第二节：数控车刀选择及工件装夹与定位
第二章 第五节刀具选用与工件装夹
１）材料：刀片材料通常有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、 陶瓷、立方碳化硼或金刚石等种类。 2）尺寸：刀片尺寸参数为有效切削刃长度、被吃刀量、主偏角 等。 ３）形态：根据表面形状、切削方式、转位次数等分为很多类 型的刀片，用于不同加工场合。 ４）刀尖半径：粗加工、工件直径大、要求刀刃强度高、机床 刚度大时选大刀尖圆弧；精加工、切深小、细长轴加工、机 床刚度小选小刀尖圆弧。
第二章 数控车床加工工艺设计
2.6.1、数控车削加工工序卡片
数控车削加工工序卡与普通车削加工工序卡有许多相似之处，所不同 的是：加工图中应注明编程原点与对刀点，要进行编程简要说明及切削参 数的选定。见表2-5。 一、数控车削加工工序卡片 在工序加工内容不十分复杂的情况下，用数控加工工序卡的形式较好， 可以把零件加工图、尺寸、技术要求、工序内容及程序要说明的问题集中 反映在一张卡片上，做到一目了然
第二章 数控车床加工工艺设计
３、刀杆安装时应注意的问题
车刀安装时其底面应清洁无粘着物。若使用垫片调 整刀尖高度，垫片应平直，最多不能超过三块。如果 内侧和外侧面也须作安装的定位面，则也应擦净。 刀杆伸出长度在满足加工要求下应尽可能短，一般 伸出长度是刀杆高度的1.5倍。如确要伸出较长才能满 足加工需要，也不能超过刀杆高度的3倍。
第二章 数控车床加工工艺设计
2-5计算图2-20所示零件的编程尺寸，并确定编程原点，计算各基点 坐标。
１）被加工工件的材料性能 金属与非金属材料，其硬度、刚 度、塑性、韧性及耐磨性等。 ２）加工工艺类别 车削、钻削、镗削或粗加工、半精加工、
精加工和超精加工等。
３）工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。
４）刀具能承受的切削用量。
夹具的选择、工件装夹方法的确定
夹具的选择、工件装夹方法的确定本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March一、夹具的选择、工件装夹方法的确定1．夹具的选择数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。
选用夹具时，通常考虑以下几点：1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。
2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。
3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。
4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。
2．夹具的类型数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。
数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。
如：通用台虎钳、数控分度转台等。
3．零件的安装数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。
2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。
二、刀具的选择及对刀点、换刀点的设置1．刀具的选择与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好；同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。
数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。
（1）车削用刀具及其选择数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀以及成型车刀三类。
1）尖形车刀尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。
这类车刀的刀尖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（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。
第二章 工件的定位及机床夹具的设计要点
或导向组件，以及定位元件与夹具安装基面之间的位 置不准确而造成的误差。）
（3）夹具的安装误差Δa（夹具安装在机床上不准确而
造成的误差。）
第五节 机床夹具设计的要点
机床夹具指各种金属切削机床上用以装夹工件 （和引导刀具）的装置，如车床上使用的三爪自定心卡 盘、铣床上使用的平口虎钳等机床上通用的夹具，还有 专为某一工件某道工序设计制造的专用夹具等。
自由度。
制工件的六个自由度，这就称为工件的六点定位。
单的几何体，称为定位元件。
图2-6
图2-7
二、满足加工要求必须限制的自由度——完全定位和不
完全定位
完全定位：工件的六个自由度都限制了的定位称为 完全定位。 不完全定位：工件被限制的自由度少于六个，但能 满足加工要求的定位称为不完全定位。
各种基准及其相互关系。
图2-3
3、树立正确的基准概念
1）应从设计和工艺两方面去建立基准的正确概念。 2）基准是依据的点、线、面必然都是客观存在的。 3）基准要确切。
第二节 工件的装夹方式
工件的装夹方式有以下几种： (1)用夹具装夹
夹具是用以装夹工件（和引导刀具）的装置。
(2)找正装夹
图2-2
2、工艺基准——为工艺而用的基准
(1)工序基准（工序简图上工序尺寸的基准，简言之，工
序基准就是工序图上的基准。）
(2)定位基准（它是在加工中用作定位的基准。用夹具装
夹时，定位基准就是工件上直接与夹具的定位元件相接 触的点、线、面。）
(3)测量基准（它是测量时所采用的基准。）
现以图2-3为例说明
找正是用工具(和仪表)根据工件上有关基准，找出工件 在划线、加工或装配时的正确位置的过程。
数控加工中工件的定位与装夹
第3章数控加工中工件的定位与装夹作业思考与练习题1、车削薄壁零件如何夹紧工件？2、确定工件在夹具中应限制自由度数目的依据是什么？3、试简述定位与夹紧之间的关系。
4、采用夹具装夹工件有何优点？5、当基准重合原则和基准统一原则发生矛盾时，怎么解决？6、什么情况下才需要计算定位误差？7、如何理解定位面与定位基准的区别？8、车床上装夹轴类零件时，如何找正？模拟自测题一、单项选择题1、过定位是指定位时，工件的同一（）被多个定位元件重复限制的定位方式。
（A）平面（B）自由度（C）圆柱面（D）方向2、若工件采取一面两销定位，限制的自由度数目为（）（A）六个（B）二个（C）三个（D）四个3、在磨一个轴套时，先以内孔为基准磨外圆，再以外圆为基准磨内孔，这是遵循（）的原则。
（A）基准重合（B）基准统一（C）自为基准（D）互为基准4、采用短圆柱芯轴定位，可限制（）个自由度。
（A）二（B）三（C）四（D）一5、在下列内容中，不属于工艺基准的是（）。
（A）定位基准（B）测量基准（C）装配基准（D）设计基准6、（）夹紧机构不仅结构简单，容易制造，而且自锁性能好，夹紧力大，是夹具上用得最多的一种夹紧机构。
（A）斜楔形（B）螺旋（C）偏心（D）铰链7、精基准是用（）作为定位基准面。
（A）未加工表面（B）复杂表面（C）切削量小的（D）加工后的表面8、夹紧力的方向应尽量垂直于主要定位基准面，同时应尽量与（）方向一致。
（A）退刀（B）振动（C）换刀（D）切削9、选择粗基准时，重点考虑如何保证各加工表面（），使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。
（A）对刀方便（B）切削性能好（C）进/退刀方便（D）有足够的余量10、通常夹具的制造误差应是工件在该工序中允许误差的（）。
（A）1~3倍（B）1/10~1/100 （C）1/3~1/5 （D）同等值11、铣床上用的分度头和各种虎钳都是（）夹具。
（A）专用（B）通用（C）组合（D）随身12、决定某种定位方法属几点定位，主要根据（）。
第三章 数控加工中工件的定位与装夹
2，工件以圆孔定位
工件以圆孔定位时，常用的定位元件有定位 销，圆柱心轴和圆锥销。 （1）定位销 定位销分为短销和长销。短销只能限制两个 移动自由度，而长销除限制两个移动自由度外， 还可限制两个转动自由度，主要用于零件上的 中小孔定位，一般直径不超过50mm 。
（2）圆柱心轴 圆柱心轴定位有 间隙配合和过盈配 合两种。间隙配合 拆卸方便，但定心 精度不高；过盈配 合定心精度高，但 装卸工件不方便。
（3） 安装连接元件 安装连接元件是用于确定夹具在机床上的位 置，从而保证工件与机床之间的正确加工位置 （4） 导向元件和对刀元件 导向元件是用于确定刀具位置并引导刀具进 行加工的元件。 对刀元件是用于确定刀具在加工前正确位置 的元件。 导向元件与对刀元件共同用于确定夹具与刀 具之间所应具有的相互位置。
第三章 数控加工中工件 的定位与装夹
3.1 机床夹具概述 3.2 工件的定位 3.3 定位基准的选择原则 3.4 常见定位方式及定位元件 3.5 定位误差 3.6 工件的夹紧 3.7 数控机床典型夹具简介
虎钳：常用于装夹定位 表面是平面的工件，属 于铣床类机床夹具。
立式中空卡盘
（3）工件以外圆柱面在V形块上定位时的定位 误差 （4）工件以一面两孔组合定位时的定位误差 一面两孔定位时，定位误差主要是基准位移 误差的计算，这时定位基准是两孔中心的连线， 限位基准是两销中心的连线。基准位移误差有 移动和转动两种可能。
4，工件以一面两孔 定位
一面两孔定位是 数控铣床加工中最 常用的定位方式之 一，即以工件上的 一个较大平面和平 面上相距较远的两 个孔组合定位。
一面两孔定位 1—圆柱销 2—削边销 3—定位平面
3.5 定位误差
数控加工中工件的定位与装夹策略研究
数控加工中工件的定位与装夹策略研究摘要：通过分析定位与装夹在数控加工过程中所起的作用,提出了选择定位与装夹的一些原则性工艺常识,同时,通过对几种典型的装夹方式进行分析，不同的装夹方式适用于不同结构、不同精度要求的工件，对工件在加工过程中如何选择合适的定位与装夹方案进行了深入的研究。
关键词：数控加工；工件定位；装夹策略在数控加工中，准确定位是保证工件加工精度和一致性的关键因素之一。
随着现代科学技术的不断进步，新工艺、新技术、新材料都在发展，各种先进的刀具、数控加工设备、刀路仿真软件不断涌现，机械加工设计各类型零件，为了满足不同的应用场景，复杂结构及精度要求高的工件用不同的工艺方法都能被加工出来，但是工艺人员在制定工件的加工工艺路线时，操作人员在加工工件前，首先第一步考虑的就是根据工件特征选择合理的定位和装夹方式，工件装夹的不合理会引起机床的振动或加工尺寸出现偏差，如果是刚性不好的工件可能在加工过程中发生变形，造成不必要的加工事故。
可见，合理的装夹和定位方法对于产品质量、加工效率及操作人员的可操作性，都有很大影响。
1、工件的定位在数控加工中，工件的准确定位对于保证加工质量和精度至关重要。
数控机床通常使用夹具和基准面等工具来实现工件的准确定位。
以下是一些常见的工件定位方法。
（1）夹具定位：使用专门设计的夹具将工件固定在数控机床上。
夹具通常包括夹具座、夹爪、夹紧螺母等部件，可以通过机械力将工件夹紧在合适的位置。
夹具的设计应考虑到工件的形状、尺寸和特殊要求。
（2）基准面定位：基准面是指工件上的一个平整、规定位置的表面，用于与夹具或机床上的其他表面对位。
数控机床通过识别和参考工件上的基准面，确定工件的位置。
（3）边缘定位：使用工件的边缘或特定的几何特征进行定位。
这可以通过感应器或视觉系统检测工件的边缘，使数控机床能够准确地定位工件。
（4）坐标定位：通过数控系统中的坐标系，将工件的具体位置定义为数学坐标。
这样，机床就可以根据预定的坐标精确定位工件，并执行相应的加工操作。
装夹方案及夹具的选择方法【技巧】
夹具的选择、工件装夹方法的确定:1．夹具的选择数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。
选用夹具时，通常考虑以下几点：1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。
2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。
3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。
4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。
2．夹具的类型数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。
数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。
如：通用台虎钳、数控分度转台等。
3．零件的安装数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。
2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。
二、刀具的选择及对刀点、换刀点的设置1．刀具的选择与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好；同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。
数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。
（1）车削用刀具及其选择数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀以及成型车刀三类。
1）尖形车刀尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。
这类车刀的刀尖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（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。
尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。
第3章 数控加工中的定位与装夹
L φD
4 零件工序简图
图3-1 专用夹具——钻模
钻床专用夹具
图7-11 钻φ6H9径向孔的钻床夹具 1—快换钻套 2—衬套 3—钻模板 4—开口垫圈 5—螺母 6—定位销 7—夹具体
③组合夹具：用一套预先制造好的标准元件和合件组装而成的夹具。 组合夹具：用一套预先制造好的标准元件和合件组装而成的夹具。 7 6 5 4 3 2 1 18 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
第3章 数控加工中工件的定位与装夹
3.1 机床夹具概述 3.2 工件的定位 3.3 定位基准的选择原则 3.4 常见定位方式及定位元件 3.5 定位误差 3.6 工件的夹紧 3.7 数控机床典型夹具简介
工件的安装
定位 工件安装 的内容 夹紧
使工件相对于机床及刀具处于正确的 位置 工件定位后，将工件紧固， 工件定位后，将工件紧固，使工件在 加工过程中不发生位置变化
（3）机床夹具的作用与分类
①机床夹具的作用 1．易于保证加工精度 ． 用机床夹具装夹工件， 用机床夹具装夹工件，能准确确定工 件与刀具、机床之间的相对位置关系， 件与刀具、机床之间的相对位置关系，可 以保证加工精度。 以保证加工精度。 钻模： 孔系的位置精度 钻模：0.10~0.20mm 划线： 划线：0.4~1.0mm
3.2.2 定位原理的应用
1、完全定位：工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。
Z Z
Y
Y
X a）
X a1）
3.2. 定位原理的应用
2、不完全定位：工件6个自由度中有1个或几个自由度未 被限制，但仍能保证加工要求的定位，称为不完全定位。 不完全定位例1：
Z Z
Y
Y
X a）
数控加工培训及考证 2.3 数控车工中级工件定位与夹紧(知识页)
项目一数控车工中级培训及考证技术培训模块2.3 工件定位与夹紧2.3.1 定位与夹紧（一）定位与夹紧的关系工件在夹紧前，若定位元件与工件的接触关系不变，工件有正确的位置，则工件就已经定位；夹紧的作用是在加工过程中，使工件保持定位位置。
图2-1 定位与夹紧重点（二）数控车床的装夹找正（1）打表找正。
通过调整卡爪，使得工件坐标系的Z轴与数控车床的主轴回转中心轴线重合。
（2）单件的偏心工件。
（3）使用三爪自动定心卡盘装夹较长的工件。
（4）三爪自动定心卡盘的精度不高。
图2-2 百分表图2-3 打表找正示意图图2-4 机床夹具分类（三）夹具的组成与作用图2-5（1）通用夹具的选用图2-6 通用夹具（2）三爪自定心卡盘三爪自定心卡盘是车床上最常见的自定心夹具。
它夹持工件时一般不需要找正，装夹速度较快。
把它略加改进，还可以方便的装夹方料，其他形状的材料。
图2-7 三爪自定心卡盘（3）三爪卡盘内部结构图2-8 三爪卡盘内部结构（4）四爪单动卡盘四爪单动卡盘也是车床上常用的夹具，它适用于装夹形状不规则或大型的工件，夹紧力较大，装夹精度较高，不受卡爪磨损的影响，但装夹不如三爪自定心卡盘方便。
图2-9 四爪单动卡盘（1）四爪单动卡盘装夹操作须知应根据工件被装夹处的尺寸调整卡爪，使其相对两爪的距离略大于工件直径。
工件被夹持部分不宜太长，一般以10到15mm为宜。
为了防止工件表面被夹伤和找正工件时方便，装夹位置应垫0.5mm以上的铜皮。
在装夹大型，不规则工件时，应在工件与导轨面之间垫放防护木板，以防工件掉下，损坏机床表面。
（2）在四爪单动卡盘上找正工件找正操作须知：把主轴放在空挡位置，便于卡盘转动；不能同时松开两只卡爪，以防工件掉下；灯光视线角度与针尖要配合好，以减小目测误差；工件找正后，四爪的夹紧力要基本相同，否则车削时工件容易发生位移；找正近卡爪处的外圆，发现有极小的误差时，不要盲目地松开卡爪，可把相对应卡爪再夹紧一点作微量调整。
数控刀具及装夹方法PPT参考课件
2.4 数控刀具的选择
2.4.1 数控加工刀具的选用原则
刀具的选择是数控加工工艺中重要内
谢 谢！ 容之一。选择刀具通常要考虑机床的加工
能力、工序内容、工件材料等因素，要使 刀具的尺寸与被加工工件的尺寸和形状相 适应。
刀具选择的基本原则：安装调整方便、 刚性好、耐用度和精度高；在满足加工要 求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提 高刀具加工的刚性。
2.3.1 可转位刀具的基本结构
3、常用机夹可转位刀片的选用
（7）刀片厚度的选择：通常是根据背吃刀量与进给量来选用 。
谢 谢！ （8）刀片后角的选择：0°后角一般用于粗、半精车； 5°、
7°、11°后角一般用于半精、精车、仿形及加工内孔 。
（9）刀片精度的选择：可转位刀片家规定16种精度，其中6 种适合于车刀，代号为H、E、G、M、N、U，H最高，U最低， 普通车床粗、半精加工用U级，对刀尖位置要求较高的或数 控车床用M，更高级的用G 。
谢 谢！ 各部分的作用为：
刀片：承担切削，形成被加工表面。
刀垫：保护刀体，确定刀片(切削刃)位置。
夹紧元件：夹紧刀片和刀垫。
刀体：刀片及刀垫的载体，承担和传递切削力及切削 扭距，完成刀片与机床的联接。
2.3.1 可转位刀具的基本结构
2、可转位刀片型号表示规则
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
谢 谢！ 可转位刀片型号通过上面10个字符来表示：
将刀片的夹紧松开，转位或更换刀片，使新的切 削刃进入工作位置，再经夹紧就可以继续使用。
可转位刀具的两个特征：其一，刀体上安装 的刀片，至少有两个预先加工好的切削刃供使用。 其二，刀片转位后的切削刃在刀体上位置不变， 并具有相同的几何参数。