1、哈斯數控機床刀具及夾具的設置與管理第一部分：工件夾具 首先應注意：在將任何類型的工件夾具放置在機床工作臺上之前，應確保工作臺清潔，沒有任何切屑或者其他碎屑。夾具與機床之間的切屑以及其他碎屑對二者都會造成損壞?？ㄔ趭A具與工作臺之間的金屬屑可能導致夾具搖晃，所加工的部件也會產生較大誤差。同時應確保工作臺上安裝的所有裝置保持清潔。必須使用鏜磨油石打磨定位表面。由此可確保定位表面不會存在任何可能損壞工作臺的毛刺、勾縫。如果預備將工件夾具保留在工作臺上，應涂抹少量防銹油或者WD-40®， 避免工作臺和工件夾具生銹、腐蝕。 在設置哈斯CNC銑床時首先需要確定如何在機床上固定工

2、件。銑削加工操作中有三種基本類型的工件夾具：臺鉗、夾鉗以及卡盤。在機床上固定工件的最常用方法為銑床臺鉗。為了精確加工，在設置臺鉗時必須使夾緊表面平行于X或Y軸。該操作可通過指示器實現。按照下面的簡單程序可快速、輕松測量銑床臺鉗。 1.在工作臺上安裝銑床臺鉗，將T形螺母以及螺栓放置到位。 2.緊固臺鉗右側的螺栓，只需稍稍擰緊左側的螺栓。 3.將磁性底座放在Z軸頭部底端的任意位置。為了確保顯示讀數精確，磁性底座應安裝在頭部的堅固部位。緩進機床軸，使指示器頭部到達臺鉗右側，位于希望測量的夾緊表面上。查看指示器的頭部，使其表盤顯示讀數，并設置零位。4.在整個夾緊表面上緩緩

3、移動指示器，在臺鉗左側停止。確定臺鉗需要移動的方向，輕敲臺鉗直至指示器返回零點。注：右側螺栓緊固，臺鉗將圍繞該點旋轉。使指示器慢慢返回臺鉗右側，復位零點。慢慢返回左側，輕敲臺鉗，直至指示器顯示零點。現在應已非常接近平行位置。重復上述步驟，直至指示器在整個表面保持零點。5.在整個臺鉗卡爪上顯示均勻讀數后，首先緊固左側螺栓，然后緊固右側螺栓。最后在整個表面移動指示器，確保仍然平行于機床行程。 提示：使用軟錘或香檳錘將夾具或臺鉗輕敲到位。使用球形斧錘或其他硬質物體可能損壞夾具。 確保在銑床臺鉗中定位工件時，將工件放在臺鉗中央。不應將工件的大部份懸掛在臺鉗側面。這會導致移動卡爪扭曲

4、工件，從而大大降低夾緊力。如果您試圖在懸掛工件中鉆孔，Z軸推力可能導致工件的鉆孔點下壓，而工件的另一側上抬。如果需要在臺鉗中的工件上鉆通孔，請使用階梯形卡爪。階梯形卡爪可懸空固定工件，并離開臺鉗底部。由此可在工件下方留出間隙，以免在鉆通孔時鉆入臺鉗。如果只有硬質鋼卡爪，沒有階梯形卡爪，可在臺鉗中使用一組平行桿，固定工件，使其離開臺鉗底部。必須檢驗平行桿是否為相同尺寸，以確保工件設置平穩。 提示：大多數高精度銑床臺鉗都在定位表面上配有鍵槽及鍵。由于所有哈斯銑床都配有高精度T形槽，與X軸對正，因此可使用臺鉗上的鍵在T形槽內定位臺鉗。由此可確保臺鉗垂直于工作臺。如果您的臺鉗沒有配置鍵，則可

5、使用臺鉗底板（在底部配有鍵或合銷），以便定位T形槽。在頂部，可加工一系列孔，以便將底板連接在機床工作臺上，螺紋孔可用于將臺鉗連接在底板上。在T形槽內定位底板，并用螺栓固定在工作臺上。在底板上安裝臺鉗，按照上述方法檢查平行度?，F在，每次使用臺鉗時，只需在T形槽內定位底板，使用螺栓固定即可。在高精度加工中，仍然必須檢查平行度，并進行少量調整。 在使用夾鉗通過向下壓力固定部件時，必須確保夾鉗降低以接觸部件，返回時升高。大多數下壓夾鉗使用螺旋千斤頂或者與夾鉗上的鋸齒嚙合的鋸齒塊，來支撐夾鉗末端，即與接觸部件相對的一端。夾鉗的鋸齒端必須高于夾鉗接觸端。否則，夾鉗將接觸部件的邊緣，而非頂部。這會

6、大大降低用于固定部件的夾緊力，并可能在部件頂部表面與側面結合處造成凹陷。如果使用螺旋千斤頂式的夾鉗，應確保螺旋千斤頂沒有直接靠在銑床工作臺上。必須使用較厚的墊片或者其他材料保護銑床工作臺。提示：在生產中使用夾鉗時，應定期檢查螺旋千斤頂調整情況，以確保夾鉗螺旋千斤頂一端高于接觸端。在任何情況下，固定螺栓應盡可能靠近被夾緊的工件，以便傳遞最大夾緊壓力。 在需要夾緊圓柱表面時，使用安裝在機床工作臺上的3爪卡盤可能最為適合。 提示：如果已經完成圓柱表面的加工，應在卡盤上安裝一套軟卡爪。使用端銑刀加工卡爪，直至達到希望夾緊的表面的準確直徑。應記住在加工卡爪時，必須夾緊卡盤。最好使用一

7、塊棒料或六角螺母只要保證卡爪緊固，并給刀具留有空間，以便切削至所需深度。如果您正在加工銑床臺鉗上的軟卡爪也可如此操作。臺鉗必須在執行任何加工操作之前夾緊。第二部分：設置偏置 在許多場合下，CNC程序員都在程序中將Z軸零點設置在原料的頂部。但通常原料表面并不平坦，而且并不完全平行于任何軸。 提示：如果你需要從原料頂部設置刀具長度偏移，而且需要獲得精確的刀具長度值，應在原料上輕輕過刀。這樣就可從平坦、清潔的表面測量刀具。您也可從用于固定部件的夾具開始設置刀具長度偏移，然后逐漸增加Z軸工件坐標偏移值，直至正值，并等于部件厚度為止。 在設置刀具長度偏移時，朝Z軸零點向下緩

8、進刀具。在接近時，在刀具和工件之間插入一張紙。小心向下移動刀具直至部件頂部盡可能靠近，但紙張仍可移動。在手輪緩進模式中切換至最小增量。在逐漸向下緩慢移動的過程中來回抽紙。您將開始感受到紙張上的拉力。按下OFSET按鍵，然后按下PAGE UP，直至到達對應設置刀具的CLNT (LENGTH) (RADIUS)頁面。將光標置于GEOMETRY欄，然后向下移至正在設置的刀具編號。按下TOOL OFSET MESUR?？刂圃O備將讀取屏幕底部記錄的Z軸絕對機床位置，并將其作為對應刀具編號的刀具長度輸入。 提示：在設置TLO (刀具長度偏移)時，如果按下TOOL OFSET MESUR按鈕是按下

9、狀態，應記錄Z軸的絕對機床位置。否則，控制設備中的設置64應關閉。 在設置工件坐標偏移時，您必須準確的定位X軸與Y軸零點。記住，您正在測量的是主軸中心線與工件上或者夾具上的某個位置。如果測量的是工件或者夾具的邊緣，那么最常用的工具是邊緣探測器。 邊緣探測器由兩個同心圓筒構成，用彈簧連接在一起。在使用時，將邊緣探測器放置在套爪卡盤內，稍稍偏移兩半，以便在旋轉時產生擺動。然后將部件緩緩推入邊緣探測器的擺動端。邊緣探測器將向上對中，然后突然失去同心度。此時，沿著Z軸正向緩緩移動邊緣探測器，升高至工件上方。現在，緩進正在定位的軸，移動距離等于邊緣探測器的半徑。確保您正處于標有&qu

10、ot;WORK ZERO OFFSET"的頁面中，且光標位于G CODE (G54, 等等)欄的正確行上。使光標跨過正確的軸，按下PART ZERO SET按鈕，并確認輸入正確的欄。提示：如果您正在從工件設置TLO，只需要設置X和Y軸的工件坐標偏移。Z軸工件坐標偏移可通過刀具長度偏移補償。 提示：在使用邊緣探測器時，1000-1500 rpm的主軸轉速比較適合。 如果你需要找到某個孔或圓形部件的中心線，Indicol是一種很有用的工具。這是一種千分表的固定裝置。配有C形夾，可將Indicol連接至機床主軸中的刀架。Indicol還有兩個或三個可調節臂，以及末端的一

11、個夾鉗，用于固定千分表?？烧{節臂可用于定位指示器，使旋轉直徑與孔徑相同。 為了找到孔的中心線，將指示器頭部定位在孔上方，然后手動旋轉刀架。可檢查指示器頭部的旋轉直徑是否與孔徑大致相同，確定當前位置的偏心度。調節X 和Y 軸，在將指示器向下移入孔中之前，盡可能靠近。一旦靠近，緩緩下降Z軸，使指示器頭部進入孔中，調節臂，使指示器顯示讀數。旋轉指示器，使其接觸四個象限中某個象限的表面(X+, X-, Y+,或者Y-)。現在，設置指示器零點，并旋轉180度。指示器的移動距離是軸的調整距離的二倍。如果您的指示器在負向上移動0.016，則軸在正向上的緩進距離為0.008。 現在，指示器

12、旋轉90度，然后復位零點。指示器旋轉180度，找到其他軸需要調整的距離以及方向。記住，為了找到孔的中心線，指示器移動的距離是軸緩進距離的二倍。對于較小的孔徑，這個操作程序比較困難，但非常精確。在每一個軸中，您可找到孔的精確的中心線，誤差不超過0.0001英寸。提示：在查找孔以及圓形部件的中心線時，同軸指示器可節省大量時間。該指示器安裝在套爪卡盤內，在主軸旋轉過程中使用。制造商聲稱這些指示器可用于高達800 rpm的轉速，但是50到100 rpm范圍比較理想；如果主軸轉速過高，很難分辨哪一根軸需要調節。固定臂可在主軸旋轉過程中使指示器表面保持靜止。每一次旋轉主軸，指示器表盤都將顯示其偏心度。您只

13、需在觀察指示器的運動時緩進機床軸即可。即使指示器的偏心度高達0.250英寸也可啟動旋轉，而且在幾秒內即可完成調節，因此節省了時間。 第三部分：刀架 選擇適當的刀架與選擇適當的刀具同等重要。對于所有加工場合，應盡可能選擇最短的刀架。此外，刀具在刀架中的設置應盡可能增加距離。這樣可增加刀架對刀具的夾持力，并減少振動。主軸頭部與刀尖的距離越短，整個裝置的剛性就越好。在切削時，增加剛性意味著振動更少。哈斯自動化機械公司建議轉速高達10,000 rpm或者更高的刀架的平衡應符合G2.5或者更高要求（在最高轉速下）。您可使用預平衡的刀架，但在刀架中安裝刀具時應再次平衡。刀架中的刀具應被

14、提供充分的支撐，只有少部分沒有支撐提示：平衡刀架只會改善加工狀況?？裳娱L主軸以及刀具的使用壽命，還可改善部件表面質量以及尺寸精度。如果安裝刀具的刀架平衡不符合G2.5規范要求，可能產生較差的工件表面質量，并損壞主軸。 提示：如果要求主軸轉速超過10,000 rpm，而且必須平衡刀架，那么不應使用配有固定螺絲的端銑刀架。由于固定螺絲產生單向夾緊力，因此端銑刀架無法使刀具正常運轉（與主軸同心）。最適合高速應用的刀架為收縮配合刀架，套爪卡盤（配有平衡螺母），以及夾頭或者液壓夾頭。這些刀架可在刀具上產生均勻的夾緊力，因此TIR 幾乎為零。 提示：對于高速加工，圓柄刀具不應帶有Wel

15、don平面。Weldon平面會由于重量分布不均勻導致失去平衡。從刀架中延伸出的刀具長度應盡可能短。 第四部分：切削刀具 在選擇切削刀具時，首先應考慮需要執行的操作。這里簡單介紹了銑削操作中最常用的基本刀具。鉆頭 鉆頭用于在工件上加工圓柱形孔。鉆孔可以是通孔或者盲孔。盲孔是指沒有完全貫穿工件的孔。通常，工程圖紙上都會規定某個鉆孔需要鉆至“外徑深度”。這表示孔徑必須為規定深度，不考慮鉆頭的斜角頭部。在測量刀具長度偏移時，所測量的是鉆頭及其頭部的長度。那么鉆孔的深度應該達到多少才能獲得正確的外徑深度？您需要知道鉆尖的長度。 提示：鉆尖的長度取決于刀鋒角以及鉆頭

16、直徑。鉆頭直徑乘以某個常量即可得到鉆尖的長度；常量的值取決于鉆尖角度（大多數標準高速鋼鉆頭的鉆尖角為118度）。 對于鉆尖角為： 118度 135度 141度 鉆頭直徑乘以： 0.3 0.207 0.177 使用這些常量可計算鉆尖長度，誤差只有千分之幾英寸。 中心鉆 中心鉆是一種小型鉆頭，配有引導點。用于加工小徑孔，孔壁帶有錐度。如果孔的位置必須保持較小公差，應首先使用中心鉆，然后使用麻花鉆光整孔。中心鉆孔錐形壁面可保持麻花鉆在開始鉆入工件時對正。 提示：許多機床都使用這種經驗方法：如果中心鉆孔的直徑公差不重要，應盡可能增加鉆孔深度。

17、在0.375英寸直徑以下，使用標準60度中心鉆孔加工的孔徑將接近鉆孔深度。對于較大的中心鉆 0.375英寸或者更大 深度與直徑比例更大，因此偏差可能達到0.080至0.100英寸。 擴孔鉆 擴孔鉆用于去除鉆孔中的少量材料。擴孔鉆可使孔徑公差達到極小范圍，并可獲得極高的表面質量。首先應鉆孔，在孔壁面保留0.005至0.015英寸余量，然后由擴孔鉆清除。提示：在擴孔時，孔的尺寸以及位置精度的最佳狀態是按照下列步驟操作：首先鉆孔，然后鏜孔，最后擴孔。 提示：擴孔的余量取決于孔徑。一般情況下： 對于孔徑小于1/2"的孔 對于孔徑大于1/2&q

18、uot;的孔 直徑余量低于0.0150" 直徑余量0.030" 工件材料的類型以及孔的加工方法都會影響加工余量。 提示：在使用G85 (鏜入，鏜出) 固定循環進出擴孔鉆時，可加工出精度最高，最均勻的表面。許多人都試圖使用G81 (鉆孔)固定循環節省時間，該循環將刀送入后，快速退出。其加工速度超過G85，但通常會在孔的圓柱形表面上產生螺旋痕跡。盡管這種痕跡非常輕微，而且不會影響孔的尺寸，但某些客戶會因為孔的外觀而拒絕接受。 絲錐 絲錐用于在鉆孔內加工螺紋。 注：在使用銑床攻絲時必須特別小心。提示：如果您使用

19、可執行剛性攻絲的機床，進給速度（英寸每分）螺距×轉/分。此外，攻絲尺寸不得超過1.5 x絲錐的外徑。如果接觸長度超過緊固件直徑的1.5倍，螺紋連接的強度將不再增加。如果您需要增加螺紋深度，首先使用機床攻絲，然后手動攻絲至最終深度。如果深度超過1.5 x孔徑，絲錐斷裂的可能性會大大增加。切屑控制較為困難。在盲孔攻絲時，必須盡可能鉆至最大深度，以免在絲錐下方擠壓切屑。使用螺旋槽絲錐可將切屑帶出螺紋孔。為了進一步減少攻絲的困難，應確保所有需要攻絲的孔內沒有切屑，并使用專用于所加工材料的攻絲液。 提示：螺孔鉆尺寸為特定絲錐規定的孔徑。對于75%有效螺紋而言，用于確定正確鉆孔尺寸的公

20、式為： D 1/N，其中 D = 絲錐外徑 N = 每英寸的螺紋圈數 75%螺紋深度的螺紋孔，強度只比100%螺紋深度的螺紋孔低5，且切削力只需1/3。 端銑刀 端銑刀的形狀類似于鉆頭，但底部平坦。主要用于刀具側面切削，加工工件的輪廓。提示：在使用刀具補償功能（G41 以及 G42）編程，進行端銑刀輪廓切削或者型腔刀具軌跡時，調節加工部位尺寸非常靈活。使用刀具補償功能可調節原料的切削量。端銑刀磨損時，少量偏移調節可確保每一個部件都有相同的尺寸。您還可使用不同尺寸的刀頭，讓機床沿著原來設置的刀具路徑切削出相同的部件尺寸。 圓鼻

21、端銑刀 圓鼻端銑刀與普通的端銑刀相同，但在凹槽與端銑刀底部相交的彎角處有一半徑。該半徑最大可達到刀具直徑的一半。提示：圓鼻端銑刀在加工壁面與底面之間的圓角時非常有效。而且可提高端銑刀的強度。在加工硬質材料時，標準端銑刀的尖角容易碎裂，而且磨損速度比圓鼻端銑刀更快。圓鼻端銑刀的半徑在切入工件時更為緩和。 球銑刀 球銑刀是一種圓角半徑正好等于刀具直徑一半的圓鼻端銑刀。這使得刀尖的形狀正好為球形。還可像端銑刀一樣用刀具的側面切削。提示：球銑刀的主要用途是加工放樣曲面。刀具的球形輪廓能夠沿著任何起伏表面移動，并可沿著刀具的“球狀末端”切削任何位置。由于球能夠在表面上滾動，

22、因此球銑刀可用于切削任何此類表面。 嵌齒端銑刀 嵌齒端銑刀與標準端銑刀相同，但配有可更換的硬質合金刀片。提示：嵌齒端銑刀用于在更高速度下切削硬質合金之外的金屬。這種刀具的直徑范圍很廣，能夠實現更大深度的切削。這一點非常有用，但在使用這些刀具時，最好計算切削所需的功率。在哈斯控制設備上，這只是小菜一碟：在前面板上有一個按鈕標有“HELP/CALC”。按下該按鈕可打開幫助菜單，再次按下可打開計算器功能。使用PAGE UP/PAGE DOWN按鍵可在下列三個頁面之間滾動：三角學幫助，圓形內插幫助，以及銑削幫助。每一個頁面在左上角都有一個簡單的計算器。在銑削幫助頁面上，可求解三個方

23、程： 1. SFM = (刀具直徑英寸) * RPM * 3.14159 / 12 2. (切屑載荷英寸) = (進給速度英寸/分) / RPM / 槽數 3. (進給速度英寸/分) = RPM / (螺距) 在使用這三個方程時，您可輸入已知參數，控制設備將計算并顯示剩余的未知數。在計算切削所需功率時，必須輸入RPM，進給速度，槽數，切削深度，切削寬度并從菜單中選擇某一材料。如果更改上面的任一數值，計算器都會自動更新切削所需功率。 選擇刀具時下一步需要考慮的是切削的材料。在金屬加工行業中最常見的切削材料可分為兩類：不含鐵與含鐵材料。不含鐵材料包

24、括鋁和鋁合金、銅和銅合金、鎂合金、鎳與鎳合金、鈦與鈦合金。普通的含鐵材料包括碳鋼、合金鋼、不銹鋼、工具鋼，以及含鐵鑄造材料例如鑄鐵。不含鐵金屬比較軟，容易切削，但鎳與鈦除外。含鐵金屬通常較硬，難于切削。 在選擇刀具時，刀具材料是最重要的考慮因素。大部分上述刀具都采用三種基本材料：高速鋼、硬質合金以及硬質合金嵌齒。幾乎所有這些基本刀具材料都可用于切削各種材料。區別只在性能。高速鋼刀具的硬度非常高，但耐磨性較差。硬質合金的耐磨性非常好，但容易碎裂。硬質合金適合在較高轉速和進給速度下切削材料，但價格更貴。硬質合金嵌齒刀具非常適合大批量生產場合，因為每一個嵌齒上都有多個切削邊。某個切削邊磨損

25、后，您可分度至另一個切削邊，在所有切削邊都已用過之后，只需更換嵌齒，而非整個刀具。 提示：如果您正在使用高速鋼鉆頭，必須首先使用中心鉆。然后再鉆孔。這可確保鉆孔的正確位置。如果你正在使用硬質合金鉆頭，沒有必要首先將鉆頭居中，因為硬質合金鉆頭配有自行對中的刀尖。如果使用硬質合金鉆頭鉆削已經執行中心鉆加工的孔，則會損壞鉆頭。外切削邊緣會在鉆頭開始切削之前接觸錐形壁面。這會對外切削邊造成沖擊，并導致鉆頭碎裂。硬質合金鉆頭必須首先從刀尖開始切削，然后再使用外切削邊。 這些刀具材料都可采用各種不同的涂層以提高其性能。目前最常用的三種涂層材料為氮化鈦 (TiN)，碳氮化鈦 (TiCN)

26、，以及氮化鋁鈦(TiAlN)。TiN涂層的金色非常容易識別。TiN涂層的優點是表面硬度更高、刀具使用壽命更長、耐磨性更好、潤滑性更佳，可減少摩擦，并降低邊緣積聚。TiN涂層主要用于加工低合金鋼和不銹鋼。相比較TiN而言，TiCN涂層顏色為灰色，硬度更高。其優點在于切削速度和進給速度更高(與TiN相比可提高40% 至60%)，金屬切除速度更快，而且具有極佳的耐磨性能。TiCN涂層可加工所有材料。TiAlN涂層呈現灰色和黑色，主要用于加工硬質合金。適合非常高的加工溫度，最高可達800，這使其非常適合不使用冷卻劑的高速加工場合。推薦使用壓縮空氣清除切削區域的切屑。這種刀具非常適合硬質鋼、鈦以及鎳合金

27、，包括鑄鐵以及高硅鋁之類的磨蝕性材料。 在選擇端銑刀時，凹槽數或切削邊數是一個重要因素。端銑刀的槽越多，槽的尺寸就越小或者越窄。雙槽端銑刀的中心實心部分大約為端銑刀直徑的52。三槽端銑刀的中心部分為直徑的56%，四槽或者槽數更多的端銑刀的中心部分為直徑的61%。這表示端銑刀的槽數越多，切削中的剛性就越高。建議兩槽端銑刀用于較軟的粘性材料，例如鋁和銅。建議四槽端銑刀用于較硬的鋼材。 第五部分：切削速度以及進給速度 切削速度指的是刀具的切削邊相對于工件的移動速度，以英尺/分（SFM）為單位。進給速度指的是工件進入刀具的速度，以英寸/分（IPM）（或者毫米）為單位。進給

28、速度和切削速度會影響切削的完成時間、刀具的使用壽命、加工表面質量以及機床所需功率。切削速度主要取決于需要切削的材料以及刀具材料。為了計算正確的主軸轉速（轉/分RPM），將SFM建議值乘以3.82，然后除以刀具直徑。3.82為將SFM轉換為RPM的常數。進給速度取決于切削的寬度和深度，所需表面質量以及許多其他變量。所需的進給速度每齒進給量×齒數×主軸轉速。 提示：可參考機械手冊©或者其他參考資料以計算正確的速度。大多數刀具制造商都可根據所需切削材料提供一般性的刀具指導。許多制造商甚至可提供現場服務，幫助您選擇正確的刀具、涂層以及切削速度。 提示：

29、盡管制造商提供的刀具速度以及進給速度參考資料可方便您的使用，但僅供參考。在許多場合下，這些數字適用于理想情況，因此不一定適合實際應用。在根據切削條件調整刀具時，經驗非常重要。切削過程中可能出現振動，因此可能需要改變切削速度以及進給速度以消除這些現象。 提示：哈斯控制設備配有標準的計算器功能，可幫助操作員執行三角、圓形內插以及銑削計算。如需使用這些功能，只需兩次按下HELP/CALC按鈕，然后使用PAGE UP或者PAGE DOWN選擇希望使用的計算器。輸入提示數據，控制設備將自行計算。 在最短時間內設置CNC銑床，使其能夠加工質量最高的部件需要注意兩個方面。首先需要掌握充分的常識。其次，應精通本文中所提到的各個方面。許多資源都可提供關于這些方面的有用信息。哈斯自動化機械公司應用部門可為您解答所有關于哈斯機床的問題，以及在加工中可能遇到的一些問題。此外，刀具制造商也可針對其產品為您提供咨詢服務。最后，您還可在因特網上查找大量信息。 第六部分：自動刀具管理 用戶可利用哈斯控制設備監控機床功能，記錄機床所使用的刀具的數據?？刂圃O備可按照刀具編號監控刀具，并記錄主軸載荷，進給時間以及每一把刀具的使用情