數(shù)控刀具選型及應(yīng)用資料學(xué)習(xí)課件

1、 數(shù)控刀具的基本特點 數(shù)控刀具的材料及牌號 車削刀具的選擇及應(yīng)用 銑削刀具的選擇及應(yīng)用 工具系統(tǒng)選擇 數(shù)控刀具的基本特征 數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特 點，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián) 接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數(shù)控刀具 的分類有多種方法。 按照刀具結(jié)構(gòu)分： 整體式：鉆頭、立銑刀等 鑲嵌式：包括刀片采用焊接和機夾式 特殊形式：復(fù)合式、減振式等 機夾可轉(zhuǎn)位 刀具得到廣泛應(yīng) 用，數(shù)量上已達 到整個數(shù)控刀具 的30%40%， 金屬切除率占總 數(shù)的80%90% 按照切削工藝分： 車削刀具：外圓、內(nèi)孔、螺紋、成形車刀等 銑

2、削刀具：面銑刀、立銑刀、螺紋銑刀等 鉆削刀具：鉆頭、鉸刀、絲錐等 鏜削刀具：粗鏜刀、精鏜刀等 按照切削工藝分： 外圓車刀 內(nèi)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(zhì) 合金銑刀 常用銑刀 鉸刀 鉆頭 絲錐 鉆削刀具 粗鏜刀 精鏜刀 鏜削刀具 數(shù)控加工對刀具的要求 1刀具材料應(yīng)具有高的可靠性 2刀具材料應(yīng)具有高的耐熱性、抗熱沖擊性和高溫力學(xué)性能 3數(shù)控刀具應(yīng)具有高的精度 4數(shù)控刀具應(yīng)能實現(xiàn)快速更換 5數(shù)控刀具應(yīng)系列化、標準化和通用化 6數(shù)控刀具大量采用機夾可轉(zhuǎn)位刀具 7數(shù)控刀具大量采用多功能復(fù)合刀具及專用刀具 8數(shù)控刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑 9數(shù)控刀

3、具材料應(yīng)能適應(yīng)難加工材料和新型材料加工的需要 刀具材料應(yīng)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(jīng)濟性 切削刀具材料的硬度和韌性 1923年發(fā)明 的硬質(zhì)合金 (WC-Co)， 其后因添加 了TiC、TaC 而改善了耐 磨性，1969 年開發(fā)了 CVD技術(shù)， 使涂層硬質(zhì) 合金快速普 及。自1974 年起，開發(fā) 了 TiC-TiN系 金屬陶瓷 YG類硬質(zhì)合金中添加適量的一般為 0.5%3%左右tac碳化鉭或nbc碳化鈮 可提高其硬度和耐磨性 tic是一種陶瓷復(fù)合材料的增強體.適量添加可使材料的韌性提高 高速鋼刀具 高速鋼(HSS)刀具過去曾經(jīng)是切削工具的主流，隨 著數(shù)控機床等現(xiàn)代

4、制造設(shè)備的廣泛應(yīng)用，大力開發(fā)了 各種涂層和不涂層的高性能、高效率的高速鋼刀具， 高速鋼憑藉其在強度、韌性、熱硬性及工藝性等方面 優(yōu)良的綜合性能，在切削某些難加工材料以及在復(fù)雜 刀具，特別是切齒刀具、拉刀和立銑刀中仍有較大的 比重。但經(jīng)過市場探索一些高端產(chǎn)品逐步已被硬質(zhì)合 金工具代替。 硬質(zhì)合金刀具 普通 硬質(zhì) 合金 新型 硬質(zhì) 合金 超細晶粒 硬質(zhì)合金 涂層硬 質(zhì)合金 金屬陶瓷 粒徑在1m以下，這種材料具有 硬度高、韌性好、切削力可靠性 高等優(yōu)異性能 保持了普通硬質(zhì)合金機體的強度 和韌性，又使表面有很高的硬度 和耐磨性 TiC(N)基硬質(zhì)合金，其性能介于 陶瓷和硬質(zhì)合金之間 新型硬質(zhì)合金 刀具

5、加工實例 新型硬質(zhì)合金 刀具加工實例 加工切削參數(shù) 毛坯尺寸 和材料 使用刀具主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進給速度 (mm/min) 背吃刀量 (mm) 加工深度 (mm) 100X80X50 （HRC50） 8，4齒 （超細晶硬質(zhì)合金） 1000030000.210 陶瓷刀具 n不僅能對高硬度材料進行粗、精加工，也可進行銑削、刨削、斷續(xù)切削和 毛坯拔荒粗車等沖擊力很大的加工； n可加工傳統(tǒng)刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料； n刀具耐用度比傳統(tǒng)刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數(shù)； n可進行高速切削或?qū)崿F(xiàn)“以車、銑代磨”，切削效率比傳統(tǒng)刀具高3-10倍。 超硬刀具 是指比陶瓷材料更硬

6、的刀具材料。包括：單晶金剛石、聚晶金 剛石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金剛石等。超硬刀具主 要是以金剛石和立方氮化硼為材料制作的刀具，其中以人造金剛石 復(fù)合片(PCD)刀具及立方氮化硼復(fù)合片(PCBN)刀具占主導(dǎo)地位。許 多切削加工概念，如綠色加工、以車代磨、以銑代磨、硬態(tài)加工、 高速切削、干式切削等都因超硬刀具的應(yīng)用而起，故超硬刀具已成 為切削加工中不可缺少的重要手段。 超硬刀具 加工實例 硬質(zhì)合金的分類和標志 藍色，用于未淬硬的一般鋼類材料 黃色，用于加工不銹鋼類材料 切削刀具用硬質(zhì)合金根據(jù)國際 標準ISO分類，把所有牌號分 成用顏色標志的六大類，分別 用P、M、K、N、

7、S、H表示 紅色，用于加工鑄鐵類材料 淺綠色，用于加工有色金屬類材料 茶色，用于難加工類（鈦合金等）材料 灰色，用于加工淬硬類（HRC45）材料 刀片代號的表示方法 標記示例 T N M G 16 04 08 T N - TM 切屑方向為右切 主切削刃形狀 刀尖圓角半徑 刀片厚度 刀片切屑刃長 刀片槽，孔代號 刀片偏差等級 刀片后角 刀片形狀 斷削槽代號（各品牌此代 號有所不同） 普通刀片 普通刀片具有單一的刀尖半徑，它可在0.1 2.4 mm 之間變化，并且表面質(zhì)量與所用進給直接相關(guān)。 刀尖半徑 表面質(zhì)量和進給 在車削加工中，加工出來的表面質(zhì)量直接受到刀尖 半徑和進給率組合的影響。 修光刃刀

8、片 修光刃)刀片具有經(jīng)過改進的刀尖，其刀尖半徑大約 由3到9個不同半徑組成。這將增加刀片接觸長度并 對進給率或表面質(zhì)量產(chǎn)生積極影響。 刀尖圓弧半徑的影響刀尖圓弧半徑的影響 1.刀尖圓弧半徑大，表面粗糙度下降。 2.刀尖圓弧半徑大，刀刃強度增加。 3.刀尖圓弧半徑過大，切削力增加，易產(chǎn)生振動。 4.刀尖圓弧半徑大，刀具前、后面磨損減小。 5.刀尖圓弧半徑過大，切屑處理性能惡化。 刀尖圓弧半徑 對刀尖的強度 及加工表面粗 糙度影響很大， 一般適宜值選 進給量的23 倍。 刀尖圓弧小用于刀尖圓弧小用于 切深削的精加工。 細長軸加工。 機床剛性差時。 刀尖圓弧大用于刀尖圓弧大用于 需要刀刃強度高的黑皮

9、 切削，斷續(xù)切削。 大直徑工件的粗加工。 機床剛性好時。 切屑形狀和刀片槽形選擇 斷屑 切屑控制是車削中的一個關(guān)鍵因素，有三種主要的斷屑方法可供選擇： 影響斷屑的因素為： 刀片槽形 刀尖半徑，re 主偏角， k r 切削深度，ap 進給，fn 切削速度，vc 材料 刀片槽形 車削槽形可分為三種基本型，優(yōu)化用于精加工、半精加工和粗加工工 序。每一種槽形的斷屑范圍可以通過進給和切削深度在圖表中定義。 粗加工 R 大切深和高進給率的組合。 要求最高切削刃安全性的工序。 半精加工 M 半精加工到輕型粗加工工序。 各種切削深度和進給率的組合。 精加工 F 小切深和低進給時的工序。 要求低切削力的工序。

10、。 排屑 高效的排屑可避免切屑劃傷已車削表面， 并防止切屑在第二次切削之前卡滯。 另外，還必須消除切屑對零件操縱的干 擾。 改變刀具路徑能使排屑方向完全相反， 因而可以解決問題。 安裝在工件下方的“倒置”刀具有利于排 屑遠離車削表面。 刀具路徑方向 進入圓角 在車削進入圓角時，使用93至95主偏角的刀具。 在到達圓角時，刀片切削刃和工件之間的接觸長度將變長， 并會導(dǎo)致斷屑問題。為避免長切屑問題，改變刀具路徑并 從周邊進刀。參見圖示。 車端面 從工件周邊向中心進刀。 隨著車削刀具向中心進刀，切削速度將會降低并在零件 的中心變?yōu)榱?。由于徑向切削力，材料將在刀片切斷?之前斷裂。這種飛邊的情況總是存

11、在的，但可通過調(diào)整 刀片槽形和進給將其盡可能減少。 刀片的夾緊方式 各種夾緊方式是為 適用于不同的應(yīng)用 范圍設(shè)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(nèi)輪廓加工，小 型機床加工，工藝系 統(tǒng)剛性較差和工件結(jié) 構(gòu)形狀較復(fù)雜應(yīng)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(yīng)優(yōu)先選擇負 型刀片。 切削范圍 代 號 斷屑槽 形狀 特 點 精加工切削FH 精加工專用斷屑槽 輕切削SH 適合用于小切深,大進給 大的前角刃口

12、鋒利 中切削MV 適用于仿形向上切削加工 正角刀棱鋒利 準重切削GH 大進給粗加工 斷續(xù)、黑皮切削 兩面均有斷屑槽 重切削HX 不等棱邊刀刃不僅刀刃鋒利且強度也好 連續(xù)或繼續(xù)加工均適合 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(chǎn)品樣本 MITSUBISHI推薦的適用 于加工鋼材的斷屑槽形 選擇不同次數(shù)的影響如下: 效率： 穩(wěn)定性：功率和扭矩消耗隨齒數(shù) 增加而增加降低切削力=降低振動 排屑：齒數(shù)越密，排屑槽越小，那 么排屑越困難 齒數(shù)對加工的影響 nznfVfepaa fVQ 切屑的成形 銑刀位置 推

13、薦使用順銑，因為順銑才能保證切削由“厚”到薄 出刀時的厚切屑會降低刀片壽命，并大大降低生產(chǎn)效 率 切屑的成形 銑刀位置 零件有槽或孔時，給加工帶來 不穩(wěn)定因素 重設(shè)刀具位置，通過編程使出 刀時切屑薄出 銑刀位置 走刀路線 + 切削速度控制 - ve + 高速銑加工 + 高進給 + 高效率 + 刀片壽命 + 安全 刀片中心負荷大 減小進給 減小刀具壽命 機械撞刀 形狀誤差 更長的程序和加工時 間 走刀路線 走刀路線 走刀路線 不同主偏角銑刀的切削力不同 薄壁零件 裝夾不牢固的替零件 需要形成90角的零件 一般加工的首選 長懸深減小振動 切屑薄，能提高效率 多個刃口最強壯 一般加工 切屑很薄，加工

14、耐熱合金 的首選 銑削公式 銑削公式 銑削計算 面銑刀直徑80mm, 6個刀片刃口 ，若刀片 的切削速為150m/min, 問主軸的轉(zhuǎn)速是多 少？如果每齒進刀量為fz=0.2mm/z, 問機 床的工作臺進刀量是多少？ 如何降低銑削抗力 1。 刀桿懸伸過長推薦小主 偏角面銑刀，工件壁薄采 用90度面銑刀； 2。使用正前角銑刀盤和刀片 3。當銑削深度淺時使用小刀尖角 刀片 4。使用物理涂層刀片或非涂層刀 片 5。降低切削速度提高每齒走刀量 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(dǎo)致加

15、 工精度下降。切削鑄鐵時，有 利于防止工件邊緣產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhì)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

16、的必要性； 加工具有相同螺距的任意螺紋直徑； 加工始終產(chǎn)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(zhì) 合金螺紋銑削可以提高生產(chǎn)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，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

17、具制造成本 較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴 機夾螺紋銑刀： 適用于較大直徑(如D25mm)的內(nèi)、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(guān)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(dǎo)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

18、工 件材料，所用的螺旋槽絲錐螺旋 角較小，這可改善其結(jié)構(gòu)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 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 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

19、夾頭等裝夾工具部分。 JT(BT)40 - XS1 6 - 75 123 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；其后數(shù)字為相應(yīng)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

20、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(cè)壓式立銑刀柄 ISO 7388及DIN 69871 的A型拉釘 ISO 7388及DIN 69871 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(nèi)的拉 緊機構(gòu)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(gòu)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 5數(shù)控刀具應(yīng)系列化、標準化和通用化 6數(shù)控刀具大量采用機夾可轉(zhuǎn)位刀具 7數(shù)控刀具大量采用多功能復(fù)合刀具及專用刀具 8數(shù)控刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑 9數(shù)控刀具材料應(yīng)能適應(yīng)難加工材料和新型材料加工的需要 硬質(zhì)合金的分類和標志 藍色，用于未淬硬的一般鋼類材料 黃色，用于加工不銹鋼類材料 切削刀具用硬質(zhì)合金根據(jù)國際 標準ISO分類，把所有牌號分 成用顏色標志的六大類，分別 用P、M、K、N、S、H表示 紅色，