GB-T 19903.111-2013工业自动化系统与集成 物理设备控制计算机数值控制器用的数据模型第111部分：铣床用刀具

工业自动化系统与集成物理设备控制计算机数值控制器用的数据模型第111部分：铣床用刀具2013-11-12发布2014-03-15实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局IGB/T19903.111—2013/ISO14649-111:2010 2规范性引用文件 13术语和定义 24铣床和加工中心用的切削刀具 24.1标题和引用(headerandreference) 24.2铣床切削刀具句法(syntaxofmillingmachinecuttingtools) 34.2.1铣床刀具(millingmachinecuttingtools) 34.2.2切削部分的组成(cuttingcomponent) 34.2.3刀具旋转方向类型(handofcuttype) 34.3铣床切削刀具目录(catalogueofmillingmachinecuttingtools) 44.3.1钻削刀具(drillingcuttingtool) 44.3.2NC点钻(中心钻)(NCpointdrill/centredrill) 44.3.3扩孔钻(counterbore) 44.3.4锪钻(countersink) 44.3.5麻花钻(twistdrill) 54.3.6锥形麻花钻(tapereddrill) 54.3.7扁平钻(spadedrill) 54.3.8阶梯钻(stepdrill) 54.3.9铣削刀具(millingcuttingtool) 54.3.10面铣刀(facemill) 64.3.11方肩铣刀(shouldermill) 64.3.12立铣刀(endmill) 64.3.13球头立铣刀(ballnoseendmill) 64.3.14外圆角(牛鼻)立铣刀(bullnoseendmill) 74.3.15轮廓立铣刀(profiledendmill) 74.3.16T形槽铣刀(T-slotmill) 4.3.17燕尾槽铣刀(dovetailmill) 74.3.18侧铣刀(三面刃铣刀)(sidemill) 84.3.19螺纹铣刀(threadmill) 84.3.20铰刀(reamingcuttingtool) 84.3.21复合钻铰(combineddrillandreamer) 84.3.22锥形铰刀(taperedreamer) 94.3.23镗刀(rotatingboringcuttingtool) 94.3.24丝锥(tappingcuttingtool) 94.3.25复合钻攻(combineddrillandtap) 9ⅡGB/T19903.111—2013/ISO14649-111:20104.4模式完毕 附录A(规范性附录)EXPRESS列表 附录B(资料性附录)刀体示例 附录C(资料性附录)EXPRESS-G图 参考文献 ⅢGB/T19903《工业自动化系统与集成物理设备控制计算机数值控制器用的数据模型》分为以下几个部分：——第1部分：概述和基本原理(ISO14649-1);——第10部分：通用工艺数据(ISO14649-10);——第11部分：铣削用工艺数据(ISO14649-11);——第12部分：车削用工艺数据(ISO14649-12);——第111部分：铣床用刀具(ISO14649-111);——第121部分：车床用刀具(ISO14649-121);本部分为GB/T19903的第111部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本部分等同采用ISO14649-111:2010《工业自动化系统与集成物理设备控制计算机数值控制器用的数据模型第111部分：铣床用刀具》。与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下： —GB/T19903.10工业自动化系统与集成物理设备控制计算机数值控制器用的数据模型第10部分：通用工艺数据(ISO14649-10:2004,IDT) -GB/T19903.11工业自动化系统与集成物理设备控制计算机数值控制器用的数据模型第11部分：铣削用工艺数据(ISO14649-11:2004,IDT)本部分作下列编辑修改：请注意本部分的某些内容可能涉及专利。本部分的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口。本部分起草单位：北京机床研究所、北京化工大学、大连机床集团有限责任公司、广州数控设备有限公司、南京华兴数控技术有限公司、大连大森数控技术发展中心有限公司。现代制造企业的生产设备常常分布在国内外，这些设备往往由不同的生产厂家提供。在加工制造过程中，需要在各工场和设备之间传输大量信息。当今，数字通信标准已解决了通过全球网络可靠地传输信息的技术问题。对于机械加工而言，通过GB/T16656系列标准(STEP标准)可以使产品数据的描述标准化，这为机械制造企业在整个加工过程中采用标准化数据提供了可能。但是，妨碍实现标准化数据的原因是企业中使用的CNC机床采用的数据格式。目前大多数CNC机床仍采用GB/T8870标准规定的“G和M代码”语言编程，数控程序通常是由CAD/CAM系统生成的。然而用GB/T8870标准编程存在一些不足：首先，所用语言针对的是刀具中心轨迹对机床轴的编程，而不是对零件加工工艺过程的编程；第二，GB/T8870规定的程序语义在多数场合会产生歧义；第三，CNC制造厂商往往会扩充编程语言，但这种扩充超出了GB/T8870标准规定的范围，不具有互换性。GB/T19903是在CAD/CAM系统和CNC机床之间的一种新的数据传输模型，用来取代GB/T8870标准。它利用工步(Workingstep)面向对象的原理，通过规定加工工艺过程(而不是刀具的运动)来克服GB/T8870标准存在的不足。工步相应于高层的加工特征及相关的工艺参数，CNC系统将工步转换成轴运动和刀具操作。GB/T19903的一个主要优点是它利用来自GB/T16656标准的数据模型。由于GB/T19903标准提供了范围广泛的制造过程模型，因而，它也可以作为所有其他信息技术系统之间双向和多向数据交换的基础。GB/T19903是一种面向对象的编程用的信息和语境保存方法，它代替数据变成简单的开关指令或直线和圆弧运动。由于它面向对象和特征，并描述工件的加工操作，而不是描述机床坐标的运动，因而它能在不同的机床或控制器上运行。新的数据模型如在NC控制器上运用，它的兼容性将省去通过后置处理器的所有数据适配工作。如果在这种控制器中采用GB/T8870的NC程序，相应的解释程序应能并行处理不同类型的NC程序是很必要的。从使用GB/T8870编程到基于可移植的特征编程有一个渐进的过程。GB/T19903的早期使用者一定会支持手动或通过程序输入传统的“G和M代码”数据，正如现代控制器既支持命令行界面又支持图形用户界面那样。随着开放式体系结构控制器的日益普及，这种做法会更加容易实现。GB/T19903不包括传统的编程语句。1工业自动化系统与集成物理设备控制计算机数值控制器用的数据模型第111部分：铣床用刀具GB/T19903的本部分规定了描述铣床和加工中心用切削刀具的数据元素。本部分适用于和GB/T19903.11(铣床和加工中心的工艺数据)一起来使用。这些数据元素可以用来选择某一种加工操作，但它们没有描述某一种具体刀具的完整信息。因此，留下一些可供选择的属性给控制器有更大选择刀具的自由度。注1:假设NC系统能够从数据库中得到指定刀具的完整描述。在本部分定义的milling_machine_tool_schema作为基本刀具模式，它包括CNC系统从机床的刀架上选择刀具所需要的信息。注2:在GB/T8870.1中，刀具由它的标识符(如T8)来定义，没有更多的关于刀具类型和几何方面的信息。这些信息是刀具设定表格中的一部分，由NC程序提供给机床。刀具设定表给出了刀具定位(比如刀库的第八个槽)和刀具类型(比如4mm钻头)的关系。本部分包括在刀具设定表中的包含信息：——刀具标识符；——刀具类型；——刀具几何形状；——与应用状况有关的刀具预期寿命。milling_machine_tool_schema不包括刀具数据库信息。刀具数据库与机床和刀具自身有关但与NC程序无关。以下刀具数据不属于本部分的范围：——规范性刀具寿命；——刀具在换刀机构中的定位；——刀柄或刀具系统的相关项目；注3:重要告知，在本部分中使用的全部长度测量类型不是公差长度测量类型，因为它们是用来描述工件加工所需要的刀具尺寸，而不是机床上可用刀具的实际尺寸。实际刀具必须通过基于实际刀具尺寸和特征公差的刀具管理来选择。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。ISO3002-1切削和磨削的基本数据第1部分：切削刀具的切削部分的几何形状通用术语、参考partofcuttingtools—Generalterms,referencesystems,toolandwookingangles,chipbreakers)1)这项工艺在ISO14649其他部分描述。2ISO10303-41工业自动化系统与集成产品数据模型表示与交换第41部分：集成通用资源：产品描述与支持基础(Industrialautomationsystemsandintegration—Productdatarepresentationandexchange—Part41:Integratedgenericresource:Fundamentalsofproductdescriptionandsupport)ISO10303-42工业自动化系统与集成产品数据模型表示与交换第41部分：集成通用资源：几何和拓扑表示(Industrialautomationsystemsandintegration—Productdatarepresentationandex-change—Part42:Integratedgenericresource:Geometricandtopologicalrepresentation)ISO14649-10工业自动化系统与集成物理设备控制计算机数值控制器用的数据模型第10部分：通用工艺数据(Industrialautomationsystemsandintegration—Physicaldevicecontrol—Datamodelforcomputerizednumericalcontrollers—Part10:Generalprocessdata)ISO14649-11工业自动化系统与集成物理设备控制计算机数值控制器用的数据模型第11部分：铣削用工艺数据(Industrialautomationsystemsandintegration—Physicaldevicecontrol—Datamodelforcomputerizednumericalcontrollers—Part11:Processdataformilling)3术语和定义ISO14649-10和ISO14649-11界定的以及下列术语和定义适用于本文件。伸出长度沿着切削刀具轴测量，从基准面到切削刀具最前点的距离。由切削部分的主功能决定的从基准面到指定点。4铣床和加工中心用的切削刀具下面列出了本模式中标题和引用的实体列表。SCHEMAmilling_machine_tool_schema;(*Version14.1ofApril30,2REFERENCEFROMmeasure_schema(*IS010303-41e2*)(plane_angle_measure,length_measure);(direction);(machining_tool,technology);geometry_schema(*IS010303-42e3*)machining_schema(*IS014649-10*)34.2.1铣床刀具(millingmachinecuttingtools)GB/T19903.10—2006定义的实体machining_tool的子类。ABSTRACTSUPERTYPEOF(ONEOF(milling_ting_tool,rotating_boring_cutting_tool,reaming_cutting_tool))SUBTYPEOF(machining_tool);its_cutting_edges:SET[1:?]OFcutting_component;overall_assembly_length:length_measure;effective_cutting_diametemaximum_depth_of_cut:length_measure;hand_of_cut:OPTIONALhand_of_cut_type;描述刀具切削角信息。overall_assembly_length:沿刀具轴方向从测量平面到刀具末端已装配的刀具的总长度；用于刀具碰撞检测。刀具的最大切削直径。单刀去除的最大切削深度。hand_of_cut:由切削方向类型定义的刀具旋转方向。4.2.2切削部分的组成(cuttingcomponent)描述整体刀具或镶嵌式刀具切削刃的材料及工艺参数的实体。ENTITYcutting_component;tool_functional_length:tool_functional_length:expected_tool_life:length_measure;OPTIONALmaterial;从测量平面到切削尖点的最大测量距离(刀具有效长度)。组成整体刀具或镶嵌式刀具切削刃的材料的识别号。刀具使用到发生明显影响性能参数磨损前的预期小时数。它选择的加工参数(刀具寿命)。定义了加工中使用的工艺参数(例如：主轴转速及保证expected_tool_life下的刀具进给量)刀具旋转方向(也称为切削方向)。对于旋转刀具，当刀具安装后切削时，刀具的旋转方向是刀具驱4动末端观察决定的。这是在ISO3002-1:1982中8.2定义的。如果刀体是顺时针旋转，刀具的旋转方向是right-hand;如果刀体是逆时针旋转，刀具的旋转方向是left-hand。TYPEhand_of_cut_type=ENUMERATIONOF(left,neutral,right);描述用于钻孔刀具的实体。在加工中，刀具沿刀具轴方向运动。ENTITYdrilling_cutting_toolpoint_angle:point_angle:OF(milling_machine_cutting_plane_angle_measure;定义刀尖角度；在两个切削刃之间测量的，同一切削刃绕刀具轴旋转180°描述中心钻刀体的实体，中心钻用于在钻孔之前先预钻一个中心孔。ENTITYspotdrillSUBTYPEOF(drilling_cutting_tool);4.3.3扩孔钻(counterbore)描述扩孔钻刀体的实体，扩孔钻能够将之前形成的孔扩大直径。SUBTYPEOF(drilling_cutting_tool);描述锪钻刀体的实体，锪钻用于在孔的开口处锪出一锥形沉头孔。SUBTYPEOF(drilling_cutting_tool);effective_cutting_diameter:OPTIONALlength_measure;maximum_usable_length:length_measure;maximum_usable_length:沉孔范围的最小直径。缺省值为零。刀具在特定操作中与工件不干涉时允许的最大长度，它是平行于刀具轴方向测量的。54.3.5麻花钻(twistdrill)4.3.6锥形麻花钻(tapereddrill)描述锥形麻花钻刀体的实体。taper_angle:taper_angle:4.3.7扁平钻(spadedrill)plane_angle_measure;两相对切削刃之间的角度描述扁平钻刀体的实体。扁平钻能够加工不同底部形状的大而深的孔，典型的扁平钻由可更换的刀片或者插入在刀柄上的镶嵌式刀片总成。SUBTYPEOF(drilling_cutting_tool);4.3.8阶梯钻(stepdrill)描述阶梯钻刀体的实体。阶梯钻具有多个钻削直径，直径从刀尖到测量平面逐渐增大。step_length:LIST[1:?]oflength_measure;diameters:钻头外径列表steplength:每个阶梯的长度。其列表的顺序与阶梯直径列表的顺序相同。这是铣削刀具类摘录的基本类型。铣削刀具是旋转切削刀具，通常具有直槽或螺旋槽，能加工各种_slot_mill,thread_mill))6SUBTYPEOF(milling_machine_cutting_tool);number_of_effective_teeth:刀具的有效齿数(见ISO3002-1)edge_iu_刀具的刀角半径，r,如果没有指定，缺省值为零。注：因为在数控系统中没有使用其他定制的刀角形状(倒角等),因此属性edge_radius是任选项。4.3.10面铣刀(facemill)描述面铣刀刀体的实体，面铣刀用于加工与刀具轴垂直的大平面。刀具的圆周角(刀具倾角),相当于在tapered_drill,ta-下的half-tapeangle。如果已知两种属性，这一属性可4.3.11方肩铣刀(shouldermill)描述方肩铣刀刀体的实体，肩铣刀用于加工与刀具轴垂直的大平面，同时加工出与主加工面垂直的侧面。SUBTYPEOF(millin4.3.12立铣刀(endmill)描述立铣刀刀体的实体，圆柱形铣削刀具，能够使用端面刃和/或侧刃加工。SUPERTYPEOF(ONEOF(ballnose_endmill,bullnose_endmill,profiled_end_mtool_cutting_edge_angle:刀具的圆周角，相当于在tapered_drill,tapered_end-mill,tapered_tap和tapered_reamer的情况下的alf-tapeangle。如果已知两种属性，这一属性可以忽略。4.3.13球头立铣刀(ballnoseendmill)描述球头立铣刀刀体的实体，它的切削面的前端由球面组成。7SUBTYPEOF(endmill);WHEREWR1:NOTEXISTS(SELF.edge_radius)OR(EXISTS(SELF.edge_radius)ANDWR1:球头立铣刀的顶部，是一个半径为刀具直径一半的球面。4.3.14外圆角(牛鼻)立铣刀(bullnoseendmill)描述带半径的立铣刀的实体。外圆角(牛鼻)立铣刀的球面和切削部位的前端之间是由圆截面组成SUBTYPEOF(endmill);WR1:EXISTS(SELF.edge_radius)ANDEXISTS(SELF.effective_cutting_diameter)ANDWR1:刀刃半径要小于刀具直径的一半。4.3.15轮廓立铣刀(profiledendmill)描述成型立铣刀的实体，成型立铣刀的切削刃有固定轮廓。ENTITYprofiled_endmillSUBTYPEOF(endmill);4.3.16T形槽铣刀(T-slotmill)描述T形槽铣刀的实体，T形槽铣刀用来加工T形槽。ENTITYt_slot_millSUBTYPEOF(milling_cutting_tool);沿刀具轴测量铣刀两对面之间的长度距离(切削宽度)。描述燕尾槽铣刀的实体，燕尾槽铣刀用来在与刀具轴垂直的平面上加工燕尾槽。SUBTYPEOF(milling_cutting_tool);8plane_angle_measure;included_angle:切削刃两相对面之间的夹角。4.3.18侧铣刀(三面刃铣刀)(sidemill)描述一种盘形铣刀的实体，在一面或两面的周边有齿。SUBTYPEOF(milling_cutting_tool);cutter_width:length_measure;cutter_width:刀具切削刃的宽度。4.3.19螺纹铣刀(threadmill)描述螺纹铣刀的实体，它的切削刃能够加工内孔和外轴上的螺纹。ENTITYthread_millSUBTYPEOF(milling_cutting_tool);thread_size:length_measure;thread_pitch:REAthread_size:螺纹的公称直径。thread_pitch:4.3.20铰刀(reamingcuttingtool)描述铰刀的实体，它是精加工内孔的多切削刃刀具，除了能降低表面粗糙度外还能提高尺寸精度。ENTITYreaming_cutting_tooltaper_length:taper_length:OF(ONEOF(tapered_reamer,combined_drill_and_reamer))OF(milling_machine_cutting_length_measure;以刀具为中心圆锥部分的长度，平行于刀具轴测量。描述钻铰复合刀具的实体，它能够一次完成钻孔和精加工孔。ENTITYcombined_drill_and_reamerSUBTYPEOF(reaming_cutting_tool);drill_length:length_measure;9钻孔部分的长度。4.3.22锥形铰刀(taperedreamer)描述带有锥形切削刃的铰刀的实体。SUBTYPEOF(reaming_cutting_tool);taper_angle:plane_angle_measure;taper_angle:切削刃相对边之间夹角。锥形部分从刀具的头部开始延伸到有容屑槽的整个长度。4.3.23镗刀(rotatingboringcuttingtool)描述镗刀的实体，它用来扩大或精加工与镗刀轴同轴的内孔。SUBTYPEOF(milling_machine_cutting_tool);刀碰撞，这样从孔的中心同一直径的圆周上就有两个切削4.3.24丝锥(tappingcuttingtool)描述旋转刀具的实体，它能加工给定尺寸的内螺纹。ENTITYtapping_cutting_toolSUPERTYPEOF(combined_drill_and_tap)SUBTYPEOF(milling_machine_cutting_tool);thread_size:length_measure;thread_pitch:REAL;threadform_type:螺纹类型；通过选择决定螺纹形状的基本类型(公制metric、asi、美制粗牙unc、美制细牙unf、美制管螺纹npt、锯齿形螺纹thread_size:螺纹的公称直径thread_pitch:螺纹的螺距taper_thread_count:螺纹的4.3.25复合钻攻(combineddrillandtap)描述钻孔攻丝复合刀具的实体，它能一次完成在一个孔里钻孔和攻丝。ENTITYcombined_drill_and_tapSUBTYPEOF(tapping_cutting_tool);drill_length:OPTIONALEND_ENTITY;4.4模式完毕钻孔部分的长度。Author:IS0TC184/SC1/WG7*)REFERENCEFROMmeasure_schema(*IS010303-41e2*)(plane_angle_measure,length_measure);geometry_schema(*IS010303-42e3machining_schema(*IS014649-10*)geometry_schema(*IS010303-42e3machining_schema(*IS014649-10*)(machining_tool,(*=======millingmachinecuttlngtool=ABSTRACTSUPERTYPEOF(ONEOF(milling_cutting_tool,drilling_cutting_tool,its_cutting_edges:SET[1:?]OFcutting_component;overall_assembly_length:length_measure;effective_cutting_diameter:length_measure;maximum_depth_of_cut:length_measure;hand_of_cut:OPTIONAL_hand_of_cut_type;coolant_through_tool:ENTITYcutting_component;tool_functional_length:length_measure;its_material:OPTIONALmaterial;expected_tool_life:OPTIONALtime_measure;TYPEhand_of_cut_type=ENUMERATIONOF(left,neutral,right);(*=========drillingcuttingtools=ENTITYdrilling_cutting_toolUPERTYPEOF(ONEOF(counterbore,countSUBTYPEOF(milling_machine_cutting_tool)plane_angle_measure;ENTITYspotdrillSUBTYPEOF(drilling_cutting_tool);SUBTYPEOFSUBTYPEOF(drilling_cutting_tool)maximum_usable_length:OPTIONALlengthENTITYtwist_drillSUBTYPEOF(drilling_cutting_tool);SUBTYPEOF(drilling_cutting_tool);SUBTYPEOF(drilling_cutting_tool);diameters:LIST[1:?]oflength_measure;step_length:LIST[1:?]oflength_measure;(*=======millingcuttingtools=_slot_mill,thread_miSUBTYPEOF(milling_machine_cuttedge_radius:OPTIONALlength_measure;SUBTYPESUBTYPEOF(milling_cutting_END_ENTITY;SUPERTYPEOF(ONEOF(ballnose_endmill,bullnose_endmill,profiled_endmill))OF(milling_cutting_tool);END_ENTITY;plane_angle_measure;WRI:NOTEXISTS(SELF.edge_radius)OR(EXISTS(SELF.edge_radius)ANDEXISTS(SELF.effective_cutting_diameter)ANDWRI:EXISTS(SELF.edge_radius)ANDEXISTS(SELF.effective_cutting_diameter)ANDEND_ENTITY;ENTITYprofiled_endmillENDENTITY;ENTITYt_slot_millSUBTYPEOF(milling_cutting_tool);END_ENTITY;included_angle:OF(milling_cutting_tool);plane_angle_measure;ENDENTITY;ENTITYside_millENDENTITY:OF(milling_cutting_tool);length_measure;ENTITYthread_millSUBTYPEOF(milling_cutting_tthread_form_type:STRING;GB/T19903.111—2013/ISO14649-111:2010thread_size:thread_pitch:END_ENTITY;length_measure;REAL;(*=======reamingcuttingENTITYreaming_cutting_tooltoolsSUPERTYPEtaper_length:END_ENTITY;OF(ONEOF(tapered_reamer,combined_drill_and_reamer))OF(milling_machine_cutting_tool);length_measure;ENTITYcombined_drill_and_reamerEND_ENTITY;OF(reaming_cutting_tool);length_measure;OF(OF(reaming_cutting_tool);plane_plane_angle_measure;END_ENTITY;(*========rotatingboringcuttingtool=ENTITYrotating_boring_cutting_toolSUBTYPEOF(milling_machine_cutting_tool);END_ENTITY;(*=======tappingcuttingtoolsSUPERTYPEOF(combined_drill_and_tap)SUBTYPEOF(milling_machine_cutting_tool);thread_size:thread_pitch:length_measure;END_ENTITY;TYPEthread_type=ENUMERATIONOF(metric,api);END_TYPE;ENTITYcombined_drill_and_tapSUBTYPEOF(tapping_cutting_tool);drill_length:OPTIONALlength_measure;END_ENTITY;(资料性附录)刀体示例表B.1说明的是刀具类型和子型。刀具类型刀具子型示例点钻(中心钻)沉孔钻沉孔钻(锪钻)钻头麻花钻锥形钻(阶梯钻)扁平钻(扁钻)铣刀面铣刀立铣刀锥型立铣刀(锥形铣刀)球头立铣刀Bullnose_endmill外圆角(牛鼻)立铣刀(圆形立铣刀)表B.1(续)刀具类型刀具子型示例铣刀T型槽铣刀QQ燕尾槽铣刀侧铣刀(三面刃铣刀)螺纹铣刀丝锥丝锥锥型丝锥复合钻攻扩孔钻扩孔钻(锪钻)刀具类型刀具子型示例Reamer铰刀Reamer铰刀Tape