数控刀具选型及应用资料PPT课件.ppt

1、数控刀具的基本特点数控刀具的材料及牌号车削刀具的选择及应用铣削刀具的选择及应用工具系统选择数控刀具的基本特征 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。 按照刀具结构分：整体式：钻头、立铣刀等镶嵌式：包括刀片采用焊接和机夹式特殊形式：复合式、减振式等 机夹可转位刀具得到广泛应用，数量上已达到整个数控刀具的30%40%，金属切除率占总数的80%90% 按照切削工艺分：车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等钻削刀

2、具：钻头、铰刀、丝锥等镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等按照切削工艺分： 外圆车刀内孔车刀螺纹车刀常用车刀 面铣刀方肩铣刀仿形铣刀三面刃和螺纹铣刀整体硬质合金铣刀常用铣刀铰刀钻头丝锥钻削刀具粗镗刀精镗刀镗削刀具数控加工对刀具的要求数控加工对刀具的要求 1刀具材料应具有高的可靠性刀具材料应具有高的可靠性2刀具材料应具有高的耐热性、抗热冲击性和高温力学性能刀具材料应具有高的耐热性、抗热冲击性和高温力学性能3数控刀具应具有高的精度数控刀具应具有高的精度4数控刀具应能实现快速更换数控刀具应能实现快速更换5数控刀具应系列化、标准化和通用化数控刀具应系列化、标准化和通用化6数控刀具大量采用机夹可转位刀具数控刀具大

3、量采用机夹可转位刀具7数控刀具大量采用多功能复合刀具及专用刀具数控刀具大量采用多功能复合刀具及专用刀具8数控刀具应能可靠地断屑或卷屑数控刀具应能可靠地断屑或卷屑9数控刀具材料应能适应难加工材料和新型材料加工的需要数控刀具材料应能适应难加工材料和新型材料加工的需要刀具材料应具备基本性能刀具材料应具备基本性能 硬度和耐磨性硬度和耐磨性强度和韧性强度和韧性耐热性耐热性工艺性能和经济性工艺性能和经济性切削刀具材料的硬度和韧性 1923年发明的硬质合金(WC-Co)，其后因添加了TiC、TaC而改善了耐磨性，1969年开发了CVD技术，使涂层硬质合金快速普及。自1974年起，开发了 TiC-TiN系金属

4、陶瓷 YG类硬质合金中添加适量的一般为0.5%3%左右tac碳化钽或nbc碳化铌可提高其硬度和耐磨性tic是一种陶瓷复合材料的增强体.适量添加可使材料的韧性提高高速钢刀具 高速钢(HSS)刀具过去曾经是切削工具的主流，随着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开发了各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具，高速钢凭藉其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面优良的综合性能，在切削某些难加工材料以及在复杂刀具，特别是切齿刀具、拉刀和立铣刀中仍有较大的比重。但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质合金工具代替。硬质合金刀具普通硬质合金新型硬质合金超细晶粒硬质合金涂层硬质合金金属陶瓷粒径在1m以下，这种

5、材料具有硬度高、韧性好、切削力可靠性高等优异性能保持了普通硬质合金机体的强度和韧性，又使表面有很高的硬度和耐磨性TiC(N)基硬质合金，其性能介于陶瓷和硬质合金之间新型硬质合金刀具加工实例新型硬质合金刀具加工实例加工切削参数毛坯尺寸和材料使用刀具主轴转速(r/min)进给速度(mm/min)背吃刀量(mm)加工深度(mm)100X80X50（HRC50）8，4齿（超细晶硬质合金）1000030000.210陶瓷刀具n不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工；n可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料；n刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几

6、十倍，减少了加工中的换刀次数；n可进行高速切削或实现“以车、铣代磨”，切削效率比传统刀具高3-10倍。 超硬刀具 是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚石等。超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。许多切削加工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的应用而起，故超硬刀具已成为切削加工中不可缺少的重要手段。 超硬刀具加工实例硬质合金的分类和标志蓝色，用于未淬硬的一般钢类材料黄色，用于加工不锈钢

7、类材料 切削刀具用硬质合金根据国际标准ISO分类，把所有牌号分成用颜色标志的六大类，分别用P、M、K、N、S、H表示 红色，用于加工铸铁类材料浅绿色，用于加工有色金属类材料茶色，用于难加工类（钛合金等）材料灰色，用于加工淬硬类（HRC45）材料 刀片代号的表示方法 标记示例T N M G 16 04 08 T N - TM切屑方向为右切主切削刃形状刀尖圆角半径刀片厚度刀片切屑刃长刀片槽，孔代号 刀片偏差等级刀片后角刀片形状断削槽代号（各品牌此代号有所不同）普通刀片普通刀片具有单一的刀尖半径，它可在0.1 2.4 mm之间变化，并且表面质量与所用进给直接相关。刀尖半径 表面质量和进给在车削加工中

8、，加工出来的表面质量直接受到刀尖半径和进给率组合的影响。修光刃刀片修光刃)刀片具有经过改进的刀尖，其刀尖半径大约由3到9个不同半径组成。这将增加刀片接触长度并对进给率或表面质量产生积极影响。刀尖圆弧半径的影响刀尖圆弧半径的影响1.刀尖圆弧半径大，表面粗糙度下降。 2.刀尖圆弧半径大，刀刃强度增加。 3.刀尖圆弧半径过大，切削力增加，易产生振动。 4.刀尖圆弧半径大，刀具前、后面磨损减小。 5.刀尖圆弧半径过大，切屑处理性能恶化。 刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径对刀尖的强度及加工表面粗糙度影响很大，一般适宜值选进给量的23倍。 刀尖圆弧小用于刀尖圆弧小用于切深削的精加工。 细长轴加工。 机床刚性差时。

9、 刀尖圆弧大用于刀尖圆弧大用于需要刀刃强度高的黑皮切削，断续切削。大直径工件的粗加工。 机床刚性好时。 切屑形状和刀片槽形选择断屑切屑控制是车削中的一个关键因素，有三种主要的断屑方法可供选择：影响断屑的因素为： 刀片槽形 刀尖半径，re 主偏角， k r 切削深度，ap 进给，fn 切削速度，vc 材料刀片槽形车削槽形可分为三种基本型，优化用于精加工、半精加工和粗加工工序。每一种槽形的断屑范围可以通过进给和切削深度在图表中定义。粗加工 R大切深和高进给率的组合。要求最高切削刃安全性的工序。半精加工 M半精加工到轻型粗加工工序。各种切削深度和进给率的组合。精加工 F小切深和低进给时的工序。要求低

10、切削力的工序。排屑高效的排屑可避免切屑划伤已车削表面，并防止切屑在第二次切削之前卡滞。另外，还必须消除切屑对零件操纵的干扰。改变刀具路径能使排屑方向完全相反，因而可以解决问题。安装在工件下方的“倒置”刀具有利于排屑远离车削表面。刀具路径方向刀具路径方向进入圆角进入圆角在车削进入圆角时，使用在车削进入圆角时，使用93至至95主偏角的刀具。主偏角的刀具。在到达圆角时，刀片切削刃和工件之间的接触长度将变长，在到达圆角时，刀片切削刃和工件之间的接触长度将变长，并会导致断屑问题。为避免长切屑问题，改变刀具路径并并会导致断屑问题。为避免长切屑问题，改变刀具路径并从周边进刀。参见图示。从周边进刀。参见图示。

11、车端面车端面从工件周边向中心进刀。从工件周边向中心进刀。随着车削刀具向中心进刀，切削速度将会降低并在零件随着车削刀具向中心进刀，切削速度将会降低并在零件的中心变为零。由于径向切削力，材料将在刀片切断它的中心变为零。由于径向切削力，材料将在刀片切断它之前断裂。这种飞边的情况总是存在的，但可通过调整之前断裂。这种飞边的情况总是存在的，但可通过调整刀片槽形和进给将其尽可能减少。刀片槽形和进给将其尽可能减少。刀片的夹紧方式各种夹紧方式是为适用于不同的应用范围设计的。为了帮助您选择具体工序的最佳刀具，按照适合性对它们分类，适合性有1-3个等级，3为最佳选择。山特维克可乐满车刀的夹紧方式选择刀片形状的选择

12、正型（前角）刀片：正型（前角）刀片：对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。负型（前角）刀片：负型（前角）刀片：对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。 切削范围代号断屑槽形状 特 点精加工切削FH 精加工专用断屑槽 轻切削SH 适合用于小切深,大进给 大的前角刃口锋利 中切削MV 适用于仿形向上切削加工 正角刀棱锋利 准重切削GH 大进给粗加工 断续、黑皮切削 两面均有断屑槽 重切削HX 不等棱边刀刃不仅刀刃锋利且强度也好 连续或继续加工均适合 断屑槽断屑槽的参数直接影响到切削的卷曲和折断，目前刀片的断屑槽形式较多，各种断屑

13、槽刀片的使用情况不尽相同，选用时一般参照具体的产品样本MITSUBISHI推荐的适用于加工钢材的断屑槽形 选择不同次数的影响如下: 效率： 稳定性：功率和扭矩消耗随齿数 增加而增加降低切削力=降低振动 排屑：齿数越密，排屑槽越小，那么排屑越困难齿数对加工的影响nznfVfepaa fVQ切屑的成形铣刀位置 推荐使用顺铣，因为顺铣才能保证切削由“厚”到薄 出刀时的厚切屑会降低刀片寿命，并大大降低生产效率切屑的成形 铣刀位置 零件有槽或孔时，给加工带来不稳定因素 重设刀具位置，通过编程使出刀时切屑薄出铣刀位置走刀路线+ 切削速度控制 - ve+ 高速铣加工+ 高进给+ 高效率+ 刀片寿命+ 安全

14、刀片中心负荷大 减小进给 减小刀具寿命 机械撞刀 形状误差 更长的程序和加工时间走刀路线走刀路线走刀路线不同主偏角铣刀的切削力不同薄壁零件装夹不牢固的替零件需要形成90角的零件一般加工的首选长悬深减小振动切屑薄，能提高效率多个刃口最强壮一般加工切屑很薄，加工耐热合金的首选铣削公式铣削公式铣削计算 面铣刀直径80mm, 6个刀片刃口 ，若刀片的切削速为150m/min, 问主轴的转速是多少？如果每齿进刀量为fz=0.2mm/z, 问机床的工作台进刀量是多少？如何降低铣削抗力1。 刀杆悬伸过长推荐小主偏角面铣刀，工件壁薄采用90度面铣刀；2。使用正前角铣刀盘和刀片3。当铣削深度浅时使用小刀尖角刀片

15、4。使用物理涂层刀片或非涂层刀片5。降低切削速度提高每齿走刀量面铣刀切削刃面铣刀切削刃各角度的功能各角度的功能 基本刃形基本刃形 前角的正负基本刃形的组合45面铣刀为一般加工首选，背向力大，约等于进给力。加工薄壁零件时，工件会发生挠曲，导致加工精度下降。切削铸铁时，有利于防止工件边缘产生崩落90面铣刀适用于薄壁零件、装夹较差的零件和要求准确90 成形场合，进给力等于切削力，进给抗力大，易振动，要求机床具有较大功率和刚性方肩铣刀铣削开放或封闭的槽、面或孔时均有上佳表现各种高效铣削方法多功能圆刀片铣刀刀片可多次转位，切削刃强度高，切削刃强度高；随切深不同，其主偏角和切屑负载均会变化，切屑很薄，最适

16、合加工耐热合金球头立铣刀通用性：通用性：仿形铣和曲面铣，以坡走铣或螺旋插补铣加工型腔适用于高速加工各种整体硬质合金铣刀螺纹铣刀分类螺纹铣刀螺纹铣削的优点：螺纹铣削免去了采用大量不同类型丝锥的必要性；加工具有相同螺距的任意螺纹直径；加工始终产生的是短切屑，因此不存在切屑处置方面的问题；刀具破损的部分可以很容易地从零件中去除；不受加工材料限制，那些无法用传统方法加工的材料可以用螺纹铣刀进行加工；采用螺纹铣刀，可以按所需公差要求加工，螺纹尺寸是由加工循环控制的；与传统HSS(高速钢)攻丝相比，采用硬质合金螺纹铣削可以提高生产率螺纹铣刀分类 圆柱螺纹铣刀：圆柱螺纹铣刀： 它的螺纹切削刃与丝锥不同，刀具

17、上无螺旋升程，加工中的螺旋升程靠机床运动实现；该刀具既可加工右旋螺纹，也可加工左旋螺纹；适用于钢、铸铁和有色金属材料的中小直径螺纹铣削，切削平稳，耐用度高。缺点是刀具制造成本较高，结构复杂，价格昂贵 机夹螺纹铣刀：机夹螺纹铣刀： 适用于较大直径(如D25mm)的内、外螺纹加工；刀片易于制造，价格较低，有的螺纹刀片可双面切削；抗冲击性能较整体螺纹铣刀稍差丝锥的选择：丝锥的选择：工件材料的可加工性是攻螺纹难易的关键，对于高强度的工件材料，丝锥的前角和下凹量（前面的下凹程度）通常较小，以增加切削刃强度。下凹量较大的丝锥则用在切削扭矩较大的场合，长屑材料需较大的前角和下凹量，以便卷屑和断屑；加工较硬的

18、工件材料需要较大的后角，以减小磨擦和便于冷却液到达切削刃，加工软材料时，太大的后角会导致螺孔扩大；螺旋槽丝锥主要用于盲孔的螺纹加工。加工硬度、强度高的工件材料，所用的螺旋槽丝锥螺旋角较小，这可改善其结构强度丝锥 攻螺纹攻螺纹是在数控铣床和加工中心上加工小螺纹孔最常用的方法 数控车床工具系统镗铣类整体式工具系统工具系统工具系统是针对数控机床要求与之配套的刀具必须可快换和高效切削而发展起来的，是刀具与机床的接口。工具系统分类工具系统分类镗式铣工类具模系块统模块式刀柄模块式刀柄通过将基本刀柄、接杆和加长杆（如需要）进行组合，可以用很少的组件组装成非常多种类的刀柄。 整体式刀柄整体式刀柄用于刀具装配中

19、装夹不改变，或不宜使用模块式刀柄的场合。镗铣类数控工具系统和车床类数控工具系统镗铣类数控工具系统和车床类数控工具系统主要由两部分组成：一是刀具部分，二是工具柄部主要由两部分组成：一是刀具部分，二是工具柄部(刀柄刀柄)、接杆、接杆(接柄接柄)和夹头等装夹工具部分和夹头等装夹工具部分。 JT(BT)40-XS16-75123工具系统型号表示方法工具系统型号表示方法1.柄部型式及尺寸柄部型式及尺寸JT：表示采用国际标准ISO7388号加工中心机床用锥柄柄部； BT：表示采用日本标准MAS403号加工中心机床用锥柄柄部；其后数字为相应的ISO锥度号：如50和40分别代表大端直径69.85和44.45的

20、7:24锥度。2.刀柄用途及主参数刀柄用途及主参数XD 装三面铣刀刀柄MW -无扁尾氏锥柄刀柄XS 装三面刃铣刀刀柄M 有扁尾氏锥柄刀柄Z（J）-装钻夹头刀柄（贾式锥度加J） XP 装削平柄铣刀刀柄用途后的数字表示工具的工作特性，其含义随工具不同而异。 3.工作长度工作长度常用刀柄面铣刀刀柄整体钻夹头刀柄常用刀柄镗刀柄常用刀柄莫式锥度刀柄快换式丝锥刀柄钻夹头刀柄常用刀柄ER弹簧夹头刀柄ER弹簧夹头侧压式立铣刀柄ISO 7388及及DIN 69871的的A型拉钉型拉钉 ISO 7388及及DIN 69871的的B型拉钉型拉钉 MAS BT的拉钉的拉钉拉钉拉钉是带螺纹的零件，常固定在各种工具柄的尾端。机床主轴内的拉紧机构借助它把刀柄拉紧在主轴中。 数控机床刀柄有不同的标准，机床刀柄拉紧机构也不统一，故拉钉有多种型号和规格拉钉的选择：拉钉的选择：根据数控机床说明书选择；对机床自带的拉钉进行测量后来确定注意：注意：如果拉钉选择不当，装在刀柄上使用可能会造成事故。 拉钉的种类及选择