數(shù)控機(jī)床編程與操作2、數(shù)控刀具與選用

1、第2講數(shù)控刀具與選用2.1 數(shù)控機(jī)床對刀具的要求數(shù)控機(jī)床對刀具的要求2.2 數(shù)控刀具的種類數(shù)控刀具的種類2.3 數(shù)控刀具的特點(diǎn)和性能要求數(shù)控刀具的特點(diǎn)和性能要求2.4 數(shù)控刀具材料的類型與選擇數(shù)控刀具材料的類型與選擇2.5 數(shù)控刀具的失效形式數(shù)控刀具的失效形式2.6 數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片與刀片代碼數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片與刀片代碼2.7 數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片的夾緊數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片的夾緊2.8 數(shù)控車削刀具（可轉(zhuǎn)位刀片）的選擇數(shù)控車削刀具（可轉(zhuǎn)位刀片）的選擇2.9 數(shù)控銑削刀具的選擇數(shù)控銑削刀具的選擇2.10 對刀儀與對刀塊對刀儀與對刀塊 第2講數(shù)控刀具與選用2.1 數(shù)控機(jī)床對刀具的要求數(shù)控機(jī)床對刀具的要求2.高的可靠

2、性3.較高的刀具耐用度4.高精度5.可靠的斷屑及排屑措施6.精確迅速的調(diào)整7.自動快速的換刀8.刀具標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化及復(fù)合化1.適應(yīng)高速切削要求，具有良好的切削性能 第2講數(shù)控刀具與選用2.2 數(shù)控刀具的種類數(shù)控刀具的種類數(shù)控刀具的分類方式有以下幾種：1.從結(jié)構(gòu)上分類（1）整體式 由整塊材料磨制而成，使用時(shí)根據(jù)不同用途將切削部分磨成所需形狀。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可靠、更換迅速等。（2）鑲嵌式 分為焊接式和機(jī)夾式。機(jī)夾式又可根據(jù)刀體結(jié)構(gòu)不同，分為不轉(zhuǎn)位刀具和可轉(zhuǎn)位刀具。 第2講數(shù)控刀具與選用（3）減振式 當(dāng)?shù)毒叩墓ぷ鏖L度與直徑比大于4時(shí)，為了減少刀具的振動，提高加工精度，應(yīng)該采用特

3、殊結(jié)構(gòu)的刀具。減振式刀具主要用在鏜孔加工上。 （4）內(nèi)冷式 內(nèi)冷式刀具的切削冷卻液通過機(jī)床主軸或刀盤流到刀體內(nèi)部，并從噴孔噴射到刀具切削刃部位。（5）特殊式包括強(qiáng)力夾緊、可逆攻螺紋、復(fù)合刀具等?，F(xiàn)行數(shù)控機(jī)床的刀具主要采用不重磨機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具。 第2講數(shù)控刀具與選用2.從制造材料上分類 高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、聚晶金剛石刀具。目前數(shù)控機(jī)床的刀具主要使用硬質(zhì)合目前數(shù)控機(jī)床的刀具主要使用硬質(zhì)合金刀具。金刀具。3.從切削工藝上分類 （1）車削刀具 有外圓車刀、端面車刀、內(nèi)孔車刀、和成形車刀等。（2）鉆削刀具 有普通麻花鉆、可轉(zhuǎn)位淺孔鉆和擴(kuò)孔鉆等。（3）鏜削刀具 有單刃鏜刀、

4、多刃鏜刀和多刃組合鏜刀等。（4）銑削刀具 有面銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、模具銑刀和成形銑刀等。 第2講數(shù)控刀具與選用車削刀具車削刀具麻花鉆麻花鉆擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔鉆 第2講數(shù)控刀具與選用 鉆削刀具鉆削刀具鏜刀鏜刀 第2講數(shù)控刀具與選用各種銑削刀具各種銑削刀具 第2講數(shù)控刀具與選用2.3 數(shù)控刀具的特點(diǎn)和性能要求數(shù)控刀具的特點(diǎn)和性能要求1.數(shù)控刀具的特點(diǎn) 為了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機(jī)床上刀具高效、多能、快換和經(jīng)濟(jì)的目的，數(shù)控機(jī)床上所使用的刀具必須具備以下特點(diǎn)： 數(shù)控刀具必須有很高的切削效率 數(shù)控刀具必須有高的精度和重復(fù)定位精度 要求刀具很高的可靠性和耐用度 可實(shí)現(xiàn)刀具尺寸的預(yù)調(diào)和快速換刀 第2講數(shù)控刀具與選用 具有

5、一個(gè)比較完善的工具系統(tǒng) 要建立刀具管理系統(tǒng) 有刀具在線監(jiān)控及尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)2.數(shù)控刀具的性能要求 為適應(yīng)數(shù)控機(jī)床加工精度高、加工效率高、加工工序集中以及零件裝夾次數(shù)少的要求，數(shù)控機(jī)床對所用的刀具還有許多性能上的要求： 刀片、刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù)的規(guī)范化 刀片或刀具材料以及切削參數(shù)與被加工工件的材料之間匹配的選用原則 第2講數(shù)控刀具與選用 刀片或刀具的耐用度及經(jīng)濟(jì)壽命指標(biāo)的合理化 刀片或刀柄定位基準(zhǔn)的優(yōu)化 刀片與刀柄對機(jī)床主軸相對位置的要求 對刀柄的強(qiáng)度、剛性及耐磨性的要求 對刀柄的轉(zhuǎn)位、裝拆和重復(fù)精度的要求 刀片與刀柄切入位置和方向的要求 刀片與刀柄剛度的通用化、規(guī)則化、系列化 第2講數(shù)控刀具

6、與選用2.4 數(shù)控刀具材料的類型與選擇數(shù)控刀具材料的類型與選擇1.刀具切削部分的材料必須具備的性能條件（1）較高的硬度和耐磨性（2）足夠的強(qiáng)度和韌性（3）較高的耐熱性（4）較好的導(dǎo)熱性（5）良好的工藝性 第2講數(shù)控刀具與選用2.刀具材料 目前所采用的刀具材料，主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼、聚晶金剛石。（1）高速鋼 高速鋼是一種加入了鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高速合金工具鋼。由于高速鋼容易磨出鋒利切削刃，能鍛造，所以在復(fù)雜刀具上廣泛使用。 按用途不同，高速鋼可分為通用型高速鋼和高性能高速鋼。 第2講數(shù)控刀具與選用（2）硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金的硬度（89HRA93HRA）、耐磨性都很高，其

7、切削性能比高速鋼高得多，刀具耐用度可提高幾倍到幾十倍，但硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度為0.9GPa1.5GPa，比高速鋼低得多，沖擊韌度也較差，故不能像高速鋼刀具那樣承受大的切削振動和沖擊負(fù)荷。 硬質(zhì)合金由于切削性能優(yōu)良，因此被廣泛用作刀具材料。絕大多數(shù)的車刀片和端銑刀片都采用硬質(zhì)合金制造；深孔鉆、鉸刀等刃具也廣泛采用硬質(zhì)合金；一些復(fù)雜刀具如滾齒滾刀也采用硬質(zhì)合金。 第2講數(shù)控刀具與選用 按照ISO標(biāo)準(zhǔn)以硬質(zhì)合金的硬度、抗彎強(qiáng)度等指標(biāo)為依據(jù)，將切削用硬質(zhì)合金分為三類：P類（相當(dāng)于我國的YT類）、K類（相當(dāng)于我國的YG類）和M類（相當(dāng)于我國的YM類）。P類硬質(zhì)合金常用牌號有YT5、YT、14、YT15及Y

8、T30，主要用于加工黑色金屬（鋼料）。K類硬質(zhì)合金常用牌號有YG3X、YG6X、YG6、YG8等，主要用于加工鑄鐵及有色金屬。M類硬質(zhì)合金常用牌號有YW和YW，主要用于加工長切屑或短切屑的黑色金屬和有色金屬。 第2講數(shù)控刀具與選用 （3）陶瓷刀具材料 陶瓷刀具材料是在陶瓷機(jī)體中添加各種碳化物、氮化物、硼化物和氧、氮化物等并按照一定生產(chǎn)工藝制成的。 它具有很高的硬度、耐磨性、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性等獨(dú)特的優(yōu)越性，在高速切削范圍以及加工某些難加工材料，特別是加熱切削方面應(yīng)用廣泛。 陶瓷不僅用于制造各種車刀、鏜刀，也開始用于制造成形車刀、鉸刀及銑刀等刀具。在數(shù)控機(jī)床和加工中心加工過程中，正是由于陶瓷刀具

9、所具備的優(yōu)異切削性能及高的可靠性，使數(shù)控機(jī)床的高自動化、高生產(chǎn)率的性能得以發(fā)揮。 第2講數(shù)控刀具與選用 陶瓷刀具材料的品種牌號很多，按其主要成分大致可分為以下三類：氧化鋁系陶瓷 優(yōu)點(diǎn)是硬度及耐磨性高，缺點(diǎn)是脆性大、抗彎強(qiáng)度低，抗熱沖擊性能差。多用于鑄鐵及調(diào)質(zhì)鋼的高速加工。 氮化硅系陶瓷復(fù)合氮化硅-氧化鋁系陶瓷 用于加工淬硬鋼、冷硬鑄鐵、石墨制品及玻璃鋼等材料。 第2講數(shù)控刀具與選用2.5 數(shù)控刀具的失效形式數(shù)控刀具的失效形式 在數(shù)控加工過程中，當(dāng)?shù)毒吣p到一定程度，崩刃、卷刃（塑變）或破損時(shí)，刀具即喪失了其加工能力而無法保證零件的加工質(zhì)量，這種現(xiàn)象稱為刀具失效。刀具破損的主要形式及其產(chǎn)生的原因

10、有以下方面。1.后刀面磨損 后刀面磨損是指由機(jī)械交變應(yīng)力引起的出現(xiàn)在刀具后刀面上的摩擦磨損。2.邊界磨損 邊界磨損主要原因是工件表面硬化及鋸齒狀切屑造 成的摩擦。解決措施是降低切削速度和進(jìn)給速度，同時(shí)選擇耐磨刀具材料，并增大刀具的前角使得切削刃鋒利。 第2講數(shù)控刀具與選用3.前刀面磨損 前刀面磨損主要由切屑和工件材料的接觸，以及對發(fā)熱區(qū)域的擴(kuò)散引起。應(yīng)該采用降低切削速度和進(jìn)給速度，同時(shí)采用涂層硬質(zhì)合金材料來達(dá)到減小前刀面磨損的目的。4.塑性變形 指切削刃在高溫或高應(yīng)力作用下產(chǎn)生的變形?？梢酝ㄟ^降低切削速度和進(jìn)給速度，選擇耐磨性高高和導(dǎo)熱性能好的刀具材料等措施來達(dá)到減少塑性變形的目的。5.積屑瘤

11、 積屑瘤是指工件材料在刀具上的粘附物質(zhì)。可以采取提高切削速度，選擇涂層硬質(zhì)合金或金屬陶瓷等刀具材料，并在加工過程中使用冷卻液等對策。 第2講數(shù)控刀具與選用6.刃口剝落 主要由斷續(xù)切削、切屑排除不流暢等因素造成。應(yīng)在加工時(shí)降低進(jìn)給速度、選擇韌性好的刀具材料和切削刃強(qiáng)度高的刀片，來避免刃口剝落現(xiàn)象的產(chǎn)生。7.崩刃 崩刃產(chǎn)生的主要原因有刀具刃口的過度磨損和較高的加工應(yīng)力，也可能是由刀具材料過硬、切削刃強(qiáng)度不足以及進(jìn)給量太大造成。8.熱裂紋熱裂紋會降低工件表面的加工質(zhì)量，并導(dǎo)致刃口剝落。 第2講數(shù)控刀具與選用2.6 數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片與刀片代碼數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片與刀片代碼 從刀具的材料方面，數(shù)控機(jī)床使用的刀具

12、材料主要是各類硬質(zhì)合金。從刀具的結(jié)構(gòu)方面，數(shù)控機(jī)床主要采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具。 選用機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀片，首先要了解各類機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀片的表示規(guī)則和各代碼的含義。按照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO1832-1985中可轉(zhuǎn)位刀片的代碼表示方法，刀片代碼由10位字符串組成其排列順序如下：1 2 3 4 5 6 7 8 9 - 10其中每一位字符串代表刀片某種參數(shù)的意義：1 刀片的幾何極其夾角形狀2 刀片主切削刃后角（發(fā)角）3 刀片內(nèi)接圓直徑d與厚度s的精度級別 第2講數(shù)控刀具與選用4 刀片型式、緊固方法或斷屑槽5 刀片邊長、切削刃長度6 刀片厚度7 刀尖圓角半徑r或主偏角r或修光刃后角a8 切削刃狀態(tài)，刀尖切削刃或倒棱切

13、削刃9 進(jìn)刀方向或倒刃寬度10 廠商的補(bǔ)充符號或倒刃角度 第2講數(shù)控刀具與選用例如：車刀可轉(zhuǎn)位刀片TNUM160408ERA2的表示含義T 60三角形刀片形狀；N 法后角為0；U 內(nèi)接圓直徑d為6.35mm時(shí)；刀尖轉(zhuǎn)位尺寸允差0.13mm內(nèi)接圓允差0.08mm，厚度允差0.13mm；M 圓柱孔單面斷屑槽；16 刀刃長度16mm；08 刀尖圓弧半徑0.8mm；E 刀刃倒圓；R 向左方向切削；A2 直溝卷屑槽，槽寬2mm。 第2講數(shù)控刀具與選用2.7 數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片的夾緊數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片的夾緊 可轉(zhuǎn)位刀片的刀具由刀片、定位元件、夾緊元件和刀體組成，為了使刀具能達(dá)到良好的切削性能，對刀片的夾緊元件有以

14、下基本要求： 夾緊可靠，不允許刀片松動和移動。 定位準(zhǔn)確，確保定位精度和重復(fù)精度。 排屑流暢，有足夠的排屑空間。 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，制造成本低，轉(zhuǎn)位動作快，換 刀時(shí)間較短。 常見可轉(zhuǎn)位刀片的夾緊方式通常采用的有杠桿式、楔塊上壓式夾緊等。 第2講數(shù)控刀具與選用楔塊上壓楔塊上壓式式夾緊夾緊依靠銷與楔塊的壓下力將依靠銷與楔塊的壓下力將刀片夾緊。刀片夾緊。 第2講數(shù)控刀具與選用杠桿式夾緊杠桿式夾緊依靠螺釘旋緊壓靠杠桿，由杠桿的力壓緊刀片達(dá)到夾固。 第2講數(shù)控刀具與選用2.8 數(shù)控車削刀具（可轉(zhuǎn)位刀片）的選擇數(shù)控車削刀具（可轉(zhuǎn)位刀片）的選擇 數(shù)控機(jī)床刀具按照裝夾、轉(zhuǎn)換方式主要分為兩大類：車削系統(tǒng)刀具和

15、鏜削系統(tǒng)刀具。車削系統(tǒng)刀具由刀片（刀具）、刀體、接柄（柄體）、刀盤所組成，通過刀具夾持系統(tǒng)（或刀具夾持裝置）固定在數(shù)控車床上。 普通數(shù)控車床刀具主要采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片的刀具。所以車削系統(tǒng)刀具和普通數(shù)控車床刀具的選擇主要是可轉(zhuǎn)位刀片的選擇。 應(yīng)當(dāng)根據(jù)被加工零件的材料、表面粗糙度要求和加工余量等條件，來決定刀片的類型。 第2講數(shù)控刀具與選用車削加工中刀片的選擇方法：1.刀片材料的選擇 主要根據(jù)被加工工件的材料、被加工表面的精度要求、切削載荷的大小以及切削加工過程中有無沖擊和振動等條件決定。2.刀片尺寸選擇 刀片尺寸的大小取決于有效切削刃的長度L，有效切削刃的長度L與背吃刀量和主偏角有關(guān)。3.刀片形

16、狀的選擇 刀片形狀主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素來選擇刀尖強(qiáng)度漸增振動趨于升高 第2講數(shù)控刀具與選用各種車刀刀片各種車刀刀片 第2講數(shù)控刀具與選用4.刀片的刀尖半徑選擇 刀尖圓弧半徑的大小直接影響刀尖的強(qiáng)度和被加工零件的表面粗糙度。刀尖圓弧半徑越大，表面粗糙度值增大，切削力增大且易產(chǎn)生振動，切削性能下降，但刀刃強(qiáng)度增加，刀具前后刀面的磨損減少。 選擇原則為：在背吃刀量較小的精加工、細(xì)長軸加工或機(jī)床剛度較差的情況下，選取刀尖圓弧半徑較小些；在需要刀刃強(qiáng)度高、零件直徑大的粗加工中，選用刀尖圓弧半徑較大些。刀尖圓弧半徑一般適宜選取為進(jìn)給量的23倍。 第2講數(shù)控

17、刀具與選用2.9 數(shù)控銑削刀具的選擇數(shù)控銑削刀具的選擇1.數(shù)控銑床鏜削系統(tǒng)刀具的選擇 數(shù)控銑床刀具主要為鏜削系統(tǒng)刀具。鏜削系統(tǒng)刀具由刀片（刀具）、刀桿（或柄體）、主軸或刀片（刀具）、工作頭、連接桿、主柄、主軸組成。 鏜銑削系統(tǒng)刀具在加工中心和帶刀庫的數(shù)控銑床中采用模塊式工具系統(tǒng)，不帶刀庫的數(shù)控銑床也采用此結(jié)構(gòu)，不同之處只是手動換刀。不帶刀庫的數(shù)控銑床也普遍采用快換式銑夾頭。 第2講數(shù)控刀具與選用2.銑刀類型的選擇 銑刀類型應(yīng)與被加工工件的尺寸與表面形狀相適合。加工較大的平面應(yīng)選擇面銑刀；加工凸臺、凹槽及平面輪廓應(yīng)選擇立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔可選擇鑲硬質(zhì)合金的銑刀；加工曲面常采用球頭銑刀；

18、加工曲面較平坦的部位采用環(huán)形銑刀；加工空間曲面、模具型腔或凸模成形表面多選用模具銑刀；加工封閉的鍵槽選擇鍵槽銑刀。3.銑刀類參數(shù)的選擇（1）面銑刀主要參數(shù)的選擇 可轉(zhuǎn)位面銑刀的直徑為16630mm。粗銑時(shí)銑刀直徑應(yīng)小些，精銑時(shí)銑刀直徑應(yīng)大些，盡量包容工件的整個(gè)加工寬度。因?yàn)殂娤骷庸r(shí)沖擊力較大，所以刀具前角應(yīng)小些，硬質(zhì)合金刀具的前角應(yīng)更小。銑削加工強(qiáng)度高和硬度高的工件材料可選用負(fù)前角。 第2講數(shù)控刀具與選用（2）立銑刀主要參數(shù)的選擇 根據(jù)工件的材料、刀具的加工性質(zhì)，立銑刀的參數(shù)與刀角度的選取如下圖所示：工件材料鋼鑄鐵鑄鐵前角10 2010 1510 15銑刀直徑小于10mm10mm20mm大于20mm后角252016 第2講數(shù)控刀具與選用4.刀具長度尺寸的確定 刀具長度一般是指主軸端面至刀尖的距離。其中包括刀柄和刀具兩部分。刀具長度的確定原則是：在滿足