为圆锥体。因此，必须横向调节车床的尾座，使两顶尖轴线重合。
  中心孔类型的选择，不可忽视。轴类零件两端用来支承、装夹用的中心孔，有四种类型。其结构与用途均有区别，适应不同的加工精度与装夹要求，不可混用。因此，选择时应注意遵循下述原则：
  ⑴对于精度一般的轴类零件，中心孔不需要重复使用的，可选用A型中心孔，如图4。
  ⑵对于精度要求高，工序较多需多次使用中心孔的轴类零件，应选用B型中心孔。B型中心孔比A型多一个1200度的保护锥，用来保护60度锥面不致碰伤。如图5。
  ⑶C型中心孔是将上述两种中心孔的圆柱孔部分，用内螺纹来代替。对于需要在轴向固定其他零件的工件，可选用这种带内螺纹的中心孔。
  ⑷R型中心孔与A型的区别是将60度面锥面变为圆弧面，因而与顶尖的接触变为线接触，可自动纠正少量的位置偏差。适用于定位精度要求高的轴类零件，但很少使用。
3.2 自动夹紧拨动卡盘。
  工件安装在顶尖和车床的尾座顶尖上。当旋转车床尾座螺杆并向主轴方向顶紧工件时，顶尖也同时顶压起着自动复位作用的弹簧，顶尖在向左移动的同时，套筒也将与顶尖同步移动。在套筒的槽中装有杠杆，当套筒随着顶尖运动时，杠杆的左端触头则沿锥环的斜面绕着支撑销轴线作逆时针方向摆动，从而使杠杆右端的触头夹紧工件，并将机床主轴的转矩传给工件。
3.3 拨齿顶尖
  拨齿顶尖。壳体可通过标准变径套或直接与车床主轴孔联结，壳体内装有用于坯件定心的顶尖，拨齿套通过螺钉与壳体联结，止退环可防止螺钉的松动。数控车床通常采用此夹具加工φ10～φ660mm直径的轴类零件。
3.4 复合卡盘与一夹一顶
复合卡盘不仅可适用在两顶尖间安装工件，还适用于一夹一顶安装工件为保证加工过程中刚性较好，车削较重工件时采用一端夹住另一端用后顶尖的方法。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支承，或利用工件的台阶限位，这样能承受较大的轴向切削力，轴向定位准确。
4. 数控车床所用量具
数控车床加工时所用到的量具有内径千分尺、游标卡尺、内测千分尺、百分表及表座、内径表、螺纹环塞规、钢板尺、公法线千分尺、杠杆百分表等。

二、 数控铣床的刀具夹具及量具
1. 数控铣床对刀具的要求及铣刀的种类
1.1. 对刀具的要求
1）铣刀刚性要好  一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。当工件各处的加工余量相差悬殊时，通用铣床遇到这种情况很容易采取分层铣削方法加以解决，而数控铣削就必须按程序规定的走刀路线前进，遇到余量大时无法象通用铣床那样“随机应变”，除非在编程时能够预先考虑到，否则铣刀必须返回原点，用改变切削面高度或加大刀具半径补偿值的方法从头开始加工，多走几刀。但这样势必造成余量少的地方经常走空刀，降低了生产效率，如刀具刚性较好就不必这么办。
2）铣刀的耐用度要高  尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。
除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的。总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。
1.2. 常用铣刀种类
1）盘铣刀  一般采用在盘状刀体上机夹刀片或刀头组成，常用于端铣较大的平面。
2）端铣刀  端铣刀是数控铣加工中最常用的一种铣刀，广泛用于加工平面类零件，图4-3是两种最常见的端铣刀。端铣刀除用其端刃铣削外，也常用其侧刃铣削，有时端刃、侧刃同时进行铣削，端铣刀也可称为圆柱铣刀。

图4-1 两种端铣刀
3）成型铣刀  成型铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，适用于加工平面类零件的特定形状（如角度面、凹槽面等），也适用于特形孔或台。图4-2示出的是几种常用的成型铣刀。

图 4-2几种常用的成型铣刀
4）球头铣刀。适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的补加工。图4-5是一种常见的球头铣刀。

图4-3球头铣刀
5） 鼓形铣刀。图4-6是一种典型的鼓形铣刀，主要用于对变斜角类零件的变斜角面的近似加工。除上述几种类型的铣刀外，数控铣床也可使用各种通用铣刀。但因不少数控铣床的主轴内有特殊的拉刀装置，或因主轴内孔锥度有别，须配制过渡套和拉杆。

图4-4 一种典型的鼓形铣刀

2. 数控铣床的夹具
定位装置
夹紧装置
铣床夹具的组成 夹具体
连接元件
对刀元件

2.1. 铣床夹具的典型结构
2.1.1. 直线进给式铣床夹具
安装在铣床工作台上，加工中同工作台一起按直线进给方式运动。按装夹工件数目不同可分为单件夹具和多件夹具。单件夹具适用于单件小批生产，而多件夹具适用于成批生产或大量生产的中、小零件加工。直线进给式单件铣床夹具如图4-5所示铣连杆结合面所用的专用夹具。直线进给式多件铣床夹具如图4-6所示轴端铣方头夹具。

图4-6 1-对刀块 2-支承钉 3-防转销 4-夹具体 5-开口压板 6-螺母 7-定位销 8-定位键

图4-6 轴端铣方头夹具
1-夹具体 2-定位键
3-手柄 4-回转座
5-楔块 6-螺母
7-压板 8-V型块

2.1.2. 圆周进给式铣床夹具
多数安装在铣床的回转工作台上。加工过程中，夹具随回转台旋转作连续的圆周进给运动。工作台上一般有多个工位，每个工位都安装一套夹具。一个工位是安装工件工位，另一个工位是拆卸工件工位，这样实现切削加工和装卸工件同时进行。生产效率很高，是高效铣床夹具，适用于大批量生产中小型零件的加工。如图4-7铣拨叉夹具就是一个圆周进给式铣床夹具。

图4-7 铣拨叉夹具
1-拉杆 2-定位销 3-开口垫圈 4-挡销 5-转台 6-液压缸
2.1.3. 靠模铣床夹具
靠模铣床夹具用于专用或通用铣床上加工各种成形面。
靠模夹具的作用是使主进给运动和由靠模获得的辅助运动合成为加工所需的仿形运动。
按照主进给运动的运动方式，靠模铣床夹具可分为直线进给和圆周进给两种。如图4-8所示为直线进给式靠模铣夹具4-9所示为圆周进给式靠模铣夹具。

图4-8 直线进给式靠模铣夹具示意图
1一工件 2一铣刀 3一靠模 4一滚子 5一滚子滑座 6一铣刀滑座

图4-9 圆周进给式靠模铣夹具示意图
1一工件 2一靠模 3一回转工作台 4一滑座 5一滚子 6一铣刀
3. 数控铣床的量具
数控铣床的量具一般有有内径千分尺、游标卡尺、百分表及表座、板尺、公法线千分尺、杠杆百分表等。

三、 数控钻床的刀具、夹具及量具
1. 数控钻床所用的刀具
数控钻床所用的刀具有麻花钻、扩孔钻、铰刀、丝锥等。
1.1. 麻花钻
如图3.1所示麻花钻的结构图

3.1麻花钻结构图
柄部（尾部）— 夹持
颈部 — 连接作用
导向部分 — 导向作用
切削部分 — 担负主要的切削工作
1.2. 扩孔钻
如图3.2所示扩孔钻结构图

3.2 扩孔钻结构图
1.3. 铰刀
如图3.3所示几种铰刀结构图

图3.3几种铰刀结构图

（a）整体式手用铰刀 (b） 可调式手用铰刀 (c）机用铰刀 (d) 套式铰刀 (e) 锥度铰刀

1.4. 丝锥

图3.4 丝锥机构图
2. 数控钻床所用的夹具
钻床夹具 （简称钻模）——主要用于加工孔，包括钻套、钻模板、定位元件、夹紧装置、夹具体等
主要类型：
固定式：加工精度高。
回转式：围绕某一轴线分布的轴向或径向孔系。
移动式：钻工件同一表面上的孔，孔径≤10mm。
翻转式：加工小工件不同表面上的孔，重≤100N。
盖板式：无夹具体，大件上孔加工。
滑柱式：通用可调，制造周期短，应用广。
固定式钻模如图3.5所示

图3.5 固定式钻模1-定位套 2-定位销 3-垫圈 4-螺母 5-钻套 6-分度盘回转式钻模如图3.6所示

图3.6 回转式钻模
1-定位销 2-定位套 3-开口垫圈 4-螺母 5-定位销 6-工件 7-钻套 8-分度盘 9手柄10-衬套 11-捏手 12-夹具体13-挡销

移动式钻模如图3.7所示

图3.7 移动式钻模
翻转式钻模如图3.8所示

图3.8 翻板式钻模
1.钻套 2.倒锥螺栓 3.弹簧涨套 4.圆支承板 5.螺母

盖板式钻模如图3.9所示

图3.9 盖板式钻模
1-钻模盖板 2-圆柱销 3-削边销 4-支撑钉

3. 数控钻床量具
数控钻床所用量具有内径千分尺、游标卡尺、内测千分尺、百分表及表座、内径表、螺纹环塞规、钢板尺、公法线千分尺、杠杆百分表等。
四、 题（6）轴类零件的分析
该零件的毛坯是个直径为Φ25mm的圆柱棒料，该棒类零件安装到三爪卡盘上后其右端面到三爪卡盘端面的距离为63mm。此零件在加工时应先车右端面，其车削的厚度为为1mm，该零件的最右端是个半径为6mm。球面左端是个Φ12mm的圆柱面其长度为4mm，此圆柱面左端是个轴肩，其高度为1mm。此轴肩左端是个圆锥面，其大端直径为Φ16mm，长度为15mm。圆锥面的左端是个Φ16m