面向螺杆旋风铣削工艺的STEP-NC建模及数控编程
旋风式外铣削头设计论文
中文摘要本次毕业设计的题目是旋风式外铣削头设计。
设计的铣刀主要用于螺杆外螺纹的铣削。
目前对螺杆常用的加工方法主要采用车削和磨削。
车削加工精度差，磨削加工虽然加工精度较高，但对于大导程或长度较长的螺杆来说，由于磨削被加工面是砂轮旋转轴线相对螺杆轴线偏转相应的螺旋角，螺杆达到一定的长度，砂轮接杆就会碰到被加工工件。
因此，螺杆的可加工长度受螺杆螺旋升角的限制，同样即使螺旋升角不大，当螺杆长度达到一定值时，对其的磨削加工也无法完成。
显然，用传统的加工方法显然会比较困难。
所以我们采用旋风铣削的加工方法。
旋风铣削的加工方法则很好地解决了用传统加工方法难以加工的螺杆问题，它可以消除刀具切削对螺槽外形的影响，大大提高被加工螺杆的精度，并且加工效率高。
随着旋风铣削机床在机械制造业中的成功应用和推广，德国Leistrite公司近年来又推出了高速硬体内螺纹旋风铣削机床，一改传统的加工原理，刀杆不用偏转，而是与螺母轴线平行，且使成形刀切削面与螺纹的法向截面重合，铣削出的螺纹滚道截型与成形刀具的截型一致。
为了提高数控加工的效率，目前国外许多飞机厂和发动机厂已采用高速切削加工来制造航空零部件。
我们所指高速加工是高速主轴、高速进给和先进的控制软件。
目前，国外在高速切削加工方面除了进行工艺研究外，还着重开展了研制、发展和提供能够适应于高速切削加工用的高质量、高性能、高可靠性的加工设备和装置。
与高速切削加工设备和装置相关的新技术包括：机床结构改进、主轴结构改进、坐标轴驱动技术、导轨设计、刀具材料研究、刀具夹持装置、冷却处理技术、精密位置测量技术、排屑技术以及能适应于高速切削加工设备控制的CNC控制系统及软件等。
因此我们设计铣削刀具十分必要。
关键词：旋风铣削、螺杆The Graduation is outside the cam tornado the shaping lathe design. This topic main processing object for plastic transportation screw rod.At present mainly uses the turning and the grinding to the screw rod commonly used processing method. The lathe work precision is bad, although the abrasive machining the working accuracy is high, but regarding led greatly or the length long screw rod, because the grinding by the machined surface was the grinding wheel centerline relative screw rod spool thread deflection corresponding angle of spiral, the screw rod will achieve certain length, the grinding wheel link will bump into is processed the work piece. Therefore, the screw rod may process the length the screw rod lead angle limit, even if similarly the lead angle is not big, when the screw rod length achieves certain value, is also unable to its abrasive machining to complete.Obviously, will be quite obviously difficult with the traditional processing method. Therefore we use the tornado milling the processing method. Outside the tornado the milling processing method well has solved the screw rod problem which processes with difficulty with the tradition processing method, it may eliminate the cutting tool cutting to the spiral flute contour influence, enhances greatly is processed screw rod's precision, and the processing efficiency is high.Applies along with the tornado milling engine bed's in machine-building industry success and promotes, German Leistrite Corporation has promoted in recent years the high speed hardware box thread tornado milling engine bed, as soon as changes traditional the processing principle, the cutter bar does not use the deflection, but with nut spool thread parallel, and causes the forming tool cutting face and the thread normal section superposition, the milling leaves the thread roller conveyer truncation is consistent with formed cutter's truncation. In order to improve the efficiency of CNC machining,At present, many foreign aircraft engine factory plant and high-speed machining has been used to make aviation parts and components. Aluminum alloy parts, such as long, thin web parts, molds, titanium parts. We are referring to high-speed processing of high-speed spindle, high speed feed and advanced control software. At present, foreign high-speed machining in addition to the technology aspects of study, High-speed cutting and processing equipment and installations related to new technologies include: improvements in machine tool structures, spindle structure improvements axis drive technology, guide the design, tool material, tool clamping devices, cooling technology, precision position measurement technology, Chip technology and to adapt to high-speed cutting CNC-controlled processing equipment control system and software. Therefore, we designed milling cutter is necessary.Keywords：tornado milling、screw rod中文摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 本课题分析 (1)1.2 旋风铣削的原理 (2)1.3 旋风铣削国内外状况 (4)第二章油马达驱动铣削头总体设计 (5)2.1 旋风铣工件成型原理 (5)2.2 方案一内旋风铣 (6)2.3 方案二外旋风铣 (7)2.4 最终方案 (8)第三章设计与计算 (8)3.1 结构设计 (8)3.2 旋风铣削运动的矢量建模 (16)3.3 液压系统的设计 (20)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)第一章绪论1.1 本课题分析Moineau泵自1931年发明以来，广泛地应用于石油化工和机械工业等领域。
基于STEP-NC的数控编程研究
Ｓ Ｅ — Ｃ标准是 Ｓ Ｅ Ｔ ＰＮ Ｔ Ｐ标准 的扩展 ， 文件格 式 其
与 ＳＥ Ｔ Ｐ标准完全一 致． Ｔ ＰＮ Ｓ Ｅ — Ｃ的基本 原理是基 于
制造 特征进 行编 程 ， 不是 直 接对 刀 具运 动进 行 编 而
１ ２ Ｅ Ｐ Ｅ Ｓ描述语 言 ． Ｘ Ｒ Ｓ ＳＥ Ｔ Ｐ标 准 描 述 方 法 中 的 一 个 重 要 的 标 准 是
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中 图分 类 号 ： Ｐ ７ Ｔ ２３ 文献 标 识 码 ： Ａ
Ｓｕ ｙｏ ｔ ｄ ｎ ＮＣ ｒ ｇ ａ ｍ ｉ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｓ ｄ ＴＥＰ・ ｐ ｏ ｒｍ ｎｇ ｔ ｃ ｏ ｏ ｙ ｂａ ｅ ｎ Ｓ ＮＣ
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Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：Ｓ ＴＥＰ— ＮＣ；ＮＣ ｓｅ ｌ ｓ ｔｎ ；ＮＣ ｒ ｇａ ｖ ｐ ｏ ｒ ｍｍｉ ｇ ｎ
Ｓ Ｅ — Ｃ是 日前 围际 Ｆ Ｔ ＰＮ 在研 究和制 定 的一 种 新 的 数 字 控 制 数 据 接 口 标 准 ， 准 代 号 ＩＯ 标 为 Ｓ
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螺纹铣刀的编程方法
(2)螺纹削程序(Fanuc系统) %
现代数控编程技术(第04讲--数控铣削加工及编程--三轴)
刀位源文件(CLSF，Cutter Location Source File)
按照一定格式保存刀位点轨迹的文件。
几种常见的数控加工刀具的刀位点
钻头 立铣刀 端铣刀 面铣刀 指状铣刀 球头铣刀
车刀
切触点轨迹 刀位点轨迹
刀具偏置（tool offset）
切触点生成刀位点的计算过程。 三种典型刀具的参数
导动规则
指曲面上切触点曲线的生成方法（如参数线法、截 平面法）及一些有关加工精度的参数，如步长、行 距、两切削行间的残余高度、曲面加工的盈余容差 （out tolerance）和过切容差（inner tolerance）等。
t2 CS
t1
DS
PS
步长 (Step forward)
同一条刀位轨迹线上相邻两刀位点间的距离称为加 工步长。步长是由给定的加工容差确定的。
h≈ R−
⎛P⎞ R −⎜ ⎟ ⎝2⎠− h 2
影响因素
刀具形状与尺寸 零件表面几何形状与安装方位 走刀进给方向 允许的表面残余高度要求
优化措施
合理选择刀具 合理选择工件安装方位 合理选择进给方向
加工阶段
粗加工(rough)：切除毛坯中的大部分余量。 (半精加工(semi-finish)) 精加工(finish)：这里主要介绍精加工的一些算法。 (补加工(clean up))：切除精加工中没加工到部分。 去毛刺 （打磨或磨削）
Z-map法
Z-map法 Z-map法用离散的点阵表示曲面从而计算刀具轨 迹。也称G-buffer法。它利用反转刀具法（Inverse Tool Method）计算刀位点。
• 基本思想 – 在初始刀位点处，判断 刀具表面与Z-map模型 中所有点的干涉关系， 计算干涉量并根据干涉 量调整刀具，生成无干 涉的刀位点。 – 即刀具由上向下运动 ，当与Z-map模型发生 接触时刀具所在的位 置。
基于STEP-NC的特征建模
征 ，如属性特征 、精 度特征 、需求 技 术成 熟 、功 能强 大 特 点 的 Ｐ ｏ 库 ，每一个数据库 由数据表组成 ， ｒ／
信息等 。工件可 以是 数组信息 ，也 Ｅ Ｇ Ｎ Ｅ 造 型系 统引 起 了人们 的 以 存放 构 成该 工 件 的各 个 特征 的 Ｎ ＩＥ Ｒ 就是一项工程可 以对 多个 工件进行 重视 并 得 到 了 日益 广 泛 的应 用 。
数 据 ，并定 义 备 注 单元 ，补充 必
ｃｅ ｓ 操作。工作计划也 由多个加工工步 ＰｏＥ Ｇ Ｎ Ｅ 系统 的高级开发 工具 要 的工 艺信 息 。Ａ ｃ ｓ 数据 库 与 ｒ／Ｎ ＩＥ Ｒ 组成 ，几何 信息与加工信息的添加 包为用户程序及第三方程序提供 了 Ｖ ＋＋的连 接 采 用０ Ｂ 方 式 ，首 Ｃ ＤＣ 依赖于Ｓ Ｅ— Ｃ Ｔ Ｐ Ｎ 以及Ａ ２４ Ｐ２ 关于 “ 工 与Ｐ ｏＥ ＧＮ Ｅ 的无缝 连接。用户 先 配 置 数据 源 ，制 定特 征 数 据库 ｒ／Ｎ ＩＥ Ｒ
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Ｍ ｏ ｅ ａ ｆ ｃ ｕ ｉｇ ｄ ｍ Ｍ ｎｕ ａ ｔ ｒ ｎ
基 于Ｓ Ｐ Ｎ Ｔ — Ｅ Ｃ的特 征 建模
口 北京化工大学机电工程学院 周巧玲 张莉彦
Ｓ Ｐ Ｎ 是 Ｃ ＤＣ Ｍ Ｄ Ｎ 系 统 们对零件信息模型的要求也有所不 计信息与制造信息联系起来。同时 — Ｃ Ａ ／Ａ ￣ Ｃ Ｃ Ｉ Ｅ
而在 实现Ｃ ＤＣ Ｍ Ａ ／Ａ 的信 息集成 过程 中，由于设计人员和工 艺人 员 对于零件所考 虑的侧重点不 同，他
９ｅ Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ与制造业信 息化 ・ 、． ａ ． ｍ． Ａ ／Ａ ｗＷ＾ ｉ ｄｃ ｏ ， ｃ ： ｎ ｏ
图 １特征 信 息模 型
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基于STEP-NC的开放式CNC系统研究
基于STEP-NC的开放式CNC系统研究STEP-NC（STEP Numerical Control）是一种基于ISO 10303标准的CNC（Computer Numerical Control）编程系统。
它通过采用开放式的标准化软件平台，实现了CNC系统的开放性和互操作性，为制造业提供了更加灵活和高效的生产方法。
传统的CNC系统使用G代码进行编程，但由于G代码的编写需要专门的知识和技能，且缺乏灵活性和可扩展性，限制了CNC系统的发展。
而STEP-NC通过将设计数据和制造过程信息进行统一的数据模型化，实现了从CAD（Computer-Aided Design）数据到CNC控制器的无缝集成。
与传统的G代码相比，STEP-NC提供了更加直观和易于理解的机床控制指令。
使用STEP-NC编程，可以直接从CAD模型中提取加工特征，并将其转化为机床控制指令。
这种直接从CAD模型生成加工指令的方式，不仅减少了编程的复杂性，还提高了编程的效率和精确度。
STEP-NC还支持在加工过程中实时控制和监测，可以通过传感器获取加工过程的实时数据，并将其反馈给CNC控制器，实现加工参数的自动调整和优化。
这种实时控制和监测的能力，使得CNC系统可以根据实际加工情况进行自适应控制，提高了加工的稳定性和质量。
STEP-NC还可实现CNC系统之间的互操作性。
不同厂家的CNC系统可以通过STEP-NC 进行数据交换和协作，实现机床和工序之间的无缝集成。
这种互操作性使得制造企业能够灵活地选择不同供应商的机床和CNC系统，同时还能够在不同的CNC系统之间共享和重复利用制造数据，提高了生产效率和资源利用率。
基于STEP-NC的开放式CNC系统已经在许多国家的制造业中得到了广泛的应用。
德国的工业4.0倡议提出了使用开放式标准和平台的智能制造解决方案，而STEP-NC正是这种解决方案的重要组成部分。
在中国，STEP-NC也已经得到了广泛的研究和应用，但在实际生产中的应用还存在一些挑战，例如CNC系统的兼容性问题和人员培训问题等。
基于STEP-NC的数控加工技术研究
；Ｓ Ｅ — Ｔ Ｐ ＮＣ 为基础 的 数控 加 工相 关环 节进 行 了系统的研 究 对 Ｓ Ｅ — Ｔ Ｐ ＮＣ 的文件 结 构进 行 了分 析 ， 的 方法 来生成 Ｓ Ｅ — Ｔ Ｐ ＮＣ 文件 。分析 了基 于 Ｓ Ｅ — Ｔ Ｐ ＮＣ的 ＣＮＣ控 制 器的三 种结 ÷
； 构模 式 ， 出开放 式数控 系统 结构 。最后 本 文分析 了 Ｓ Ｅ — 指 Ｔ Ｐ ＮＣ 标准 对 ＣＮＣ 系统发展 的 影响 作 用 ， ；
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关键词：Ｔ Ｐ Ｎ ； Ｓ Ｅ — ｃ 数控加工； 数控
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【 摘
要】Ｔ Ｐ ＮＣ是遵从 Ｓ Ｅ ＳＥ — Ｔ Ｐ标准的新型数控机床编程接 口。 通过分析 Ｓ Ｅ — Ｔ Ｐ ＮＣ标； 对于以 ÷ 住，
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中图分 类号 ：Ｐ ９ 文献标 识码 ： Ｔ ３１ Ａ
现代化 的生产对 Ｃ Ｃ的要求 也越来越 高 ，系统之 间不兼 Ｎ
近 几 年 ，欧 美 已经 启 动 了几 个 有 关 Ｓ Ｅ — Ｃ的 项 目 ， Ｔ ＰＮ 如
容、 编程 困难 、 智能化程度低等诸多问题大大限制 了现代化生产 Ｏ ＴＭＡ 、 Ｔ Ａ 、Ｔ Ｐ Ｎ Ｐ Ｉ Ｌ ＭＡ Ｒ Ｓ Ｓ Ｅ — Ｃ和 Ｓ ｐｒ ｄｌ ｒ ｅｔ ｕ ｅ ｅ Ｐｏ ｃ 等 目前 Ｍｏ ｊ 以及数控技术本身的发 展。 与此同时， 人们逐渐 意识 到数控系统 原型系统 已在第一个用 户一 Ｄ ｉ ｌｒ ｈｙｌ 公 司进行评价 ， ａｍ ｅ Ｃ ｒｓ ｒ ｅ 已
基于STEP-NC的在线工艺规划及刀具路径生成
艺规 划 的基础 上 ，选 定 了在 线 工 艺规 划 的 内容 ，然后 通 过人 工神 经 网络 算 法 ，建 立 了在 线铣 削参
数 优 选 网 络 模 型 。并 对 此 模 型 进 行 了 学 习 训 练 及 应 用 ． 最 后 据 此 结 果 生 成 了 刀 具 路 径 及 Ａ Ｔ 数 控 Ｐ 加 工 文 件 ．并 以 Ｖ ｒ ｔ ． 平 台 ， 对 一 台 阶 面 进 行 了仿 真 验 证 ，为 实 现 机 床 加 工 奠 定 了基 础 。 ｅｉ ０为 Ｃｕ ７
文 章 编 号 ：１０ — ６ ３ （０ ）０ — ６ — ３ ０２ ６７ ２１ １ ５ １ ８ ０
基 于 Ｓ Ｅ — Ｃ 的在 线 工 艺 规 划 及 刀具 路 径 生成 Ｔ ＰＮ
李 刚年 ，王 军 ，舒 启 林
（ 阳理 Ｔ 大 学 机 械 工程 学 院 ，辽 宁 沈 阳 １ ０ ６ ） 沈 １ １８
ａ ｌ ｓ ｎ ＡＰ２ ８ ｆｌ ｎ ｏ ｍ ａ ｉ ｔｕｃ ｕｒ ｎ ＴＥＰ — ＮＣ ｎ ｅ ｐｒ ｔ ｒ ｕｔｆ ｒ ｒ ｈｅ ｏ ｌ ｒ ｃ ｓ ｌ ｎ ｎ ｅ ｈｏ ｎ ｈ ｏ ｌｐａ ｈ ｎａｙ ｉ ｉ ｓ ３ ｅ ｉｆ ｒ ｔ ｉ ｏｎ ｓｒ ｔ ｅ ａ ｄ Ｓ ｉ ｔ ｒ ｅ ｅ ，ｐ ｏ ｗａ ｄ ｔ ｎ ｉ ｐ ｏ ｅ ｓｐ ａ ｎｉ ｇ ｍ ｔ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｏ ｔ ｎｅ
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面向螺杆旋风铣削工艺的STEP-NC建模及数控编程刘日良;周青阳;王善涛;刘新锋【摘要】为促进STEP-NC(ISO14649)向螺杆旋风铣削领域的拓展和应用,在现有STEP-NC数据模型的基础上定义了螺杆特征及旋风铣削工艺数据模型.首先在ISO 14649的加工特征下定义了螺杆特征,包括柱状螺杆和锥形螺杆两个子特征,在切削加工下定义了旋风铣削数据模型;然后给出基于STEP-NC的螺杆设计与制造系统集成方案;最后针对异型螺杆设计并实现了一个数控编程系统.该系统包括STEP文件翻译、特征识别、工艺规划和数控程序编写模块.该系统可以读取STEP AP203格式的螺杆CAD模型,并进行旋风铣削工艺的规划,最后生成符合ISO 14649的数控加工程序.%To expedite the progress and application of STEP-NC (ISO 14649) in thread whirling domain,a featurebased data model for screws and whiling process was proposed based on existing STEP-NC data model.The screw feature which had two subtypes included cylindrical screw and conical screw was defined as a subtype of machining feature entity in ISO 14649,and the whirling model was defined as a subtype of machining operation.A solution for the integration of screw design and manufacturing systems was presented.An NC programming system for specialshaped screws was designed and implemented,which consisted of a STEP file reader,a screw feature recognizer,a process planner and a program generating module.The system was capable of reading the CAD model of screws in STEP AP 203 format,planning the whirling process and eventually generating the NC program in compliance with ISO 14649.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2017(023)004【总页数】7页(P799-805)【关键词】STEP-NC;螺杆;旋风铣削;数控编程【作者】刘日良;周青阳;王善涛;刘新锋【作者单位】山东大学机械工程学院,山东济南250061;山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东济南250061;山东大学机械工程学院,山东济南250061;山东大学机械工程学院,山东济南250061;山东大学机械工程学院,山东济南250061【正文语种】中文【中图分类】TH164螺杆是通过在圆柱(或圆锥)上制作出螺旋槽而形成的机械零件。
螺杆种类繁多、应用广泛，除了螺钉、螺栓、丝杠等常见的螺纹件以外，还有许多螺杆作为核心零件存在于螺杆空压机、螺杆冷冻机、螺杆泵以及塑料成型设备中[1]。
这些螺杆类零件(如螺杆泵转子、挤出机螺杆等)直接参与原料的加压、输送和混合过程，其形状设计、加工质量等直接关乎设备的总体性能[2]。
随着各式各样的螺杆机械在石油钻采、化工、橡塑、造船、军工等行业的广泛应用以及特殊工艺的需要，人们对螺杆类零件的精度、结构等方面的要求也越来越高，导致各种各样的异形螺杆大量出现[3]。
这些螺杆的曲面成形机理各异，型线复杂，直径、螺距等参数多变，制作困难，因此多采用数控加工方式，但从加工方法和数控编程等方面与普通零件有所不同。
旋风铣削又称为螺纹旋风铣(thread whirling)，是一种由装在高速回转环上的多把刀具切削毛坯，从而加工出螺旋槽的方法。
旋风铣削工艺的效率明显高于普通铣削或车削，而且切削平稳、刀具寿命长、工件表面质量好，特别是在加工大长径比的螺杆方面具有独到的优势[4]。
早期的螺纹旋铣工艺常采用成型刀具[5]。
随着数控技术的发展，采用普通刀具的包络铣削方法逐渐发展起来，通过有效的刀具轨迹控制，可以包络加工出复杂的螺杆[6-7]。
与此同时，制造技术正向着集成化、智能化、网络化方向发展。
为了有效地集成数控加工领域的计算机系统，一种与产品模型数据交换标准(STandard for the Exchange of Product model data, STEP)(ISO 10303)兼容的数控数据模型，即STEP-NC应运而生，并发展成为国际标准(ISO14649)。
STEP-NC是计算机辅助设计/计算机辅助制造(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing, CAD/CAM)系统与计算机数字控制(Computer Numerical Control, CNC)机床之间进行数据交换的新规范，用以取代传统的G代码编程[8]。
这种新的数据模型采用面向对象的方法，以特征、工步等概念描述零件的几何特征和工艺信息，支持工件生命周期需要的完整信息，为机械产品的智能制造奠定了基础[9]。
近年来，国内外学者围绕STEP-NC数据模型的开发以及基于STEP-NC的智能化数控加工技术进行了大量研发工作[10-11]。
由于铣削和车削工艺的数据模型已形成国际标准(ISO14649-11，-12)，目前大部分研发工作也主要集中于普通铣削和车削工艺[12]。
螺纹旋风铣削工艺虽然与车削、铣削工艺有一定相似之处，但其加工方式和刀具有一定的特殊性，利用现有的STEP-NC数据模型尚无法描述。
因此，本文拟在现有STEP-NC数据模型的基础上对螺纹特征和数控加工工艺模型进行扩展，定义相应的制造特征和旋风铣削模型，将STEP-NC的基本方法和技术应用到螺杆的旋风铣削领域，以促进螺杆加工技术的发展。
如前所述，STEP-NC采用特征描述零件的几何信息，典型特征有圆孔(round_hole)、型腔(pocket)等铣削特征以及外径(outer_diameter)、一般回转面(general_revolution)等车削特征。
STEP-NC中虽然也提供了螺纹特征(thread)，但只适用于螺栓、螺钉等标准化简单螺纹件，尚无法描述上述异形螺杆。
为适应螺杆类零件数控编程技术的发展需要，将现有的ISO 14649标准中的特征进行扩充，定义了螺杆(screw)特征，包括柱状螺杆(cylindrical_screw)和锥形螺杆(conical_screw)两个子类型，分别如图1和图2所示。
该数据模型的EXPRESS-G 框图如图3所示。
具体定义采用EXPRESS语言描述如下：ENTITY screwABSTRACT SUPERTYPE OF(ONEOF(cylindrical_screw, conical_screw)) SUBTYPE OF(machining_feature);partial_profile: partial_area_definition;applied_shape: SET[1:?] OF machining_feature;qualifier: OPTIONAL descriptive_parameter;major_diameter: length_measure;minor_diameter: length_measure;number_of_threads: numeric_parameter;screw_lead: length_measure;end_section_profile: closed_profile;screw_hand: descriptive_parameter;END_ENTITY;ENTITY cylindrical_screwSUBTYPE OF(screw)END_ENTITY;ENTITY conical_screwSUBTYPE OF(screw)angle: plane_angle_measure;change_in_major_diameter: bounded_curve;END_ENTITY;其中：major_diameter属性表示螺杆的大径；minor_diameter属性表示螺杆的小径；number_of_threads属性表示螺杆的头数；screw_lead属性表示螺杆的导程；end_section_profile属性表示螺杆的端截面；screw_hand属性表示螺杆的旋向；angle属性表示锥形螺杆的锥度角；change_in_major_diameter属性表示锥形螺杆的大径变化曲线。
如前所述，旋风铣削是一种由装在高速回转环上的多把刀具切削毛坯的加工方式。
加工过程中，主运动是刀盘带动多把刀具形成的高速旋转，此外还有机床主轴带动工件进行的慢速旋转运动，以及刀盘相当于工件的进给运动等。
旋风铣削工艺在加工方式上为铣削，在运动方式上则类似于车削。
除此之外，其刀具也颇有特点，旋风铣刀不是一把刀具，而是多把刀具安装在刀盘上，加工时刀具围绕工件轮番切削。
因此，旋风铣削工艺兼具车削和铣削的特点，同时又有自己的特点。
现有的STEP-NC车削和铣削模型主要是面向普通加工工艺的，尚没有涵盖旋风铣削工艺，利用现有数据模型很难描述旋风铣削刀具和相应的加工工步。
另一方面，现有STEP-NC车削和铣削模型又为旋风铣削工艺的描述奠定了基础。
考虑到旋风铣削工艺的特点，参照ISO14649标准中对车削和铣削工艺模型，对旋风铣削数据模型进行了定义，添加了旋风铣刀(whirling_cutting_tool)、螺杆旋风铣(screw_whirling)等实体类型。
如图4所示，对旋风铣刀(whirling_cutting_tool)实体用EXPRESS语言描述如下：ENTITY cutting_toolABSTRACT SUPERTYPESUBTYPE OF(machining_tool);its_tool_body: tool_body;its_cutting_edge: LIST[1:?] OF whirling_cutting_component;overall_assembly_length: OPTIONAL length_measure;END_ENTITY;ENTITY whirling_cutting_toolSUBTYPE OF(cutting_tool);direction_for_spindle_orientation: OPTIONAL direction;cutterhead_drift_angle: OPTIONAL plane_angle_measure;cutterhead_radius: OPTIONAL length_measure;END_ENTITY;ENTITY whirlingSUBTYPE OF(tool_body);dimension: whirling_tool_dimension;number_of_tool: OPTIONAL INTEGER;coolant_through_tool: OPTIONAL BOOLEAN;END_ENTITY;ENTITY whirling_tool_dimensiontool_top_angle: OPTIONAL plane_angle_measure;edge_radius: OPTIONAL length_measure:END_ENTITY;在上述定义中，cutterhead_drift_angle属性表示属性旋风铣刀盘的偏转角；cutterhead_radius表示旋风铣刀盘的半径；number_of_tool属性表示刀盘上机夹刀片的个数；edge_radius属性表示刀尖圆弧的半径。