BW HSS And Carbide Cutting Too: 2007年5月19日

2007年5月19日星期六

数控铣工国家职业标准www.tool-tool.com

Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
1．1职业名称

数控铣工。

1．2职业定义

从事编制数控加工程序并操作数控铣床进行零件铣削加工的人员。

1．3职业等级

本职业共设四个等级，分别为：中级（国家职业资格四级）、高级（国家职业资格三级）、技师（国家职业资格二级）、高级技师（国家职业资格一级）。

1．4职业环境

室内、常温。

1． 5职业能力特征

具有较强的计算能力和空间感，形体知觉及色觉正常，手指、手臂灵活，动作协调。

1． 6基本文化程度

高中毕业（或同等学历）。

1．7培训要求

1．7．1培训期限

全日制职业学校教育，根据其培养目标和教学计划确定。晋级培训期限：中级不少于400 标准学时；高级不少于300 标准学时；技师不少于300 标准学时；高级技师不少于300 标准学时。

1．7．2培训教师

培训中、高级人员的教师应取得本职业技师及以上职业资格证书或相关专业中级及以上专业技术职称任职资格；培训技师的教师应取得本职业高级技师职业资格证书或相关专业高级专业技术职称任职资格；培训高级技师的教师应取得本职业高级技师职业资格证书2年以上或取得相关专业高级专业技术职称任职资格2年以上。

1．7．3培训场地设备

满足教学要求的标准教室、计算机机房及配套的软件、数控铣床及必要的刀具、夹具、量具和辅助设备等。

1．8鉴定要求

1．8．1适用对象

从事或准备从事本职业的人员。

1．8．2申报条件

——中级：（具备以下条件之一者）

（1）经本职业中级正规培训达规定标准学时数，并取得结业证书。

（2）连续从事本职业工作5年以上。

（3）取得经劳动保障行政部门审核认定的，以中级技能为培养目标的中等以上职业学校本职业（或相关专业）毕业证书。

（4）取得相关职业中级《职业资格证书》后，连续从事本职业2年以上。

——高级：（具备以下条件之一者）

（1）取得本职业中级职业资格证书后，连续从事本职业工作2年以上，经本职业高级正规培训，达到规定标准学时数，并取得结业证书。

（2）取得本职业中级职业资格证书后，连续从事本职业工作4年以上。

（3）取得劳动保障行政部门审核认定的，以高级技能为培养目标的职业学校本职业（或相关专业）毕业证书。

（4）大专以上本专业或相关专业毕业生，经本职业高级正规培训，达到规定标准学时数，并取得结业证书。

——技师：（具备以下条件之一者）

（1）取得本职业高级职业资格证书后，连续从事本职业工作4年以上，经本职业技师正规培训达规定标准学时数，并取得结业证书。

（2）取得本职业高级职业资格证书的职业学校本职业（专业）毕业生，连续从事本职业工作2年以上，经本职业技师正规培训达规定标准学时数，并取得结业证书。

（3）取得本职业高级职业资格证书的本科（含本科）以上本专业或相关专业的毕业生，连续从事本职业工作2年以上，经本职业技师正规培训达规定标准学时数，并取得结业证书。

——高级技师：

（1）取得本职业技师职业资格证书后，连续从事本职业工作4年以上，经本职业高级技师正规培训达规定标准学时数，并取得结业证书。

1．8．3鉴定方式

分为理论知识考试和技能操作考核。理论知识考试采用闭卷方式，技能操作（含软件应用）考核采用现场实际操作和计算机软件操作方式。理论知识考试和技能操作（含软件应用）考核均实行百分制，成绩皆达60分及以上者为合格。技师和高级技师还需进行综合评审。

1．8．4考评人员与考生配比

理论知识考试考评人员与考生配比为1：15，每个标准教室不少于2名相应级别的考评员；技能操作（含软件应用）考核考评员与考生配比为1：2，且不少于3名相应级别的考评员；综合评审委员不少于5人。

1．8．5鉴定时间

理论知识考试为120分钟，技能操作考核中实操时间为：中级、高级不少于240分钟，技师和高级技师不少于300分钟，技能操作考核中软件应用考试时间为不超过120分钟，技师和高级技师的综合评审时间不少于45分钟。

1．8．6鉴定场所设备

理论知识考试在标准教室里进行，软件应用考试在计算机机房进行，技能操作考核在配备必要的数控铣床及必要的刀具、夹具、量具和辅助设备的场所进行。

2．基本要求

2．1职业道德

2．1．1职业道德基本知识

2．1．2职业守则

（1）遵守国家法律、法规和有关规定；

（2）具有高度的责任心、爱岗敬业、团结合作；
（3）严格执行相关标准、工作程序与规范、工艺文件和安全操作规程；
（4）学习新知识新技能、勇于开拓和创新；
（5）爱护设备、系统及工具、夹具、量具；

（6）着装整洁，符合规定；保持工作环境清洁有序，文明生产。

2．2基础知识

2．2．1基础理论知识

（1）机械制图

（2）工程材料及金属热处理知识

（3）机电控制知识

（4）计算机基础知识

（5）专业英语基础

2．2．2机械加工基础知识

（1）机械原理

（2）常用设备知识（分类、用途、基本结构及维护保养方法）

（3）常用金属切削刀具知识

（4）典型零件加工工艺

（5）设备润滑和冷却液的使用方法

（6）工具、夹具、量具的使用与维护知识

（7）铣工、镗工基本操作知识

2．2．3安全文明生产与环境保护知识

（1）安全操作与劳动保护知识

（2）文明生产知识

（3）环境保护知识

2．2．4质量管理知识

（1）企业的质量方针

（2）岗位质量要求

（3）岗位质量保证措施与责任

2．2．5相关法律、法规知识

（1）劳动法的相关知识

（2）环境保护法的相关知识

（3）知识产权保护法的相关知识

3．工作要求

本标准对中级、高级、技师和高级技师的技能要求依次递进，高级别涵盖低级别的要求。

3.1 中级

职业功能

工作内容

技能要求

相关知识

一、加工准备

（一）读图与绘图

1. 能读懂中等复杂程度（如：凸轮、壳体、板状、支架）的零件图

2. 能绘制有沟槽、台阶、斜面、曲面的简单零件图

3. 能读懂分度头尾架、弹簧夹头套筒、可转位铣刀结构等简单机构装配图

1. 复杂零件的表达方法

2. 简单零件图的画法

3. 零件三视图、局部视图和剖视图的画法

（二）制定加工工艺

1. 能读懂复杂零件的铣削加工工艺文件

2. 能编制由直线、圆弧等构成的二维轮廓零件的铣削加工工艺文件

1. 数控加工工艺知识

2. 数控加工工艺文件的制定方法

（三）零件定位与装夹

1. 能使用铣削加工常用夹具（如压板、虎钳、平口钳等）装夹零件

2. 能够选择定位基准，并找正零件

1. 常用夹具的使用方法

2. 定位与夹紧的原理和方法

3. 零件找正的方法

（四）刀具准备

1. 能够根据数控加工工艺文件选择、安装和调整数控铣床常用刀具

2. 能根据数控铣床特性、零件材料、加工精度、工作效率等选择刀具和刀具几何参数，并确定数控加工需要的切削参数和切削用量

3. 能够利用数控铣床的功能，借助通用量具或对刀仪测量刀具的半径及长度

4. 能选择、安装和使用刀柄

5. 能够刃磨常用刀具

1. 金属切削与刀具磨损知识

2. 数控铣床常用刀具的种类、结构、材料和特点

3. 数控铣床、零件材料、加工精度和工作效率对刀具的要求

4. 刀具长度补偿、半径补偿等刀具参数的设置知识

5. 刀柄的分类和使用方法

6. 刀具刃磨的方法

二、数控编程

(一)手工编程

1. 能编制由直线、圆弧组成的二维轮廓数控加工程序

2. 能够运用固定循环、子程序进行零件的加工程序编制

1. 数控编程知识

2. 直线插补和圆弧插补的原理

3. 节点的计算方法

（二）计算机辅助编程

1. 能够使用CAD/CAM软件绘制简单零件图

2. 能够利用CAD/CAM软件完成简单平面轮廓的铣削程序

1. CAD/CAM软件的使用方法

2. 平面轮廓的绘图与加工代码生成方法

三、数控铣床操作

（一）操作面板

1. 能够按照操作规程启动及停止机床

2. 能使用操作面板上的常用功能键（如回零、手动、MDI、修调等）

1. 数控铣床操作说明书

2. 数控铣床操作面板的使用方法

（二）程序输入与编辑

1. 能够通过各种途径（如DNC、网络）输入加工程序

2. 能够通过操作面板输入和编辑加工程序

1. 数控加工程序的输入方法

2. 数控加工程序的编辑方法

（三）对刀

1. 能进行对刀并确定相关坐标系

2. 能设置刀具参数

1. 对刀的方法

2. 坐标系的知识

3. 建立刀具参数表或文件的方法

（四）程序调试与运行

能够进行程序检验、单步执行、空运行并完成零件试切

程序调试的方法

（五）参数设置

能够通过操作面板输入有关参数

数控系统中相关参数的输入方法

四、零件加工

（一）平面加工

能够运用数控加工程序进行平面、垂直面、斜面、阶梯面等的铣削加工，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT7级

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

1．平面铣削的基本知识

2．刀具端刃的切削特点

（二）轮廓加工

能够运用数控加工程序进行由直线、圆弧组成的平面轮廓铣削加工，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT8

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

1. 平面轮廓铣削的基本知识

2. 刀具侧刃的切削特点

（三）曲面加工

能够运用数控加工程序进行圆锥面、圆柱面等简单曲面的铣削加工，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT8

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

1．曲面铣削的基本知识

2．球头刀具的切削特点

（四）孔类加工

能够运用数控加工程序进行孔加工，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT7

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

麻花钻、扩孔钻、丝锥、镗刀及铰刀的加工方法

（五）槽类加工

能够运用数控加工程序进行槽、键槽的加工，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT8

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

槽、键槽的加工方法

（六）精度检验

能够使用常用量具进行零件的精度检验

1. 常用量具的使用方法

2. 零件精度检验及测量方法

五、维护与故障诊断

（一）机床日常维护

能够根据说明书完成数控铣床的定期及不定期维护保养，包括：机械、电、气、液压、数控系统检查和日常保养等

1. 数控铣床说明书

2. 数控铣床日常保养方法

3. 数控铣床操作规程

4. 数控系统（进口、国产数控系统）说明书

（二）机床故障诊断

1. 能读懂数控系统的报警信息

2. 能发现数控铣床的一般故障

1. 数控系统的报警信息

2. 机床的故障诊断方法

（三）机床精度检查

能进行机床水平的检查

1. 水平仪的使用方法

2. 机床垫铁的调整方法

3.2 高级

职业功能

工作内容

技能要求

相关知识

一、加工准备

（一）读图与绘图

1. 能读懂装配图并拆画零件图

2. 能够测绘零件

3. 能够读懂数控铣床主轴系统、进给系统的机构装配图

1. 根据装配图拆画零件图的方法

2. 零件的测绘方法

3. 数控铣床主轴与进给系统基本构造知识。

（二）制定加工工艺

能编制二维、简单三维曲面零件的铣削加工工艺文件

复杂零件数控加工工艺的制定

（三）零件定位与装夹

1. 能选择和使用组合夹具和专用夹具

2. 能选择和使用专用夹具装夹异型零件

3. 能分析并计算夹具的定位误差

4. 能够设计与自制装夹辅具（如轴套、定位件等）

1. 数控铣床组合夹具和专用夹具的使用、调整方法

2. 专用夹具的使用方法

3. 夹具定位误差的分析与计算方法

4. 装夹辅具的设计与制造方法

（四）刀具准备

1. 能够选用专用工具（刀具和其他）

2. 能够根据难加工材料的特点，选择刀具的材料、结构和几何参数

1. 专用刀具的种类、用途、特点和刃磨方法

2. 切削难加工材料时的刀具材料和几何参数的确定方法

二、数控编程

（一）手工编程

1. 能够编制较复杂的二维轮廓铣削程序

2. 能够根据加工要求编制二次曲面的铣削程序

3. 能够运用固定循环、子程序进行零件的加工程序编制

4. 能够进行变量编程

1. 较复杂二维节点的计算方法

2. 二次曲面几何体外轮廓节点计算

3. 固定循环和子程序的编程方法

4. 变量编程的规则和方法

（二）计算机辅助编程

1. 能够利用CAD/CAM软件进行中等复杂程度的实体造型（含曲面造型）

2. 能够生成平面轮廓、平面区域、三维曲面、曲面轮廓、曲面区域、曲线的刀具轨迹

3. 能进行刀具参数的设定

4. 能进行加工参数的设置

5. 能确定刀具的切入切出位置与轨迹

6. 能够编辑刀具轨迹

7. 能够根据不同的数控系统生成G代码

1．实体造型的方法

2．曲面造型的方法

3．刀具参数的设置方法

4．刀具轨迹生成的方法

5．各种材料切削用量的数据

6．有关刀具切入切出的方法对加工质量影响的知识

7．轨迹编辑的方法

8．后置处理程序的设置和使用方法

（三）数控加工仿真

能利用数控加工仿真软件实施加工过程仿真、加工代码检查与干涉检查

数控加工仿真软件的使用方法

三、数控铣床操作

（一）程序调试与运行

能够在机床中断加工后正确恢复加工

程序的中断与恢复加工的方法

（二）参数设置

能够依据零件特点设置相关参数进行加工

数控系统参数设置方法

四、零件加工

（一）平面铣削

能够编制数控加工程序铣削平面、垂直面、斜面、阶梯面等，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT7

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

1．平面铣削精度控制方法

2．刀具端刃几何形状的选择方法

（二）轮廓加工

能够编制数控加工程序铣削较复杂的（如凸轮等）平面轮廓，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT8

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

1．平面轮廓铣削的精度控制方法

2．刀具侧刃几何形状的选择方法

（三）曲面加工

能够编制数控加工程序铣削二次曲面，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT8

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

1．二次曲面的计算方法

2．刀具影响曲面加工精度的因素以及控制方法

（四）孔系加工

能够编制数控加工程序对孔系进行切削加工，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT7

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

麻花钻、扩孔钻、丝锥、镗刀及铰刀的加工方法

（五）深槽加工

能够编制数控加工程序进行深槽、三维槽的加工，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT8

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

深槽、三维槽的加工方法

（六）配合件加工

能够编制数控加工程序进行配合件加工，尺寸配合公差等级达IT8

1. 配合件的加工方法

2. 尺寸链换算的方法

（七）精度检验

1. 能够利用数控系统的功能使用百（千）分表测量零件的精度

2. 能对复杂、异形零件进行精度检验

3. 能够根据测量结果分析产生误差的原因

4. 能够通过修正刀具补偿值和修正程序来减少加工误差

1. 复杂、异形零件的精度检验方法

2. 产生加工误差的主要原因及其消除方法

五、维护与故障诊断

（一）日常维护

能完成数控铣床的定期维护

数控铣床定期维护手册

（二）故障诊断

能排除数控铣床的常见机械故障

机床的常见机械故障诊断方法

（三）机床精度检验

能协助检验机床的各种出厂精度

机床精度的基本知识

3．3 技师

职业功能

工作内容

技能要求

相关知识

一、加工准备

（一）读图与绘图

1. 能绘制工装装配图

2. 能读懂常用数控铣床的机械原理图及装配图

1. 工装装配图的画法

2. 常用数控铣床的机械原理图及装配图的画法

（二）制定加工工艺

1. 能编制高难度、精密、薄壁零件的数控加工工艺规程

2. 能对零件的多工种数控加工工艺进行合理性分析，并提出改进建议

3. 能够确定高速加工的工艺文件

1. 精密零件的工艺分析方法

2. 数控加工多工种工艺方案合理性的分析方法及改进措施

3. 高速加工的原理

（三）零件定位与装夹

1. 能设计与制作高精度箱体类，叶片、螺旋桨等复杂零件的专用夹具

2. 能对现有的数控铣床夹具进行误差分析并提出改进建议

1. 专用夹具的设计与制造方法

2. 数控铣床夹具的误差分析及消减方法

（四）刀具准备

1. 能够依据切削条件和刀具条件估算刀具的使用寿命，并设置相关参数

2. 能根据难加工材料合理选择刀具材料和切削参数

3. 能推广使用新知识、新技术、新工艺、新材料、新型刀具

4. 能进行刀具刀柄的优化使用，提高生产效率，降低成本

5. 能选择和使用适合高速切削的工具系统

1. 切削刀具的选用原则

2. 延长刀具寿命的方法

3. 刀具新材料、新技术知识

4. 刀具使用寿命的参数设定方法

5. 难切削材料的加工方法

6. 高速加工的工具系统知识

二、数控编程

（一）手工编程

能够根据零件与加工要求编制具有指导性的变量编程程序

变量编程的概念及其编制方法

（二）计算机辅助编程

1. 能够利用计算机高级语言编制特殊曲线轮廓的铣削程序

2. 能够利用计算机CAD/CAM软件对复杂零件进行实体或曲线曲面造型

3. 能够编制复杂零件的三轴联动铣削程序

1. 计算机高级语言知识

2. CAD/CAM软件的使用方法

3. 三轴联动的加工方法

（三）数控加工仿真

能够利用数控加工仿真软件分析和优化数控加工工艺

数控加工工艺的优化方法

三、数控铣床操作

（一）程序调试与运行

能够操作立式、卧式以及高速铣床

立式、卧式以及高速铣床的操作方法

（二）参数设置

能够针对机床现状调整数控系统相关参数

数控系统参数的调整方法

四、零件加工

（一）特殊材料加工

能够进行特殊材料零件的铣削加工，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT8

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

特殊材料的材料学知识

特殊材料零件的铣削加工方法

（二）薄壁加工

能够进行带有薄壁的零件加工，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT8

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

薄壁零件的铣削方法

（三）曲面加工

1．能进行三轴联动曲面的加工，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT8

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

2．能够使用四轴以上铣床与加工中心进行对叶片、螺旋桨等复杂零件进行多轴铣削加工，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT8

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

三轴联动曲面的加工方法

四轴以上铣床/加工中心的使用方法

（四）易变形件加工

能进行易变形零件的加工，并达到如下要求：

（1）尺寸公差等级达IT8

（2）形位公差等级达IT8级

（3）表面粗糙度达Ra3.2μm

易变形零件的加工方法

（五）精度检验

能够进行大型、精密零件的精度检验

精密量具的使用方法

精密零件的精度检验方法

五、维护与故障诊断

（一）机床日常维护

能借助字典阅读数控设备的主要外文信息

数控铣床专业外文知识

（二）机床故障诊断

能够分析和排除液压和机械故障

数控铣床常见故障诊断及排除方法

（三）机床精度检验

能够进行机床定位精度、重复定位精度的检验

机床定位精度检验、重复定位精度检验的内容及方法

六、培训与管理

（一）操作指导

能指导本职业中级、高级进行实际操作

操作指导书的编制方法

（二）理论培训

能对本职业中级、高级进行理论培训

培训教材的编写方法

（三）质量管理

能在本职工作中认真贯彻各项质量标准

相关质量标准

（四）生产管理

能协助部门领导进行生产计划、调度及人员的管理

生产管理基本知识

（五）技术改造与创新

能够进行加工工艺、夹具、刀具的改进

数控加工工艺综合知识

3．4 高级技师

职业功能

工作内容

技能要求

相关知识

一、工艺分析与设计

（一）读图与绘图

1. 能绘制复杂工装装配图

2. 能读懂常用数控铣床的电气、液压原理图

3. 能够组织中级、高级、技师进行工装协同设计

1. 复杂工装设计方法

2. 常用数控铣床电气、液压原理图的画法

3. 协同设计知识

（二）制定加工工艺

1. 能对高难度、高精密零件的数控加工工艺方案进行合理性分析，提出改进意见并参与实施

2. 能够确定高速加工的工艺方案。

3. 能够确定细微加工的工艺方案

1. 复杂、精密零件机械加工工艺的系统知识

2. 高速加工机床的知识

3. 高速加工的工艺知识

4. 细微加工的工艺知识

（三）工艺装备

1. 能独立设计复杂夹具

2. 能在四轴和五轴数控加工中对由夹具精度引起的零件加工误差进行分析，提出改进方案，并组织实施

1. 复杂夹具的设计及使用知识

2. 复杂夹具的误差分析及消减方法

3. 多轴数控加工的方法

（四）刀具准备

1. 能根据零件要求设计专用刀具，并提出制造方法

2. 能系统地讲授各种切削刀具的特点和使用方法

1. 专用刀具的设计与制造知识

2. 切削刀具的特点和使用方法

二、零件加工

（一）异形零件加工

能解决高难度、异形零件加工的技术问题，并制定工艺措施

高难度零件的加工方法

（二）精度检验

能够设计专用检具，检验高难度、异形零件

检具设计知识

三、机床维护与精度检验

（一）数控铣床维护

1. 能借助字典看懂数控设备的主要外文技术资料

2. 能够针对机床运行现状合理调整数控系统相关参数

数控铣床专业外文知识

（二）机床精度检验

能够进行机床定位精度、重复定位精度的检验

机床定位精度、重复定位精度的检验和补偿方法

（三）数控设备网络化

能够借助网络设备和软件系统实现数控设备的网络化管理

数控设备网络接口及相关技术

四、培训与管理

（一）操作指导

能指导本职业中级、高级和技师进行实际操作

操作理论教学指导书的编写方法

（二）理论培训

1. 能对本职业中级、高级和技师进行理论培训

2. 能系统地讲授各种切削刀具的特点和使用方法

1. 教学计划与大纲的编制方法

2. 切削刀具的特点和使用方法

（三）质量管理

能应用全面质量管理知识，实现操作过程的质量分析与控制

质量分析与控制方法

（四）技术改造与创新

能够组织实施技术改造和创新，并撰写相应的论文。

科技论文的撰写方法

4.比重表

4．1理论知识

项目

中级（%）

高级（%）

技师（%）

高级技师（%）

基本

要求

职业道德

5

5

5

5

基础知识

20

20

15

15

相

关

知

识

加工准备

15

15

25

－

数控编程

20

20

10

－

数控铣床操作

5

5

5

－

零件加工

30

30

20

15

数控铣床维护与精度检验

5

5

10

10

培训与管理

－

－

10

15

工艺分析与设计

－

－

－

40

合计

100

100

100

100

4．2技能操作

项目

中级（%）

高级（%）

技师（%）

高级技师（%）

技

能

要

求

加工准备

10

10

10

－

数控编程

30

30

30

－

数控铣床操作

5

5

5

－

零件加工

50

50

45

45

数控铣床维护与精度检验

5

5

5

10

培训与管理

－

－

5

10

工艺分析与设计

－

－

－

35

合计

100

100

100

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数控铣工国家职业标准www.tool-tool.com

现代机械加工对刀具的要求www.tool-tool.com

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绪言

21世纪的社会、产业结构将向着循环经济型、节省能源型、高度信息型迅速变化发展。这就将会对机械加工提出更高的要求。
也就意味着加工机器、加工工具也将迅速走向高精度化、高效率化，实现高度信息化、智能化，从而适应社会的保护环境、节省能源的要求。

作为加工主体的加工机器，随着机械要素及NC技术的发展高速、高精度化得到迅速地普及。这是因为高速加工不但可以提高加工效率、降低成本，而且可以提高加工精度，适应以前作为难题的淬火钢等难削材料的加工。在刃具方面，硬质合金刃具越来越普及，并且适合高速加工的CBN、金刚石刃具，DLC涂层等也不断被开发使用。而刀具装在加工机器与刃具之间，起着保持刃具的作用。所以高速加工不但要求刃具自身具有良好的刚性、柔性、动平衡性及操作性，同时对在与机器主轴连接时的刚性和连接精度、在保持刃具时的把持力和把持精度及其它各方面都提出了严格的要求。以下本文就高速、高精度加工时刀具应该具备的条件作一些具体的分析。

两面定位系统

首先是刀具与主轴间的连接问题，也就是主轴系统。现在市场上最多的仍是7/24的主轴系统。包括ISO、DIN、BT等都属于此类。但如前所述，随着机械加工的高速化的发展，这种系统出现了许多的问题:

刚性不足-刀柄的法兰面与主轴端面间有间隙
ATC的重复精度不稳定-每次自动换刀后，刀具的径向尺寸都可能发生变化。
轴向尺寸不稳定-主轴转动时因受离心力的作用而内孔增大，刀具的轴向尺寸发生变化
刀柄锥部较长-不利于快速换刀及机器的小型化

针对这些问题，一些刀具厂家及研究机构开发了两面定位的主轴系统。也就是使刀柄与主轴内孔锥面、端面同时贴紧的一种新的连接方式。其中有代表性的是日本大昭和精机(BIG)的BIG-PLUS系统(图1)和德国标准的HSK系统(图2)。

BIG-PLUS系统(图1)和德国标准的HSK系统(图2)
BIG-PLUS系统的锥度仍是7/24，其设计原理是

将刀柄装入主轴时(锁紧前)端面间的间隙减小(#40:　0.2mm±0.005)。
锁紧后利用主轴内孔的弹性膨胀补偿此间隙,使刀柄与主轴端面贴紧。

这样产生的效果是:

与主轴的接触面积增大-刚性增强、振动衰减效果提高。
ATC的重复精度提高-端面的矫正作用。
轴向尺寸稳定-显示端面的定位作用。

因为BIG-PLUS系统的锥度仍是7/24，锁紧机构也一样，所以它和一般的系统(非两面定位)之间有互换性。这也是BIG-PLUS系统能得到迅速普及的一个原因。

HSK 系统的锥度是1/10，刀柄中空、短柄。它的原理也是利用锁紧力及用主轴内孔的弹性膨胀补偿初期端面的间隙。只是因为它是中空刀柄，自身有较大的弹性变形，可能因为主轴内孔的膨胀而刀柄本身也膨胀，所以它对制造时的公差精度的要求相对较松。另外由于它的质量小、柄部短，所以有利于高速ATC及机器的小型化。但也正因为它是中空短柄，所以刚性、强度要受到一定程度的影响。

无论如何，两面定位系统弥补了普通系统的许多不足，必将成为刀具系统的主流。

刀具自身的刚性与动平衡性

刀具的刚性一直是机械加工中被重视的主要问题之一。刚性不足会引起刀具的振动或发生刀具倾斜，影响加工精度、加工效率。并且因为刀具的振动会加快刃具的磨损，甚至影响刀具及机器的寿命。如果将刀柄杆部近似成一实心圆柱刚体，那它的刚性与截面直径的4次方成正比，与柱长的3次方成反比。也就是说，一把刀柄在它的质量限定后，当然越粗越短刚性便越强。

除此以外，还可以通过改变其自身结构来增强刚性。比如一般的铣刀夹头虽然其锁紧螺母很粗，但螺母底部与刀柄本体之间总有间隙，使刚性损失很多。高速加工对刀具的动平衡性也提出很高的要求。这是因为动平衡性不好的刀具在高速转动时受很大的离心力的作用(与不平衡力矩及转速的平方成正比)，刀杆发生弯曲并容易引起振动。弹簧夹头、铣刀刀柄可以通过平衡修正来解决这个问题。但是如一般带微调机构的精镗头，在调节加工直径时镗头的重心也在改变，所以就无法通过平衡修正来取得动平衡。

最近，日本大昭和精机推出了一种可以进行自动平衡补偿的镗头。其原理如图3所示，在镗头内部安装了一个小齿轮和一个平衡块，在调节直径、使套管轴向外移动时，平衡块将通过小齿轮的作用向相反方向移动，从而保持重心位置不变。

图3 EWB自动平衡补偿镗头（日本BIG大昭和精机）
把持力和把持精度

特别是在立铣刀的加工时把持力尤为重要。因为立铣刀的刀刃都带有螺旋角，所以加工时切削力在轴向的分力就很大。把持力不足就可能会使刃具(立铣刀)被拉出，影响加工精度，甚至损坏刃具及工件。增强刀柄把持力的方法主要是通过严格控制内孔的公差、保证足够的把持长度并合理地选材、设计尽量有效地将锁紧力转换成径向的把持力。

高速加工的深入将意味着硬质合金的刃具将取代高速钢刃具。这样刀具的把持精度便成为一个重要的课题。想象一下用三爪钻夹头夹持硬质合金的钻头进行20,000r/min加工的情景:　钻头折断、工件报废、生产中断……

刀具的把持精度的重要性还体现在铰刀的加工中。象一些小、深孔的精加工时，铰刀用得较多，但如果刀具的把持精度不好，铰刀前端的跳动很大的话，加工的孔径肯定会超出公差范围，得不到理想的效果。

要提高刀具的把持精度，就意味着必须“完全均匀”地把持刃具。如果是弹簧夹头，由于它的固定原理是旋紧螺母→压入套筒→套筒内径缩小→夹紧刃具，那影响它的把持精度的要素除本体的内孔精度、螺纹精度、套筒的外锥面的精度，把持孔的精度、以及螺母的螺纹精度以外，螺母与套筒的接触面的精度、套筒的压入方式都很重要。

信息化、智能化

由于产品结构的变化周期日益缩短，机械加工同样面临着“多品种、少批量”的问题。这使得刀具的数量增加，工件、刀具的准备时间也增加，影响加工效率。解决这个问题的方法就是利用IC系统，自动识别刀具，掌握刃具信息、加工状况，并通过计算机对这些信息进行一元化管理。图4是日本大昭和精机设计生产的IC系统的示意简图。

图4 IC系统（BIG大昭和精机）
除此以外，还有象刃具破损自动报警、自动测量孔径并自动补偿刀尖直径等技术都体现了机械加工的信息化、智能化的发展。

今后，为了提高高速、高效率加工时的信赖性，越来越多的智能型的刀具、刃具会被开发使用。

结束语

以上主要介绍了高速、高精度加工时刀具应该具备的条件。实际上高速加工不单纯是指主轴的转速快，而是指整体的加工时间的短缩。这也关系到复合加工机的刀具配置问题。环境保护也是机械加工的一个重要课题，对于刀具来说必须考虑如何适应干式加工或准干式加工。针对节约能源的问题，又要求刀具有高效率化(增速刀具、电动、气动刀具等)和充分的柔性。
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多轴控制的高速加工中心www.tool-tool.com

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以往对飞机、涡轮机、水轮机和各类模具中具有高附加价值的复杂形状零部个，都采用多道工序和多台机床进行加工。这样有仅加工周期长，还由于多次装夹而难以达到高精度。不过，技术不断在进步。牌价推出加工中心之后，在一次装夹中可以对坯料的五个面进行平面、曲面、钻孔和铰孔等多种加工，从而缩短了加工周期和提高了加工精度。现在则要进一步扩展加工中心的加工能力和加工效率，为此推动了加工中心向多轴控制和超高速加工方向发展，令机加工又向前跨进一大步。
多轴控制的基本概念
通常所说的多轴控制是指4轴以上的控制，其中具有代表性的是5轴控制加工中心。这种加工中心可以加工用3轴控制机床无法加工的复杂形状工件。如果用它来加工3轴控制机床能加工的工件，那可以提高加工精度和效率。
对刀具和工件的相对位置来说，现在的多轴控制加工中心可以设置6根轴，即沿直线作前后、左右或上下移动的X、Y、Z的3根轴，还有控制工作台倾斜角度的B 轴和控制主轴回转角度的C轴。使用回转刀具时，则由Z轴控制回转的主轴作上下或前后移动，就成为5轴控制。只有使用非回转刀具时可作6轴控制。
通常为了提高加工效率而使用回转刀具，但因而也受到回转刀具的限制，存在不可能加工的部位和形状。现在不仅可以使用回转刀具，还可以使用非回转刀具和控制其回转角度，所以对任何形状都能加工，一般用非回转刀具的加工有刨削和在XY平面上作平滑加工等方式。现在已经开发了一种可使用改进后的刀具并形成一体化的6轴控制复合式新型加工中心。
5轴控制加工中心的加工特点
由于5轴加工中心的刀具可以对工件呈任意的姿势进行加工，所以可避免切削速度为零的现象，还可以选择最适宜的刀具及相对于工件的姿态有效地进行加工，以及对凹入的形状用刀具倾斜的姿态进行加工，这些都是有利于加工的条件。
特别是用5轴控制加工时，为了避免具有两根回转轴的刀具与工件发生干涉，必须生成刀具路径。但再生成NC数据是一件很麻烦的事。现在开发了具有通用性的5 轴控制软件，即可以生成防止发生刀具与工件干涉的刀具路径。这时以软件实体模型为中心，使用防止发生干涉的算法即可版生成刀具路径（即CL数据）。所生成的刀具路径与5轴控制加工中心的结构无关，是一种中性数据。此处理软件称为主处理程序。
除此以外，还需设置能按照规定使用加工中心的结构和组成，从已生成已生成的刀具路径自动生成NC数据的后处理器。如果按照原样使用已生成的刀具路径，就不可能使不同机械结构和构造的5轴控制加工中心运转。为此必须采取各种措施将CL数据变换成适合于各种不同结构加工中心的NC数据。
5轴加工中心的主要结构形式可按照工作台上两根回转轴与一根主轴的各种设置方式分成3大类。。由于各轴的相对位置有多种多样的结构型式，因此也必须设置能适应多种结构型式的通用化后处理器。
设置后处理器不仅是为了将防止发生干涉的刀具路径变换成适合于不同结构加工中心使用的NC数据，还为了能稳定地改变进给速度和使移动路径偏差最小的线性化功能。
6轴控制加工中心的加工特点
有一点要注意的，是在使用回转刀具进不可能用6轴控制加工。但由于切削速度与进给速度相等而具有加工效率高的特点，所以用5轴控制对一次装夹的坯料也可以作多种加工。也正是由于切削速度与刀具进给速度相当，所以必须使用高刚性结构的加工中心。精加工的切入量很小，只有几个um，还要求机床具有很高的定位精度。
6轴控制特点如下：
1、对平面和曲面作平滑加工：由于是用线接触加工，所以在加工表面不残留进给痕。
2、在平面和曲面上加工异形断面的槽：即可以加工与刀具前进方向成直角的槽，可以是非对称的任何形状。用回转刀具则无法加工这种异形断面槽。
3、加工两曲面交界处的特征线：这是用固定刀具与沿交线的面相接触。条件下移动刀具进行刨削。用回转刀具也无法加工这种特征线。
4、隅角加工：由于回转刀具是圆形的，所以无法形成隅角处的直角。用6轴控制可加工隅角。
5、凹坑加工：可对由平面和曲面构成凹坑的棱线进行清晰地加工。这是特征线加工的扩展。
6轴控制与5轴控制一样需要设置主处理器和后处理器。但由于这时刀具与工件之间的关系使6个自由度。为此更要设法防止发生干涉，一旦发生干涉就无法继续加工。其后同样要在已生成的CL数据基础上由后处理器按不同类型的6轴控制加工中心生成NC数据。
发展趋向
用5轴控制加工的NURBS插补
由于对自由曲面进行精加工的NC数据是以连续的微小线段组合来表达，所以复杂开头的NC数据量非常庞大。现在则因存储器的价格便宜，所以可作大容量储存，还可以与FA-LAN的DNC运转相结合高速传送数据进行加工。但在对于以高速加工为主的今天，NC数据的传送速度总是跟不上刀具的进给速度，从而使加工品质下降。为此使用大量数据的5轴控制必须进一步提高速度。
现在已经有用自由曲线对3维点群座进行插补的表示形状方法。用NURBS表示自由曲线则可为NC数据提供相当多的信息，从而使数据量大幅度减少。另一方面，现在已经开始将3轴控制的NURBS表达方式扩展到5轴控制中，从而减少了5轴控制中，从而减少了NC数据的位置。
利用二次曲面头立铣刀作5轴控制加工
使用球头立铣刀对自由曲面进行精加工时，因用一把刀具加工面不需要调换刀具，所以也不会发生刀具啮合问题，但必须选择与加工面最大曲率半径相适应的小直径球头立铣刀。如果欲获得由加工所形成的凹形高度很低的良好的加工面，就必须减少设定的进给间距，从而啬了切削距离和加工时间。解决这个问题的方式之一是使用称为二次曲面头立铣刀的特殊形状刀具进行5轴控制切削加工。
所谓二次曲面头立铣刀是一种以圆锥曲线围绕中心轴回转形成头部形状的铣刀。头部形状有回转抛物面、回转双曲面和回转椭圆面三种类型。在回转面上带有许多切刃，但它的切刃与球头立铣刀不同，是带有连续变化的各种曲率。它们的曲率可从各圆锥曲线公式求得。
用这种铣刀切削时不像球头立铣刀那样只有一个曲率，而是可以选择其中与加工面相吻合的曲率。命名如对加工面上曲率大的部分用铣刀头部附近的切刃加工，曲率小的部分则可用铣刀侧面的切刃进行加工，这样就有加大进给间距，缩短加工时间的优点。
可以自动生成使用二次曲面头立铣刀的5轴控制高效率加工自由曲面的CAM软件，现已开发出来。伴有超声波振动的6轴控制加工。
在用常规条件对铝等软性金属进行6轴控制加工时，有表面粗糙度很有效期的缺点。现在有一种在刀具夹持器上安装超声波工具的方法进行6轴控制加工，这样不仅可使视在切削速度加快，还可以明显地改善加工面的粗糙度，是可取的方法。
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基于网络的CAD/CAM集成研究www.tool-tool.com

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ＣＡＤ/ＣＡＭ技术经过近40年的发展,在产品的设计与制造领域发挥了不可估量的作用。它广泛应用于机械、电子、化工、航天、建筑等各个行业,改变了传统的设计制造方式,企业取得了显著的经济效益。

近年来,Ｉｎｔｅｒｎｅｔ、ＰＤＭ、网络数据库、电子商务等新技术的飞速发展为ＣＡＤ\ＣＡＭ技术赋予了新的设计理念与技术内容,将彻底改变现有辅助设计与制造的模式与方式。基于网络的ＣＡＤ/ＣＡＭ集成系统的研究,就是在这个背景下提出来的。网络化的ＣＡＤ/ＣＡＭ集成系统就是充分利用网络技术、数据库技术、面向产品设计制造全生命周期,支持动态建模与产品性能设计的设计技术。在此基础上研究出新一代的设计制造软件工具,以适应网络时代对产品设计制造的要求[1]。计算机在设计制造领域的应用,摆脱了手工设计制造的原始方式。随着网络时代的到来,计算机辅助设计的方法将会被网络辅助设计方法所代替。网络化的ＣＡＤ/ＣＡＭ系统将改变现有的传统设计制造的方式,而进入一个网络辅助设计制造的新时期。

1基于网络的ＣＡＤ/ＣＡＭ集成的必要性

网络技术是计算机技术和通信技术相互渗透而又密切结合的产物,在计算机应用和信息的传输中起到了越来越重要的作用。作为计算机应用的一个重要方面,ＣＡＤ和ＣＡＭ技术与网络是密不可分的。单台计算机的处理能力限制了它的应用范围,只有通过网络互连起来,才能资源共享和协调合作,发挥更大的效能。一个复杂的ＣＡＤ系统本身就可能由一个计算机网络构成。ＣＡＭ系统涉及加工设备、可编程控制器、传输设备、机器人等,更需要网络将它们和计算机及各种专用的外部设备互连在一起。

ＣＡＤ/ＣＡＭ技术集成化、可视化、智能化的发展,产品高性能、高质量、低成本和短周期的要求,都对ＣＡＤ/ＣＡＭ技术提出了网络化的需要。ＣＡＤ/ＣＡＭ系统涉及不同结构、品牌及型号的各计算机和外围设备,因而将它们互连的网络应是开放式的和标准化的。开放式和标准化也是计算机网络的发展方向。制造自动化协议ＭＡＰ(ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ),是用于制造业的计算机网络体系结构中的工业标准。

2基于网络的ＣＡＤ/ＣＡＭ集成的主要内容

ＣＡＤ/ＣＡＭ系统集成就是将企业各部门的应用ＣＡＤ/ＣＡＭ在总体设计的指导下以数据库为核心,网络技术为支撑,用现代的计算机接口方法,把各有关的单项ＣＡＤ/ＣＡＭ应用软件系统,连接成一个有机整体,相互支持,相互调用,共享资源和数据信息,发挥单项应用所起不到的整体效益。

ＣＡＤ/ＣＡＭ的系统集成是计算机技术发展到一定阶段的必然产物。实现集成的必要条件是要有一定数量、专业的ＣＡＤ/ＣＡＭ软件应用的积累,在机械工程领域,ＣＡＤ/ＣＡＭ集成的软件也较多,比较有名的国外的软件是ＵｎｉｇｒａｐｈｉｃｓＳｏｌｕｔｉｏｎｓ公司开发的ＵＧ、美国参数技术公司(ＰａｒａｍｅｔｒｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ)的Ｐｒｏ/Ｅｎｇｉｎｅｅｒ等,而国内的则属北京北航海尔软件有限公司的ＣＡＸＡ-ＭＥ制造工程师、广州红地技术有限公司开发的基于ＳＴＥＰ标准的ＣＡＤ/ＣＡＭ系统的金银花(Ｌｏｎｉｃｅｒａ)系统、华中理工大学机械学院开发的开目ＣＡＤ等。对于对这些ＣＡＤ/ＣＡＭ应用软件有效的集成并不是将现有的这些软件简单的堆积,而是可根据本单位的ＣＡＤ/ＣＡＭ总体设计技术规范的指导下,按照系统工程的原理和软件工程的方法来进行,对原有的单项ＣＡＤ/ＣＡＭ应用系统进行改造,使之符合集成化的需要。制定单位总体设计,也就是通过分析单位的ＣＡＤ/ＣＡＭ应用的远期目标和近期目标,确定系统的总体结构并划分相应子系统,选择适当的物理设备和支撑软件,制定统一的信息代码和公共数据库,规定各个单项ＣＡＤ/ＣＡＭ应用软件开发的应用接口,提出系统运行的保障体系和措施,编制整体的实施步骤和投资估算,为系统分阶段实施提供依据和指导。

3基于网络的ＣＡＤ/ＣＡＭ集成系统的模型与实现

(1)ＣＡＤ/ＣＡＭ系统的组成和集成

ＣＡＤ/ＣＡＭ系统基本上是由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统包括计算机、外部设备和网络设备;软件系统包括系统软件、应用软件(基础软件)和专业软件。系统软件主要包括:操作系统、程序设计语言处理系统、数据库管理系统和网络系统。应用软件主要包括数据库分析处理软件、几何造型系统软件、图形处理软件和有限元分析计算软件等。专业软件则是指针对不同领域而开发的ＣＡＤ/ＣＡＭ软件产品。

ＣＡＤ/ＣＡＭ系统集成的核心是信息的集成,而信息集成需要有信息管理系统,解决各专业间复杂的技术信息交流和管理,并应用到信息流的后续环节,这才是最经济最有效率的。那么,企业内部生产活动所需的各种分散信息、ＣＡＤ/ＣＡＭ相关的行政管理信息、技术数据、产品数据、软件等有机地集成起来,建立信息管理系统,实现信息资源共享,才是ＣＡＤ/ＣＡＭ系统集成的信息基础。

建立ＣＡＤ/ＣＡＭ集成系统另一个重要环节是信息的标准化,企业内进行交换和处理的信息,要按ＣＡＤ/ＣＡＭ系统的要求,给予命名、描述、分类、编码标准化等实施细则,以保障信息的统一性、可靠性和实用性,减少信息的重复采集、加工和存储版本冲突,最大程度地实现信息的科学管理,在这个良好的信息技术的基础上,加上网络技术与工程数据库的应用,才能真正实现ＣＡＤ/ＣＡＭ的一体化和集成化。

(2)ＣＡＤ/ＣＡＭ集成系统的网络化实现

基于网络的ＣＡＤ/ＣＡＭ系统由因特网、局域网、计算机辅助设计与制造系统和数控(ＮＣ)机床等组成。ＣＡＤ/ＣＡＭ及ＮＣ机床与各自的局域网相连,然后通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ把整个系统连接在一起。设计者利用ＣＡＤ/ＣＡＭ可完成设计工作。设计中,可通过网络与异地的设计者交换设计思想、讨论设计方案、实现资源共享;还可与异地设计者进行合作设计。可把设计结果转换成数控代码,通过网络发送给远程的数控机床,实现异地加工。还可通过网络接收生产现场发来的加工信息,对加工过程进行远程监控,及时解决加工中出现的问题。该系统的ＮＣ机床除了具有普通ＮＣ的功能外,还具有网络通信功能。既能接受网络送来的控制指令,又能通过网络向异地的用户发送加工状态信息。

系统通信基于ＴＣＰ/ＩＰ协议。ＴＣＰ/ＩＰ是分层协议,包括应用层、传输层、网际层和网络接口等4层。ＴＣＰ/ＩＰ协议没有包括国际标准化组织 (ＩＳＯ)提出的开放系统互连(ＯＳＩ)参考模型中的最低两层,即物理层和数据链路层。ＴＣＰ/ＩＰ只定义了ＴＣＰ/ＩＰ与物理层的接口。该接口负责转发ＩＰ报文,并从网络上接受物理帧,提取ＩＰ报文送给网际层。网际层负责网上主机之间的通信。它接收传输层送来的ＴＣＰ报文,加上ＩＰ报头,发往信宿机。网际层的另一任务是检查网上的ＩＰ报文。如果其目的地不是本机,则按一定的路径转发出去;如果目的地是本主机,则去掉ＩＰ报头,上交给传输层。传输层负责端到端(ＰｏｒｔｔｏＰｏｒｔ)的通信,它将应用层送来的数据流格式化成ＴＣＰ报文,发给网际层。接受网际层转来的数据,并检验其正确性。如果不正确,则要求信源机重发;如果正确,则通过指定的端口送给应用层的某应用程序。应用层协议提供应用程序与网络系统的接口规范,它以一定的格式显示收到的信息,或把客户的输入信息发给低层协议。常用的应用层协议有Ｅｍａｉｌ协议(ＳＭＴＰ)、文件传输协议(ＦＴＰ)、超文本协议(ＨＴＴＰ)和远程登录协议 (Ｔｅｌｎｅｔ)等。

可直接利用上述应用层协议为基于网络的ＣＡＤ/ＣＡＭ系统服务。ＨＴＴＰ协议可用于向异地的ＮＣ机床发送ＮＣ代码、收集加工信息;利用ＳＭＰＴ协议,可与异地的设计者交换设计思想,讨论共同关心的问题;ＦＴＰ协议可用于发送较长的ＮＣ加工程序,或其他较长的文件;利用Ｔｅｌｎｅｔ协议实现远程登录,实现资源共享;ＧＯＰＨＥＲ可用于传递字符型信息。

4结论

伴随计算机网络技术的不断发展,基于网络的ＣＡＤ/ＣＡＭ集成系统是技术发展的必然趋势。应用Ｗｅｂ技术构建一个基于分布式操作、图形化用户接口及数据库管理为一体的网络有利于充分利用企业已有的硬件,为各部门之间的数据及资源共享提供快速通道,并通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ实现与外界的信息交流。另外, ＣＡＤ/ＣＡＭ集成技术是国际上的研究热点之一,ＣＡＤ/ＣＡＭ集成系统的开发与应用已成为衡量一个国家的科技现代化和工业现代化的主要标志之一。加速ＣＡＤ/ＣＡＭ集成化建设是传统制造业改革和发展的必由之路,因此,基于网络的ＣＡＤ/ＣＡＭ集成技术的研究具有深远的现实意义。
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大型飞机装配型架设计的新方法www.tool-tool.com

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航空制造业的竞争日趋激烈，人们要求飞机的承载能力更强，更高效，而交货周期却更短。为满足这些严格的要求，飞机设计师不得不寻求更先进的设计方法和工具，以提高产品质量，缩短研制周期。有限元分析方法和智能设计系统加速了产品的优化设计，使零件、组合件的设计达到了前所未有的精度。这些先进的方法和工具为型架设计方法的改进提供了技术基础。传统型架设计方法存在的问题

飞机结构件尺寸大，刚度小，而制造精确度要求高。为保证产品制造精度和互换协调，飞机制造过程中采用了成套装配型架。为减小装配过程中结构的变形并保证准确定位，现有装配型架采用刚性结构，而且一套型架只能用于一个装配对象，因此，飞机生产准备过程中需制造大量的装配型架。由于尺寸大，结构复杂，因此，装配型架的制造周期长，成本高，而且占地面积大。传统的装配型架上要安装许多定位件，为保证定位精度，定位件的安装往往需要专用安装仪器，如电子经纬仪、激光准直仪等，工作的分散性差，安装效率低，安装周期长。

一般飞机生产准备周期占飞机研制周期的1／2以上，而装配型架的设计制造是飞机生产准备的主要内容之一。减少型架的制造时间对缩短整个飞机研制周期有重要意义。为缩短生产准备周期，人们希望飞机设计完成后，生产工装很快就能投入使用，而型架设计的依据是飞机结构数据，因而传统的型架设计往往在飞机设计完成后才开始进行。实际生产过程中，装配对象的设计数据经常改动，导致装配型架的设计随之改动，这又延长了型架的设计制造周期。

确定装配设计方法

为缩短飞机研制周期，目前国外许多公司都采用了“确定装配”(Determinate Assembly)设计方法。确定装配是用来描述产品设计过程的一个术语，其基本思想是构成产品的不同零件在预定义的结合面配合装配，整个装配过程不需要专门的测量仪器和复杂的测量及调整。确定装配设计方法属于面向制造和装配的设计方法的一部分，这种设计方法的潜在好处是减少工装和工具，提高装配效率，从而减少生产准备周期和制造费用。从理论上讲，这种设计方法要求零件的准确度高，不同零件“吸附在一起(Snap together)”就可保证产品装配的准确度。因此，这种设计方法必须以三维CAD系统和智能设计系统为设计工具，以高精度CNC设备为加工手段。
在型架设计中确定装配设计方法的一个具体应用就是采用“销钉板”(Pegboard)，比如在立柱上加工许多标准的坐标孔，有相应标准的销钉与坐标孔配合。为了定位装配对象，专门加工了许多定位用刻度板(Index plate)，这些刻度板上也有坐标孔，可以通过销钉及相应的坐标孔将刻度板定位在立柱的销钉板上。刻度板和立柱的装配不需要专门的光学仪器和其他安装工具。刻度板是专门针对装配对象的特点加工的，用于桁条等结构的定位。

飞机结构和装配型架的并行设计

民用飞机的结构尺寸愈来愈大，如目前最大的超大型客机A380，双层客舱，高24m，长73m，翼展宽80m，标准机型载客550～650人。飞机结构的大型化对设计人员提出了新的挑战。由于结构尺寸的增大，设计人员需要解决承载和空气动力外形方面所遇到的许多问题，从而导致设计周期更长，设计更改更多，这必然影响工装的设计，制造周期，延长了产品的上市周期。

要缩短产品上市周期，在飞机结构设计的同时就应开始工装设计，即飞机产品和飞机工装的并行设计。由于工装的设计依据来源于飞机产品数据，要在最终产品数据还未确定的情况下进行工装设计，工装的部分结构必须独立于产品数据。工装和产品并行设计的一个基本思路是改变传统的工装结构，将其划分为独立于产品数据或只需要基本数据的标准结构和依赖于最终产品数据的专用结构件两部分。装配型架的标准结构部分主要有立柱、底座、辅助支撑等，专用部分主要有用于定位桁条的刻度板、接头定位件等。专用件一般尺寸较小，设计、加工制造周期很短，并且不需专门的大型加工设备。标准结构尺寸大，结构复杂，往往需要专用大型加工设备，其设计、制造周期长。标准结构的设计不需要最终产品数据或只需一些基本数据，因此在飞机产品设计的初期就可进行设计制造，当产品最终版本发放后只需较短的时间就可完成专用结构的设计制造。标准件和专用件采用确定装配设计方法，装配非常方便，并且不需专用安装工具，装配周期短。这样，在产品设计完成后很短时间内型架就可投入产品装配。

确定装配和并行设计方法在A380壁板装配型架的设计制造中取得了巨大的成功。
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CAD/CAM技术的现状与产品www.tool-tool.com

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经过四十多年的发展， CAD/CAM 技术有了长足的进步。现在 CAD/CAM 主要运行在工作站或微机平台上。工作站虽然性能优越，图形处理速度快，但价格却十分昂贵，这在一定程度上限制了 CAD/CAM 技术的推广。
随着 Pentium 芯片和 WindowsNT 操作系统的出现并流行，以前只能运行在工作站上的 CAD/CAM 软件现在也可以运行在微机上。由于微机的价格远远比工作站低，性能也不比中低档工作站逊色多少，并且 windowsNT 操作系统的安全性与 DOS 、 Windows3.x 、 Windows95/98 等操作系统相比有了很大提高。所以，微机平台为普及 CAD 应用创造了绝好的条件。在此基础上， CAD/CAM 软件厂商展开了新一轮的竞争。一方面工作站上著名的 CAD/CAM 的软件（如 UG 、 CATIA ）全功能地移植到微机平台，使微机完全对等地实现了工作站环境的处理能力；另一方面 CAD/CAM 软件打破了原有 Unix 环境的桎梏，在 Windows 平台上全面拓展。 Pentium 以上处理器和 NT 环境已经或者正在成为 CAD/CAM 软件运行和应用的主流平台。

当今 CAD/CAM 软件动态如下：

一、使用微机作为开发和应用平台

微机平台的 CAD/CAM 软件的特点是：

1.采用 Windows 环境

采用 WindowsNT 操作系统是新一代推出的微机 CAD/CAM 软件的共同特点。现在，个人计算机已经具备了与中低档工作站竞争的实力，再加上其价格低廉，使得普及 CAD 应用成为可能。 Windows 平台上的新一代 CAD/CAM 软件基本上都采用典型的 Windows 界面和操作规范，同时由于 DDE 和 OLE 技术的广泛应用，这些 CAD/CAM 软件可以与 Windows 平台的其他软件进行动态数据交换，也可以在不退出 CAD/CAM 软件的前提下嵌入（或链接）其他应用程序的对象。

2.采用 COM 技术

COM(ComponentObjectModel) 是国际上为提高软件稳定性和开发效率而引入的重要技术。现今推出的 Windows 平台的 CAD/CAM 软件都或多或少地应用了 COM 技术。通过使用现成的组件，软件开发商可以避免软件开发中许多烦琐和困难的基础部分，从而可以从极高的起点出发，大大缩短 CAD 软件上市周期，这样容易取得竞争优势。

同时，由于采用面向对象技术，使得微机 CAD 软件的可维护性和可扩展性得以增强。

3.吸收 Unix 平台软件的优点

新一代微机平台 CAD 软件充分吸取 Unix 工作站软件的精华。诸如参数驱动、特征造型、动态导航、二维与三维双向相关、 STEP 标准和动态图形显示等这些比较好的特点已经被微机平台软件全部吸收。

二、PDM 技术的实施

随着 CAD 技术的推广，原有的技术管理系统面临着巨大的挑战。在采用计算机辅助设计以前，产品的设计、工艺和经营管理过程中涉及到的各类图纸、技术文档、工艺卡片、生产单、更改单、采购单、成本核算单和材料清单等均由人工编写、审批、归类、分发和存档，所有的资料均通过技术资料室进行统一管理。自从采用计算机技术之后，上述与产品有关的信息都变成了电子信息。简单地采用计算机技术模拟原来人工管理资料的方法往往不能从根本上解决先进的设计制造手段与落后的资料管理之间的矛盾。要解决这个矛盾，必须采用 PDM 技术。

PDM （产品数据管理）是从管理 CAD/CAM 系统的高度上诞生的先进的计算机管理系统软件。它管理的是产品整个生命周期内的全部数据。工程技术人员根据市场需求设计的产品图纸和编写的工艺文档仅仅是产品数据中的一部分。 PDM 系统除了要管理上述数据外，还要对相关的市场需求、分析、设计与制造过程中的全部更改历程、用户使用说明及售后服务等数据进行统一有效的管理。由此可见， PDM 系统管理的产品信息将涉及到企业的产品设计、工艺、制造、经营和服务等部门。因此， PDM 系统的实施具有涉及面广、信息工作量大等特点。

实施 PDM 技术可以实现并行工程，提高产品设计效率，支持全面质量管理，实现人、过程、技术三者的平衡。因此它可以为企业带来巨大收益。 PDM 技术实施与 CAD/CAM 技术的实施不一样，前者调整的是企业的管理模式。将原来的人工管理方式转变为 PDM 的计算机管理模式，既要兼顾原有的管理习惯，又要考虑信息集成的要求。由于企业技术环境、管理水平、企业文化等方面的差异，每个企业的 PDM 实施过程都不会相同。只有对企业的计算机环境、企业过程以及 PDM 的总体目标有了充分的理解后，全面地分析企业对 PDM 产品的详细需求，才能选出最适合本企业发展的 PDM 产品和解决方案。

目前国际主流的 PDM 产品有 UG 的 IMAN ， SDRC 的 Metaphase 等软件，国内 PDM 产品有高华 PDM ，武汉天喻 PDM 等。

三、现代集成制造系统（CIMS）的研究及应用

1973年美国的瑟夫哈林顿博士在《ComputerIntegratedManufacturing》一书中首次提出 CIM(ComputerIntegratedManufacturing) 的概念。它的内涵是借助计算机，把企业中与制造有关的各种技术系统地集成起来，进而提高企业适应市场竞争的能力。这个概念强调了两个方面：(1)企业的各个生产环节是不可分割的，需要统一安排组织。（2）产品制造过程实质上是信息采集、传递、加工处理的过程。

CIM是一个先进的思想，但是由于当时技术水平的限制，直到80年代初，这个思想才被制造领域重视并采用。近十余年来，在市场竞争的激励与相关技术进步的推动下，CIM 在实践中被不断充实、完善与发展。从这个概念出发，经历了信息集成、过程集成和企业集成的研究和实践，我们提出了现代集成制造系统 (ContemporaryIntegratedManufacturingSystem ，CIMS) 的概念。

我国于1986年3月提出863/CIMS主题计划，从而开始了对CIMS的全面研究和实施。863/CIMS主题研究和实施技术的核心是现代集成制造，其中集成分为三个阶段：信息集成、过程集成（如并行工程）和企业集成（如敏捷制造）。下面我们分别简要介绍这三种集成。

1.信息集成

在企业内部实现信息正确、高速的共享和交换，是改善企业技术和管理水平必须首先解决的问题。

信息集成对于提高企业的市场竞争力是有效的，但是直到现在实施信息集成的手段还比较落后。这使得企业 CIMS 应用工程开发周期长，质量不易得到保证。所以，信息集成在今后仍然是企业信息化的主要内容，也是实施诸如并行工程技术的基础。在我国以信息集成为主要内容的 CIMS 应用工程，将仍是今后大多数企业信息化过程中必然要经历的。

2.过程集成

传统串行作业的设计、开发过程，往往会造成产品开发过程中出现反复，使产品开发周期长、成本增加。如果把产品设计中的各个串行过程尽可能多地转变为并行工程，在设计时考虑到下面工序中的可制造性、可装配性，则可以减少反复，缩短开发时间。并行工程便是基于这一思想的一种先进制造模式。

3.企业集成

为提高自身的市场竞争力，企业必须面对全球制造的新形势，充分利用全球的制造资源，以便更好、更快、更节省地响应市场，这就是敏捷制造的来源。敏捷制造的组织形式是企业之间针对某一特定产品，建立企业动态联盟（即所谓的虚拟企业）。企业这种不断结盟的能力正是企业敏捷性的标志之一。

目前国内国外流行的CAD/CAM软件

CAD/CAM技术经过几十年的发展，先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代，每个时代都有当时流行的CAD/CAM 软件。现在，工作站和微机平台CAD/CAM软件已经占据主导地位，并且出现了一批比较优秀、比较流行的商品化软件。下面我们将分别介绍国内外一些流行的软件。

一、国外软件

１.Unigraphics(UG)

UG是UnigraphicsSolutions公司的拳头产品。该公司首次突破传统CAD/CAM模式，为用户提供一个全面的产品建模系统。在 UG中，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大多数CAD/CAM软件厂商所采用。

UG最早应用于美国麦道飞机公司。它是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件。90年代初，美国通用汽车公司选中UG作为全公司的CAD/CAE/CAM/CIM主导系统，这进一步推动了UG的发展。1997年10月 UnigraphicsSolutions公司与Intergraph公司签约，合并了后者的机械CAD产品，将微机版的SOLIDEDGE软件统一到 Parasolid平台上。由此形成了一个从低端到高端，兼有Unix工作站版和WindowsNT微机版的较完善的企业级 CAD/CAE/CAM/PDM集成系统。

２.SOLIDEDGE

SOLIDEDGE是真正Windows软件。它不是将工作站软件生硬地搬到Windows平台上，而是充分利用Windows基于组件对象模型 (COM)的先进技术重写代码。SOLIDEDGE与MicrosoftOffice兼容，与Windows的OLE技术兼容，这使得设计师们在使用 CAD系统时，能够进行Windows下字处理、电子报表、数据库操作等。

SOLIDEDGE具有友好的用户界面，它采用一种称为SmartRibbon的界面技术，用户只要按下一个命令按钮，既可以在 SmartRibbon上看到该命令的具体的内容和详细的步骤，同时在状态条上提示用户下一步该做什么。

SOLIDEDGE是基于参数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统，它是为设计人员专门开发的，易于理解和操作的实体造型系统。

3.AutoCAD

AutoCAD是 Autodesk 公司的主导产品。Autodesk公司是世界第四大PC软件公司。目前在CAD/CAE/CAM工业领域内，该公司是拥有全球用户量最多的软件供应商，也是全球规模最大的基于PC平台的CAD和动画及可视化软件企业。 Autodesk公司的软件产品已被广泛地应用于机械设计、建筑设计、影视制作、视频游戏开发以及Web网的数据开发等重大领域。

AutoCAD是当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。AutoCAD有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。AutoCAD提供AutoLISP、ADS、ARX 作为二次开发的工具。在许多实际应用领域 (如机械、建筑、电子) 中，一些软件开发商在 AutoCAD 的基础上已开发出许多符合实际应用的软件。目前，Autodesk公司已经发布AutoCAD2000 ，它相当于AutoCADR15版。

4.MDT

MDT是Autodesk公司在PC平台上开发的三维机械CAD系统。它以三维设计为基础，集设计、分析、制造以及文档管理等多种功能为一体；为用户提供了从设计到制造一体化的解决方案。

MDT主要功能特点如下：

(１) 基于特征的参数化实体造型。用户可十分方便地完成复杂三维实体造型，可以对模型进行灵活地编辑和修改。

(２) 基于NURBS的曲面造型，可以构造各种各样的复杂曲面，以满足如模具设计等方面对复杂曲面的要求。

(３) 可以比较方便地完成几百甚至上千个零件的大型装配。

(４)MDT提供相关联的绘图和草图功能，提供完整的模型和绘图的双向联结。

该软件的推出受到广大用户的普遍欢迎。至今为止，全世界累计销售已达７万套，国内已销售近千套。由于该软件与 AutoCAD同时出自Autodesk公司，因此两者完全融为一体，用户可以方便地实现三维向二维的转换。MDT为AutoCAD 用户向三维升级提供了一个较好的选择。

5.SolidWorks

SolidWorks是生信国际有限公司推出的基于Windows的机械设计软件。生信公司是一家专业化的信息高速技术服务公司，在信息和技术方面一直保持与国际CAD/CAE/CAM/PDM市场同步。该公司提倡的 " 基于Windows的 CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统“是以Windows为平台，以SolidWorks为核心的各种应用的集成，包括结构分析、运动分析、工程数据管理和数控加工等，为中国企业提供了梦寐以求的解决方案。”

SolidWorks是微机版参数化特征造型软件的新秀，该软件旨在以工作站版的相应软件价格的1/4～1/5向广大机械设计人员提供用户界面更友好，运行环境更大众化的实体造型实用功能。

SolidWorks是基于Windows平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好，用户上手快。该软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中，其价位适中。
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ISO 金属材料牌号表示方法简介www.tool-tool.com

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1. 国际标准化组织简介

ISO 是 Interational Organization for Standardization 的缩写，是国际标准化组织的标准代号。 1986 年以后颁布的 ISO 钢铁标准，其牌号主要采用欧洲标准（ EN ）牌号系统。而 EN 牌号系统基本上是在德国 DIN 标准牌号系统基础上制定的，但有一些改进，这样更有利于交流。

1989 年该组织又颁布了“以字母符号为基础的牌号表示方法”的技术文件，它是作为建立统一的国际钢铁牌号系统的建议，该组织也率先采用这一方法。修订前后的标准会有两种牌号出现，只要是现行的标准，均可被采用。

2. 以力学性能为主牌号的示例

2.1 非合金钢牌号表示方法

非合金钢这里是指结构用非合金钢和工程用非合金钢。结构用非合金钢牌号首部为 S ，如 S235 ；工程用非合金钢牌号首部为 E ，如 E235 。数字表示屈服强度 ≥ 235Mpa ，相当于我国的 Q235 钢。过去，此类钢牌号最前面为化学元素符号 Fe, 并附有抗拉强度值，如 Fe360 （相当于 E235 ）， 360 是指抗拉强度（ MPa ）最低值，后来有的改为屈服强度值，但其牌号仍为 Fe XXX，选用时应注意。

牌号尾部字母为 A、B、C、D、E是表示以上两类钢不同的质量等级，并表示不同温度下冲击吸收工（A kv ）最低保证值。

2.2 低合金高强度钢牌号表示方法

这类钢牌号表示方法与工程用非合金钢相同，在 ISO 4950和ISO 4951两个标准中，屈服强度范围值为355—690Mpa,牌号为E355—E690。

2.3 耐候钢牌号的表示方法

耐候钢有时亦称耐大气腐蚀钢，牌号表示方法和工程用非合金钢基本相同，为表这类钢铁的特性，在牌号尾部加字母 W。

3. 以化学成分为主表示钢牌号的示例说明

3.1适用于热处理的非合金钢

这类钢相当于我国的优质碳素结构钢。牌号字头为 C，其后数字为平均碳含量X100 2 。例如平均碳含量为0.45%的热处理非合金钢，其牌号为C45。当为优质钢和高级优质钢时，牌号尾部加字母EX或MX字样，以示区别。

3.2 合金结构钢（含弹簧钢）牌号表示方法

这两类钢牌号的表示方法均与德国 DIN 17006标准的表示方法相同，可在本手册中查阅DIN 标准。

但需提出的是，这类钢产品牌号后面附加的表示热处理状态的字母，与德国的含义完全不同，现列表供参考，见表 1-14。

表 1-14附加字母及含义

附加字母

含义

附加字母

含义

TU

未经热处理

TQB

经等温淬火

TA

经软化退火处理

TQF

经形变热处理

TAC

经球化退火

TP

经沉淀硬化处理

TM

经热机械处理

TT

经回火

TN

经正火处理或控轧

TSR

经消除应力处理

TS

经固溶处理

TS

为改善冷剪切性能的处理

TQ

经淬火

H

保证淬透性的

TQA

经空气淬火

E

用于冷镦的（含冷挤压）

TQW

经水淬

TC

经冷加工的

TQO

经油淬

THC

经热 / 冷加工的

TQS

经盐淬火

3.3 易切削钢牌号表示方法

ISO683/9 标准按热处理的不同分为非热处理、表面硬化用和直接淬火用三大类易切削钢。按化学成分可分为硫易切削钢、硫锰易切削钢和加铅易切削钢三类，其牌号表示方法和合金结构钢相同。
3.4 冷镦和冷挤压用钢牌号表示方法

ISO 4954 标准中冷镦和冷挤压钢分为非热处理和热处理两大类。非热处理的冷镦和冷挤压用钢均为非合金钢，牌号前冠以字母 CC ，后面数字表示平均碳含量。

经热处理的冷镦和冷挤压用钢包括非合金多见和合金钢，非合金钢牌号最前面冠以字母 CE ，其余部分和高级优质非合金钢牌号表示方法相同。合金钢则是牌号尾部加字母 E ， E 字前面牌号表示方法和合金结构钢相同。

3.5 不锈钢牌号表示方法

ISO/TR 15510 ： 2003 不锈钢标准中采用了与欧洲（ EN ）相一致的牌号表示方法，即牌号开始冠以字母 X ，随后用数字表示碳含量。 1 、 2 、 3 、 5 、 6 、 7 分别表示感谢 w(C) ≤ 0.020% 、 ≤ 0.30%、≤0.040%、≤0.070%、≤0.080%和≤0.040%—0.080%，后面按合金元素含量排出合金元素符号，最后用组合数字标出合金元素的含量。

旧标准中曾用 Type(1、2、8、9c)等表示铁素体不锈钢牌号，Type(3、4、5、7、9a)等表示马氏体型不锈钢牌号等。

3.6 耐热钢牌号表示方法

ISO 4955：1994标准中有两种牌号表示方法。一种是和不锈钢相同的牌号表示方法，另一种是原有的旧牌号表示方法。

旧标准是在牌号前面标注字母 H，后面加数字顺序号，如H1-H7表示铁素体耐热钢，H10-H18表示奥氏体耐热钢等。

3.7 非合金工具钢牌号表示方法

非合金工具钢在我国通称为碳素工具钢。

ISO 4957：1999标准中定名为冷作非合金工具钢，牌号表示方法与欧洲欧洲标准（EN）相一致，牌号前缀字母为C ，后缀字母为U，中间字母表示平均碳含量（以千分之几计）。

3.8 合金工具钢牌号表示

ISO 4957：1999标准中合金工具钢分为冷作和热作两种合金工具钢，牌号表示感谢方法与合金结构钢相同。对平均工资碳含量超过1.00%的牌号用三位数字表示，当有一种合金元素超过5%时，按高合金钢牌号表示。

3.9 高速工具钢牌号表示方法

牌号前缀字母为 HS，后面字母分别表示W、Mo、V、Co等元素的含量。仅含Mo的高速工具钢为两组数字，一般高速工具用三位数字表示，不含Mo的高速工具钢，其中一个数字用0表示，不含Co的高速工具钢，仍用三组数字表示。尾部加字母C的高速工具钢，表示碳含量高于同类牌号钢的碳含量。

3.10 轴承钢牌号表示方法

ISO 683/17：1999标准中，轴承钢分为整体淬火轴钢（相当于我国高碳铬轴承钢）、表面硬化轴钢、高频加热淬火轴承钢、不锈轴承钢和高温轴承钢五大类别。

整体淬火轴钢牌号前部均标注三位数字 100，其后表示与合金结构相同，如100CrMo7-4。另外亦可用B1—B8表示不同成分的高碳铬轴承钢。

3.11铸钢牌号表示方法

(1) 普通工程用铸钢和工程与结构用高强度铸钢，采用两组数字表示牌号，它是铸钢件应满足的力学性能。前者表示屈服强度最低值，后者表示抗增强度最低值。

牌号 200-400只规定P、S含量上限值，其他化学成分供需供双方协商确定。如为可焊接铸钢，牌号尾部加字母W。除规定C、Si、Mn、P、S含量要求外，尚规定每种残余元素含量的上限值，并其总和≤1.00%。

(2) 自变量承压铸钢（含不锈铸钢、耐热铸钢和低温用铸钢）牌号，采用前缀字母C加数字和后缀字母组成，有的牌号后面不加后缀字母。后缀字母H表示耐热铸钢，后缀字母L表示低温用铸钢。

3.12 铸铁牌号表示

(1) 灰铸铁和球墨铸铁有两种牌号表示方法。一种是以力学性能值来表示，如100表示灰铸铁最低抗拉强度值（MPa），600-3两组数字分别表示球墨铸铁牌号和力学性能值。前者表示最低抗拉强度值（MPa），后者为断后伸长率最低值（%）。另一种是以布氏硬度（HB）值来表示，例如：H175表示布氏硬度平均值为175HB的灰铸铁，H300表示硬度平均值为300HB的球墨铸铁。

(2) 可锻铸铁亦分为黑心、珠光体和白心可锻铸铁三种。用一组力学性能值表示可锻铸铁牌号，前缀字母B、P、W分别表示黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。例如：B35-10、P65-02和W38-12等。
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金属材料牌号表示方法www.tool-tool.com

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机械零件所用金属材料多种多样，为了使生产、管理方便、有序，有关标准对不同金属材料规定了它们牌号的表示方法，以示统一和便于采纳、使用。现将常用金属材料牌号表示方法向读者作一些简单介绍。

　　一、钢铁产品牌号表示方法(参照GB/T221—2000)

　　1.标准的基本概况

　　GB/T221—2000标准是参照国外钢铁产品牌号表示方法和国内钢铁产品牌号表示方法变化( 如Q345代替16Mn)等情况修订后，于2000年4月1日发布，并于2000年11月1日开始实施。

　　2.主要技术内容变动情况

　　(1)由于一些钢铁产品牌号有它们专用的标准，故取消了原标准中铁合金、铸造合金、高温合金、精密合金、耐蚀合金和铸铁、铸钢、粉末材料等牌号表示方法。

　　(2)一些新的钢铁产品的出现，更加完善了原标准。新标准增加了脱碳低磷粒铁、含钒生铁 JP2、铸造耐磨生铁、保证淬透性钢、非调质机械结构钢、塑料模具钢、取向硅钢(电讯用)等牌号表示方法。

　　(3)对不适应科技发展和与生产不协调的一些用钢牌号作了彻底改变或修改。如碳素结构钢A ３改为Q235，低合金高强度结构钢16Mn改为Q345等。对不锈钢、耐热钢和冷轧硅钢等的牌号表示方法也做了修改。

　　(4)原标准中“钢铁产品牌号表示方法举例”的表3，因不适用于新标准而被删除。

　　3.钢铁产品牌号表示方法的基本原则

　　(1)凡国家标准和行业标准中钢铁产品的牌号均应按GB/T221—2000标准规定的牌号表示方法编写。凡不符合规定编写的钢铁产品牌号，应在标准修订时予以更改，一些新的钢铁产品，其牌号也应按此予以编写牌号。

　　(2)产品牌号的表示，一般采用汉语拼音字母，化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法来表示。

　　(3)采用汉语拼音字母表示产品名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表产品名称的汉语拼音中选取第一个字母。当和另一个产品所选用的字母重复时，可改用第二个字母或第三个字母，或同时选取两个汉字中的第一个拼音字母。

　　(4)暂时没有可采用的汉字及汉语拼音的，采用符号为英文字母。

　　4.钢铁产品名称、用途、特性和工艺方法表示符号(摘录)

　　钢铁产品名称、用途、特性和工艺方法表示符号见表1。

　　5.钢铁产品牌号表示方法示例及说明

　　(1)生铁牌号表示方法生铁牌号采用表1中规定的符号和阿拉伯数字表示。

　　①阿拉伯数字表示平均含硅量(以千分之几计)。例如：含硅量为2.75%～3.25%的铸造用生铁，其牌号表示为“Z30”；含硅量为0.85%～1.25%的炼钢用生铁，其牌号表示为“L10”。

　　②含钒生铁和脱碳低磷粒铁，阿拉伯数字分别表示钒和碳的平均含量(均以千分之几计)。例如：含钒量不小于0.40%的含钒生铁，其牌号表示为“F40”；含碳量为1.20%～1.60%的炼钢用脱碳低磷粒铁，其牌号表示为“TL14”。

　　(2)碳素结构钢和低合金高强度结构牌号表示方法以上用钢通常分为通用钢和专用钢两大类。

　　①通用结构钢采用代表屈服点的拼音字母“Q”。屈服点数值(单位为MPa)和表1中规定的质量等级、脱氧方法等符号，按顺序组成牌号。例如：碳素结构钢牌号表示为：Q235AF，Q235BZ；低合金高强度结构钢牌号表示为：Q345C，Q345D。

　　碳素结构钢的牌号组成中，镇静钢符号“Z”和特殊镇静钢符号“TZ”可以省略，例如：质量等级分别为C级和D级的Q235钢，其牌号表示应为Q235CZ和Q235DTZ，但可以省略为Q235C和 Q235D。

　　低合金高强度结构钢有镇静钢和特殊镇静钢，但牌号尾部不加写表示脱氧方法的符号。

　　②专用结构钢一般采用代表钢屈服点的符号“Q”、屈服点数值和表1中规定的代表产品用途的符号等表示，例如：压力容器用钢牌号表示为“Q345R”；耐候钢其牌号表示为：Q340NH。

　　③根据需要，通用低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字(以万分之几计平均含碳量)和标准的元素符号组成；专用低合金高强度结构钢的牌号，除一般组成外，尚应加写表1中规定代表产品用途的符号。

　　(3)优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢牌号表示方法

　　优质碳素结构钢采用两位阿拉伯数字(以万分之几计表示平均含碳量)或阿拉伯数字和元素符号、表1中规定的符号组合成牌号。

　　①沸腾钢和半镇静钢，在牌号尾部分别加符号“F”和“b”。例如：平均含碳量为0.08%的沸腾钢，其牌号表示为“08F”；平均含碳量为0.10%的半镇静钢，其牌号表示为“10b”。

　　②镇静钢(S、P分别≤0.035%)一般不标符号。例如：平均含碳量为0.45%的镇静钢，其牌号表示为“45”。

　　③较高含锰量的优质碳素结构钢，在表示平均含碳量的阿拉伯数字后加锰元素符号。例如：平均含碳量为0.50%，含锰量为0.70%～1.00%的钢，其牌号表示为“50Mn”。

　　④高级优质碳素结构钢(S、P分别≤0.030%)，在牌号后加符号“A”。例如：平均含碳量为0.45%的高级优质碳素结构钢，其牌号表示为“45A”。

　　⑤特级优质碳素结构钢(S≤0.020%、P≤0.025%)，在牌号后加符号“E”。例如：平均含碳量为0.45%的特级优质碳素结构钢，其牌号表示为“45E”。

　　优质碳素弹簧钢牌号的表示方法与优质碳素结构钢牌号表示方法相同(65、70、85、65Mn钢在GB/T1222和GB/T 699两个标准中同时分别存在)。

　　(4)合金结构钢和合金弹簧钢牌号表示方法

　　①合金结构钢牌号采用阿拉伯数字和标准的化学元素符号表示。

　　用两位阿拉伯数字表示平均含碳量(以万分之几计)，放在牌号头部。

　　合金元素含量表示方法为：平均含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素，一般不标明含量；平均合金含量为1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、4.50%～5.49%、……时，在合金元素后相应写成2、3、4、5……。

　　例如：碳、铬、锰、硅的平均含量分别为030%、0.95%、0.85%、1.05%的合金结构钢，当S、P含量分别≤0.035%时，其牌号表示为“30CrMnSi”。

　　高级优质合金结构钢(S、P含量分别≤0.025%)，在牌号尾部加符号“A”表示。例如：“30 CrMnSiA”。

　　特级优质合金结构钢(S≤0.015%、P≤0.025%)，在牌号尾部加符号“E”，例如：“30CrM nSiE”。

　　专用合金结构钢牌号尚应在牌号头部(或尾部)加表1中规定代表产品用途的符号。

　　②合金弹簧钢牌号的表示方法与合金结构钢相同。例如：碳、硅、锰的平均含量分别为0.60%、1.75%、0.75%的弹簧钢，其牌号表示为“60Si2Mn”。高级优质弹簧钢，在牌号尾部加符号“A”，其牌号表示为“60Si2MnA”。

　　(5)易切削钢牌号表示方法易切削钢采用标准化学元素符号、表1规定的符号和阿拉伯数字表示。阿拉伯数字表示平均含碳量(以万分之几计)。

　　①加硫易切削钢和加硫、磷易切削钢，在符号“Y”和阿拉伯数字后不加易切削元素符号。

　　例如：平均含碳量为0.15%的易切削钢，其牌号表示为“Y15”。

　　②较高含锰量的加硫或加硫、磷易切削钢在符号“Y”和阿拉伯数字后加锰元素符号。例如：平均含碳量为0.40%，含锰量为1.20%～1.55%的易切削钢，其牌号表示为“Y40Mn”。

　　③含钙、铅等易切削元素的易切削钢，在符号“Y”和阿拉伯数字后加易切削元素符号。例如：“Y15Pb”、“Y45Ca”。

　　(6)非调质机械结构钢牌号表示方法非调质机械结构钢，在牌号头部分别加符号“YF”和“F”表示易切削非调质机械结构钢和热锻用非调质机械结构钢，牌号表示方法的其他内容与合金结构钢相同。例如：“YF35V”、“F45V”。

　　(7)工具钢牌号表示方法工具钢分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢三类。

　　①碳素工具钢采用标准化学元素符号、表1规定的符号和阿拉伯数字表示。阿拉伯数字表示平均含碳量(以千分之几计)。

　　a.普通含锰量碳素工具钢，在工具钢符号“T”后为阿拉伯数字。例如：平均含碳量为0.80%的碳素工具钢，其牌号表示为“T8”。

　　b.较高含锰量的碳素工具钢，在工具钢符号“T”和阿拉伯数字后加锰元素符号。例如：“ T8Mn”。

　　c.高级优质碳素工具钢，在牌号尾部加“A”。例如：“T8MnA”。

　　②合金工具钢和高速工具钢

　　合金工具钢、高速工具钢牌号表示方法与合金结构钢牌号表示方法相同。采用标准规定的合金元素符号和阿拉伯数字表示，但一般不标明平均含碳量数字，例如：平均含碳量为1.60% ，含铬、钼，钒含量分别为11.75%、0.50%、0.22%的合金工具钢，其牌号表示为“Cr12MoV”；平均含碳量为0.85%，含钨、钼、铬、钒含量分别为6.00%、5.00%、4.00%、2.00%的高速工具钢，其牌号表示为“W6Mo5Cr4V2”。

　　若平均含碳量小于1.00%时，可采用一位阿拉伯数字表示含碳量(以千分之几计)。例如：平均含碳量为0.80%，含锰量为0.95%，含硅量为0.45%的合金工具钢，其牌号表示为“8MnSi”。

　　低铬(平均含铬量＜1.00%)合金工具钢，在含铬量(以千分之几计)前加数字“0”。例如：平均含铬量为0.60%的合金工具钢，其牌号表示为“Cr06”。

　　(8)塑料模具钢牌号表示方法塑料模具钢牌号除在头部加符号“SM”外，其余表示方法与优质碳素结构钢和合金工具钢牌号表示方法相同。例如：平均含碳量为0.45%的碳素塑料模具钢，其牌号表示为“SM45”；平均含碳量为0.34%，含铬量为1.70%，含钼量为 0.42%的合金塑料模具钢，其牌号表示为“SM3Cr2Mo”。

　　(9)轴承钢牌号表示方法轴承钢分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢等四大类。

　　①高碳铬轴承钢，在牌号头部加符号“G”，但不标明含碳量。铬含量以千分之几计，其他合金元素按合金结构钢的合金含量表示。例如：平均含铬量为150%的轴承钢，其牌号表示为“GCr15”。

　　②渗碳轴承钢，采用合金结构钢的牌号表示方法，另在牌号头部加符号“G”。例如：“G20 CrNiMo”。

　　高级优质渗碳轴承钢，在牌号尾部加“A”。例如：“G20CrNiMoA”。

　　③高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢，采用不锈钢和耐热钢的牌号表示方法，牌号头部不加符号“G”。例如：高碳铬不锈轴承钢“9Cr18”和高温轴承钢“10Cr14Mo”。

　　(10)不锈钢和耐热钢的牌号表示方法不锈钢和耐热钢牌号采用标准规定的合金元素符号和阿拉伯数字表示，为切削不锈钢、易切削耐热钢在牌号头部加“Y”。

　　一般用一位阿拉伯数字表示平均含碳量(以千分之几计)；当平均含碳量≥1.00%时，用两位阿拉伯数字表示；当含碳量上限＜0.10%时，以“0”表示含碳量；当含碳量上限≤0.03%，＞0.01%时(超低碳)，以“03”表示含碳量；当含碳量上限(≤0.01%时极低碳)，以“01”表示含碳量。含碳量没有规定下限时，采用阿拉伯数字表示含碳量的上限数字。

　　合金元素含量表示方法同合金结构钢。例如：平均含碳量为0.20%，含铬量为13%的不锈钢，其牌号表示为“2Cr13”；含碳量上限为 0.08%，平均含铬量为18%，含镍量为9%的铬镍不锈钢，其牌号表示为“0Cr18Ni9”；含碳量上限为0.12%，平均含铬量为17%的加硫易切削铬不锈钢，其牌号表示为“Y1Cr17”；平均含碳量为1.10%，含铬量为17%的高碳铬不锈钢，其牌号表示为“11Cr7”；含碳量上限为 0.03%，平均含铬量为19%，含镍量为10%的超低碳不锈钢，其牌号表示为“03Cr19Ni10”；含碳量上限为0.01%，平均含铬量为19%，含镍量为11%的极低碳不锈钢，其牌号表示为“01Cr19Ni11”。

　　(11)焊接用钢牌号表示方法

　　焊接用钢包括焊接用碳素钢、焊接用合金钢和焊接用不锈钢等，其牌号表示方法是在各类焊接用钢牌号头部加符号“H”。例如：“H08”、“H08Mn2Si”、“H1Cr18Ni9”。

　　高级优质焊接用钢，在牌号尾部加符号“A”。例如：“H08A”、“08Mn2SiA”。
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数控刀具国家标准www.tool-tool.com

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一．可转位刀具刀片型号编制标准

１．可转位车刀型号表示规则

　　GB／T5343.1，它等效采用ISO5680－1989。它适用于可转位外圆车刀、端面车刀、防形车刀及拼装复合刀具的模块刀头的型号编制。其型号也是由按规定顺序排列的一组字母和数字代号所组成。

２．可转位带孔铣刀型号表示规则

　　它是在ISO7406－1986的基础上制订的。它适用于可转位面铣刀、三面刃（槽）铣刀、套式立铣刀及圆柱形铣刀型号的编制。其型号由11个号位组成（面铣刀只有10个号位，没有第11个号位）。前1～4号位表明刀体的特征。波折号后边的号位表示刀片装夹方式和刀片特征。

３．可转位带柄铣刀型号表示规则

　　它是在国际标准ISO7848－1986的基础上制订的。它的型号也由11个号位组成。其中有5个号位表示刀体的特征，两个号位表示柄部的特征，另外4个号位则表示刀片的装夹方法及其切削刃长度的特征。

４．可转位刀片型号表示规则

　　GB2076-87，等效ISO1832-85，国内外硬质合金厂生产的切削用可转位刀片（包括车刀片和铣刀片）的型号都符合这个标准。它是由给定意义的字母和数字代号，按一定顺序排列的十个号位组成。其中第8和第9个号位分别表示切削刃截面形状和刀片切削方向，只有在需要的情况下才予标出。

二．可转位刀片标准

１． GB2079－87（代替GB2079－80）无孔的硬质合金可转位刀片：此标准等采用国际标准ISO0883－1995。标准中规定了TNUN、 TNGN、TPUN、TPGN、SNUN、SNGN、SPUN、SPGN、TPUR、TPMR、SPUR、SPMR共12种类型刀片的系列尺寸。

２．GB2077－87（代替GB2077－80）硬质合金可转位刀片圆角半径：此标准等效采用国际标准ISO3286－1976。标准规定刀尖圆角半径rε的尺寸系列为0.2、0.4、0.8、1.6、2.0、2.4、3.2mm。

３． GB2078－78（代替GB2078－80）带圆孔的硬质合金可转位刀片：此标准等效采用国际标准ISO3364－1985。标准中规定了TNUM、 TNMM、TNUG、TNMG、TNUA、TNMA、ENUM、FNMM、WNUM、SNUM、SNMM、SNUG、SNMG、SNUA、SNMA、 CNUM、CNMM、CNUG、CNMG、CNUA、CNMA、DNUM、DNMM、DNUG、DNMG、DNUA、DNMA、VNUM、VNMM、 VNUG、VNMG、VNUA、VNMA、RNUM、RNMM共36种类型的带圆孔硬质合金刀片尺寸系列。

４．GB2081－87 （代替GB2081－80）硬质合金可转位铣刀片：此标准等效采用国际标准ISO3365－1985。此标准规定了SNAN、SNCN、SNKN、 SPAN、SPCN、SPKN、SECN、TPAN、TPCN、TPKN、TECN、FPCN、LPEX共13种类型的可转位铣刀片系列尺寸。

５． GB2080－87（代替GB2080－80）沉孔硬质合金可转位刀片：此标准等效采用国际标准ISO6987／1－1993。标准中规定了TCMW、 TCMT、WCMW、WCMT、SCMW、SCMT、CCMW、CCMT、DCMW、DCMT、RCMW、RCMT共12种类型的沉孔硬质合金可转位刀片系列尺寸。

三．可转位铣刀标准：

１．可转位立铣刀国家标准GB5340－85：它是参照国际标准ISO6262／1－1982和ISO6263／2－1982制订的。有削平型直柄立铣刀和莫氏锥柄立铣刀两部分。

２．可转位三面刃铣刀国家标准GB5341－85：它是参照国际标准ISO6986－1983制订的。

３．可转位面铣刀国家标准GB5342－85：它是参照国际标准ISO6462－1983制订的。

４．可转位螺旋立铣刀：标准规定了直径32～100mm直柄或锥柄的立铣刀。因其刃部较长，由沿螺旋线方向排列的多片硬质合金可转位刀片相互交错搭接而成，适用于粗铣。
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钨基硬质合金的性能www.tool-tool.com

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YT类合金，ISO称为P类（主要成份为WC-TiC-Co）；YG类合金，ISO称之为K类（主要成份为WC-Co）。

硬度

碳化物WC、TiC等的硬度很高，所以合金整体也就有高硬度，一般在HRA89~93之间。硬质合金的硬度值随碳化物的性质、数量和粒度而变化，又随粘结剂含量的增多而降低。在粘结剂含量相同时，WC-TiC-Co合金的硬度高于WC-Co合金。

硬质合金的硬度又随着温度升高而降低。在700~800℃时，部分合金保持着相当于高速钢在常温时的硬度，另一部分合金则低些。合金的高温硬度仍取决于碳化物在高温下的硬度，故WC-TiC-Co合金的高温硬度比WC-Co合金高些。添加TaC(NbC)能提高高温硬度。

抗弯强度和韧性

常用牌号硬质合金的抗弯强度在0.90~1.50GPa范围内。粘结剂含量越高，则抗弯强度也就越高。当粘结剂含量相同时，WC-TiC-Co合金的抗弯强度总是低于WC-Co合金，并随着TiC的含量的增加而下降。

硬质合金是脆性材料，常温下其冲击韧性仅为高速钢的1/8~1/30。韧性不足是硬质合金的弱点。故硬质合金刀具一般是将合金刀片焊接或夹固在刀柄（刀体）上使用，有的小模数齿轮滚刀或小的硬质合金钻头和立铣刀等才做成整体的。和抗弯强度的情况一样，WC-TiC-Co类韧性低于WC-Co类。

导热系数

由于TiC的导热系数低于WC，所以WC-TiC-Co合金导热系数比WC-Co合金低，并随着TiC的含量增加而下降。

线膨胀系数

总的说来，硬质合金的线膨胀系数比高速钢小得多。WC-TiC-Co合金的线膨胀系数大于WC-Co合金，并随着TiC的含量的增加而加大。

由于WC-Co合金的线膨胀系数比WC-TiC-Co合金小，而且WC-Co合金抗弯强度较高，导热系数较大，所以焊接时产生裂纹的倾向比WC-TiC-Co合金小。

抗冷焊性

硬质合金与钢发生冷焊的温度高于高速钢，WC-TiC-Co合金与钢发生冷焊的温度高于WC-Co合金
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硬质合金常用牌号及用途介绍www.tool-tool.com

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牌号/相当标准ISO/ 物理机械性能(min):抗弯强度N/mm2 ;硬度HRA/用途

1、YG3x/ K01/ 1420; 92.5 /适于铸铁.有色金属及合金.淬火钢合金钢小切削断面高速精加工.

2、YG6/ K20 /1900; 90.5 /适于铸铁.有色金属及合金.非金属材料中等到切削速度下半精加工和精加工.

3、YG6x /K15/ 1800; 92.0/ 适于冷硬铸铁.球墨铸铁.灰铸铁.耐热合金钢的中小切削断面高速精加工.半精加工.

4、YG6A/ K10/ 1800 ;92.0 /适于冷硬铸铁.球墨铸铁.灰铸铁.耐热合金的中小切削断面高速精加工

5、YG8/ K30/ 2200 ;90.0/ 适于铸铁.有色金属及合金.非金属材料低速粗加工.

6、YG8N/ K30/ 2100; 90.5 /适于铸铁.白口铸铁.球墨铸铁以及铬镍不锈钢等合金材料的高速切削.

7、YG15/ K40/ 2500 ;87.0 /适于镶制油井.煤炭开采钻头.地质勘探钻头.

8、YG4C/ 1600; 89.5/ 适于镶制油井.煤炭开采钻头.地质勘探钻头.

9、YG8C/ 1800; 88.5 /适于镶制油井.矿山开采钻头一字.十字钻头.牙轮钻齿.潜孔钻齿.

10、YG11C/ 2200 ;87.0 /适于镶制油井.矿山开采钻头一字.十字钻头.牙轮钻齿.潜孔钻齿.

11、YW1/ M10/ 1400; 92.0 /适于钢.耐热钢.高锰钢和铸铁的中速半精加工.

12、YW2/ M20/ 1600; 91.0 /适于耐热钢.高锰钢.不锈钢等难加工钢材中.低速粗加工和半精加工.

13、GE1/ M30/ 2000; 91.0 /适于非金属材料的低速粗加工和钟表齿轮耐磨损零件.

14、GE2 /2500; 90.0 /硬质合金顶锤专用牌号.

15、GE3/ M40/ 2600; 90.0 /适于制造细径微钻.立铣刀.旋转挫刀等.

16、GE4/ 2600; 88.0/ 适于打印针.压缸及特殊用途的管. 棒.带等.

17、GE5 /2800 ;85.0 /适于轧辊.冷冲模等耐冲击材料.
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超硬刀具材料www.tool-tool.com

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随着材料工业及精密机械工业的发展，精密切削、超精密切削和难切削材料使用的增多，超硬刀具材料的应用日益广泛。

超硬材料刀具具有工效高、使用寿命长和加工质量好等特点，过去主要用于精加工，近几年来由于改进了人造超硬刀具材料的生产工艺，控制了原料纯度和晶粒尺寸，采用了复合材料和热压工艺等，应用范围不断扩大，除适于一般的精加工和半精加工外，还可用于粗加工，被国际上公认为是当代提高生产率最有希望的刀具材料之一。
利用超硬材料加工钢、铸铁、有色金属及其合金等零件，其切削速度可比硬质合金高一个数量级，刀具寿命可比硬质合金高几十、甚至几百倍。同时它的出现，还使传统的工艺概念发生变化，利用超硬刀具常常可直接以车、铣代磨（或抛光），对淬硬零件加工，可用单一工序代替多道工序，大大缩短工艺流程。

超硬刀具材料发展概况

超硬刀具材料是指天然金刚石及硬度、性能与之相近的人造金刚石和CBN（立方氮化硼）。由于天然金刚石价格比较昂贵，所以生产上大多采用人造聚晶金刚石（PCD）、聚晶立方氮化硼（PCBN），以及它们的复合材料。

早在50年代，美国就利用人造金刚石微粉和人造CBN微粉在高温、高压、触媒和结合剂的作用下烧结成尺寸较大的聚晶块作为刀具材料。之后，南非戴比尔（DeBeers）公司、前苏联和日本也相继研制成功。70年代初又推出了金刚石或CBN和硬质合金的复合片，它们是在硬质合金基体上烧结或压制一层 0.5mm～1mm的PCD或PCBN而成，从而解决了超硬刀具材料抗弯强度低、镶焊困难等问题，使超硬刀具的应用进入实用阶段。目前，又出现了人工合成大单晶金刚石，以及用CVD（化学气相沉积）法制出的金刚石薄膜涂层和金刚石厚膜等功能性材料，大大拓宽了超硬刀具材料的应用领域。

我国超硬刀具材料的研究与应用开始于70年代，并于1970年在贵阳建造了我国第一座超硬材料及制品的专业生产厂——第六砂轮厂，从1970～1990年整整20年中，超硬材料年产量仅从46万克拉增至3500万克拉。90年代前后不少超硬材料生产专业厂从国外引进了成套的超硬材料合成设备及技术，产量得到迅速发展，至1997年我国人造金刚石年产量就已达到5亿克拉左右，CBN年产量达800万克拉，跃居世界上超硬材料生产大国之首。

超硬刀具材料性能

金刚石具有极高的硬度和耐磨性，其显微硬度可达10000HV，是刀具材料中最硬的材料。同时它的摩擦系数小，与非铁金属无亲和力，切屑易流出，热导率高，切削时不易产生积屑瘤，加工表面质量好。能有效地加工非铁金属材料和非金属材料，如铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、末烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料、塑料、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨的木材（尤其是实心木和胶合板等复合材料）。

金刚石的缺点是韧性差，热稳定性低。700℃～800℃时容易碳化，故不适于加工钢铁材料。因为在高温下铁原子容易与碳原子作用而使其转化为石墨结构。此外，用它切削镍基合金时，同样也会迅速磨损。

CBN 的硬度仅次于金刚石（可达8000HV～9000HV），并且热稳定性高（达1250℃～1350℃），对铁族元素化学惰性大，抗粘结能力强，而且用金刚石砂轮即可磨削开刃，故适于加工各种淬硬钢、热喷涂材料、冷硬铸铁和35HRC以上的钴基和镍基等难切削材料。

超硬刀具材料应用前景广阔

超硬刀具材料是一种先进的刀具材料，在生产中有着广阔的应用前景。人造超硬刀具材料，目前单晶的向粗颗粒、高强度、多功能方向发展。美国GE公司现可工业生产出6克拉重的人造金刚石（约10mm），最大颗粒达11.14克拉重。PCD则向大直径、细粒度、高抗冲击、高热稳定性方向发展。

PCD 最大直径已可达74mm，然后用激光切割成所需的任何形状。PCD颗粒的商品尺寸为2μm～25μm；颗粒越细，切削刃的质量越好；颗粒越大，刀具使用寿命越长。DeBeers公司生产的PCBN产品，最大直径为101.6mm，可加工70HRC的高硬度材料。此外，据英国专利介绍，英国还研制出一种在 PCD和PCBN刀片外表面上用CVD法沉积一层镍、铜、钛、钴、铬、钽的混合物，以及氮化钛或碳化钛的防护涂层，其耐磨性可比普通PCD和PCBN刀片高4倍。

CVD金刚石薄膜和厚膜是近几年新研制出的功能性材料，尽管至今生产还未形成规模，但因其性能优异，有着广泛的用途。

天然和人工合成的单晶金刚石，以及PCD和TFD之间存在着相互交叉的应用领域，它们在一定程度上能相互补充，须根据不同具体情况，特别是性能价格比加以选用。预计在新世纪，超硬刀具材料CBN和金刚石将得到更多的应用，可能会发现制造出崭新的刀具材料的品种，具有更优异的性能。据Lellond公司介绍，他们开发了一种由陶瓷＋CBN的超硬复合材料，它兼有陶瓷和CBN两种材料的优点，是高速加工高硬耐磨铸铁的理想材料。又如，用石墨原料合成的金刚石聚晶体，而当今的金刚石为C12，已有研究，同位素C13和C60则更为坚硬。前几年，武汉大学研制出一种C3N4/TiN薄膜，亦具有超硬材料性质，用其涂覆在高速钢钻头上，可使钻头寿命大大提高。可以预料，今后随着各种新型难切削材料应用的增多，必将促进超硬刀具材料进一步的发展与应用。
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数控机床程序编制介绍www.tool-tool.com

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数控机床程序编制（又称数控编程）是指编程者（程序员或数控机床操作者）根据零件图样和工艺文件的要求，编制出可在数控机床上运行以完成规定加工任务的一系列指令的过程。具体来说，数控编程是由分析零件图样和工艺要求开始到程序检验合格为止的全部过程。

　　1．分析零件图样和工艺要求

　　分析零件图样和工艺要求的目的，是为了确定加工方法、制定加工计划，以及确认与生产组织有关的问题，此步骤的内容包括：

　　1）确定该零件应安排在哪类或哪台机床上进行加工。
　　2）采用何种装夹具或何种装卡位方法。
　　3）确定采用何种刀具或采用多少把刀进行加工。
　　4）确定加工路线，即选择对刀点、程序起点（又称加工起点，加工起点常与对刀点重合）、走刀路线、程序终点（程序终点常与程序起点重合）。
　　5）确定切削深度和宽度、进给速度、主轴转速等切削参数。
　　6）确定加工过程中是否需要提供冷却液、是否需要换刀、何时换刀等。

　　2．数值计算

　　根据零件图样几何尺寸，计算零件轮廓数据，或根据零件图样和走刀路线，计算刀具中心（或刀尖）运行轨迹数据。数值计算的最终目的是为了获得编程所需要的所有相关位置坐标数据。

　　3．编写加工程序单

　　在完成上述两个步骤之后，即可根据已确定的加工方案（或计划）及数值计算获得的数据，按照数控系统要求的程序格式和代码格式编写加工程序等。编程者除应了解所用数控机床及系统的功能、熟悉程序指令外，还应具备与机械加工有关的工艺知识，才能编制出正确、实用的加工程序。

　　4．制作控制介质，输入程序信息

　　程序单完成后，编程者或机床操作者可以通过CNC机床的操作面板，在EDIT方式下直接将程序信息键入CNC系统程序存储器中；也可以根据 CNC系统输入、输出装置的不同，先将程序单的程序制作成或转移至某种控制介质上。控制介质大多采用穿孔带，也可以是磁带、磁盘等信息载体，利用穿孔带阅读机或磁带机、磁盘驱动器等输入（输出）装置，可将控制介质上的程序信息输入到CNC系统程序存储器中。

　　5．程序检验

　　编制好的程序，在正式用于生产加工前，必须进行程序运行检查。在某些情况下，还需做零件试加工检查。根据检查结果，对程序进行修改和调整，检查修改再检查再修改……这往往要经过多次反复，直到获得完全满足加工要求的程序为止。

　　上述编程步骤中的各项工作，主要由人工完成，这样的编程方式称为“手式编程”。在各机械制造行业中，均有大量仅由直线、圆弧等几何元素构成的形状并不复杂的零件需要加工。这些零件的数值计算较为简单，程序段数不多，程序检验也容易实现，因而可采用手工编程方式完成编程工作。由于手工编程不需要特别配置专门的编程设备，不同文化程度的人均可掌握和运用，因此在国内外，手工编程仍然是一种运用十分普遍的编程方法。

　　自动编程

　　在航空、船舶、兵器、汽车、模具等制造业中，经常会有一些具有复杂形面的零件需要加工，有的零件形状虽不复杂，但加工程序很长。这些零件的数值计算、程序编写、程序校验相当复杂繁琐，工作量很大，采用手工编程是难以完成的。此时，应采用装有编程系统软件的计算机或专用编程机珲完成这些零件的编程工作。数控机床的程序编制由计算机完成的过程，称为自动编程。

　　在进行自动编程时，程序员所要做的工作是根据图样和工艺要求，使用规定的编程语言，编写零件加工源程序，并将其输入编程机，编程机自动对输入的信息进行处理，即可以自动计算刀具中心运动轨迹、自动编辑零件加工程序并自动制作穿孔带等。由于编程机多带有显示器，可自动绘出零件图形和刀具运动轨迹，程序员可检查程序是否正确，必要时可及时修改。采用自动编程方式可极大地减少编程者的工作量，大大提高编程效率，而且可以解决用手工编程无法解决的复杂零件的编程难题。

　　数控机床程序编制（又称数控编程）是指编程者（程序员或数控机床操作者）根据零件图样和工艺文件的要求，编制出可在数控机床上运行以完成规定加工任务的一系列指令的过程。具体来说，数控编程是由分析零件图样和工艺要求开始到程序检验合格为止的全部过程。

　　1．分析零件图样和工艺要求

　　分析零件图样和工艺要求的目的，是为了确定加工方法、制定加工计划，以及确认与生产组织有关的问题，此步骤的内容包括：

　　1）确定该零件应安排在哪类或哪台机床上进行加工。
　　2）采用何种装夹具或何种装卡位方法。
　　3）确定采用何种刀具或采用多少把刀进行加工。
　　4）确定加工路线，即选择对刀点、程序起点（又称加工起点，加工起点常与对刀点重合）、走刀路线、程序终点（程序终点常与程序起点重合）。
　　5）确定切削深度和宽度、进给速度、主轴转速等切削参数。
　　6）确定加工过程中是否需要提供冷却液、是否需要换刀、何时换刀等。

　　2．数值计算

　　根据零件图样几何尺寸，计算零件轮廓数据，或根据零件图样和走刀路线，计算刀具中心（或刀尖）运行轨迹数据。数值计算的最终目的是为了获得编程所需要的所有相关位置坐标数据。

　　3．编写加工程序单

　　在完成上述两个步骤之后，即可根据已确定的加工方案（或计划）及数值计算获得的数据，按照数控系统要求的程序格式和代码格式编写加工程序等。编程者除应了解所用数控机床及系统的功能、熟悉程序指令外，还应具备与机械加工有关的工艺知识，才能编制出正确、实用的加工程序。

　　4．制作控制介质，输入程序信息

　　程序单完成后，编程者或机床操作者可以通过CNC机床的操作面板，在EDIT方式下直接将程序信息键入CNC系统程序存储器中；也可以根据 CNC系统输入、输出装置的不同，先将程序单的程序制作成或转移至某种控制介质上。控制介质大多采用穿孔带，也可以是磁带、磁盘等信息载体，利用穿孔带阅读机或磁带机、磁盘驱动器等输入（输出）装置，可将控制介质上的程序信息输入到CNC系统程序存储器中。
　　5．程序检验

　　编制好的程序，在正式用于生产加工前，必须进行程序运行检查。在某些情况下，还需做零件试加工检查。根据检查结果，对程序进行修改和调整，检查修改再检查再修改……这往往要经过多次反复，直到获得完全满足加工要求的程序为止。

　　上述编程步骤中的各项工作，主要由人工完成，这样的编程方式称为“手式编程”。在各机械制造行业中，均有大量仅由直线、圆弧等几何元素构成的形状并不复杂的零件需要加工。这些零件的数值计算较为简单，程序段数不多，程序检验也容易实现，因而可采用手工编程方式完成编程工作。由于手工编程不需要特别配置专门的编程设备，不同文化程度的人均可掌握和运用，因此在国内外，手工编程仍然是一种运用十分普遍的编程方法。

　　自动编程

　　在航空、船舶、兵器、汽车、模具等制造业中，经常会有一些具有复杂形面的零件需要加工，有的零件形状虽不复杂，但加工程序很长。这些零件的数值计算、程序编写、程序校验相当复杂繁琐，工作量很大，采用手工编程是难以完成的。此时，应采用装有编程系统软件的计算机或专用编程机珲完成这些零件的编程工作。数控机床的程序编制由计算机完成的过程，称为自动编程。

　　在进行自动编程时，程序员所要做的工作是根据图样和工艺要求，使用规定的编程语言，编写零件加工源程序，并将其输入编程机，编程机自动对输入的信息进行处理，即可以自动计算刀具中心运动轨迹、自动编辑零件加工程序并自动制作穿孔带等。由于编程机多带有显示器，可自动绘出零件图形和刀具运动轨迹，程序员可检查程序是否正确，必要时可及时修改。采用自动编程方式可极大地减少编程者的工作量，大大提高编程效率，而且可以解决用手工编程无法解决的复杂零件的编程难题。

　　数控机床程序编制（又称数控编程）是指编程者（程序员或数控机床操作者）根据零件图样和工艺文件的要求，编制出可在数控机床上运行以完成规定加工任务的一系列指令的过程。具体来说，数控编程是由分析零件图样和工艺要求开始到程序检验合格为止的全部过程。

　　1．分析零件图样和工艺要求

　　分析零件图样和工艺要求的目的，是为了确定加工方法、制定加工计划，以及确认与生产组织有关的问题，此步骤的内容包括：

　　1）确定该零件应安排在哪类或哪台机床上进行加工。
　　2）采用何种装夹具或何种装卡位方法。
　　3）确定采用何种刀具或采用多少把刀进行加工。
　　4）确定加工路线，即选择对刀点、程序起点（又称加工起点，加工起点常与对刀点重合）、走刀路线、程序终点（程序终点常与程序起点重合）。
　　5）确定切削深度和宽度、进给速度、主轴转速等切削参数。
　　6）确定加工过程中是否需要提供冷却液、是否需要换刀、何时换刀等。

　　2．数值计算

　　根据零件图样几何尺寸，计算零件轮廓数据，或根据零件图样和走刀路线，计算刀具中心（或刀尖）运行轨迹数据。数值计算的最终目的是为了获得编程所需要的所有相关位置坐标数据。

　　3．编写加工程序单

　　在完成上述两个步骤之后，即可根据已确定的加工方案（或计划）及数值计算获得的数据，按照数控系统要求的程序格式和代码格式编写加工程序等。编程者除应了解所用数控机床及系统的功能、熟悉程序指令外，还应具备与机械加工有关的工艺知识，才能编制出正确、实用的加工程序。

　　4．制作控制介质，输入程序信息

　　程序单完成后，编程者或机床操作者可以通过CNC机床的操作面板，在EDIT方式下直接将程序信息键入CNC系统程序存储器中；也可以根据 CNC系统输入、输出装置的不同，先将程序单的程序制作成或转移至某种控制介质上。控制介质大多采用穿孔带，也可以是磁带、磁盘等信息载体，利用穿孔带阅读机或磁带机、磁盘驱动器等输入（输出）装置，可将控制介质上的程序信息输入到CNC系统程序存储器中。

　　5．程序检验

　　编制好的程序，在正式用于生产加工前，必须进行程序运行检查。在某些情况下，还需做零件试加工检查。根据检查结果，对程序进行修改和调整，检查修改再检查再修改……这往往要经过多次反复，直到获得完全满足加工要求的程序为止。

　　上述编程步骤中的各项工作，主要由人工完成，这样的编程方式称为“手式编程”。在各机械制造行业中，均有大量仅由直线、圆弧等几何元素构成的形状并不复杂的零件需要加工。这些零件的数值计算较为简单，程序段数不多，程序检验也容易实现，因而可采用手工编程方式完成编程工作。由于手工编程不需要特别配置专门的编程设备，不同文化程度的人均可掌握和运用，因此在国内外，手工编程仍然是一种运用十分普遍的编程方法。

　　自动编程

　　在航空、船舶、兵器、汽车、模具等制造业中，经常会有一些具有复杂形面的零件需要加工，有的零件形状虽不复杂，但加工程序很长。这些零件的数值计算、程序编写、程序校验相当复杂繁琐，工作量很大，采用手工编程是难以完成的。此时，应采用装有编程系统软件的计算机或专用编程机珲完成这些零件的编程工作。数控机床的程序编制由计算机完成的过程，称为自动编程。

　　在进行自动编程时，程序员所要做的工作是根据图样和工艺要求，使用规定的编程语言，编写零件加工源程序，并将其输入编程机，编程机自动对输入的信息进行处理，即可以自动计算刀具中心运动轨迹、自动编辑零件加工程序并自动制作穿孔带等。由于编程机多带有显示器，可自动绘出零件图形和刀具运动轨迹，程序员可检查程序是否正确，必要时可及时修改。采用自动编程方式可极大地减少编程者的工作量，大大提高编程效率，而且可以解决用手工编程无法解决的复杂零件的编程难题。
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