數控加工編程的基本概念

2006-7-1915:40:28【文章字體：太史小】打印收藏關閉

1.數控編程

所謂數控編程就是把零件的工藝過程、工藝參數、機床的運動以及

刀具位移量等信息用數控語言記錄在程序單上，并經校核的全過程。為了與

數控系統的內部程序（系統軟件）及自動編程用的零件源程序相區別，把從

外部輸入的直接用于加工的程序稱為數控加工程序，簡稱為數控程序。

數控機床所使用的程序是按照一定的格式并以代碼的形式編制的。

數控系統的種類繁多，它們使用的數控程序的語言規則和格式也不盡相同，

編制程序時應該嚴格按照機床編程手冊中的規定進行。編制程序時，編程人

員應對圖樣規定的技術要求、零件的幾何形狀、尺寸精度要求等內容進行分

析，確定加工方法和加工路線；進行數學計算，獲得刀具軌跡數據；然后按

數控機床規定的代碼和程序格式，將被加工工件的尺寸、刀具運動中心軌跡、

切削參數以及輔助功能（如換刀、主軸正反轉、切削液開關等）信息編制成

加工程序，并輸入數控系統，由數控系統控制機床自動地進行加工。理想的

數控程序不僅應該保證能加工出符合圖紙要求的合格工件，還應該使數控機

床的功能得到合理的應用與充分的發揮，以使數控機床能安全、可靠、高效

地工作。

2.數控加工程序編制的方法

數控編程大體經過了機器語言編程、高級語言編程、代碼格式編程

和人機對話編程與動態仿真這樣幾個階段。在上個世紀70年代，美國電子

工業協會（EIA）和國際標準化組織（ISO）先后對數控機床坐標軸和運動方

向、數控程序編程的代碼、字符和程序段格式等制定了若干標準和規范(我

國按照ISO標準也制定了相應的國家標準和部頒標準)，從而出現了用代碼

和標示符號，按照嚴格的格式書寫的數控加工源程序一一代碼格式編程程

序。這種編寫源程序技術的重大進步，意義極為深遠。在這種編程方式出現

后，凡是數控系統不論檔次高低，均具有編程功能。因為編程過程的大為簡

化，使得機床操作者只要查閱、細讀系統說明書就有能力編程。從而使數控

機床走向大范圍、廣領域的應用。

數控加工程序編制方法主要分為手工編程與自動編程兩種：

(1)手工編程

手工編程是指從零件圖紙分析、工藝處理、數值計算、編寫程序單、

直到程序校核等各步驟的數控編程工作均由人工完成的全過程。手工編程適

合于編寫進行點位加工或幾何形狀不太復雜的零件的加工程序，以及程序坐

標計算較為簡單、程序段不多、程序編制易于實現的場合。這種方法比較簡

單，容易掌握，適應性較強。手工編程方法是編制加工程序的基礎，也是機

床現場加工調試的主要方法，對機床操作人員來講是必須掌握的基本功，其

重要性是不容忽視的。

(2)自動編程

自動編程是指在計算機及相應的軟件系統的支持下，自動生成數控

加工程序的過程。它充分發揮了計算機快速運算和存儲的功能。其特點是采

用簡單、習慣的語言對加工對象的幾何形狀、加工工藝、切削參數及輔助信

息等內容按規則進行描述，再由計算機自動地進行數值計算、刀具中心運動

軌跡計算、后置處理，產生出零件加工程序單，并且對加工過程進行模擬。

對于形狀復雜，具有非圓曲線輪廓、三維曲面等零件編寫加工程序，采用自

動編程方法效率高，可靠性好。在編程過程中，程序編制人可及時檢查程序

是否正確，需要時可及時修改。由于使用計算機代替編程人員完成了繁瑣的

數值計算工作，并省去了書寫程序單等工作量，因而可提高編程效率幾十倍

乃至上百倍，解決了手工編程無法解決的許多復雜零件的編程難題。

CNC技術的發展相當迅速，這大大提高了模具加工的生產率，其中運

算速度更快捷的CPU是CNC技術發展的核心。CPU的改進不僅僅是運算速度

的提高，而且速度本身也涉及到了其它方面CNC技術的改進。正因為近幾年

CNC技術發生了如此大的變化，才值得我們對當前CNC技術在模具制造業的

應用情況作一個綜述。

程序塊處理時間及其它由于CPU處理速度的提高，以及CNC制造商

將高速度CPU應用到高度集成化的CNC系統中，CNC的性能有了顯著的改善。

反應更快、更靈敏的系統實現的不僅僅是更高的程序處理速度。事實上，一

個能夠以相當高的速度處理零件加工程序的系統在運行過程中也有可能象

一個低速處理系統，因為即使是功能完備的CNC系統也存在著一些潛在的問

題，這些問題有可能成為限制加工速度的瓶頸。

目前大多數模具廠都意識到高速加工需要的不僅僅是較短的加工程

序處理時間。在很多方面，這種情況和賽車的駕駛很相似。速度最快的賽車

就一定能贏得比賽嗎？即使是一個偶爾才觀看車賽的觀眾都知道除速度以

外，還有許多因素影響著比賽的結果。

首先，車手對于賽道的了解程度很重要：他必須知道何處有急轉彎,

以便能恰如其分地減速，從而安全高效地通過彎道。在采用高進給速度加工

模具的過程中，CNC中的待加工軌跡監控技術可預先獲取銳曲線出現的信息,

這一功能起著同樣的作用。

同樣的，車手對其他車手動作以及不可確定因素的反應靈敏程度與

CNC中的伺服反饋的次數類似。CNC中伺服反饋主要包括位置反饋、速度反

饋和電流反饋。

當車手駕車繞賽道行駛時，動作的連貫性，能否熟練地剎車、加速

等對車手的臨場表現有著非常重要的影響。同樣地，CNC系統的鐘形加速/

減速和待加工軌跡監控功能利用緩慢加速/減速來代替突然變速，以保證機

床的平穩加速。

除此以外，賽車和CNC系統還有其它相似的地方。賽車發動機的功

率類似于CNC的驅動裝置和電機，賽車的重量可以和機床中運動構件的重量

相提并論，賽車的剛度和強度則類似于機床的強度和剛度。CNC修正特定路

徑誤差的能力與車手具備的將賽車控制在車道內的能力極其相似。

另一個與目前CNC相似的情況是，那些速度不是最快的賽車往往需

要技術全面的車手。過去只有高檔的CNC才能在高速切削的同時保證較高的

加工精度。如今，中、低檔的CNC所具備的功能也有可能令人滿意地完成工

作。雖然高檔CNC具備目前所能獲得的最佳性能，但也存在著這種可能，即

你所使用的低檔CNC具有與同類產品中高檔CNC一樣的加工特性。過去，限

制模具加工最高進給速度的因素是CNC,今天則是機床的機械結構。在機床

已處于性能極限的情況下，更好的CNC也不會使性能再提高。

CNC系統的內在特性

以下是目前模具加工過程中的一些基本的CNC特性:

曲線曲面的非均勻有理B樣條(NURBS)插補

該項技術采用沿曲線插補的方式，而不是采用一系列短直線來擬合

曲線。這一技術的應用已經相當普遍。許多模具行業目前使用的CAM軟件都

提供了一個選項，即生成NURBS插補格式的零件程序。同時，功能強大的CNC

還提供了五軸插補功能以及與此相關的特性。這些性能提高了表面精加工的

質量，改善了電機運行的平穩度，提高了切削速度，并使零件加工程序更小。

更小的指令單位

大多數的CNC系統向機床主軸傳遞運動和定位指令的單位不小于1

微米。在充分利用CPU處理能力提高這一優勢后，一些CNC系統的最小指令

單位甚至可達到1納米(0.000001mm)0在指令單位縮小1000倍后，可獲得

更高的加工精度，可使電機運行得更平穩。電機運行的平穩使得一些機床能

夠在床身振動不加大的前提下，以更高的加速度運行。

鐘形曲線加速/減速

也稱作為S曲線加速/減速，或爬行控制。與使用直線加速方式相比,

這種方式可使機床獲得更好的加速效果。與其它加速方式相比，也包括直線

方式和指數方式，采用鐘形曲線方式可獲得更小的定位誤差。

待加工軌跡監控

這一技術已被廣泛使用，該技術具有眾多性能差異，使其在低檔控

制系統中的工作方式與高檔控制系統中的工作方式得以區別開來。總的來

講，CNC就是通過加工軌跡監控來實現對程序的預處理，以此來確保能獲得

更優異的加速/減速控制。根據不同的CNC的性能，待加工軌跡監控所需的

程序塊數量從兩個到上百個不等，這主要取決于零件程序的最短加工時間和

加速/減速的時間常數。一般而言，要想滿足加工要求，至少需要十五個待

加工軌跡監控程序塊。

數字伺服控制

數字伺服系統的發展如此迅速，以至于大多數機床制造商都選擇該

系統作為機床的伺服控制系統。使用該系統后，CNC能夠更及時地控制伺服

系統，而且CNC對機床的控制也變得更精確。

數字伺服系統的作用如下：

將提高電流環路的采樣速度，再加上電流環控制的改善，從而降低

電機溫升。這樣，不僅可以延長電機的壽命，還可以減少傳遞到滾珠絲杠的

熱量，從而提高絲杠的精度。除此之外，采樣速度的加快還可以提高速度回

路的增益，這些都有助于提高機床的整體性能。

由于許多新的CNC使用高速序列與伺服回路相連，因此通過通訊鏈

路，CNC可獲得更多的電機和驅動裝置的工作信息。這可提高機床的維護性

能。

連續的位置反饋允許在高速進給的情況下進行高精度的加工。CNC

運算速度的加快使得位置反饋的速率成為制約機床運行速度的瓶頸。在傳統

的反饋方式中，隨著CNC和電子設備的外部編碼器的采樣速度的變化，反饋

速度受到信號類型的制約。采用串行反饋，這一問題將得到很好的解決。即

使機床以很高的速度運行，也可達到精密的反饋精度。

直線電機

近幾年來，直線電機的工作性能和歡迎度有了顯著的提高，所以很

多加工中心采用了這一裝置。至今，Fanuc公司至少已經安裝了1000臺直線

電機。GEFanuc的一些先進技術使得機床上的直線電機的最大輸出力為

15,500N,最大加速度為30g。另一些先進技術的應用使機床的尺寸得以減小,

重量得以減輕，冷卻效率大為提高。所有這些技術上的進步使直線電機在與

旋轉電機相比時，優勢更強：更高的加/減速率；更準確的定位控制，更高

的剛度；更高的可靠性；內部的動態制動。

外部附加特性：開放式CNC系統

采用開放式CNC系統的機床發展非常迅速。目前可供選擇的通訊系

統的通訊速度都較高，因而出現多種類型的開放式CNC結構。絕大多數的開

放式系統將標準的PC機的開放性與傳統CNC的功能相結合。這樣做最大的

好處在于：即使機床的硬件已經過時，開放式的CNC仍然允許其性能隨現有

技術和加工要求改變。借助于其它軟件，還可以向開放式CNC中添加其它功

能。這些性能可以是與模具加工密切相關的，也可以是與模具加工關系不大

的。通常情況下，模具車間使用的開放式CNC系統具有以下這些常用的功能

選擇：

價格低廉的網絡通訊；

以太網；

自適應控制功能；

可供連接條形碼閱讀器、刀具序列號閱讀器和/或托盤序列號系統的

接口；

保存和編輯大量零件程序的功能；

存儲程序控制信息的采集；

文件處理功能;

CAD/CAM技術的集成和車間規劃；

通用的操作界面。

最后一點極為重要。因為模具加工對操作簡單的CNC的需求越來越

大。在這個概念中，最重要就是不同的CNC具有相同的操作界面。就一般情

況而言，不同機床的操作人員必須分開培訓，因為不同類型的機床，以及不

同制造商生產的機床使用的CNC界面都不相同。開放式CNC系統為整個車間

使用同一個CNC控制界面創造了機會。

現在，機床的所有者即使不懂C語言，也可以為CNC操作設計自己

的界面了。此外，開放式系統的控制器允許根據個人的需要，設定不同的機

器運轉方式。這樣操作者、編程人員和維修者可按自己的要求進行設置。在

使用時，屏幕上只出現他們需要的特定信息。采用這樣的方式可減少不必要

的頁面顯示，有助于簡化CNC操作。

五軸加工

在制造復雜模具的過程中，五軸加工的應用變得越來越廣。使用五

軸加工，可以減少加工一個零件所需的工裝或/和機床的數量，加工過程所

需的設備數量將被減至最低，與此同時也降低了總的加工時間。CNC的功能

越來越強，這使得CNC制造商能夠提供更多的五軸特性。

從前只有高檔CNC才具備的功能，如今也被用在中檔產品上。對于

那些從未使用過五軸加工技術的廠家而言，這些特性的應用使得五軸加工變

得更簡單。將目前的CNC技術用于五軸加工，使得五軸加工具備以下優勢：

減少專用工具的需求;

允許在完成零件程序后再設定刀具的偏置；

支持通用程序的設計，這樣經過后處理的程序可以在不同機床之間

互換使用；

提高精加工的質量；

可用于不同結構的機床，這樣就不必在程序中說明是主軸還是工件

在繞中心點轉動。因為這將由CNC的參數來解決。

我們可以用球形銃刀的補償的例子來說明為何五軸特別適用于模具

加工。在零件和刀具繞中樞軸旋轉時，為了準確地補償球形銃刀的偏置，CNC

必須能夠在X、Y、Z三個方向動態地調整刀具的補償量。保證刀具切觸點的

連續，有利于提高精加工的質量。

此外，五軸CNC的用途還表現在：與繞主軸旋轉刀具相關的特性，

與繞主軸旋轉零件相關的特性，以及允許操作者采用手動方式改變刀具矢量

的特性。

當采用刀具的中軸線作為回轉軸線時，原來Z軸方向的刀具長度偏

置將被分成X、Y、Z三個方向的分量。另外，原來X、Y軸方向的工具直徑

偏置也被分為X、Y、Z軸三個方向的分量。由于在切削工程中，刀具可以沿

旋轉軸方向做進給運動，所有這些偏置必須動態更新，以便說明連續變化的

刀具的方位。

CNC另一項被稱為“刀具中心點編程”的特性，允許編程人員定義刀

具的路徑和中心點速度，CNC通過旋轉軸和直線軸方向的命令來保證刀具按

照程序運動。這一特性使得刀具的中心點不再隨刀具的變化而變化，這也意

味著：在五軸加工中可以象三軸加工一樣直接輸入刀具的偏置，還可以通過

再一次后置程序來說明刀具長度的改變。這種通過使主軸旋轉來實現轉軸的

運動特性簡化了刀具的編程后置處理。

利用同樣的功能，使工件繞中樞軸旋，機床也可以獲得旋轉運動。

新研制的CNC能夠通過動態地調整固定偏置和旋轉坐標軸來配合零件的運

動。當操作人員采用手動方式來實現機床的慢速進給時，CNC系統同樣起著

重要的作用。新研制的CNC系統同樣允許軸沿著刀具向量的方向緩慢進給，

在沒有刀尖位置變化的前提下，還允許改變刀尖向量的方向（參看上面的插

圖）。

這些特性使得操作人員在使用五軸加工機床的過程中，能夠很容易

地使用目前在模具業廣泛使用的3+2編程法。然而，隨著新的五軸加工功能

的逐漸發展和這種功能逐浙被接受，真正的五軸模具加工機床可能會更普

遍。

1刀具材料的進展

在當今制造業快速發展中，切削加工起著十分重要的作用。制造經濟學認為:

通過提高切削加工的效率，降低制造成本中固定費用的比例，從而較大程度地降低

零件制造的總成本，是提高企業市場競爭力的有效途徑。

刀具材料的性能是提高刀具切削效率的基礎和關鍵技術。本屆展覽會所展示

的刀具材料進展的特點是，開發刀具材料的新牌號，使之更加適應被加工的材料和

切削的條件，從而達到提高切削效率的目的。

首先，新牌號的開發有很強的針對性，面對復雜的多樣化的應用場合和加工

條件，刀具制造商采取“對癥下藥”的做法，取得顯著效果。如肯納公司僅就車削

加工新推出可加工不同材料的牌號就有：加工鋼材的KC9110、加工不銹鋼的KC9225.

加工鑄鐵的KY1310、加工耐熱合金的KC5410、加工淬硬材料的KC5510、加工非鐵

材料的KY1615。新牌號比老牌號平均可提高切削效率15Q20九山高公司推出的加

工鑄鐵的TK1000、TK2000新牌號，比兩年前推出的TX100、TX150可提高切削速度

20%~30乳該公司為加工鋼件開發的TP3000在重切削、斷續切削、大進給的應用中

有很好的可靠性。

鑄鐵和不銹鋼是目前兩種應用較多的材料，提高這兩種材料的加工效率具有

普遍的意義，然而兩者的加工性有很大的差異，有很多公司展出了加工這兩種材料

的專用牌號。如株洲鉆石切削刀具股份有限公司展出的黑金剛刀片系列，是專門加

工鑄鐵的硬質合金刀片，覆蓋了各種應用場合，包括可干式高速加工灰鑄鐵的

YBD052、可高速加工球墨鑄鐵的YBD102、可用于中高速或銃削的YBD152及適用中

低速濕式銃削或斷續條件下車削的YBD252等牌號。試驗數據表明，這些新牌號比現

有的牌號可提高切削速度30婷40%,使用壽命可提高將近40喧50版該公司的YC30T、

YC40T是專門加工不銹鋼的牌號，前者可用250m/min的高速加工lCrl8Ni9Ti,而后

者可大進給大切深加工不銹鋼，提高加工效率，降低加工成本30機

其次，在新牌號的開發中重視基體和涂層的優化組合，只有這樣才能更好地

實現適應性開發的目的。對于高速加工的牌號，其基體應有較高抗塑性變形的能力

和富鉆的表層及抗月牙磨損的涂層；對用于有沖擊的斷續切削牌號，基體和涂層都

要有較好的韌性。山特維克公司車削鑄鐵的專用牌號GC3205、GC3210.GC3215,為

CVD涂層硬質合金，分別用于灰鑄鐵的高速加工、球墨鑄鐵的高速加工、各種鑄鐵

的中低速斷續切削加工，這三種牌號分別采用不同的硬質合金基體和不同厚度的

AI2O3、MT-TiCN涂層。日本三菱綜合材料公司車削鑄鐵用的UC5105、UC5115硬質合

金CVD涂層牌號，前者用于灰鑄鐵或球墨鑄鐵的高速連續切削，采用高硬度的基體,

后者用于球墨鑄鐵的不穩定條件加工，采用強韌的基體；兩者均涂覆微粒A1◎和微

粒且纖維狀的TiCN厚膜。藍幟集團BOEHLERIT公司的車削鑄鐵牌號CasttecLC620H

采用強韌基體，可用于斷續切削，而A1203的表面涂層可減小月牙洼磨損，下面還

有一層互鎖的中間層提高結合強度，能以400m/min高速加工灰鑄鐵。

在加工不銹鋼方面，山特維克公司車削奧氏體不銹鋼的GC2015是具有梯度

區的抗塑性變形和改進熱硬性的基體，加上專為此牌號而設計的TiN-TiN/A1203（多

層）-TiCN涂層，并對涂層表面進行平滑處理，提高了抗磨料磨損、抗剝落、抗積屑

瘤的能力。而韓國K0RL0Y公司的PC9530為銃削不銹鋼的牌號，采用超細顆粒的基

體和PDV涂層。

涂層對新牌號開發的作用還體現在開發陶瓷、金屬陶瓷和PCBN的新牌號方

面，這類材料通過適當犧牲基體的硬度來提高韌性，然后再涂覆耐磨涂層找回耐磨

性，獲得韌而耐磨的綜合性能，成為新的牌號，擴大應用領域，如TaeguTec公司的

PV3010為金屬陶瓷基體的PVDTiAlN涂層牌號。又如肯納公司的KY315為PVD的

TiN/TiCN/TiN涂層金屬陶瓷刀片，擴大了加工范圍，刀具壽命長，加工表面質量好。

第三，新牌號的開發通常還包括相應的槽形和幾何參數的改進，以更好適應

被加工材料的特性及不同工序對斷屑的要求，并起到降低切削力、減小振動等作用，

使切削更加輕快高效。三菱綜合材料公司為加工鋼材開發的四種UE系列硬質合金刀

片牌號所對應的四種槽形。據CemeCon公司介紹，該公司與瑞士Fraise公司合作，

專門根據Fraise公司銃刀的材料、幾何角度、應用場合開發相應的涂層，保證三者

最佳的組合，取得了很好的效果。

從展覽會所展示的新牌號開發的強勁勢頭，顯現出一些具有材料、涂層等開

發能力的大型刀具制造商在新產品開發上的明顯優勢，它們利用在刀具材料和涂層

研發上的綜合實力，不斷研發新的制造工藝技術，改進現有的牌號，提高切削加工

的效率，引領著切削技術的進步，也在市場競爭中處于有利的地位。事實說明，在

當今硬質合金成為主要刀具材料，與各種刀具材料全面進步的態勢中，刀具材料和

涂層是一個刀具企業最核心的技術，不具備這個核心技術的刀具企業很難做強做大。

一些大公司所以能經久不衰，韓國的TaeguTec、KORLOY、DINE所以能迅速崛起和它

們具備這項核心技術有著密切的關系。

類似的情形也發生在高速鋼刀具領域，參展的DORMER公司的高速鋼銃刀，

采用了與高速鋼制造商合作開發的新一代粉末冶金鉆高速鋼(HSCO-XP)?這種高速鋼

與一般方法制造的粉末冶金高速鋼比較，在冶煉過程中去除了90%以上的雜質，強

度提高了20%,從而顯著減少了刀具的崩刃，提高了刀具的可靠性，減少停機時間。

該公司還與高等學校合作開發了專用于銃削的SuperR涂層，是一種復合涂層，底

層為TiN,上面是多層涂層，有很好的物理、機械綜合性能(硬度2800~3000Hv、結

合強度50~70N、耐氧化溫度450~500℃＞摩擦系數0.3~0.4)。

2刀具涂層的多樣化和系列化

在現代切削技術的發展中，涂層技術的貢獻及其對提高切削效率的作用越來

越突現，受到刀具制造商和刀具用戶的高度關注，應用面不斷擴大。據肯納公司的

專家介紹，該公司涂層刀具的比例達85%。在本屆展覽會上既可看到專業涂層公司

為開發新的PVD涂層技術和裝備所取得的進展，也可看到刀具制造商在應用涂層技

術開發新的涂層牌號方面所取得的成績。在采訪中，CemeCon公司的專家介紹了該

公司CC800/9涂層設備有很好的柔性，從涂覆簡單的TiN到Supernitride的系列涂

層和氧化物涂層，多達30種高性能涂層，用戶可根據所需要的特定的涂層性能，通

過對參與反應的氣體、壓力、工件臺轉速及偏壓、磁場等參數的控制，生成不同成

分比例、不同組織與結構的涂層。該公司提供開放式的軟件，并對用戶進行自我開

發工作的培訓。這也是參展的其它涂層公司設備的共同特點。

先進的涂層設備使涂層產品的發展出現了兩個趨勢：

第一是出現了涂層產品的多樣化和系列化。在原有的TiN、TiCN、TiAlN涂

層的基礎上，展出了很多新的涂層，使涂層更好地適應切削加工多樣性的需求，有

適應高速切削、干切削、硬切削的耐磨、耐熱涂層，有適應斷續切削的韌性涂層，

還有適用于干切削及需要降低摩擦系數的潤滑涂層。如Balzers的CrAlN涂層，以

Cr元素代替Ti元素，具有3200Hv硬度和1100℃的氧化溫度的高性能，與TiAlN

比較，韌性更好，更適合用于斷續切削如銃削、滾削。又如日立公司開發的9種涂

層，自成體系，除了常規的TiN、TiCN、TiAlN以外，還開發了以Si元素代替Al

元素的涂層，有適用于硬切削的TiSiN涂層，有潤滑性的CrSiN涂層（該公司稱在

Cr中添加Si使涂層細微化，進一步降低摩擦系數，更適用于鋁、不銹鋼等粘附性

強的材料的加工），有超強耐氧化能力的AlCrSiN涂層和在高溫下具有低摩擦系數的

TiBON涂層。這些有別于TiAlN的涂層，具有不同于TiAlN的特殊性能，為新涂層

的開發打開了更加寬廣的視野。由哈爾濱第一工具有限公司和德國PVT公司合資成

立的哈爾濱超硬鍍膜中心可提供系列化的涂層，滿足車、銃、鉆、攻絲等不同的工

序和各種被加工材料的需要。

PVD涂層發展的另一個特點是多種納米涂層的實用化，包括納米結晶、納米

層厚和納米結構涂層，使涂層的性能得到更大的提高。如前面提到的日立公司的

TiSiN為5nm的結晶復合材料，涂層硬度可達3600Hv,開始氧化溫度1100C,涂覆

的刀具可加工45飛OHRC的淬硬鋼，也適用于干切削。Balzers公司開發的并已被一

些刀具制造商應用的FUTUNANANO和FUTUNATOP是兩種TiAlN納米結構涂層，涂層

硬度均為3300IIV,開始氧化溫度900℃o又如PLATIT公司的nACo納米結構涂層，

涂層硬度高達4500Hv,開始氧化溫度1100C,顯著提高了涂層的性能。納米涂層的

開發和推廣應用，將進一步提高切削加工的效率。

與此同時，為了提高加工鋁合金等非鐵金屬和非金屬材料的效率，金剛石涂

層得到進一步的應用，產品覆蓋了可轉位刀具和整體硬質合金刀具。廈門金鷺特種

材料有限公司展出了利用引進的Balzers設備開發的金剛石涂層整體硬質合金球頭

立銃刀。OSG公司展出了超微粒結晶的金剛石涂層銃刀，結晶粒度為1W,使刀具的

刃口更加鋒利，減少切削中的粘結，降低了工件表面的粗糙度。

此外，提高涂層表面光潔度也是涂層技術發展的一個動向，以提高涂層刀具

抗摩擦、抗粘結的能力。在CVD涂層中，通過晶粒細化技術，使涂層表面光滑，如

株洲鉆石公司用于鑄鐵精加工的YBD052黑金剛刀片，表層是細晶的A1203,刀片外

觀光亮平滑。三菱公司的UE系列加工鋼材的CVD涂層硬質合金刀片，采用平滑氧化

鋁和平滑涂層技術，對微粒氧化鋁進行平滑涂層處理，即在上層涂覆特殊鈦化物沉

積層，表面組織極其平滑且化學穩定性好，可減少刀具粘結磨損。日本不二越公司

為GS立銃刀開發的GS涂層，采用平滑化技術，涂層表面的粗糙度Ra=O.08碗，

Rz=l.iWn,顯著改善了涂層表面的特性。

3創新的刀具結構

現代刀具制造商已從脫離用戶、脫離使用、大批量生產千遍一律標準通用刀

具進入到面向用戶、面向使用、研發新工藝、創新刀具結構的發展新階段，其顯著

的特點是刀具結構的創新速度加快。肯納公司的專家在展覽會上告訴我們，該公司

2001年的銷售額中5年內開發的新產品占17%,而到2004年這個比例上升至45%；

現在每廣2周就會有一種新品投放市場。他還說，在推出的新產品中刀片牌號與刀

具結構各占50%,可見刀具結構創新在刀具制造商心目中的重要地位。目前，刀具

制造商是制造技術體系中切削技術的專業化社會力量，在為制造業的服務過程中獲

得豐富的創新源泉。

當前新品開發的一個特點是面向制造業的需求。從國內工具展商的展品看，

國內的工具行業抓住當前我國能源、交通高速發展的時機，為發電設備、機車、鐵

路、汽車、石油等工業部門開發了一批高性能刀具。四平興工刃具有限公司面向發

電設備行業的需求，引進數控設備，調整產品結構，開發了汽輪機的葉根槽銃刀、

梯槽拉刀等高檔刀具。成量工具公司針對不同行業開發了特色的螺紋工具，展品中

有汽車行業用的帶導向的絲錐，有鐵道行業機車提速用的變牙形防松螺母絲錐，有

橋梁建設用的預應力絲錐，并開發了配套的板牙、量規；該公司還展出了加工鐵軌

焊縫的可轉位成形銃刀。哈爾濱第一工具有限公司展出的各種可轉位成形銃刀，包

括鐵軌道叉銃刀，石油抽油機專用銃刀，火車掛釣銃刀、模塊式曲軸銃刀及機床床

身可轉位組合銃刀等產品，顯示出該公司開發可轉位銃刀的強大實力。成都工具研

究所工研科技股份有限公司依托該公司開發高精度硬質合金成形刀片成套技術的優

勢，展出了新開發的加工高強度石油管螺紋的硬質合金梳刀、加工高壓鍋爐管的扒

皮刀、加工高速機車輪轂的可轉位刀片、加工曲軸的車拉刀刀片及加工軸承滾道的

可轉位成形刀片。漢江工具有限責任公司展出了為南京汽輪機廠開發的雙切滾刀，

以及葉根銃刀、變速箱同步器筒形插齒刀、特形插齒刀等專用刀具。上海工具廠有

限公司展出了高精度PCD成形銃刀、HSK整體PCD組合像刀、波形刃葉根銃刀及整

體硬質合金系列刀具。無錫瑞邦工具技術有限公司為加工制冷機散熱器孔板開發的

內冷卻齒冠式硬質合金鉆頭，采用獨特的S刃形和溝槽形狀，刀具壽命長達27m。

這樣的例子不勝枚舉，說明我國工具行業在面向用戶需求的過程中，新品的開發能

力得到發掘。

國外工具工業在刀具結構創新上處在更加前沿的位置，緊跟著制造技術的發

展，又推動了制造技術的進步。復合加工是一種新的加工模式，適合多品種單件的

生產，工件在一次安裝中完成車、銃、鉆、攻絲甚至磨削等不同的工序。為了充分

發揮這種復合加工機床的效率，要求盡可能減少換刀的時間。山特維克公司展出的

用于復合加工機床的小型轉塔刀桿，可攜帶4個切削頭，根據加工需要轉位換刀，

節省了不同工序間的換刀時間，刀桿利用該公司的Capto接柄與機床連接，裝夾可

靠，為復合加工新技術提供了有力的支撐。又如Mapal公司為加工鋁合金變速箱殼

體開發的4刃金剛石圓周銃刀，一把刀可加工該零件的9個部位，包括插補銃H8

的孔，有很高的加工效率和加工質量。此外，如汽車行業的變速箱淬硬齒輪的加工,

采用CBN車刀的以車代磨，不僅提高加工效率，而且減少設備投資。山特維克公司

展出的CBN鑲塊的Safe-lok結構，提高了加工的可靠性。藍幟集團展出的加工汽車

等速萬向節球籠的CBN成形銃刀，可加工65HRC,提高了球籠成形面的加工效率和

質量。

模具工業是快速發展的新興工業，有著顯著的加工工藝特色，近年來，很多

創新的刀具都是圍繞著模具加工而開發的，如插銃刀、每齒進給量3.5mm的小吃深

大進給銃刀、模具加工的工具系統等，現已成為大宗展品。此次，有美國MILLSTAR、

ISCAR、株洲鉆石等公司分別展出的圓角銃刀，兼有球頭銃刀和平頭銃刀的優點，但

避免了球頭銃刀刀片在中心處切削速度為零的缺點，改善了平頭銃刀尖角處的強度

和散熱條件，相當于兩把球頭銃刀在同時工作，大大加快了走刀的步距，而且獲得

較小的粗糙度，機夾式圓角銃刀，也有整體式的圓角銃刀。

從展出的眾多的創新刀具中一個共的特點是，都出自于對切削理論的科學應

用。有的刀具加大前角，降低切削力，收到很好的效果。山高公司的Quattromill

平面銃刀，刀片槽是10°正前角，加上正前角的刀片，安裝后最大有效前角高達

35°,顯著降低切削力和功率消耗，也擴大刀具的應用范圍。如Walter公司的

Xtra.tec鉆頭，是機夾刀片硬質合金鉆頭，較大的前角，較短的橫刃，以及對刀體

(槽)表面的硬化處理和可靠的定位裝夾方式，使鉆削輕快，排屑暢通，加上應用了

該公司的Quartec的材質和Tiger,tec的涂層技術，據稱可提高切削效率100%。該

系列的臺肩銃刀、面銃刀的可轉位刀片都有較大的前角。改變切削圖形，也可降低

切削力。山特維克公司的CoroDrill880淺孔鉆，開發了臺階形的中心刀片與4方

形的外周刀片，工作時兩個刃的切削圖形相互搭接，形成分屑的效果，從而降低切

削力，提高進給速度；鉆頭切削負荷的分配還顧及到徑向力的平衡，加上外周刀片

很小的副偏角，產生修光作用，這樣，在高進給率時仍能獲得較好的尺寸精度和表

面質量。ISCAR公司的風火輪銃刀配置的齒形刀片與圓刀片比較也具有分屑的效果，

不僅降低切削力，而且細小的切屑有利排屑。為了避免切削加工中的振動，各公司

各顯神通，日立公司的四刃圓角銃刀，兩個被稱為副刃的外徑略小于銃刀的公稱尺

寸，使四刃處在橢圓形的截形上，副刃與端刃連接的“圓”弧也是橢圓的一部分；

切削時主刃與副刃分別切下不同長度、厚度的切屑，改變了切削力的周期性，抑制

了刀具的振動，可提高銃刀每齒進給量(0.5~0.7mm/z),實現高效加工。

總之，刀具創新有著非常廣闊的天地，即使是最常見的麻花鉆，在刀具制造

商眼里仍然有巨大的開發潛力和創新空間。Mapal公司展出了一把8棱帶的麻花鉆，

在麻花鉆的鉆背上又開出了三條槽，形成三個新的棱帶，每個棱帶在端頭形成切削

刃，這樣，該麻花鉆除了原有的二個鉆削刃外，又新增四個擴孔的切削刃和兩個較

孔的切削刃，成為一把鉆、擴、錢復合刀具，H7的梢孔一次走刀完成。此次展會上

有多家公司展出了可鉆削20D、30D孔深的整體硬質合金麻花鉆，加工鋼制曲軸，20D

或30D的深孔一次走刀“一氣呵成”，內冷卻的結構，特殊槽形和光滑的表面、修

磨的鉆尖、細顆粒的材質、光滑的涂層表面，創造了提高切削效率15倍的優異效果，

在麻花鉆上做成了大文章。

在現代刀具發展及創新的過程中，數控工具磨床的快速發展功不可沒。隨著

我國制造業對高檔刀具需求量的迅速增加，工具行業大力調整產品結構，使高檔的

數控工具磨床在我國的銷售量大幅度上升。在此次展覽會上，國外著名的數控工具

磨床制造商均有產品參展，如WALTER、ANCA、EWAG等公司。瑞士Rollomatic公司

展出的620XS工具磨床，在原有磨削整體硬質合金刀具功能的基礎上，增加磨削可

轉位刀片的附件，可高精度磨削硬質合金可轉位成形刀片，擴大了機床的使用范圍。

意大利SAMPLTENSILI公司展出的S400GS剃齒刀磨床，是該公司的第三代剃齒刀磨

床產品，配置直線電機傳動，在保證精度不變的條件下，循環時間可減少50%,并

自動在線測量齒形、齒距、齒向誤差，可把需要修正的值反饋給CNC系統，提高了

刃磨的精度和效率。美國的N0RMAC公司展出了適合大批量生產的GT77CNC高速螺紋

磨床，每小時可生產M12絲錐110件，機床采用機械式凸輪鏟梢，工作可靠。德國

的Vollmer公司展出了QWD760/750型線電極金剛石工具磨床，該機床配置有

CAD-CAM系統和專家系統。美國Star公司展出的ETG+型號為經濟型5軸CNC工具磨

床，除了常規的功能以外，還具備刃磨超長刀具的能力，可磨削最長達21英寸的刀

具。

4向刀柄及刀具裝夾要效率、要精度

現代切削技術把刀柄及刀具裝夾視為切削系統的重要組成部分，關系著刀具

加工效率的發揮和加工精度的好壞，使刀柄和刀具裝夾技術受到國內外刀柄專業制

造商和刀具制造商越來越大的關注。

以HSK為代表的短錐柄兩面接觸刀柄和機床接口技術，顯著提高了連接的剛

性和精度，推動著接口技術的不斷發展。首先是實現7:24錐柄的兩面接觸成為主攻

方向，上屆展會上有大昭和公司的BigPlus7:24兩面接觸刀柄，在本屆展會上有

日本的NTTOOL公司推出的AH07:24空心錐柄，拉緊時靠空心錐柄的收縮變形達到

端面的接觸，在高速旋轉時主軸錐孔擴脹，錐柄恢復彈性變形，繼續保持錐面和端

面的接觸，應用這樣的刀柄刀具的金屬切除率可提高50%,連接的精度也比一般的

BT柄有顯著的提高。標準的HSK柄的最小規格是25,再小的刀具怎么辦？Mapal公

司展出的HFS短錐工具系統，其法藍直徑系列在25以下還有14、12、10、8、6。

肯納公司為了把該公司的KM系統用于瑞士式加工機床，也推出了小規格的KM微型

車削工具系統。

山高公司推出的Accu-Fit靜壓膨脹式高精度銃刀刀柄，克服了傳統盤銃刀

在裝入刀柄心軸后，由于存在徑向間隙所帶來的一系列弊端，使銃刀的徑向跳動量

控制在5微米以下，刀片的使用壽命提高20%以上，并改善了加工的表面質量。

隨著高速切削的發展，對刀柄提出了動平衡的要求。成都森泰英格公司全面

展示了刀柄系列包括HSK、BT、熱裝柄、ER夾頭等，不僅制造精度高外觀精美，而

且對刀柄都做了預平衡。為了抑制加工中的振動，日研公司展出了一種內裝彈簧的

7:24刀柄，對振動產生阻尼作用，可提高加工質量，延長刀具壽命，據稱可分別提

高整體硬質合金立銃刀的壽命3倍和高速鋼立銃刀壽命1.5倍，很適合系統剛性較

差的薄壁件加工和懸伸較長的獴孔加工。

為了提高加工螺紋的效率，采用高速攻絲和剛性攻絲，EMUGE公司展出了一

種“軟同步(Soft-Syncro)”攻絲夾頭，可在拉伸或壓縮方向提供0.5mm的補償量,

以減小由于同步誤差引起的軸向切削力(可高達1300N),提高刀具壽命。該公司還

展出了ARTIS公司的攻絲監控夾頭，可測量軸向力和扭矩，信號可傳輸至CNC系統,

對絲錐的折斷、崩齒、磨損等不正常現象進行監控。

5努力求索的中國工具工業

俗話說，“不怕不識貨，就怕貨比貨。”兩年一屆的CIMT又一次把國內外

的刀具產品放在同臺進行比較。展覽會讓我們既看到了國內刀具產品所取得的進步,

也感受到與國外產品存在的顯而易見的差距，以及產品后面存在的深層次的差距。

我們在采訪山特維克（中國）有限公司產品經理段彥先生和肯納公司的專家

Greenfield先生時，不僅了解到它們巨額的科研投入、強大的開發隊伍和核心競爭

力，也了解到世界一流大公司的科研創新與現有產品升級、改制并存的開發機制；

一方面通過科研開發全新的產品，另一方面通過老產品的升級或對標準產品的特殊

訂貨不斷推出改型產品。它們善于自主開發，能不斷從制造業重要工業部門的需求

中和市場信息反饋中洞察產品開發的方向，利用刀具材料、涂層、設計的綜合優勢,

開發出創新的產品，繼而又全力推向市場。山特維克公司在本屆展覽會上重點推出

的CoroDrill880淺孔鉆，是該公司繼在車削領域推出CoroTurnRC、銃削領域推

出CoroMiH300等新系列以后，向鉆削領域進軍的信號和戰略舉措。學習國外的做

法和先進經驗，提高我國工具工業自主開發的能力，將為我國工具工業的發展注入

新的活力，提高產品的檔次。

在此次的展覽會上，我們同樣感受到國內工具企業為縮小技術上和經營管理

上的差距正在努力探索發展的途徑。就在展會期間，先有上海工具廠有限公司與意

大利SU公司就合資成立上優機床工具（上海）有限公司舉行了新聞發布會，接著又有

漢江工具有限公司與Balzers涂層公司合資成立涂層中心舉行簽字儀式和哈爾濱第

一工具有限公司與美國格里遜公司草簽合資協議。在此之前已有哈爾濱第一工具有

限公司與德國PVT涂層公司合資成立了涂層中心、哈量集團收購德國Kelch公司的

消息，說明國內的工具企業已從合資入手加快提高企業素質的步伐。

我們曾到已成立的森泰英格合資公司的展臺采訪公司的總經理王虹女士，當

我們問到合資后企業的變化時，這位長期從事刀具技術工作的企業家的回答竟然是

“真真知道怎樣做刀具了。”她說合資后企業最大的變化是人的認識的提高，是企

業上下對刀具產品有了新認識，對如何制造刀具也有了新的理念，整個企業確立了

嚴格的科學的態度，提出了“一點一滴精鑄，一絲一毫細礪”踏踏實實做事的精神。

精神變物質，在不到二年的時間里，人還是這些人，產品還是這些產品，可是產品

從內到外整個變了樣。公司新推出的車刀系列，剛性、排屑、定位、裝夾都作了精

心的設計，加工、熱處理、外觀、刻字每道工序嚴格把關，硬是把一般人看不起的

普通車刀做成了精品。公司另一個重點產品工具系統，不僅品種多而且制造精度高

使用性能好。克萊斯勒公司采購經理在考察以后，把森泰英格列入了供應商名單。

有位外商第一次訂貨就要5萬個ER夾頭的螺帽。王總對公司的前景充滿著信心，要

努力成為世界一流的工具企業。

我們確實需要一批一流的工具企業，推動我國制造業的快速發展。但是，我

們離這個目標還有很長的距離，縮短這個距離既需要我國工具制造商自身的努力，

更需要政府政策的支持和引導。我們相信，中國工具工業振興之日也將是制造強國

建成之時。

電火花線切割加工(WirecutElectricalDischargeMachining,簡稱WEDM),

有時又稱線切割。其基本工作原理是利用連續移動的細金屬絲(稱為電極絲)作電

極，對工件進行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。

它主要用于加工各種形狀復雜和精密細小的工件，例如沖裁模的凸模、凹模、

凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極，各

種微細孔槽、窄縫、任意曲線等，具有加工余量小、加工精度高、生產周期短、制

造成本低等突出優點，已在生產中獲得廣泛的應用，目前國內外的電火花線切割機

床已占電加工機床總數的60%以上。

根據電極絲的運行速度不同，電火花線切割機床通常分為兩類：一類是高速走

絲電火花線切割機床(WEDM-HS),其電極絲作高速往復運動，一般走絲速度為8?

lOm/s,電極絲可重復使用，加工速度較高，但快速走絲容易造成電極絲抖動和反向

時停頓，使加工質量下降，是我國生產和使用的主要機種，也是我國獨創的電火花

線切割加工模式；另一類是低速走絲電火花線切割機床(WEDM-LS),其電極絲作低

速單向運動，一般走絲速度低于0.2m/s,電極絲放電后不再使用，工作平穩、均勻、

抖動小、加工質量較好，但加工速度較低，是國外生產和使用的主要機種。

根據對電極絲運動軌跡的控制形式不同，電火花線切割機床又可分為三種：一

種是靠模仿形控制，其在進行線切割加工前，預先制造出與工件形狀相同的靠模，

加工時把工件毛坯和靠模同時裝夾在機床工作臺上，在切割過程中電極絲緊緊地貼

著靠模邊緣作軌跡移動，從而切割出與靠模形狀和精度相同的工件來；另一種是光

電跟蹤控制，其在進行線切割加工前，先根據零件圖樣按一定放大比例描繪出一張

光電跟蹤圖，加工時將圖樣置于機床的光電跟蹤臺上，跟蹤臺上的光電頭始終追隨

墨線圖形的軌跡運動，再借助于電氣、機械的聯動，控制機床工作臺連同工件相對

電極絲做相似形的運動，從而切割出與圖樣形狀相同的工件來；再一種是數字程序

控制，采用先進的數字化自動控制技術，驅動機床按照加工前根據工件幾何形狀參

數預先編制好的數控加工程序自動完成加工，不需要制作靠模樣板也無需繪制放大

圖，比前面兩種控制形式具有更高的加工精度和廣闊的應用范圍，目前國內外95%

以上的電火花線切割機床都已采用數控化。

切割屬電加工范疇，是由前蘇聯人發明的，我國是第一個用于工業生產的國家,

當時由復但大學和蘇州長風機械廠合作生產的這是最早的機型叫復旦型，我們國內

在此基礎上發展了快走絲系統(HS).歐美和日本發展了慢走系統(LS),

主要區別是：

1,電極絲我國采用鴇鋁合金絲，國外采用黃銅絲；

2,我國采用皂化工作液，國外采用去離子水；

3,我國的走絲速度為11米/秒左右，國外為3~5米/分；

4,我們的電極絲是重復利用的直到斷絲為至，國外是走過后不再重用；

5,我們的精度不如國外高。

1、塑料的概念

?聚合物(polymer),又可稱為高分子或巨分子(macromolecules),也是一般

所俗稱的塑料(plastics)或樹脂(resin)。所謂塑料，其實它是合成樹脂中的一種，

形狀跟天然樹脂中的松樹脂相似，但因又經過化學的力量來合成，而被稱之為塑

料。

?根據美國材料試驗協會所下的定義，塑料乃是一種以高分子量有機物質為主

要成分的材料，它在加工完成時呈現固態形狀，在制造以及加工過程中，可以借流

動(flow)來造型。

因此，經由此說明我們可以得到以下幾項了解：

?它是高分子有機化合物

?它可以多種型態存在例如液體固體膠體溶液等

?它可以成形(moldable)

?種類繁多因為不同的單體組成所以造成不同之塑料

?用途廣泛產品呈現多樣化

?具有不同的性質

?可以用不同的加工方法(processingmethod)

2、塑料的分類

聚合物是由許多較小而結構簡單的小分子(monomer),借共價鍵來組合而成的。

聚合物的種類繁多，一般若是以對熱之變化來分類，它可以分為兩大類：

?熱固性塑料(ThermosetPlastics):指的是加熱后，會使分子構造結合

成網狀型態。一旦結合成網狀聚合體，即使再加熱也不會軟化，顯示出所謂的非可

逆變化，是分子構造發生變化(化學變化)所致。

?熱塑性塑料(Therm。plastics)：指加熱后會熔化，可流動至模具冷卻后

成型，再加熱后又會熔化的塑料；即可運用加熱及冷卻，使其產生可逆變化(液態一

一固態)，是所謂的物理變化。

?按照塑料的應用情況，熱塑性塑料又可分為通用塑料、工程塑料、高性能工

程塑料等三類。

通用的熱塑性塑料其連續的使用溫度在100℃以下，聚乙烯、聚氯乙稀、聚丙

烯、聚苯乙烯并稱為四大通用塑料。

工程塑料一般是指工作應力大于150MPa,連續工作溫度能超過150℃以上的塑

料。通常把聚酰胺（尼龍）、聚碳酸脂、聚甲醛、聚苯酸和熱塑性聚酯稱為五大工

程塑料。

三坐標測量機的日常維護及保養注意事項

2006-9-1315:41:48【文章字體：大史小】打印收藏關閉

三坐標測量機做為一種精密的測量儀器，如果維護及保養做得及時,

就能延長機器的使用壽命，并使精度得到保障、故障率降低。為使客戶更好

地掌握和用好測量機，現列出測量機簡單的維護及保養規程。如果要詳細了

解，請參加Brown&sharpe前哨公司組織的定期硬件培訓。

一.開機前的準備

1.三坐標測量機對環境要求比較嚴格，應按合同要求嚴格控制溫

度及濕度；

2.三坐標測量機使用氣浮軸承，理論上是永不磨損結構，但是如

果氣源不干凈，有油.水或雜質，就會造成氣浮軸承阻塞，嚴重時會造成氣

浮軸承和氣浮導軌劃傷，后果嚴重。所以每天要檢查機床氣源，放水放油。

定期清洗過濾器及油水分離器。還應注意機床氣源前級空氣來源，（空氣壓

縮機或集中供氣的儲氣罐）也要定期檢查；

3.三坐標測量機的導軌加工精度很高，與空氣軸承的間隙很小，

如果導軌上面有灰塵或其它雜質，就容易造成氣浮軸承和導軌劃傷。所以每

次開機前應清潔機器的導軌，金屬導軌用航空汽油擦拭（120或180號汽油）,

花崗巖導軌用無水乙醇擦拭。

4.切記在保養過程中不能給任何導軌上任何性質的油脂;

5.定期給光桿、絲桿、齒條上少量防銹油；

6.在長時間沒有使用三坐標測量機時，在開機前應做好準備工作:

控制室內的溫度和濕度（24小時以上），在南方濕潤的環境中還應該定期把電

控柜打開，使電路板也得到充分的干燥，避免電控系統由于受潮后突然加電

后損壞。然后檢查氣源、電源是否正常；

7.開機前檢查電源，如有條件應配置穩壓電源，定期檢查接地，

接地電阻小于4歐姆。

二.工作過程中：

1.被測零件在放到工作臺上檢測之前，應先清洗去毛刺，防止在

加工完成后零件表面殘留的冷卻液及加工殘留物影響測量機的測量精度及

測尖使用壽命；

2.被測零件在測量之前應在室內恒溫，如果溫度相差過大就會影

響測量精度；

3.大型及重型零件在放置到工作臺上的過程中應輕放，以避免造

成劇烈碰撞，致使工作臺或零件損傷。必要時可以在工作臺上放置一塊厚橡

膠以防止碰撞；

4.小型及輕型零件放到工作臺后，應緊固后再進行測量，否則會

影響測量精度；

5.在工作過程中，測座在轉動時（特別是帶有加長桿的情況下）一

定要遠離零件，以避免碰撞；

6.在工作過程中如果發生異常響聲或突然應急，切勿自行拆卸及

維修，請及時與我公司聯系，本公司會安排經過嚴格培訓的人員前往，并承

諾以最快的速度幫助客戶解決問題。

三、操作結束后

1.請將Z軸移動到下方，但應避免測尖撞到工作臺;

2.工作完成后要清潔工作臺面；

3.檢查導軌，如有水印請及時檢查過濾器。如有劃傷或碰傷也請

及時與本公司聯系，避免造成更大損失；

4.工作結束后將機器總氣源關閉。

隨著大規模集成電路技術和表面安裝技術的發展，CNC系統硬件模塊及安裝方式不

斷改進。從CNC系統的總體安裝結構看，有整體式結構和分體式結構兩種。

所謂整體式結構是把CRT和MDI面板、操作面板以及功能模塊板組成的電路

板等安裝在同一機箱內。這種方式的優點是結構緊湊，便于安裝，但有時可能造成

某些信號連線過長。分體式結構通常把CRT和MDI面板、操作面板等做成一個部

件，而把功能模塊組成的電路板安裝在一個機箱內，兩者之間用導線或光纖連接。

許多CNC機床把操作面板也單獨作為一個部件，這是由于所控制機床的要求不同，

操作面板相應地要改變，做成分體式有利于更換和安裝。

CNC操作面板在機床上的安裝形式有吊掛式、床頭式、控制柜式、控制臺式

等多種。

從組成CNC系統的電路板的結構特點來看，有兩種常見的結構，即大板式結

構和模塊化結構。大板式結構的特點是，一個系統一般都有一塊大板，稱為主板。

主板上裝有主CPU和各軸的位置控制電路等。其他相關的子板（完成一定功能的電

路板），如ROM板、零件程序存儲器板和PLC板都直接插在主板上面，組成CNC系

統的核心部分。由此可見，大板式結構緊湊，體積小，可靠性高，價格低，有很高

的性能/價格比，也便于機床的一體化設計，大板結構雖有上述優點，但它的硬件

功能不易變動，不利于組織生產。

另外一種柔性比較高的結構就是總線模塊化的開放系統結構，其特點是將

CPU、存儲器、輸入輸出控制分別做成插件板（稱為硬件模塊），甚至將CPU、存儲

器、輸入輸出控制組成獨立微型計算機級的硬件模塊，相應的軟件也是模塊結構，

固化在硬件模塊中。硬軟件模塊形成一個特定的功能單元，稱為功能模塊。功能模

塊間有明確定義的接口，接口是固定的，成為工廠標準或工業標準，彼此可以進行

信息交換。于是可以積木式組成CNC系統，使設計簡單，有良好的適應性和擴展性,

試制周期短，調整維護方便，效率高。

從CNC系統使用的CPU及結構來分，CNC系統的硬件結構一般分為單CPU和

多CPU結構兩大類。初期的CNC系統和現在的一些經濟型CNC系統采用單CPU結構，

而多CPU結構可以滿足數控機床高進給速度、高加工精度和許多復雜功能的要求，

也適應于并入FMS和CIMS運行的需要，從而得到了迅速的發展，它反映了當今數控

系統的新水平。

刀具是機械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀

具，還包括磨具。

絕大多數的刀具是機用的，但也有手用的。由于機械制造中使用的刀具基本

上都用于切削金屬材料，所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材

用的刀具則稱為木工刀具。

刀具的發展在人類進步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28?前

20世紀，就已出現黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質刀具。戰國后期（公元前三世

紀），由于掌握了滲碳技術，制成了銅質刀具。當時的鉆頭和鋸，與現代的扁鉆和

鋸已有些相似之處。

然而，刀具的快速發展是在18世紀后期，伴隨蒸汽機等機器的發展而來的。

1783年，法國的勒內首先制出銃刀。1792年，英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關

麻花鉆的發明最早的文獻記載是在1822年，但直到1864年才作為商品生產。

那時的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為5米/分。1868

年，英國的穆舍特制成含鴇的合金工具鋼。1898年，美國的泰勒和.懷特發明高速

鋼。1923年，德國的施勒特爾發明硬質合金。

在采用合金工具鋼時，刀具的切削速度提高到約8米/分，采用高速鋼時，

又提高兩倍以上，到采用硬質合金時，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的

工件表面質量和尺寸精度也大大提高。

由于高速鋼和硬質合金的價格比較昂貴，刀具出現焊接和機械夾固式結構。

1949~1950年間，美國開始在車刀上采用可轉位刀片，不久即應用在銃刀和其他刀

具上。1938年，德國德古薩公司取得關于陶瓷刀具的專利。1972年，美國通用電氣

公司生產了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具

以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學氣相沉積法，生產碳化鈦涂層硬質

合金刀片的專利。1972年，美國的邦沙和拉古蘭發展了物理氣相沉積法，在硬質合

金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質層。表面涂層方法把基體材料的高強

度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結合起來，從而使這種復合材料具有更好的切

削性能。

刀具按工件加工表面的形式可分為五類。加工各種外表面的刀具，包括車刀、

刨刀、銃刀、外表面拉刀和鏗刀等；孔加工刀具，包括鉆頭、擴孔鉆、鑲刀、較刀

和內表面拉刀等；螺紋加工工具，包括絲錐、板牙、自動開合螺紋切頭、螺紋車刀

和螺紋銃刀等；齒輪加工刀具，包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等；

切斷刀具，包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銃刀等等。此外，還有

組合刀具。

按切削運動方式和相應的刀刃形狀，刀具又可分為三類。通用刀具，如車刀、

刨刀、銃刀（不包括成形的車刀、成形刨刀和成形銃刀）、鋒刀、鉆頭、擴孔鉆、較

刀和鋸等；成形刀具，這類刀具的刀刃具有與被加工工件斷面相同或接近相同的形

狀，如成形車刀、成形刨刀、成形銃刀、拉刀、圓錐較刀和各種螺紋加工刀具等；

展成刀具是用展成法加工齒輪的齒面或類似的工件，如滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐

齒輪刨刀和錐齒輪銃刀盤等。

各種刀具的結構都由裝夾部分和工作部分組成。整體結構刀具的裝夾部分和

工作部分都做在刀體上；鑲齒結構刀具的工作部分（刀齒或刀片）則鑲裝在刀體上。

刀具的裝夾部分有帶孔和帶柄兩類。帶孔刀具依*內孔套裝在機床的主軸或

心軸上，借助軸向鍵或端面鍵傳遞扭轉力矩，如圓柱形銃刀、套式面銃刀等。

帶柄的刀具通常有矩形柄、圓柱柄和圓錐柄三種。車刀、刨刀等一般為矩形

柄；圓錐柄*錐度承受軸向推力，并借助摩擦力傳遞扭矩；圓柱柄一般適用于較小的

麻花鉆、立銃刀等刀具，切削時借助夾緊時所產生的摩擦力傳遞扭轉力矩。很多帶

柄的刀具的柄部用低合金鋼制成，而工作部分則用高速鋼把兩部分對焊而成。

刀具的工作部分就是產生和處理切屑的部分，包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏

的結構、排屑或容儲切屑的空間、切削液的通道等結構要素。有的刀具的工作部分

就是切削部分，如車刀、刨刀、鏈刀和銃刀等；有的刀具的工作部分則包含切削部

分和校準部分，如鉆頭、擴孔鉆、較刀、內表面拉刀和絲錐等。切削部分的作用是

用刀刃切除切屑，校準部分的作用是修光已切削的加工表面和引導刀具。

刀具工作部分的結構有整體式、焊接式和機械夾固式三種。整體結構是在刀

體上做出切削刃；焊接結構是把刀片釬焊到鋼的刀體上；機械夾固結構又有兩種，

一種是把刀片夾固在刀體上，另一種是把釬焊好的刀頭夾固在刀體上。硬質合金刀

具一般制成焊接結構或機械夾固結構；瓷刀具都采用機械夾固結構。

刀具切削部分的兒何參數對切削效率的高低和加工質量的好壞有很大影響。

增大前角，可減小前刀面擠壓切削層時的塑性變形，減小切屑流經前面的摩擦阻力，

從而減小切削力和切削熱。但增大前角，同時會降低切削刃的強度，減小刀頭的散

熱體積。

在選擇刀具的角度時，需要考慮多種因素的影響，如工件材料、刀具材料、

加工性質（粗、精加工）等，必須根據具體情況合理選擇。通常講的刀具角度，是指

制造和測量用的標注角度在實際工作時，由于刀具的安裝位置不同和切削運動方向

的改變，實際工作的角度和標注的角度有所不同，但通常相差很小。

制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強度、沖擊

韌性和化學惰性，良好的工藝性（切削加工、鍛造和熱處理等），并不易變形。

通常當材料硬度高時，耐磨性也高；抗彎強度高時，沖擊韌性也高。但材料

硬度越高，其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌

性，以及良好的可加工性，現代仍是應用最廣的刀具材料，其次是硬質合金。

聚晶立方氮化硼適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等；聚晶金剛石適用于切

削不含鐵的