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1、书山有路勤为径，书山有路勤为径，学海无涯苦作舟学海无涯苦作舟2023年1月16日星期一数控切削刀具培训课件数控切削刀具培训课件 标准化数控机床刀具的特点：数控机床刀具的特点：系列化规格化模块化通用化 具有较高的强度、较好的刚度和抗振性能 对数控刀具有如下要求对数控刀具有如下要求:高精度、高可靠性和较强的适应性 能够满足高切削速度和大进给量的要求 刀具耐磨性及刀具的使用寿命长，刀具材料和切削参数与被加工件材料之间要适宜 刀片与刀柄要通用化、规格化、系列化、标准化，相对主轴要有较高位置精度，转位、拆装时要求重复定位精度高，安装调整方便 刀具切削部分的材料应具备如下性能：刀具切削部分的材料应具备如下

2、性能：高的硬度 足够的强度和韧性 高的耐磨性和耐热性优良的导热性良好的工艺性与经济性 刀具材料 硬质合硬质合金金 高速钢高速钢 陶瓷陶瓷 聚晶金聚晶金刚石刚石(PCD)立方氮立方氮化硼化硼(CBN)高合金工具钢，具有良好的工艺性，能制成复杂的刀具。包括：W系高速钢和Mo系高速钢。切削速度通常小于30m/min。一、高速钢一、高速钢二、硬质合金二、硬质合金比高速钢硬得多。允许的切削速度比高速钢高410倍，切削速度可达100m/min以上。材料越硬就越脆，越耐磨，在使用时需要高速平稳，防止冲击和振动。数控机床上常用高速钢刀具和硬质合金刀具。国际标准化组织规定，切削加工用硬质合金按其排屑类型和被加工

3、材料分为三大类：K类、P类和M类，类似于国家标准中的YG类、YT类、和YW类。根据被加工材料及适用的加工条件，每大类中又分为若干组，用两位阿拉伯数字表示，每类中组号数字越大，其耐磨性越低、韧性越高，因此，组号数字越大，可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。从另一个方面讲，组号数字越小，硬度越高，韧性越差，适用于精加工；反之，组号数字越大，适用于粗加工。钨钴类钨钴类 钨钛钴钨钛钴类类 钨钛钴钨钛钴钽（铌）钽（铌）类类 ISO标准代号是K类，国内代号为YG。适合加工短切屑黑色金属（铸铁），有色金属以及非金属。ISO标准代号是P类，国内代号为YT。适合加工长切屑黑色金属（塑性好的低碳钢）

4、，常用于加工钢材。ISO标准代号是M类，国内代号为YW。综合性能好，既可加工铸铁又可加工钢材及有色金属，常用于不锈钢。硬质合金的常见类型：硬质合金的常见类型：陶瓷特耐高温，在2000度条件下，仍具有高的硬度，非常耐磨，耐磨性是硬质合金的5倍，但是，韧性很低，不能承受冲击，适用于精加工和高速切削。三、陶瓷三、陶瓷 四、立方氮化硼四、立方氮化硼 立方氮化硼刀具适用于加工高硬度淬火钢、冷硬铸铁和高温合金材料。它不宜加工塑性大的钢件和镍基合金，也不适合加工铝合金和铜合金，通常采用负前角的高速切削。硬度很高，耐磨性好(硬质合金的6080倍)，有锋利的刀刃。在以车代磨加工淬火钢时，可用陶瓷、立方氮化硼刀具

5、；加工有色金属和非金属材料，砂轮修磨时，可用聚晶金刚石刀片。五、聚晶金刚石五、聚晶金刚石 六、表面涂层材料六、表面涂层材料涂层材料是在韧性较好的硬质合金基体上或高速钢基体上，涂覆一层耐磨性较高的难熔金属化合物而制成。涂层刀具有比基体高得多的硬度、抗氧化性能、抗粘接性能以及低的摩擦系数。高速钢基体涂层刀具耐用度可提高210倍，硬质合金基体刀具提高13倍。加工材料硬度愈高，涂层效果愈好。在刀具寿命相同的前提下，可提高切削速度25%30%。涂层刀具经过钝化处理，切削刃锋利程度减小，不适合进给量很小的精密切削。高速钢刀具高速钢刀具 硬质合金刀硬质合金刀具具 立方氮化硼刀具立方氮化硼刀具 陶瓷刀具陶瓷刀

6、具 车削刀具车削刀具 孔加工刀具孔加工刀具 金刚石刀具金刚石刀具 整体式整体式 焊接式焊接式 内冷式内冷式 机夹式机夹式 减振式减振式 铣削刀具铣削刀具 刀具材刀具材料料 刀具结刀具结构构切削工切削工艺艺 整体式刀具是指刀具切削部分和夹持部分为一体式结构的刀具。制造工艺简单，刀具磨损后可以重新修磨。机夹式刀具分为机夹可转位刀具和机夹不可转位刀具。数控机床一般使用标准的机夹可转位刀具。依靠螺钉旋紧压靠杠杆，由杠杆的力压紧刀片达到夹固的目的机夹可转位刀具一般由刀片、刀垫、刀体和刀片定位夹紧元件组成。机夹式可转位刀片的代码由10位字符组成。“数控工具系统”为刀具系统(+换刀系统)常用W(外凸六边形)

7、，S(正方形)，T(等边三角形)，R（圆形），D（55菱形），V（35菱形）。第7位数值表示刀尖圆弧半径。链条式 转盘式 加工中心的刀库加工中心的刀库 1.刀柄刀柄刀柄是机床主轴和刀具之间的连接工具。能够安装各种刀具，已经标准化和系列化。加工中心上一般采用7：24圆锥刀柄，这类刀柄不自锁，换刀方便。实训时使用的是BT40。高速加工时用直刀柄(或叫短刀柄HSK)2.工具系统工具系统 工具系统一般由与机床主轴连接的刀柄、延伸部分的连杆和工作部分的刀具组成。镗铣类工具系统分为整体式结构和模块式结构两类。整体式结构整体式结构将刀柄和连杆制造在一起。我国TSG82属于这类，缺点是使用的锥柄型号较多。模块

8、式结构模块式结构由主柄模块、中间模块和工作模块组成。如瑞士的山特维克公司的模块式刀具系统。（1）被加工工件的材料类别（黑色金属，有色金属或合金）被加工工件的材料类别（黑色金属，有色金属或合金）（2）工件毛坯的成形方法（铸造，锻造，型材等）工件毛坯的成形方法（铸造，锻造，型材等）（3）切削加工工艺方法（车，铣，钻，扩，铰，镗，粗加工，）切削加工工艺方法（车，铣，钻，扩，铰，镗，粗加工，半精加工，精加工等）半精加工，精加工等）（4）工件的结构与几何形状，精度，加工余量以及刀具能承受）工件的结构与几何形状，精度，加工余量以及刀具能承受的切削用量等因素的切削用量等因素（5）其他因数包括生产条件和生产类

9、型）其他因数包括生产条件和生产类型 选择正确的、快速装夹的刀杆刀柄 1.1.刀具的选择原则刀具的选择原则 尽可能选择标准化、系统化刀具 精加工时选用无涂层刀片及小的刀尖圆弧半径 选择较大主偏角（大于75，接近90）；粗加工时选用负刃倾角刀具，精加工时选用正刃倾角刀具 尽可能选择大的刀杆横截面尺寸，较短的长度尺寸提高刀具的强度和刚度，减小刀具振动 2.选择车削刀具的考虑要点选择车削刀具的考虑要点 数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀柄都有标准。刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金等。数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀、端面车刀、外螺纹刀、切断刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、孔

10、加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）。刀片的夹紧方式选择。刀片材刀片材料选择料选择 刀片尺寸刀片尺寸选择选择 刀尖半刀尖半径选择径选择 高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方碳化硼或金刚石。有效切削刃长度、主偏角等 粗加工、工件直径大、要求刀刃强度高、机床刚度大时选大的刀尖半径取大值；反之取较小半径值可转位刀片的选择：可转位刀片的选择：刀片形刀片形状选择状选择 依据表面形状、切削方式、刀具寿命等 选择前角、刀片形状与刀尖夹角和断屑槽。3.选择铣削刀具的考虑要点选择铣削刀具的考虑要点在数控铣床上使用的刀具主要是立铣刀、面铣刀、球头刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等。铣刀类型的选择铣刀类型的选择

11、 面铣刀主要参数选面铣刀主要参数选择：择：直径直径、几何参几何参数数，圆形刀片铣刀圆形刀片铣刀球头刀主要球头刀主要参数选择参数选择 立铣刀主要立铣刀主要参数选择参数选择 铣刀参数的选择铣刀参数的选择 各种孔加工刀具 实训目的实训目的（1）了解数控加工对刀具的要求、刀具材料、刀具应用范围。（2）熟悉可转位刀片的代码含义、标注方法以及选用。（3）了解数控机床工具系统。（4）学会数控机床刀具的选用方法。实训难点与重点实训难点与重点（1）可转位刀片。（2）数控加工工具系统。加工如图所示零件。零件材料：45钢毛坯尺寸：36100mm。为该加工选择刀具 数控铣床上加工如图所示零件。零件材料：HT200毛坯

12、尺寸：170mm110mm50mm。选择加工该零件的加工刀具。零件上表面加工采用面铣刀，一次完成切削，刀径比面宽20%可选125；加工零件的60外圆柱面及其台阶面采用立铣刀，一次完成切削，可选63；铣削外轮廓时，立铣刀直径的大小不受加工表面形状的限制，通常不要选得太大或太小即可，可选25；选择加工孔的刀具时，刀具的直径要与所加工孔的尺寸相适应。如下表所示 刀具材料具备的性能（5 5）良好的工艺性与经济）良好的工艺性与经济性性刀具不但要有良好的切削性能，本身还应刀具不但要有良好的切削性能，本身还应该易于制造，这要求刀具材料有较好的工该易于制造，这要求刀具材料有较好的工艺性，如锻造、热处理、焊接、

13、磨削、高艺性，如锻造、热处理、焊接、磨削、高温塑性变形等功能。温塑性变形等功能。经济性也是刀具材料的重要指标之一，选经济性也是刀具材料的重要指标之一，选择刀具时，要考虑经济效果，以降低生产择刀具时，要考虑经济效果，以降低生产成本。成本。硬质合金代号数组规律 刀具材料涂层材料 刀具分类整体式刀具 刀具分类焓接式刀具 刀具分类机夹式刀具 刀具分类内冷式刀具中心冷却 刀具分类减振刀具 刀具分类铣削刀具 刀具分类车削刀具外圆车刀内孔车刀螺纹车刀 刀具分类孔加工刀具 车刀常见夹装方式 车刀常见刀片形状D型55R型T型60V型35W型80外圆车刀内孔车刀 可转位车刀柄的选择刀片的夹紧方式各种夹紧方式是为适

14、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。常见数控车刀 车刀片形状的选择正型（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：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。刀片形状的选择 车刀片形状的选择一般外圆车削常用80凸三角形、四方形和80 菱形刀片；仿形加工常用55、35 菱形和圆形刀片；在机床刚性、功率允许的条件下，大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小的刀片。刀尖圆弧半径的作用刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径对刀尖

15、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倍刀尖圆弧半径的影响刀尖圆弧半径的影响l刀尖圆弧半径大，表面粗糙度下降l刀尖圆弧半径大，刀刃强度增加 l刀尖圆弧半径过大，切削力增加，易产生振动l刀尖圆弧半径大，刀具前、后面磨损减小 l刀尖圆弧半径过大，切屑处理性能恶化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 断屑槽的作用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MITSUBISH

16、I推荐的适用于加工钢材的断屑槽形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 常见数控铣刀 面铣刀主要参数选择铣刀直径在16630）：粗铣时直径选小的，精铣时最好能包容待加工表面的整个宽度。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

17、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，进给抗力大，易振动，要求机床具有较大功率和刚性。面铣刀主要参数选择依据工件材料和刀具材料以及加工性质确定其几何参数：铣削加工通常选前角小的铣刀，强度硬度高的材料选负前角，工件材料硬度不大选大后角、硬的选小后角，粗齿铣刀选小后角，细齿铣刀取大后角，铣刀的刃倾角通常在-度，主偏角在度 圆形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，最适合加工耐热合。立铣刀主要参数选择a)、刀具半径r应小于零件内轮廓最小曲率半径b)、零件的加工高度H（1/41/6）rc)、不通孔或深槽选取l=H

18、+(510)mmd)、加工外形及通槽时选取l=H+r+(510)mme)、加工肋时刀具直径为D=(510)bf)、粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径DD=d+2sin(/2)-1/1-sin(/2)球头刀主要参数选择曲面精加工时采用球头铣刀。球头铣刀的球半径应尽可能选得大一些，以增加刀具刚度，提高散热性，降低表面粗糙度值。加工凹圆弧时的铣刀球头半径必须小于被加工曲面的最小曲率半径。各种刀柄镗刀柄莫式锥度刀柄快换式丝锥刀柄钻夹头刀柄 刀尖不过工件中心的影响 数控车削刀具的选择实训90外圆车刀4mm切槽刀 数控车削刀具的选择实训普通外螺纹车刀4mm切槽刀 数控铣削刀具的选择实训零件及去除材料部分125面铣刀 数控铣削刀具的选择实训63立铣刀13麻花钻22锪孔刀38钻 数控铣削刀具的选择实训40精镗刀39.7粗镗刀25立铣刀 球头刀主要参数选择各种刀柄侧向夹紧式液压夹紧式冷缩夹紧式弹簧夹头式各种刀柄低速刀柄高速刀柄各种刀柄增速刀柄中心冷却刀柄多刀刀柄角度刀柄各种刀柄ER弹簧夹头刀柄ER弹簧夹头侧压式立铣刀柄