數(shù)控刀具的選擇.ppt

1、1,美、德、日等世界制造業(yè)發(fā)達(dá)的國家無一例外都是刀具工業(yè)先進(jìn)的國家。先進(jìn)刀具不但是推動(dòng)制造技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的重要?jiǎng)恿Γ€是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低加工成本的重要手段。刀具與機(jī)床一直是互相制約又相互促進(jìn)的。今天先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)的主要裝備，它與同步發(fā)展起來的先進(jìn)刀具一起共同推動(dòng)了加工技術(shù)的進(jìn)步，使制造技術(shù)進(jìn)入了數(shù)控加工的新時(shí)代。通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握正確選用數(shù)控刀具所必備的基礎(chǔ)知識。,2,數(shù)控刀具的基本特點(diǎn) 數(shù)控刀具的材料 數(shù)控刀具合理選用 旋轉(zhuǎn)刀具的選擇 工具系統(tǒng)選擇,3,切削刀具由傳統(tǒng)的機(jī)械工具實(shí)現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍，刀具的切削性能有顯著的提高。 切削技術(shù)由傳統(tǒng)的切削工藝向創(chuàng)新制造工

2、藝的飛躍，大大提高了切削加工的效率。 刀具工業(yè)由脫離使用、脫離用戶的低級階段向面向用戶、面向使用的高級階段的飛躍，成為用戶可利用的專業(yè)化的社會(huì)資源和合作伙伴。 切削刀具從低值易耗品過渡到全面進(jìn)入“三高一專（高效率、高精度、高可靠性和專用化）”的數(shù)控刀具時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍； 成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)； 與現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展緊密相連，是應(yīng)用材料科學(xué)、制造科學(xué)、信息科學(xué)等領(lǐng)域的高科技成果的結(jié)晶。,數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn),4,數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn),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(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，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

3、裝在機(jī)床動(dòng)力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。,5,數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn),6,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(jī)夾式,數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn),特殊形式：復(fù)合式、減振式等,機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛應(yīng) 用，數(shù)量上已達(dá)到整個(gè)數(shù)控刀具 的30%40%，金屬切除率占總數(shù)的80%90%,7,按照切削工藝分：,車削刀具：外圓、內(nèi)孔、螺紋、成形車刀等,銑削刀具：面銑刀、立銑刀、螺紋銑刀等,數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn),鉆削刀具：鉆頭、鉸刀、絲錐等,鏜削刀具：粗鏜刀、精鏜刀等,車削刀具圖片,銑削刀具圖片,鉆削刀具圖片,鏜削刀具圖片,8,外圓車刀,內(nèi)孔車刀,螺紋車刀

4、,數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn),常用車刀,9,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,數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn),常用銑刀,10,鉸刀,鉆頭,絲錐,數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn),鉆削刀具,11,粗鏜刀,精鏜刀,數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn),鏜削刀具,12,數(shù)控刀具的材料,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,13,數(shù)控刀具的材料,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(jī)床等現(xiàn)代制造設(shè)備的廣泛應(yīng)用

5、，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(qiáng)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、拉刀和立銑刀造中仍有較大的比重。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。,14,硬質(zhì)合金刀具,普通 硬質(zhì) 合金,數(shù)控刀具的材料,新型 硬質(zhì) 合金,超細(xì)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、切削刀可靠性 高等優(yōu)異性能,保持了普通硬質(zhì)合金機(jī)體的強(qiáng)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 刀具加工實(shí)

6、例,15,新型硬質(zhì)合金 刀具加工實(shí)例,數(shù)控刀具的材料,加工示意圖,加工切削參數(shù),16,數(shù)控刀具的材料,陶瓷刀具,不僅能對高硬度材料進(jìn)行粗、精加工，也可進(jìn)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； 可加工傳統(tǒng)刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料； 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)； 可進(jìn)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。,17,數(shù)控刀具的材料,超硬刀具,是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。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

7、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(shí)例,18,超硬刀具 加工實(shí)例,數(shù)控刀具的材料,加工模具示意圖,高速加工切削參數(shù),19,硬質(zhì)合金的分類和標(biāo)志,P類,數(shù)控刀具的材料,藍(lán)色（包括P01P50),系高合金化的硬質(zhì)合金牌 號。這類合金主要用于加工長切屑的黑色金屬,M類，黃色（包括M10M40），系中合化的硬質(zhì) 合金牌號。這類合金為通用型，適于加工長切屑 或短切屑的黑色金屬及有色金屬,切削刀具用硬

8、質(zhì)合金根據(jù)國際 標(biāo)準(zhǔn)ISO分類，把所有牌號分 成用顏色標(biāo)志的三大類，分別 用P、M、K表示,M類,K類,紅色（包括K10K40），系單純WC的硬質(zhì)合金 牌號。主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金 屬及非金屬材料,20,數(shù)控刀具的材料,課堂討論,根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO分類的硬質(zhì)合金牌號P、M、K ，分別相當(dāng)于我國國家標(biāo)準(zhǔn)的哪一類硬質(zhì)合金？,21,市場經(jīng)濟(jì)不斷地推進(jìn)，現(xiàn)代企業(yè)在高目標(biāo)和低成本的追求過程中，已逐漸改變了傳統(tǒng)的“大而全”、“小而全”的模式，取而代之的是以投入最小的人力、物力獲得最大效益的“主題”生產(chǎn)。體現(xiàn)在金屬切削刀具領(lǐng)域，成本已不再是簡單的購買刀具的費(fèi)用，一方面，采用什么樣的刀具會(huì)影響到

9、產(chǎn)品工藝、機(jī)床的選型和配置、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量等，因而受到越來越多的重視；另一方面，自制刀具是否劃算？人力物力的投入也成為企業(yè)考慮的問題。企業(yè)內(nèi)部的成本核算推進(jìn)了生產(chǎn)過程的專業(yè)化服務(wù)。因此，對一般機(jī)械加工企業(yè)來說，刀具的配置，更多的是如何選、如何用，而不是在如何設(shè)計(jì)與制造上。,數(shù)控刀具合理選用,22,數(shù)控刀具合理選用,23,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,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(jì)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(gè)等級，3為最佳 選擇。,山特維克可樂滿車刀的夾緊方式選擇,24,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,刀片形狀的選擇,正型（前角）

10、刀片： 對于內(nèi)輪廓加工，小 型機(jī)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(fù)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(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇負(fù) 型刀片。,25,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,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(jī)床剛性、功率允 許的條件下，大余量、 粗加工應(yīng)選擇刀尖角 較大的刀片，反之選 擇刀尖角較小的刀片。,26,刀具前角的作用,前角對切 削力、切 屑排出、 切削、刀 具耐用度 影響都很 大,27,刀具后角的作用,28,主偏角的作用,余

11、偏角等于 90減主偏 角，其作用 是緩和沖擊 力，對進(jìn)給 力，背向力， 切削厚度都 有影響,29,副偏角的作用,副偏角具有 減少已加工 表面與刀具 摩擦的功能。 一般為5 15。,30,刃傾角的作用,刃傾角是前刀面 傾斜的角度。重 切削時(shí)，切削開 始點(diǎn)的刀尖上要 承受很大的沖擊 力，為防止刀尖 受此力而發(fā)生脆 性損傷，故需有 刃傾角。推薦車 削時(shí)為35； 銑削時(shí)1015,31,刀尖圓弧半徑的作用,刀尖圓弧半徑 對刀尖的強(qiáng)度 及加工表面粗 糙度影響很大，一般適宜值選 進(jìn)給量的23 倍。,32,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,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

12、刀片的使 用情況不盡相同， 選用時(shí)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,33,可轉(zhuǎn)位銑刀 的選用特點(diǎn),可轉(zhuǎn)位銑 刀的選用,類型的選擇,可轉(zhuǎn)位面銑刀、立銑刀、槽銑刀、專用銑刀等,可轉(zhuǎn)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(zhuǎn)位銑刀直徑的選用主要取決于設(shè)備的規(guī)格和工件的 加工尺寸。,為滿足不同用戶的需要，同一直徑的可轉(zhuǎn)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(zhì)合金牌號的主要依據(jù)是被加工材料的 性能和硬質(zhì)合金的性能。用于

13、銑削的刀片槽形一般有輕 型、中型和重型。,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,34,可轉(zhuǎn)位銑刀類型的選擇,可轉(zhuǎn)位銑 刀的類型,可轉(zhuǎn)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(fù)合銑刀三種。,可轉(zhuǎn)位槽銑刀：主要有三面刃銑刀、兩面刃銑刀、精切槽銑刀。,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,可轉(zhuǎn)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(zhuǎn)位專用銑刀：用于加工某些特定零件，其型式和尺寸取決 于所用機(jī)床和零件的加工要求。,35,可轉(zhuǎn)位銑刀齒數(shù)（齒距）的選擇,可轉(zhuǎn)位銑 刀的齒數(shù),粗齒銑刀：大余量粗加工、

14、軟材料、切削 寬度較大、機(jī)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(jìn)給速度切削加工。,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,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。,36,可轉(zhuǎn)位銑刀角度的選擇,可轉(zhuǎn)位銑 刀的角度,主偏角：可轉(zhuǎn)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(fù)前角、雙正前角、 正負(fù)前角(軸向正前角、徑向負(fù)前角)三種。,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,各種角度中最主要的是

15、主偏角和前角 (制造廠的產(chǎn)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,37,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,38,刀片牌號和斷 屑槽形的選擇,可轉(zhuǎn)位銑刀 刀片牌號和 斷屑槽形,一般用戶選用可 轉(zhuǎn)位銑刀時(shí)，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(yīng)牌號的硬 質(zhì)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,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,39,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,面銑刀切削刃 各角度的功能,40,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,基本刃形,前角的正負(fù),基本刃形的組合,

16、41,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,45面銑刀,為一般加工首選，背向力大， 約等于進(jìn)給力。加工薄壁零件 時(shí)，工件會(huì)發(fā)生撓曲，導(dǎo)致加 工精度下降。切削鑄鐵時(shí)，有 利于防止工件邊緣產(chǎn)生崩落。,42,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,90面銑刀,適用于薄壁零件、裝夾較 差的零件和要求準(zhǔn)確90 成形場合，進(jìn)給力等于切 削力，進(jìn)給抗力大，易振 動(dòng)，要求機(jī)床具有較大功 率和剛性。,43,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,方肩銑刀,銑削開放或封閉 的槽、面或孔時(shí) 均有上佳表現(xiàn)。,44,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,各種高效銑削方法,45,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,多功能圓刀片銑刀,刀片可多次轉(zhuǎn)位，切削刃強(qiáng) 度高，切削刃強(qiáng)度高；隨切 深不同，其主偏角和切屑負(fù) 載均會(huì)變化，切屑很薄，

17、最 適合加工耐熱合金。,46,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,球頭立銑刀,通用性：仿形銑 和曲面銑，以坡 走銑或螺旋插補(bǔ) 銑加工型腔適用 于高速加工,47,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,各種整體硬質(zhì)合金銑刀,48,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,螺紋銑刀分類,螺紋銑刀,螺紋銑削的優(yōu)點(diǎn)： 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(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(jìn)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

18、，采用硬質(zhì) 合金螺紋銑削可以提高生產(chǎn)率。 。,49,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,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(jī)床運(yùn)動(dòng)實(shí)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(diǎn)是刀具制造成本 較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。,機(jī)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(jià)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。,50,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,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(qiáng)度的工件 材料，絲

19、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(qiáng)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(dá)切削刃，加工軟材料時(shí)， 太大的后角會(huì)導(dǎo)致螺孔擴(kuò)大； 螺旋槽絲錐主要用于盲孔的螺 紋加工。加工硬度、強(qiáng)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(jié)構(gòu)強(qiáng)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。,51,工具系統(tǒng)選擇,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(jī)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(jī)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(jìn)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