機械加工刀具知識

1、目 錄 1：了解數(shù)控加工對刀具的要求 2：熟悉刀具基本幾何參數(shù)及選用 3：熟悉刀具材料及選用 4：認識可轉位刀具 5: 認識數(shù)控工具系統(tǒng),一、了解數(shù)控加工對刀具的要求,數(shù)控加工對刀具的要求,1刀具材料應具有高的可靠性,2刀具材料應具有高的耐熱性、抗熱沖擊性和高溫力學性能,3數(shù)控刀具應具有高的精度,4數(shù)控刀具應能實現(xiàn)快速更換,5數(shù)控刀具應系列化、標準化和通用化,6數(shù)控刀具大量采用機夾可轉位刀具,7數(shù)控刀具大量采用多功能復合刀具及專用刀具,8數(shù)控刀具應能可靠地斷屑或卷屑,9數(shù)控刀具材料應能適應難加工材料和新型材料加工的需要,外圓車刀,內孔車刀,螺紋車刀,切斷（槽）車刀,二、熟悉刀具基本幾何參數(shù)及選

2、用,刀具的表面與幾何參數(shù),正交平面參考系,對于法平面參考系： 則由pr、ps、pn三平面組成，其中： 法平面pn過切削刃選定點并垂直于切削刃的平面 對于假定工作平面參考系： 則由pr、pf、pp三平面組成， 假定工作平面pf過切削刃選定點平行于假定進給運動方向并垂直于基面的平面。 背平面pp過切削刃選定點和假定工作平面與基面都垂直的平面,刀具的主要的標注角度,刀具的標注角度,車刀各標注角度： 前角o在主切削刃選定點的正交平面po內，前刀面與基面之間的夾角。 后角o在正交平面po內，主后刀面與切削平面之間的夾角,主偏角r主切削刃在基面上的投影與進給方向的夾角。 刃傾角s在切削平面ps內，主切削刃

3、與基面pr的夾角。 以及還有：副前角o、副后角o、副偏角r、副傾角s,前角的選擇原則,后角的選擇原則,后角主要應根據(jù)切削層公稱厚度選取。粗加工時以確保刀具強度為主，后角可取小值(0=4060)；精加時以保證加工表面質量為主，一般取0=80120。 當工藝系統(tǒng)剛性差，易產生振動時，為增強刀具對振動的阻尼作用，應選用較小的后角；對于尺寸精度要求高的精加工刀具，為減小重磨后刀具尺寸變化，保證有較高的尺寸精度，后角應選用小值,硬質合金車刀合理主偏角和副偏角的參考值,刃傾角的選擇,過渡刃的功用與選擇,a直線過渡刃 b圓弧過渡刃,a)直線修光刃 b)圓弧修光刃,刃傾角對刀尖的影響,刃傾角s的變化能影響刀尖

4、的強度和抗沖擊性能。 當s取負值時，刀尖在切削刃最低點，切削刃切入工件時，切入點在切削刃或前刀面，保護刀尖免受沖擊，增強刀尖強度。 一般大前角刀具通常選用負的刃傾角，既可以增強刀尖強度，又避免刀尖切入時產生的沖擊,三、熟悉刀具材料及選用,刀具材料應具備基本性能,硬度和耐磨性 強度和韌性 耐熱性 工藝性能和經濟性,刀具材料的種類,6高速鋼刀具材料,5硬質合金刀具材料,4涂層刀具材料,3陶瓷刀具材料,2立方氮化硼刀具材料,1金剛石刀具材料,數(shù)控刀具材料的選用原則,1切削刀具材料與加工對象的力學性能匹配,2切削刀具材料與加工對象的物理性能匹配,3切削刀具材料與加工對象的化學性能匹配,4數(shù)控刀具材料的

5、合理選擇,外圓車刀,內孔車刀,螺紋車刀,常用車刀,面銑刀,方肩 銑刀,仿形 銑刀,三面刃和 螺紋銑刀,整體硬質 合金銑刀,常用銑刀,鉸刀,鉆頭,絲錐,鉆削刀具,四、認識可轉位刀具,將能轉位使用的多邊形刀片用機械方法夾固在刀桿或刀體上的刀具。在切削加工中,當一個刃尖磨鈍后,將刀片轉位后使用另外的刃尖，這種刀片用鈍后不再重磨。 19491950年間，美國最早研制成采用機械夾固的可轉位車刀，并于1954年開始出售稱為丟棄式(throw-away)的可轉位刀片和車刀商品。中國曾稱這種刀具為“不重磨刀具,可轉位刀具,cutting tool with indexable inserts,可轉位刀具的優(yōu)點

6、,避免了硬質合金釬焊時容易產生裂紋的缺點 可轉位刀片適合用氣相沉積法在硬質合金刀片表面沉積薄層更硬的材料(碳化鈦氮化鈦和氧化鋁),以提高切削性能。 換刀時間較短 由于可轉位刀片是標準化和集中生產的,刀片幾何參數(shù)易于一致,切屑控制穩(wěn)定,可轉位刀片的型號及表示方法,按國家標準規(guī)定，不同用途的可轉位刀具，型號的表示也有所不同，如果型號中不加前綴，即指裝有硬質合金可轉位刀片的可轉位刀具；可轉位刀具可以根據(jù)被加工材料的需要裝夾其他材料的可轉位刀片，但必須加前綴。如裝夾陶瓷可轉位刀片的車刀，稱為陶瓷可轉位車刀,可轉位刀具選用方法,刀片夾緊方式的選擇,刀片外形的選擇,刀片后角的選擇,切削刃長度的選擇,刀片精

7、度等級的選擇,刀片的夾緊方式,各種夾緊方式是為 適用于不同的應用 范圍設計的。為了 幫助您選擇具體工 序的最佳刀具，按 照適合性對它們分 類，適合性有1-3 個等級，3為最佳 選擇,山特維克可樂滿車刀的夾緊方式選擇,刀片形狀的選擇,正型（前角）刀片： 對于內輪廓加工，小 型機床加工，工藝系 統(tǒng)剛性較差和工件結 構形狀較復雜應優(yōu)先 選擇正型刀片。 負型（前角）刀片： 對于外圓加工，金屬 切除率高和加工條件 較差時應優(yōu)先選擇負 型刀片,刀片形狀的選擇,根據(jù)加工輪廓 選擇刀片形狀,一般外圓車削常用80 凸三角形、四方形和 80 菱形刀片；仿形 加工常用55 、35 菱形和圓形刀片； 在機床剛性、功率

8、允 許的條件下，大余量、 粗加工應選擇刀尖角 較大的刀片，反之選 擇刀尖角較小的刀片,斷屑槽的參數(shù)直 接影響到切削的 卷曲和折斷，目 前刀片的斷屑槽 形式較多，各種 斷屑槽刀片的使 用情況不盡相同， 選用時一般參照 具體的產品樣本,MITSUBISHI推薦的適用 于加工鋼材的斷屑槽形,可轉位銑刀 的選用特點,可轉位銑 刀的選用,類型的選擇,可轉位面銑刀、立銑刀、槽銑刀、專用銑刀等,可轉位銑刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃 傾角等。為滿足不同的加工需要，有多種角度組合型式,刀片牌號和斷 屑槽形的選擇,可轉位銑刀直徑的選用主要取決于設備的規(guī)格和工件的 加工尺寸,為滿足不同用戶的需要，同一直

9、徑的可轉位銑刀一般有 粗齒、中齒、密齒三種類型,齒數(shù)的選擇,角度的選擇,直徑的選擇,合理選擇刀片硬質合金牌號的主要依據(jù)是被加工材料的 性能和硬質合金的性能。用于銑削的刀片槽形一般有輕 型、中型和重型,可轉位銑刀類型的選擇,可轉位銑 刀的類型,可轉位面銑刀：主要用于加工較大平面選擇，主要有平面粗 銑刀、平面精銑刀、平面粗精復合銑刀三種,可轉位槽銑刀：主要有三面刃銑刀、兩面刃銑刀、精切槽銑刀,可轉位立銑刀：主要用于加工凸臺、凹槽、小平面、曲面等。 主要有立銑刀、孔槽銑刀、球頭立銑刀、R立銑刀、T型槽銑 刀、倒角銑刀、螺旋立銑刀、套式螺旋立銑刀等,可轉位專用銑刀：用于加工某些特定零件，其型式和尺寸取

10、決 于所用機床和零件的加工要求,可轉位銑刀齒數(shù)（齒距）的選擇,可轉位銑 刀的齒數(shù),粗齒銑刀：大余量粗加工、軟材料、切削 寬度較大、機床功率較小,中齒銑刀：通用系列，使用范圍廣泛，具 有較高的金屬切除率和切削穩(wěn)定性,密齒銑刀：用于鑄鐵、鋁合金和有色金屬 的大進給速度切削加工,不等分齒距銑刀：防止工藝系統(tǒng)出現(xiàn)共振， 使切削平穩(wěn) ，在鑄鋼、鑄鐵件的大余量粗 加工中建議優(yōu)先選用不等分齒距的銑刀,可轉位銑刀角度的選擇,可轉位銑 刀的角度,主偏角：可轉位銑刀的主偏角有90、88、75、 70、60、45等幾種,前角：銑刀的前角可分解為徑向前角和軸向前角。 常用的前角組合形式如下：雙負前角、雙正前角、 正負

11、前角(軸向正前角、徑向負前角)三種,各種角度中最主要的是主偏角和前角 (制造廠的產品樣本中對刀具的主偏角 和前角一般都有明確說明,銑刀角度 的功能,刀片牌號和斷 屑槽形的選擇,可轉位銑刀 刀片牌號和 斷屑槽形,一般用戶選用可 轉位銑刀時，均 由刀具制造廠根 據(jù)用戶加工的材 料及加工條件配 備相應牌號的硬 質合金刀片,P類合金（含金屬陶瓷）：P01P05 P10P15P20P25P30P40P50,M類合金：M10M20M30M40,K類合金：K01 K10K20K30K40,斷屑槽形的選擇,數(shù)控可轉位刀片,數(shù)控刀片,面銑刀,方肩 銑刀,仿形 銑刀,三面刃和 螺紋銑刀,整體硬質 合金銑刀,常用銑

12、刀,面銑刀切削刃 各角度的功能,基本刃形,前角的正負,基本刃形的組合,45面銑刀,為一般加工首選，背向力大， 約等于進給力。加工薄壁零件 時，工件會發(fā)生撓曲，導致加 工精度下降。切削鑄鐵時，有 利于防止工件邊緣產生崩落,90面銑刀,適用于薄壁零件、裝夾較 差的零件和要求準確90 成形場合，進給力等于切 削力，進給抗力大，易振 動，要求機床具有較大功 率和剛性,方肩銑刀,銑削開放或封閉 的槽、面或孔時 均有上佳表現(xiàn),各種高效銑削方法,多功能圓刀片銑刀,刀片可多次轉位，切削刃強 度高，切削刃強度高；隨切 深不同，其主偏角和切屑負 載均會變化，切屑很薄，最 適合加工耐熱合金,球頭立銑刀,通用性：仿形

13、銑 和曲面銑，以坡 走銑或螺旋插補 銑加工型腔適用 于高速加工,各種整體硬質合金銑刀,螺紋銑刀分類,螺紋銑刀,螺紋銑削的優(yōu)點： 螺紋銑削免去了采用大量不同類型絲錐 的必要性； 加工具有相同螺距的任意螺紋直徑； 加工始終產生的是短切屑，因此不存在 切屑處置方面的問題； 刀具破損的部分可以很容易地從零件中 去除； 不受加工材料限制，那些無法用傳統(tǒng)方 法加工的材料可以用螺紋銑刀進行加工； 采用螺紋銑刀，可以按所需公差要求加工， 螺紋尺寸是由加工循環(huán)控制的； 與傳統(tǒng)HSS(高速鋼)攻絲相比，采用硬質 合金螺紋銑削可以提高生產率,螺紋銑刀分類,圓柱螺紋銑刀： 它的螺紋切削刃與絲錐不同，刀 具上無螺旋升程

14、，加工中的螺旋 升程靠機床運動實現(xiàn)； 該刀具既可加工右旋螺紋，也可 加工左旋螺紋； 適用于鋼、鑄鐵和有色金屬材料 的中小直徑螺紋銑削，切削平穩(wěn)， 耐用度高。缺點是刀具制造成本 較高，結構復雜，價格昂貴,機夾螺紋銑刀： 適用于較大直徑(如D25mm)的內、外 螺紋加工； 刀片易于制造，價格較低，有的螺紋 刀片可雙面切削； 抗沖擊性能較整體螺紋銑刀稍差,絲錐的選擇： 工件材料的可加工性是攻螺紋 難易的關鍵，對于高強度的工件 材料，絲錐的前角和下凹量（前 面的下凹程度）通常較小，以增 加切削刃強度。下凹量較大的絲 錐則用在切削扭矩較大的場合， 長屑材料需較大的前角和下凹量， 以便卷屑和斷屑； 加工較

15、硬的工件材料需要較大 的后角，以減小磨擦和便于冷卻 液到達切削刃，加工軟材料時， 太大的后角會導致螺孔擴大； 螺旋槽絲錐主要用于盲孔的螺 紋加工。加工硬度、強度高的工 件材料，所用的螺旋槽絲錐螺旋 角較小，這可改善其結構強度,絲錐,攻螺紋是在數(shù)控銑床 和加工中心上加工小 螺紋孔最常用的方法,五、認識數(shù)控工具系統(tǒng),概述,由于數(shù)控設備特別是加工中心加工內容的多樣性，使其配備的刀具和裝夾工具的種類也很多，并且要求刀具更換迅速。因此，刀、輔具的標準化和系列化十分重要。把通用性較強的刀具和配套裝夾工具系列化、標準化，就成為通常所說的工具系統(tǒng),數(shù)控車床 工具系統(tǒng),鏜銑類整體式工具系統(tǒng),工具系統(tǒng)是針對數(shù)控

16、機床要求與之配套的 刀具必須可快換和高 效切削而發(fā)展起來的， 是刀具與機床的接口,工具系統(tǒng)分類,鏜式 銑工 類具 模系 塊統(tǒng),模塊式刀柄通過將基本刀柄、接桿和 加長桿（如需要）進行組合，可以用 很少的組件組裝成非常多種類的刀柄。 整體式刀柄用于刀具裝配中裝夾不改 變，或不宜使用模塊式刀柄的場合,鏜銑類數(shù)控工具系統(tǒng)和車床類數(shù)控工具系統(tǒng),主要由兩部分組成：一是刀具部分，二是工具柄部(刀柄)、接桿(接柄)和夾頭等裝夾工具部分,工具系統(tǒng)型號表示方法,1.柄部型式及尺寸 JT：表示采用國際標準ISO7388號 加工中心機床用錐柄柄部； BT：表 示采用日本標準MAS403號加工中心 機床用錐柄柄部；其后

17、數(shù)字為相應的 ISO錐度號：如50和40分別代表大端 直徑69.85和44.45的7:24錐度。 2.刀柄用途及主參數(shù) XD 裝三面銑刀刀柄 MW -無扁尾氏錐柄刀柄 XS 裝三面刃銑刀刀柄 M 有扁尾氏錐柄刀柄 Z（J）-裝鉆夾頭刀柄（賈式錐度加J） XP 裝削平柄銑刀刀柄 用途后的數(shù)字表示工具的工作特性， 其含義隨工具不同而異。 3.工作長度,常用刀柄,面銑刀刀柄,整體鉆夾頭刀柄,常用刀柄,鏜刀柄,常用刀柄,莫式錐度刀柄,快換式絲錐刀柄,鉆夾頭刀柄,常用刀柄,ER彈簧夾頭刀柄,ER彈簧夾頭,側壓式立銑刀柄,ISO 7388及DIN 69871的A型拉釘,ISO 7388及DIN 69871

18、的B型拉釘,MAS BT的拉釘,拉釘是帶螺紋的零件，常固定在各 種工具柄的尾端。機床主軸內的拉 緊機構借助它把刀柄拉緊在主軸中。 數(shù)控機床刀柄有不同的標準，機床 刀柄拉緊機構也不統(tǒng)一，故拉釘有 多種型號和規(guī)格,拉釘?shù)倪x擇： 根據(jù)數(shù)控機床說明書選擇； 對機床自帶的拉釘進行測量后來確定,注意： 如果拉釘選擇不當，裝在刀 柄上使用可能會造成事故,拉釘?shù)姆N類及選擇,國外先進的數(shù)控工具系統(tǒng),Novex 工具系統(tǒng),Novex 工具系統(tǒng)是由德國Walter公司開發(fā)的，其接口型式為圓錐定心，錐孔、錐體與所在模塊同軸，軸線上用螺釘拉緊，錐孔端面與錐孔軸線垂直，錐體根部環(huán)形端面與錐體軸線垂直，并可與錐孔端面貼合，如圖(a)所示,Walter公司于1989年又推出徑向鎖緊的Novex-RADIAL結構，如圖(b)所示,ABS工具系統(tǒng),ABS工具系統(tǒng)是由德國KOMET公司開發(fā)的，如圖(c)所示，其接口型式為兩模塊之間有一段圓柱配合，起定心作用,MC工具系統(tǒng),MC工具系統(tǒng)是由德國HERTEL公司于1989 年開發(fā)的，如圖(d)所示，其接口的定心方式與ABS 相同，夾緊方式相仿，把錐面、錐