加工中心上的镗孔加工的刀具技术

第一篇：加工中心上的镗孔加工的刀具技术

加工中心上的镗孔加工的刀具技术

镗孔加工是指将工件上原有的孔进行扩大，并达到所需的要求。通过高效率的粗镗(一般采用双刃镗刀)，快速切削金属达到要求的尺寸；通过精镗，修正下孔的偏心、获得精确位置和形状精度以及表面光洁度，精镗往往作为一种高精度加工法被使用在最后的工序上。

例如，各种机器的轴承孔以及各种发动机的箱体、箱盖的加工等。

和其它机械加工相比，镗孔加工是属一种较难的加工。精镗一般靠调节其微调装置要加工出H7、H6这样的微米级的孔。随着加工中心的普及，现在的镗孔加工只需要进行编程、按扭操作等。因此，就需要有更简单、更方便、更精密的刀具来保证产品的质量。

二、加工中心的镗孔加工的特点

1、工具转动 和车床加工不同，加工中心加工时由于工具转动，便不可能在加工中及时掌握刀尖的情况来调节进刀量等。也不可能象数控车床那样可以只调节数控按扭就可以改变加工直径。这便成了完全自动化加工的一个很大的障碍。也正因为加工中心不具有自动加工直径调节机能(附有U轴机能的除外)，就要求镗刀必须具有微调机构或自动补偿机能，特别是在精镗时根据公差要求有时必须在微米级调节。

另外，加工中心镗孔时由于切屑的流出方向在不断地改变，所以刀尖、工件的冷却以及切屑的排出都要比车床加工时难的多。特别是用卧式加工中心进行钢的盲孔粗镗加工时，尤为困难。

2、颤振 镗孔加工时最常出现的、也是最令人头疼问题是颤振。在加工中心上发生颤振的原因主要有以下几点 ①工具系统的刚性 包括刀柄、镗杆、镗头以及中间连接部分的刚性。因为是悬臂加工，特别是小孔、深孔及硬质工件的加工时，工具系统的刚性尤为重要。②工具系统的动平衡 相对于工具系统的转动轴心，工具自身如有一不平衡质量，在转动时因不平衡的离心力的作用而导致颤振的发生。特别是在高速加工时工具的动平衡性所产生影响很大。③工件自身或工件的固定刚性 象一些较小、较薄的部件由于其自身的刚性不足，或由于工件形状等原因无法使用合理的治具进行充分的固定。④刀片的刀尖形状 刀片的形状、前角、主偏角、刀尖半径、断屑槽形状等均会导致切削抗力也不同。⑤切削参数的选择 包括切削速度、进给、进刀量以及冷却方式等。⑥机器的主轴系统等。机器主轴自身的刚性、轴承及齿轮的性能以及主轴和刀柄之间的连接刚性。3.镗刀的选择基准 根据加工内容的不同镗刀的选择基准也不一样，一般来说，应注意系统本身的刚性、动平衡性、柔性、信赖性、操作方便性及寿命和成本。

3-1.整体式镗刀与模块式镗刀 以前整体式镗刀主要用在批量产品的生产线或专用机上，但实际上机器的规格有多种多样:BT、JT、ST、CT、MT等。即使规格一样，大小也有不同。如BT有15、30、40、45、50、60等。即使规格、大小都一样，有可能拉钉形状、螺纹不一样，或者法兰面形状不一样。这些都使得整体式镗刀在应用上遇到很大的困难。特别是近些年来，市场结构、需要日新月异，产品周期日益缩短，这就要求加工机械以及加工工具具有更充分的柔性。所以整体式镗刀大多数已从工厂中消失。模块式镗刀即是将镗刀分为：主柄、中间模块(等径、变径)、镗刀座、镗头、刀片等多个部分，然后根据具体的加工内容(粗镗、精镗；孔的直径、深度、形状；工件材料等等)进行自由组合。这样不但大大地减少了刀柄数量，降低了成本，可迅速应对各种加工要求，同时由于存在高精度连接面，起到了减振作用，这样就大大提高了镗刀的刚性。如今世界机械加工行业中80%以上都是使用的模块式镗刀。成都千木数控刀具有限公司是国内专业生产镗刀的公司，全部采用国家标准TMG21接口(ABS接口)，使得镗刀具有极大的通用性、高连接精度和高连接刚性。精加工的镗刀头采用BIG和山特维克的精密微调单元，不仅保证了客户加工精度，同时大大降低了客户的采购成本。（文章整理：卧式加工中心 www.xiexiebang.com）

比较项目 镗刀的刚性 镗刀的精度 对孔深的适应性 对孔形状的适应性 机床间的通用性 工件材料的对应性 刀尖形状的对应性 工具的复合化 初期成本 综合成本 整体式 模块式 △ ○ ○ ○ × ○ × ○ × ○ × ○ × ○ × ○ ○ △ △

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第二篇：浅谈数控加工中刀具的选择——论文

浅谈数控加工中刀具的选择

重庆市綦江职教中心

摘要：近年来，快速发展的数控机加工工艺技术促进了数控刀具结构基础科研和新产品的研发。世界各大厂商生产的数控机床用刀具种类、规格繁多，数量庞大，往往令人眼花缭乱，不得要领。现将有关数控刀具科普性知识和近几年来数控刀具材料、结构、应用等领域就其精要，在此简要分述，以便利用先进刀具技术为加工服务。

关键字：数控刀具的分类、数控刀具的特点、数控刀具的选择、近年来，快速发展的数控机加工工艺技术促进了数控刀具结构基础科研和新产品的研发。世界各大厂商生产的数控机床用刀具种类、规格繁多，数量庞大，往往令人眼花缭乱，不得要领。现将有关数控刀具科普性知识和近几年来数控刀具材料、结构、应用等领域就其精要，在此简要分述，以便利用先进刀具技术为数控加工服务。

一、数控刀具的分类

数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两大类。模块化刀具是发展方向。发展模块化刀具的主要优点：减少换刀停机时间，提高生产加工时间；加快换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；提高刀具的标准化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。事实上，由于模块刀具的发展，数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。

1、从结构上可分为 1.1整体式。

1.2镶嵌式可分为焊接式和机夹式。机夹式根据刀体结构不同，分为可转位和不转位。1.2减振式当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具。

2、从制造所采用的材料上分

2.1高速钢刀具 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。

2.2硬质合金刀具 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产品，具体技术参数和切削性能由刀具生产厂家提供。

硬质合金刀片按国际标准分为三大类：P类，M类，K类。P类——适于加工钢、长屑可锻铸铁（相当于我国的YT类）。

M类——适于加工奥氏体不锈钢、铸铁、高锰钢、合金铸铁等（相当于我国的YW类）。M-S类——适于加工耐热合金和钛合金。

K类——适于加工铸铁、冷硬铸铁、短屑可锻铸铁、非钛合金（相当于我国的YG类）。K-N类——适于加工铝、非铁合金。K-H类——适于加工淬硬材料。2.3金刚石刀具

金刚石(钎焊聚晶、单晶)各类刀具已迅速应用于高硬度、高强度、难加工及有色金属切削加工行业中。

3、从切削工序上可分为

车削刀具分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹，切槽、切端面、切端面环槽、切断等。

数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）。机夹可转位刀具夹固不重磨刀片时通常采用螺钉、螺钉压板、杠销或楔块等结构。数控车床使用的刀具从切削方式上分为三类：圆表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具。

二、数控加工刀具的特点

数控刀具与普通机床上用的刀具实际没有多大区别，为了达到高效、多能、快换、经济的目的，数控加工刀具与普通金属切削刀具相比，数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求，它们需具有以下特点：

1、刀片或刀具的耐用度及经济寿命指标的合理性。

目前生产上通常用刀具耐用度来评定刀具的好坏。刀具耐用度愈大，表示刀具切削性能愈好。但是切削一批相同的零件，由于使用的刀具材料及工件材质不可能完全相同，再加上刃磨质量等一些不能完全严格控制的因素，所以即使在相同条件下，刀具耐用度仍随机变动。因此在数控上，除应给出刀具耐用度的平均值指标外，还应给出刀具的可靠指标Tp。它已成为选择刀具的关键性指标。通常是规定可靠度P≥0.9，即9％时刀具切削时间为T0.9。研究表明，当耐用度的随机变量接近于正态分布时，如以耐用度的平均值T作为标准，刀具的可靠性只有50％。

2、刀具或刀片便于切削控制

刀具必须能可靠地断屑或卷屑即切削控制。数控机床上每一工位设备上。装置着许多刀具，切削量大，切屑多，因此，在切削塑性金属时，必须控制切屑不缠绕在刀具，工件及工艺装备上，控制切屑不飞溅，保证操作者安全，不影响切削液喷注，不影响零件的定位和输送，不划伤已加工表面，使切屑易于清理，为此，采用卷屑槽或断屑块的刀具，或用间隙切削或振动切削措施提高断屑效果。

3、刀具或刀片几何参数和切削参数的规范化、典型化。

刀具应具有较高的精度，包括刀具的形状精度、刀片及刀柄对机床主轴的相对位置精度、刀片及刀柄的转位及拆装的重复精度。刀具切削部分的几何尺寸变化要小，刀体刀杆和刀片反复装卸也应能保持精度稳定。

4、刀片、刀柄的定位基准及自动换刀系统要优化

刀片及刀柄高度的通用化、规格化、系列化，使刀具应能快速或自动更换，并需有控制和调整尺寸的功能或具有刀具磨损的自动补偿装置，以减少换刀调整的停机时间。

三、数控刀具的选择

刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的，应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。

由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床，而且主轴输出功率较大，因此与传统加工方法相比，对数控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一，它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。应考虑以下方面：

1、根据零件材料的切削性能选择刀具。

综合考虑金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件，建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。

2、根据零件的加工阶段选择刀具。

即粗加工阶段以去除余量为主，应选择刚性较好、精度较低的刀具，半精加工、精加工阶段以保证零件的加工精度和产品质量为主，应选择耐用度高、精度较高的刀具，粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工选择相同的刀具，建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具，因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损，涂层磨损修光，继续使用会影响精加工的加工质量，但对粗加工的影响较小。

3、根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。

在零件结构允许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具；选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。

4、根据工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标选择刀具。

正前角刀片：对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。负前角刀片：对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。一般外圆车削常用80°凸三角形、四方形和80 °菱形刀片；仿形加工常用55 °、35 °菱形和圆形刀片；在考虑到刀具能承受的切削用量前提下综合机床刚性、功率等条件，加工大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小的刀片。

合理科学的选择数控刀具对数控加工生产效率、加工质量和加工成本影响极大，因此应高度重视数控刀具的正确选择和合理使用，让其更好的为数控加工服务，充分发挥数控加工的优点。

第三篇：数控车床加工中刀具补偿的应用

刀具半径补偿在数控车削中的应用 摘要：

全面介绍了数控车床加工过程中的刀具补偿，并且对数控车床不具备刀具半径补偿功能时的刀具补偿计算方法进行了阐述。数控车削刀具半径补偿是数控系统中的重要功能, 正确地使用该功能, 在数控车削加工实践中能起到保证产品质量和提高生产效率的作用。通过刀具半径补偿的矢量分析和应用, 介绍刀具半径补偿在数控车削编程加工中的正确使用方法。关键词：数控车床；加工；刀具补偿 Abstract:

A comprehensive introduction of CNC lathe machining process, and the blade compensating for CNC lathe tool radius compensation function does not have the blade compensating calculation method is discussed in this paper.The numerical control turning tool radius compensation is the important function of CNC system, correctly use the function, in the numerical control turning processing practice can play to ensure the product quality and improve production efficiency.Through the compensation for the tool radius vector analysis and application is introduced, and the tool radius compensation in the numerical control turning processing the correct use of programming method.Keywords: CNC lathe, Processing;Blade compensating

前言

数控车床通常连续实行各种切削加工，刀架在换刀时前一刀具刀尖位置和新换的刀具位置之间会产生差异，刀具安装也存在误差、刀具磨损和刀尖圆弧半径等误差，若不利用刀具补偿功能予以补偿，就切削不出符合图样要求形状的零件。此外，合理利用刀具补偿还可以简化编程。数控车床的刀具补偿可分为两类，即刀具位置补偿和刀具半径补偿。在车削过程中，刀尖圆弧半径中心与编程轨迹会偏移一个刀尖圆弧半径值r,用指令补偿因刀尖半径引起的偏差的这种偏置功能，称为刀具半径补偿。

具有补偿功能的数控车，编程时，不用计算刀尖半径中心轨迹，只要按工件轮廓编程即可(按照加工图上的尺寸编写程序)；在执行刀具半径补偿时，刀具会自动偏移一个刀具半径值；当刀具磨损，刀尖半径变小；刀具更换，刀尖半径变大时，只需更改输入刀具半径的补偿值，不需修改程序。补偿值可通过手动输入方式，从控制面板输入，数控系统自动计算出刀具半径中心运动轨迹。

第一章 刀具半径补偿的简介

一.刀具半径补偿

1.刀具半径补偿的概念

正像使用了刀具长度补偿在编程时基本上不用考虑刀具的长度一样，因为有了刀具半径补偿，我们在编程时可以不要考虑太多刀具的直径大小了。刀长补偿对所有的刀具都适用，而刀具半径补偿则一般只用于铣刀类刀具。当铣刀加工工件的外或内轮廓时，就用得上刀具半径补偿，当用端面铣刀加工工件的端面时则只需刀具长度补偿。因为刀具半径补偿是一个比较难以理解和使用的一个指令，所以在编程中很多人不愿使用它。但是我们一旦理解和掌握了它，使用起来对我们的编程和加工将带来很大的方便。当编程者准备编一个用铣刀加工一个工件的外形的程序时，首先要根据工件的外形尺寸和刀具的半径进行细致的计算坐标值来明确刀具中心所走的路线。此时所用的刀具半径只是这把铣刀的半径值，当辛辛苦苦编完程序后发现这把铣刀不太适合要换用其他直径的刀具，编程员就要不辞辛劳地重新计算刀具中心所走的路线的坐标值。这对于一个简单的工件问题不太大，对于外形复杂的模具来说重新计算简直是太困难了。一个工件的外形加工分粗加工和精加工，这样粗加工程序编好后也就是完成了粗加工。因为经过粗加工，工件外形尺寸发生了变化，接下来又要计算精加工的刀具中心坐标值，工作量就更大了。此时，如果用了刀具半径补偿，这些麻烦都迎刃而解了。我们可以忽略刀具半径，而根据工件尺寸进行编程，然后把刀具半径作为半径补偿放在半径补偿寄存器里。临时更换铣刀也好、进行粗精加工也好，我们只需更改刀具半径补偿值，就可以控制工件外形尺寸的大小了，对程序基本不用作一点修改。2.刀具半径补偿的使用

刀具半径补偿的使用是通过指令G41、G42来执行的。补偿有两个方向，即沿刀具切削进给方向垂直方向的左面和右面进行补偿，符合左右手定则;G41是左补偿，符合左手定则;G42是右补偿，符合右手定则，如图3所示。图3刀具半径补偿使用的左右手定则在使用G41、G42进行半径补偿时，应特别注意使补偿有效的刀具移动方向与坐标。刀具半径补偿的起刀位置很重要，如果使用不当刀具所加工的路径容易出错，如图4所示。图4刀具半径补偿的起刀位置如果使G42补偿有效的过程为刀具从位置1到2，则铣刀将切出一个斜面如图4中所示的A-B斜面。正确的走刀应该是在刀具没有切削工件之前让半径补偿有效，然后进行正常的切削。如图4所示，先让铣刀在从位置1移动到位置3的过程中使补偿有效，然后从位置3切削到位置2继续以下的切削，则不会出现A-B斜面。因此，在使用G41、G42进行半径补偿时应采取以下步骤：☆设置刀具半径补偿值;☆让刀具移动来使补偿有效(此时不能切削工件);☆正确地取消半径补偿(此时也不能切削工件)。记住，在切削完成而刀具补偿结束时，一定要用G40使补偿无效。G40的使用同样遇到和使补偿有效相同的问题，一定要等刀具完全切削完毕并安全地推出工件以后才能执行G40命令来取消补偿。

二．刀具半径补偿的方法

把实际的刀具半径存放在一个可编程刀具半径偏置寄存器中D ##；(可编程刀具半径偏置寄存器号。)假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程;CNC系统将该编号(寄存器号)对应的刀具半径偏置寄存器中存放的刀具半径取出，对刀具中心轨迹进行补偿计算，生成实际的刀具中心运动轨迹。2.刀具半径补偿指令

a)刀具半径左补偿 b)刀具半径右补偿

刀具半径补偿分为：

(1)刀具半径左补偿：用G41定义，刀具位于工件左侧；(2)刀具半径右补偿：用G42定义，刀具位于工件右侧；(3)取消刀具半径补偿：G40。

(4)刀具半径偏置寄存器号：用非零的D## 代码选择；

对于车削数控加工，由于车刀的刀尖通常是一段半径很小的圆弧，车床而假设的刀尖点(一般是通过对刀仪测量出来的)并不是刀刃圆弧上的一点。因此，加工中心在车削锥面、倒角或圆弧时，可能会造成切削加工不足(不到位)或切削过量(过切)的现象。切削锥面时因切削加工不足而产生的加工误差。

因此，当使用车刀来切削加工锥面时，必须将假设的刀尖点的路径作适当的修正，使之切削加工出来的工件能获得正确的尺寸，这种修正方法称为刀尖半径补偿(ToolNoseRadiusCompensation，简称TNRC)。

(1)车刀形状和位置 车刀形状和位置是多种多样的，车床形状还决定刀尖圆弧在什么位置。此车刀形状和位置亦必须输入计算机中。

车刀形状和位置共有九种。车刀的形状和位置分别用参数T1—W输入到刀具数据库中。典型的车刀形状、位置与参数的关系。(2)刀尖半径和位置的输入 刀具数据库(TOOL DATA)数据项目。加工中心X、Z为刀具位置补偿值(mm)(车床r值不用)；R为刀尖半径(mm)：T为刀尖位置代码。如果在程序中输入下面指令GOO G42 X100．0 Z3．0 TOl01；那么数控装置按照01刀具补偿栏内X、Z、及、了的数值自动修正刀具的安装误差(执行刀位补偿)，车床还自动计算刀尖圆弧半径补偿量，把刀尖移动到正确的位置上。(3)刀具半径的左右补偿

1)C,41刀具左补偿。顺着刀具运动方向看，刀具在工件的左边，称为刀具左补偿，用C,41代码编程。

2)C,42刀具右补偿。顺着刀具运动方向看，刀具在工件的右边，称为刀具右补偿，用C．42代码编程。

3)C．40取消刀具左、右补偿。车床如需要取消刀具左、右补偿，可编人C-40代码。这时，车刀轨迹按理论刀尖轨迹运动。(4)刀具补偿的编程方法及其作用 加工中心如果根据机床初始状态编程(即无刀尖半径补偿)，车刀按理论刀尖轨迹移动，产生表面形状误差6。

如程序段中编人G42指令，车刀按车刀圆弧中心轨迹移动，无表面形状误差。可看出当编人G42指令，到达户：点时，车刀多走一个刀尖半径距离。

(5)刀具半径补偿的编程规则 加工中心车床刀具补偿必须遵循以下规则：

1)G40、G41、G42只能用GOO、G01结合编程。车床不允许与G02、G03等其他指令结合编程，否则报警。

2)在编人G40、G41、G42的GOO与G01前后的两个程序段中，X、Z值至少有一个值变化。否则产生报警。

3)在调用新的刀具前，必须取消刀具补偿，否则产生报警。

二、刀具刀尖圆弧半径补偿 G40、G41、G42指令

数控程序是针对刀具上的某一点即刀位点进行编制的，车刀的刀位点为理想尖锐状态卜的假想刀尖A点或刀尖圆弧圆心O点（见图1 43）但实际加工中的车刀，由于工艺或其他要求，刀尖往往不是一理想尖锐点，而是一段圆弧。当切削加土时刀具切削点在刀尖圆弧上变动（见图1-44），造成实师切削点与刀位点之问的位置有偏差，故造成过切或少切（见图 1一44）。这种由于刀尖不是一理想尖锐点而是一段圆弧，造成的加工误差，可用刀尖半径补偿功能来消除。系统执行到含有T代码的程序段时，是否对刀共进行刀尖半径补偿，以及以何种力式补偿，由G代码中的G40、G41、G42决定。G40：取消刀尖半径补偿，刀尖运动轨迹与编程轨迹一致； G41：刀尖半径左补偿，洽进给方向，刀尖位置在编程轨迹左边时 G42：刀尖半径右补偿，错进给方向．刀尖位置在编程轨迹右边时。刀尖半径补偿G41/G42是在加工平面内，沿进给方向看，根据刀尖位置在编程轨迹左边／右侧判断来区分的。加工平而的判断，与观察方向即第而轴方向有关。图1一45（b）为CJK6032数控机床的刀尖半径补偿方向。

由于数控程序是针对刀具上的刀位点即A点或O点（见图1一43）进行编制的，因此对刀时使该点与程序中的起点重合。在没有刀具圆弧半径补偿功能时，按哪点编程，则该点按编程轨迹运动，产生过切或少切的大小和方向因刀尖圆弧方向及刀尖位置方向而异。当有刀具圆弧半径补偿功能时须定义上述参数，其中刀尖位置方向号从0至9有10个方向号。当按假想刀尖A点编程时，刀尖位置方向因安装方向不同、从刀尖圆弧中心到假想刀尖的方向，有8种刀尖位置方向号可供选择，并依次设为1一8号：当按刀尖圆弧中心O点编程时，刀尖位置方向则设定为O或9 号。该方向的判断也与第三轴有关，图1一46（b）所示的方向为CJK6032数控车床的刀尖安装方向。刀尖半径补偿的加入是执行G41或G42指令时完成的，当前面没有G41或G42 指今时，可以不用G40指令，而且直接写入G41或G42指令即可；发现前面为G41或 G42指令时，则先应指定G40指令取消前面的刀尖半径补偿后，在写入G41或G42指令，刀尖半径补偿的取消是在G41或G42指令后面，加G41指令完成。

注：1）当前面有G41、G42指令时，如要转换为G42、G41或结束半径补偿时应先指定G40。指令取消前面的刀尖半径补偿。2）程序结束时，必须清除刀补。

3）G41、G42、G40指令应在GOO或G01程厅段中加入。4）在补偿状态下，没有移动的程序段（M 指令、延时指令等），不能在连续2 个以上的程序段中指定，否则会过切或欠切。

5）在补偿启动段或补偿状态下不得指定移动距离为0的G00、G01等指令。

6）在G40刀尖圆弧半径补偿取消段，必须同时有X、Z两个轴方向的位移。

刀具补偿量的设定，是由操作者在CRT/MDI面板上用“刀补值”功能键，置人刀具补偿寄存器，共中对应梅个刀其补偿号，都有一组刀补值：刀尖圆弧半径R 和刀尖位置号T %1047N1 G92 X60 Z40 N2 T0101N3 G90 G01 G42 X30 Z37 F300 M03 N4 Z25N5 G02 X46 Z17 18 N6 G01 X50 N7 Z0 N8 X54 N9 G00 G40 X60 Z40 T0100 N10 M05 N11 M30 第二章 刀具位置补偿和刀具半径补偿 刀具位置补偿

加工过程中，若使用多把刀具，通常取刀架中心位置作为编程原点，即以刀架中心!为程序的起始点，如图1所示，而刀具实际移动轨迹由刀具位置补偿值控制。由图1（a）可见，刀具位置补偿包含刀具几何补偿值和磨损补偿值。

图1 刀具位置补偿

由于存在两种形式的偏移量，所以刀具位置补偿使用两种方法，一种方法是将几何补偿值和磨损补偿值分别设定存储单元存放补偿值，其格式为：

另一种方法是将几何偏移量和磨损偏移量合起来补偿，如图（b）所示，其格式为：

总补偿值存储单元编号有两个作用，一个作用是选择刀具号对应的补偿值，并执行刀具位置补偿功能；另一个作用是当存储单元编号00时可以取消位置补偿，例如T0100，表示消去+号刀具当前的补偿值。图2表示位置补偿的作用，图2中的实线是刀架中心A 点的编程轨迹线，虚线是执行位置补偿时A 点的实际轨迹线，实际轨迹的方位和X、Z轴的补偿值有关，其程序为： N010 G00 X10 Z-10 T0202； N020 G01 Z-30； N030 X20 Z-40 T0200；

图2 刀具位置补偿作用 数控车床系统刀具结构如图3所示，图3中P为假想刀尖，S为刀头圆弧圆心，r为刀头半径，A为刀架参考点。

图3 车刀结构

车床的控制点是刀架中心，所以刀具位置补偿始终需要。刀具位置补偿是用来实现刀尖圆弧中心轨迹与刀架参考点之间的转换，对应图3中A与S之间的转换，但是实际上我们不能直接测得这两个中心点之间的距离矢量，而只能测得假想刀尖!与刀架参考点$ 之间的距离。为了简便起见，不妨假设刀头半径r=0，这时可采用刀具长度测量装置测出假想刀尖点P相对于刀架参考点的坐标参数表中。

和，并存入刀具

式中：——— 假想刀尖P点坐标；

（X，Z）——— 刀架参考点A的坐标。至此很容易写出刀具位置补偿的计算公式为

式中假想刀尖P的坐标

实际上即为加工零件轨迹点坐标，可从数控加工程序中获得。此时，零件轮廓轨迹经式（2）补偿后，即能通过控制刀架参考点A来实现。

对于图3中r≠0的情况，在进行刀具位置补偿时，不但需要考虑到刀头圆弧半径的补偿，而且还要考虑到刀具的安装方式（具体见2.2）。2 刀具半径补偿

编制加工程序时，一般是将刀尖看作是一个点，然而实际上刀尖是有圆弧的，在切削内孔、外圆及端面时，刀尖圆弧不影响加工尺寸和形状，但在切削锥面和圆弧时，则会导致刀具的行走轨迹与编程轨迹不相吻合，而有一差值。图4表示圆弧刀尖有半径补偿和无半径补偿时的轨迹。从图中可以看出，采用假想刀尖P编程时，刀具圆弧中心轨迹如图4中双点划线所示，刀具实际加工轨迹和工件要求的轮廓形状存在误差，误差大小和圆弧半径r有关。若采用刀具圆弧中心编程并使用半径补偿功能时刀具圆弧中心的轨迹是图4中的细实线，加工轨迹和工件要求的轮廓相等。

图4 圆弧刀尖有半径补偿和无半径补偿时的轨迹

因为车刀的安装和几何形状较复杂，下面通过几个方面作进一步阐述。2.1 假想刀尖P的方位确定

假想车刀刀尖P相对圆弧中心的方位与刀具移动方向有关，它直接影响圆弧车刀补偿计算结果。图5是圆弧车刀假想刀尖方位及代码。从图中可以看出，刀尖P的方位有八种，分别用1~8八个数字代码表示，同时规定，刀尖取圆弧中心位置时，代码为0或9，可以理解为没有圆弧补偿。

图5 圆弧车刀假想刀尖方位及代码

2.2 圆弧半径补偿和位置补偿的关系

如果按照刀架中心A点作为编程起始点，不考虑圆弧半径补偿，则车刀在X轴和Z轴补偿值按照图1（b）所示方法确定。既要考虑车刀位置补偿，又要考虑圆弧半径补偿，此时车刀在X轴和Z轴的位置补偿值可以按照图6所示方法确定，而将刀具的圆弧半径r值放入相应的存储单元中，在加工时数控装置自动进行圆弧半径补偿。在刀具代码T中的补偿号对应的存储单元中，存放一组数据：X轴Z轴的长度补偿值，圆弧半径补偿值和假想刀尖方位（0~9）。操作时，可以将每一把刀具的四个数据分别输入刀具补偿号对应的存储单元中，即可实现自动补偿（表1）。

图6 圆弧车刀位置补偿 表1 刀具补偿值

2.3 圆弧半径自动补偿轨迹

刀具半径是否补偿以及采用何种方式补偿，是由G指令中的G40、G41、G42决定的：

G40———刀具半径补偿取消，即使用该指令后，使G41、G42指令无效。

G41———刀具半径左补偿，即沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧时的刀具半径补偿。

G42———刀具半径右补偿，即沿刀具运动方向看，刀具位于工件右侧时的刀具半径补偿。

图7是使用圆弧半径补偿时刀具补偿过程。图7中刀具补偿的程序格式为： G40__； 消除补偿；

G41__； 半径补偿起始程序段； __；

图7 刀具补偿过程

从图7可以看出，在起始程序段中，刀具在移动过程中逐渐加上补偿值。当起始程序段结束之后，刀具圆弧中心停留在程序设定坐标点的垂线上，距离是半径补偿值。

第三章 数控车床不具备刀具半径补偿功能时的刀具补偿计算

当数控车床没有刀具半径补偿功能时，用圆头车刀加工工件时，就要用计算的方法来求解刀具半径补偿量。一．按假想刀尖编程加工锥面

如图8所示，若假想刀尖沿工件轮廓AB移动，即

与AB重合，并按AB尺寸编程，则必然产生图8（a）中ABCD残留误差。因此按图8（b）所示，使车刀的切削点移至AB，并沿AB移动，从而可避免残留误差，但这时假想刀尖轨迹

与轮廓在Z方向相差了△z。

式中：r为刀具圆弧半径；θ为锥面斜角。因此可直接按假想刀尖轨迹以补偿△z即可。的坐标值编程，在x方向和z方向予

图8 车锥面刀补偿示意图

二． 按假想刀尖编程加工圆弧

当车削圆弧表面时，会出现如图9所示的情况。图9（a）为车削半径为R的凸圆弧，由于P的存在，则刀尖# 点所走的圆弧轨迹并不是工件所要求的圆弧形状。其圆心为“”，半径为“R+r”，此时编程人员仍按假想刀尖P点进行编程，不考虑刀尖圆弧半径的影响，但要求加工前应在刀补值上给Z向和X向分别加一个补偿量r。同理，在切削凹圆弧，如图9（b）时，则在X向和Z向分别减一个补偿量r。

图9 车圆弧刀补示意图

三．按刀尖圆弧中心轨迹编程

图10所示零件是由三段凸圆弧和凹圆弧构成的，这时可用虚线所示的三段等距线进行编程，即圆半径为圆半径为

圆半径为，三段圆弧的终点坐标由等距的切点关系求得。这种方法编程比较直观，常被采用。

图10 按刀尖圆弧中心编程 第四章 数控车削中刀具半径补偿的矢量

分析和应用 刀具半径补偿的矢量

刀具半径补偿计算的主要工作是根据刀具的方向矢量和半径矢量计算各种转接类型转接点的坐标值,即根据相邻编程轮廓段的起止点坐标值判断转接类型, 调用相应的计算程序计算出转接点坐标值。了解计算机软件关于刀具补偿转接点的坐标值计算, 对生产实践具有指导作用。为了正确地理解数控车削刀具半径补偿的过程,下面引入矢量的概念(数控车床的编程为G18平面,以上手刀为例)。(1)直线方向矢量: 指与运动方向一致的单位矢量, 用L d 表示。(2)圆弧方向矢量: 是指圆弧上某一动点的切线方向上的单位矢量, 用L d 表示。

(3)刀尖圆弧半径矢量: 是指垂直于编程轨迹且大小等于刀尖圆弧半径、方向指向刀尖圆弧中心的矢量, 用rd 表示。

根据以上的矢量描述, 数控系统能够正确判断各种转接类型并计算各转接点的坐标值。2 刀具半径补偿过程

刀具半径补偿是数控车床的重要功能之一。通常采用的对刀方法都是将刀尖作为刀位点, 然而在实际应用中, 为了提高刀具寿命和降低加工表面的粗糙度,一般将车刀刀尖磨成半径0.2～2 的圆弧, 这样按零件轮廓编程运行后, 实际起切削作用的是圆弧的各切削点, 这样势必会造成加工误差。消除由刀尖圆弧引起的加工误差必须进行刀尖圆弧半径自动补偿, 补偿参数包括刀尖半径R 值和刀尖方位T 值。将刀补参数输入数控系统之后, 刀具半径补偿的

方向要在执行G41(或G42)之后方可生效。刀具半径补偿的执行过程分为以下3 个步骤:(1)起动偏置: 从取消偏置方式变为偏置方式的程序段称为起动偏置程序段。在起动偏置的程序段进行刀具偏置的过渡运动, 在起动程序段的终点, 刀尖R 中心位于下个程序段起点, 并在与下个程序段垂直的位置上, 同时满足刀具方向矢量和半径矢量的条件。起动偏置的程序段必须是G00 或G01, 如图1 所示。

图1 起动偏置

(2)执行偏置: 在执行了G41(或G42)的程序段中, 刀位点发生了变化, 由理论刀尖偏移至刀尖R 中心, 而刀尖R 中心轨迹始终垂直于方向矢量且偏离编程轨迹一个刀尖圆弧半径矢量, 依靠刀尖圆弧外缘来加工零件轮廓。(3)取消偏置: 在执行偏置的方式中如果指令了G40, 则这个程序段被称为取消偏置程序段。取消偏置如图2 所示, 从图2 中可以看出, 在取消偏置程序段的前一个程序段, 刀尖不在该程序段的终点, 这个变化是由刀位点造成的, 生产实践中应特别注意, 取消偏置的程序段必须是G00 或G01。3 刀具半径补偿的应用

在数控车削加工中, 如果被加工零件的轮廓是正交面(柱面和端面)组成的, 则建立刀具半径补偿与否, 所加工的零件轮廓都是完全一致的, 这样很容易造成部分操作人员忽视了刀具半径补偿的应用。但在加工非正交面(弧面和锥面)轮廓时, 不进行刀具半径补偿就会发生过切和余切现象, 这样势必造成零件的不合格或报废。在实际应用中要注意以下几个方面的 问题:(1)加工小于刀尖半径的内圆弧时, 由于偏置的刀尖圆弧中心找不到正确的圆心轨迹将导致过切, 如图3 所示。

图2 取消偏置

图3 轮廓半径小于刀尖半径时产生过切(2)加工小于刀尖半径的台阶时, 由于台阶小于刀具半径, 因此在新旧矢量交替时, 偏置的刀尖圆弧中心将向编程的反方向移动, 产生过切, 如图4 所示。

(3)在执行刀补的程序段中, 如果有加工端面的轨迹时应特别注意, 因为有刀尖方位号, 要特别小心切削方向, 右刀补时, 只能允许偏刀从旋转中心往外切削, 否则会多切掉一个刀尖圆弧直径的量, 如图5 所示。

图4 台阶尺寸小于刀尖半径时产生过切

图5 加工端面的切削方向(4)同样在执行刀补的程序段中, 由于刀位号已经确定, 所以用正偏刀加工倒锥的轮廓时, 系统会产生过切报警。

(5)在取消偏置的程序段(G40)中, 刀具刀尖圆弧中心位于前一个程序段终点垂直的位置上, 可能将造成过切, 此时应指令I、K, 即: G40X(U)_ Z(W)_ I_K_。其中, I、K 为增量值, 且I 为半径值。这样指定以后, 刀尖圆弧中心就会从I、K 方向线与前一个程序段轮廓线的角平分线位置运动至终点。

(6)在执行偏置的程序段中, 通过调整刀尖圆弧半径的大小来控制加工余量和加工精度要优于磨耗中的调整, 特别是在非正交平面的余量控制和调整中, 因为在磨耗中X 轴和Z 轴是分别控制的, 而改变刀尖圆弧半径的大小则可以同时控制两个轴的余量, 如图6所示。

图6 在执行偏置中的加工余量控制__ 4 结束语

刀具补偿功能的作用主要在于简化程序，即按零件的轮廓尺寸编程。在加工前，操作者测量实际的刀具长度、半径和确定补偿正负号，作为刀具补偿参数输入数控系统，使得由于换刀或刀具磨损带来刀具尺寸参数变化时，虽照用原程序，却仍能加工出合乎尺寸要求的零件。此外，刀具补偿功能还可以满足编程和加工工艺的一些特殊要求。

实际生产中, 数控车削刀具半径补偿功能基本上应用在非柱面的精加工程序段。在起动偏置和取消偏置的程序段中, 同时要伴有刀具移动的指令, 否则程序轨迹可能会发生变化, 从而造成零件报废。同理, 在起动偏置和取消偏置的程序段中, 也应尽量避免切削工件。一个零件的加工程序不是唯一的, 但是, 正确使用刀具半径补偿是每一个编程员必备的基础知识。

致 谢

感谢我的老师，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。

感谢我的老师，这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导。而你开开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入我们这个新的环境.感谢这几年一起走过的同学和朋友，是你们的存在，我才不会那么孤单，多少个共同努力的日子，将会是一生中美好的回忆。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

参考文献

1许镇宇.机械零件.北京：高等教育出版社，1983；

2孔庆复.计算机辅助设计与制造.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1994；

3雷宏.机械工程基础.哈尔滨：黑龙江出版社 2002； 4王中发.实用机械设计.北京：北京理工大学出版社 1998； 5 唐宗军.机械制造基础.大连：机械工业出版社 1997； 6吴祖育，秦鹏飞.数控机床.上海：上海科学技术出版社 2003； 7许翔泰，刘艳芳.数控加工编程实用技术.北京：机械工业出版社2000；

8吴明友.数控机床加工技术 东南大学出版社.江苏：2000； 9王宝成.现代数控机床.天津：天津科学技术出版社，2000；

第四篇：加工中心刀具及附件管理办法

加工中心刀具及其机床附件的管理规定（草稿）

一.目的

规范刀具（通用刀具和专用刀具）和机床附件（拉钉、刀柄、弹簧筒夹）的领取、存放、保养、使用寿命、报废、回收等整个过程的管理办法，以控制刀具耗用成本，提高刀具的使用寿命。

二.定义：刀具类型：1.通用刀具a.可换式刀具刀片b.钻头 c.立铣刀d、刀盘

e、定点钻

2.专用刀具。

三.职责

1.部门主管审核、批准刀具及附件的领用。

2.流失控制。3.刀具的正常消耗。

4..刀具及附件平时的保养，存放必须标识清楚。5.废旧刀具、附件入库的登记。

6.刀具管理人员负责刀及的登记、保管、收发及刀具寿命的统计。对刀具的使用情况及库存量、报废刀具、待修复刀具等及时录入计算机内,在局域网内共享。

四.内容

1.刀具和机床附件的申报。

1.1新产品。刀具和附件由CNC编程人员根据库存情况进行申报。根据刀具管理员提供的数据首选现有刀具，根据产品的批量、材质、加工精度，选择相应的刀具及附件。由主管审核通过后以书面或短信形式通知采购人员购买，并告知刀具管理人员。

1.2.老产品。由刀具管理员根据刀具的库存量及使用情况上报技术部。上报时需以书面形式且注明申报理由及购回时间，技术部核查通过后由申购人以书面形式通知采购人员。2.刀具和机床附件的购买

2.1.购买刀具必由技术部批准后方可购买。

2.2根据申报人员提供的信息（加工材质、产品数量、加工精度、数量等）购买相应的刀具。

2.3采购人员接到申购单后进行购买，于1个工作日内回复申报人，否则视为在申购单要求日期内购回。3.刀具和机床附件的接收

3.1刀具和机床附件购回后，由采购员将刀具或附件及送货单交付于刀具管理员，送货单上必须注明刀具的名称、数量，确保与申报内容一致，否则刀具管理员有权拒收。对刀具的外观及部分尺寸进行测量，如不合格有权拒收。3.2刀具管理员将接受的配件在三个工作日内到成品库内进行登记。4.刀具和机床附件的日常管理

4.1刀具必须分类存放标识清楚。按刀具材质、铝用刀、钢用刀、不锈钢专用刀、螺旋丝锥、挤压丝锥、螺尖丝锥等细化分类存放。报废刀具必须与其它刀具隔离，明确标识，及时交与库房。需刃磨的刀具也分类存放，明确标识，由管理员通知专门刃磨人员进行刃磨。刃磨后交付于管理员。

4.2不使用的刀具、刀柄及筒夹需清除切削液及切削，并适当涂抹润滑脂，防止生锈。刀柄应插入塑料导套内，严禁刀柄磕碰。

4.3新产品刀具的领用。管理员根据编程人员的通知准备所需刀具，交与领用人员并进行登记。领用人员是夜班，可由现操作人员代领并转交于夜班人员。晚班和中班对于易损刀具可以适当的增加领用数量并告知CNC编程人员。否则由此产生的费用由刀具管理员承担。

4.4老产品刀具的领用。车间主管将需要加工的产品以书面形式通知刀具管理员，管理员根据产品及工艺准备好刀具。由使用人员领用。

A.异常领用。产品加工中由于刀具的磨损频繁、刀刃崩裂、损坏、丢失等异常原因领取新刀具时，由领取人员提出书面申请，注明原因、用途。由管理员根据相关规定作出相应的处理。及时通知编程人员确刀具是否适用。

B.正常领用。刀具及附件由相关人员判定达到使用寿命正常报废的，管理人员应当统计刀具的使用情况（加工材料、刀具材料、加工数量）并在计算机里做详细的记录以便查询。

4.5交接班时，操作工上班前和上一班人员交接设备上正在使用的刀具及待使用的刀具。如能使用无异常，则转交。如有异常接班人员须在交接班记录表上注明。否则产生的费用由接班人员承担。

4.6刀具的更换以刀尖计算。刀具使用费用的计算由谁先使用新尖计算，上一班剩下的旧尖不记费用。更换刀具时有杆无尖，不能按以旧换新计算。

4.7刀具及附件的交回。一种产品加工结束后由刀具管理员根据下个产品的情况通知当前操作人员将不使用的刀具交回。管理员有权督促操作人员交回刀具及附件并进行通报。

4.8刀具管理人员对每把刀具的拉钉进行检查，发现磨损、有缺陷或拉钉松动的刀柄进行相应的处理。由于拉钉松动、磨损等造成的损失由刀具管理员承担。4.9操作人员应将待使用的刀具摆放整齐。加工之前检查领用的刀具与工艺上注明的刀具是否一致与所加工的产品是否匹配，发现异常必须立即与相关人员核对，否则产生的费用由现操作人员承担。刀具管理人员有权检查刀具的摆放情况并进行通报。

4.10刀具管理人员需对每一把刀具进行详细的跟踪记录。对同类同一尺寸不同品牌的刀进行比较，选出性价比较高的品牌。最终确定出每把刀具的使用寿命。4.11刀具管理员要确保计算机的信息与配件的实际情况相符，根据使用情况及时变动。

5.报废刀具及附件的系列规定

5.1由于编程失误产生撞刀而损坏的刀具及刀柄所产生的费用由编程人员承担。5.2由于对刀、试切、分中或装刀等因动作不规范或由于疏忽而损坏刀具及刀柄所产生的费用由操作人员承担。损坏的刀具和刀柄不能按以旧换新计算。5.3报废的刀具及附件由刀具管理人员分类标识定期交付于库房，并在Execel里做相应的变动。

5.4报废刀具需要注明报废原因、人员，由技术部确认后交与库房。6.考核奖惩

6.1每日由车间管理人员对以上措施进行督促检查

6.2由专人不定期对相关人员执行程度进行抽查。每周不少于3次。6.3对执行部不到位的人员首次进行口头批评，屡犯者做相应的处罚。6.4对每个月都完全按照上述规定执行，进行相应的奖励。

第五篇：整理的关于各种机械加工领域刀具及材料

品质：加工精度、效率、使用寿命、稳定性

物（原材料、设备、检测、工艺技术等）人（熟练程度、营销等）———管理

贴近市场的快速反应能力，全套的解决方案，永远给客户更多的选择，提供更多的附加价值。以行业应用为重点，努力提高客户的满意度和忠诚度。

金刚石的优异性能与对应的效果

普通材料尤其是硬纸合金材料与超硬材料的对比，超硬中材料的对比

刀具的加工应用术语及含义

供方依赖

瑞典山特维克：可乐满（Coromant）万耐特(Valenite)山高（Seco）蒂泰克斯(Titex)瓦尔特(Walter)斗马(DORMER)等

美国肯纳：Widia、Hetrel（德国）、Hannita(以色列)

德国蓝帜（Leitz）、KOMET、MAPAL、钴领（Guehring）、雄克、海默等

以色列伊斯卡（ISCAR）瓦格丝（Vargus）

日本住友，三菱、OSG、黛杰工业（DIJET）、京瓷、不二越NACHI、日立、东芝等

韩国特固克（被以色列收了）韩国冶金（KORLOY）、韩国多仁精工（DINE）(住友控股)、韩国养志园（YG—1）

航空航天：不锈钢、高温合金（Fe基、Ni基和Co基三种）以及铝镁合金钛合金是主要材料 加工精度高，材料难加工 切削性能很差：变形抗力大 加工硬化大 加工温度高肯纳 汽车工业：铸铁是交通行业用于发动机箱体及其他主要零件的材料，灰口铸铁--球铸铁（非常耐磨受珠光体含量的影响）山高行业加工特点一是大批量。流水线生产，二是加工条件相对比较固定，通常强制统一换刀，对刀具的加工效率和使用寿命稳定性提出非常苛刻的要求

在航空航天和汽车行业中，使用CBN和金刚石烧结体（PCD）等超硬材料刀具是解决问题的根本，也是未来金属切削朝着高速高效高耐用和干切削发展的大方向，在这方面，住友电工处于领先地位。其单晶金刚石是世界上最先成功地用于工业化的大颗粒、高纯度的金刚石单晶体。

模具制造主要是汽车加工模具、家电模具、建材模具、电子通讯产品模具等

电子工业等

刀具材料：工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢），硬质合金，超硬刀具材料（包括陶瓷，金刚石及立方氮化硼等）

代理：上海联创、北京金万众、上海兴合等

国内：株洲、成量、哈一工、哈尔滨工量数控刀具有限公司、成都英格、成都量具刃具厂、上海机床附件一厂、东风汽车公司工具厂等

刀具管理：就是将某个工厂的刀具外包到一个公司整体管理，以适应各种各样的刀具需要，全面提供包括刀具采购、库存管理、修磨、清洁调整、配送等成套的服务。以减少初期投入，减少管理成本，使企业将精力放在自己的核心竞争力上。

在超精密加工中，保证加工表面质量的主要因素除了高精度的机床、超稳定的加工环境外，高质量的刀具也是很重要的一个方面。天然金刚石具有硬度高、耐磨性好、强度高、导热性

好、与有色金属摩擦系数低、抗黏结性好以及优良的抗腐蚀性和化学稳定性，可以磨出极其锋利的刀刃，被认为是最理想的超精密切削用刀具材料，在机械加工领域尤其是超精密加工

领域有着重要地位并得到广泛应用。

加工方法

二十世纪七十年代后期，在激光核融合技术的研究中，需要大量加工高精度软质金属反工方法，不仅加工时间长、费用高、操作难度大，而且不易达到要求的精度。因此，亟需开发新的加工方法。在现实需求的推动下，单晶金刚石超精密切削技术得以迅速发展。

优势

由于单晶金刚石本身的物理特性，切削时不易黏刀及产生积屑瘤，加工表面质量好，加工有色金属时，表面粗糙度可达Rz0.1～0.05μm。金刚石还能有效地加工非铁金属材料和非复合材料、塑料、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨木材(尤其是实心木和胶合板、MDF等复合材料)。

金刚石晶体属于平面立方晶系，由于每个晶面上原子排列形式和原子密度的不同以及晶面之间距离的不同，造成天然金刚石晶体的各向异性，因此金刚石不仅各晶面表现的物理机械性能不同、其制造难易程度和使用寿命都不相同，各晶面的微观破损强度也有明显差别。通常应根据刀具的要求来进行单晶金刚石刀具的晶面选择。一般来说，如果要求金刚石刀具获得最高的强度，应选用(100)晶面作为刀具的前、后刀面；如果要求金刚石刀具抗机械磨损，则选用(110)晶面作为刀具的前、后刀面；如果要求金刚石刀具抗化学磨损，则宜采用(110)晶面作刀具的前刀面，(100)晶面作后刀面，或者前、后刀面都采用(100)晶面。这些要求都需要借助晶体定向技术来实现。

目前，晶体定向主要有三种方法：人工目测晶体定向、激光晶体定向和X射线晶体定向。

金刚石刀具的晶向选择

金刚石各向异性，因此不但各晶面的硬度、耐磨性不同，就是同一晶面不同方向的耐磨性也不同。如果晶向选择不当，即使晶面选择正确，刃磨效率也会大大降低。同时由于金刚石晶体的抗压强度比抗拉强度大5～7倍，所以在刃磨过程中要选择晶面的易磨方向，同时刃口要迎着刃磨砂轮线速度的正方向(即采取逆磨)，以保证刃磨效率并减小刃口的微观解理程度。

金刚石刀具的磨、破损

金刚石刀具的磨损机理比较复杂，可分为宏观磨损和微观磨损，前者以机械磨损为主，后者以热化学磨损为主。常见的金刚石刀具磨破损形态为前刀面磨损、后刀面磨损和刃口崩裂。在单晶金刚石刀具刃磨过程中，需要其磨损以刃磨出满足要求的刀具，但若产生了不需要的磨损就可能损伤已经刃磨好的前、后刀面。而刃口崩裂(即崩刃)是在刃口上的应力超过金刚石刀具的局部承受能力时发生的，一般是由金刚石晶体沿(111)晶面的微观解理破损造成的。在超精密加工中，金刚石刀具的切削刃钝圆半径比较小，其本身又属于硬脆材料，同时由于其各向异性且(111)面易发生解理，随着振动和砂轮砂粒对刀具刃口的冲击作用，故常常会伴随产生崩刃现象。