數(shù)控刀具基礎(chǔ)知識課件

1、數(shù)控刀具基礎(chǔ)知識鷹普機械（無錫）有限公司車削工時的變遷數(shù)控機床對刀具材料的要求A較高的硬度和耐磨性 刀具切削部分的硬度必須高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。刀具材料在常溫下的硬度應(yīng)在HRC62以上。足夠的強度和韌性 刀具在切削過度中承受很大的壓力，有時在沖擊和振動條件下工作，要使刀具不崩刃和折斷，刀具材料必須具有足夠的強度和韌性，一般用抗彎強度表示刀具材料的強度，用沖擊值表示刀具材料的韌性。數(shù)控機床對刀具材料的要求B較高的耐熱性 耐熱性指刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強度及韌性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指標，這種性能也稱刀具材料紅硬性。較好的導(dǎo)熱性 刀具材料的

2、導(dǎo)熱系數(shù)越大，刀具傳出的熱量越多，有利于降低刀具的切削溫度和提高刀具的耐用度。良好的工藝性 為便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工藝性能，如刀具材料的鍛造、軋制、焊接、切削加工和可磨削性、熱處理特性及高溫塑性變形性能，對于硬質(zhì)合金和陶瓷刀具材料還要求有良好的燒結(jié)與壓力成形的性能。刀具材料種類 高速鋼 高速鋼是由W、Cr、Mo等合金元素組成的合金工具鋼，具有較高的熱穩(wěn)定性，較高的強度和韌性，并有一定的硬度和耐磨性，因而適合于加工有色金屬和各種金屬材料，又由于高速鋼有很好的加工工藝性，適合制造復(fù)雜的成形刀具，特別是粉沬冶金高速鋼，具有各向異性的機械性能，減少了淬火變形，適合于制造精密與復(fù)雜

3、的成形刀具。刀具材料種類 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金具有很高的硬度和耐磨性，切削性能比高速鋼好，耐用度是高速鋼的幾倍至數(shù)十倍，但沖擊韌性較差。由于其切削性能優(yōu)良，因此被廣泛用作刀具材料 種類成分ISO標準應(yīng)用范圍YTWC-TiC-CoP加工鋼、不銹鋼和長切屑可鍛鑄鐵YGWC-CoK加工鑄鐵、冷硬鑄鐵、短切屑鑄鐵、淬火鋼和有色金屬YWWC-TiC-TaC(NbC)CoM加工鑄鋼、錳鋼、合金鑄鐵、奧氏體不銹鋼、可鍛鑄鐵、易切屑鋼和耐熱鋼切削刀具用硬質(zhì)合金分類及標志P類用于加工長切屑的鋼件M類用于加工不銹鋼件K類用于加工短切屑的鑄鐵件N類用于加工短切屑的非鐵材料S類用于加工難加工材料H類用于加工硬材料刀具材料

4、種類 涂層刀片1）CVD氣相沉積法涂層涂層物質(zhì)為TiC，使硬質(zhì)合金刀具耐用度提高1-3倍。涂層厚；刃口鈍；利于提高速度壽命。2）PVD物理氣相沉積法涂層涂層物質(zhì)為TiN、TiAlN和Ti(C,N)，使硬質(zhì)合金刀具耐用度提高2-10倍。涂層薄；刃口鋒利；利于降低切削力。涂層最大厚度16um刀具材料和種類 CBN和PCD立方氮化硼（CBN）立方氮化硼硬度和導(dǎo)熱性能僅次于金剛石，有很高的熱穩(wěn)定性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，因此適用于加工淬火鋼、硬鑄鐵、高溫合金和硬質(zhì)合金。聚晶金剛體（PCD）聚晶金剛體作為切削刀具使用時，燒結(jié)在硬質(zhì)合金基體上，可對硬質(zhì)合金、陶瓷、高硅鋁合金等耐磨、高硬度的非金屬和非鐵合金材料

5、進行精加工。 ISO機夾刀片材料分類法：鋼 件：P05 P25 P40 不銹鋼：M05 M25 M40 鑄 鐵：K05 K25 K30數(shù)字越小表示刀片越硬，刀具的耐磨性越好，抗沖擊性能較差。數(shù)字越大表示刀片越軟，刀具的抗沖擊性能越好，耐磨性較差?？赊D(zhuǎn)位刀片型號與ISO表示規(guī)則 1 表示為刀片形狀的代碼2 表示為主切削刃后角的代碼 3 表示為刀片尺寸公差的代碼 級別符號公差mm公差inches厚度尺寸參數(shù)內(nèi)切圓 直徑厚度尺寸參數(shù)內(nèi)切圓直徑A0.0050.0250.0250.00020.0010.0010F0.0050.0250.0130.00020.0010.0005C0.0130.0250.0

6、250.00050.0010.0010H0.0130.0250.0130.00050.0010.0005E0.0250.0250.0250.00100.0010.0010G0.0250.0130.0250.00100.0050.0010J0.0050.0250.050.130.00020.0010.0020.005K0.0130.0250.050.130.00050.0010.0020.005L0.0250.0250.050.130.00100.0010.0020.005M0.080.180.0130.050.130.0030.0070.0050.0020.005N0.080.180.0250

7、.050.130.0030.0070.0010.0020.005U0.0130.380.0130.080.250.0050.0150.0050.0030.0104 表示為刀片斷屑及夾固形式的代碼 5表示為切削刃長度表示方法 6表示為刀片厚度的代碼 7表示為修光刃、R角的代碼 其他數(shù)字的意義。8表示為表示特殊需要的代碼；。9表示為進給方向的代碼，如代碼R表示右進刀，代碼L表示左進刀，代碼N表示中間進刀；。10表示為斷屑槽型的代碼 。11表示刀具公司材料代碼切削速度: 查閱相關(guān)刀具樣本可以得到刀具材料推薦的線速度切削速度Vc計算公式：Vc=式中： d工件或刀尖的回轉(zhuǎn)直徑，單位mmn工件或刀具的轉(zhuǎn)速

8、，單位r/min普通車床加工螺紋的速度車削螺紋主軸轉(zhuǎn)速n 切削螺紋時，車床的主軸轉(zhuǎn)速受加工工件的螺距（或?qū)С蹋┐笮?、?qū)動電動機升降特性及螺紋插補運算速度等多種因素影響，因此對于不同的數(shù)控系統(tǒng)，選擇車削螺紋主軸轉(zhuǎn)速n存在一定的差異。下列為一般數(shù)控車床車螺紋時主軸轉(zhuǎn)速計算公式：n k式中： p工件螺紋的螺距或?qū)С? 單位mm。 k保險系數(shù)，一般為80。加工螺紋的每次進給深度計算=螺紋加工走刀次數(shù)螺距mm0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.50 3.00 tpi48322420161412108走刀次數(shù)4-64-74-85-96-107-127-128-149-

9、16SCB3-43-43-54-65-66-88-10MINI6-96-116-128-149-1511-1811-181）粗加工粗加工走刀量經(jīng)驗計算公式： f粗 = 0.5 R 式中： R - 刀尖圓弧半徑mm f - 粗加工走刀量mm刀尖圓弧半徑mm0.40.81.21.62.4最大走刀量mm/r0.25-0.350.4-0.70.5-1.00.7-1.31.0-1.82）精加工式中： Rt - 輪廓深度m f - 進給量mm/r r - 刀尖圓弧半徑mm Rt = 按進給量、斷屑槽區(qū)分粗精車f0.36 粗加工0.36f0.17 半精加工f0.17 精加工影響刀片粗、精加工不是刀片的材料而

10、是斷屑槽。刃口倒角小于40um為鋒利。刀具振動需要同時存在的三個條件包括刀具在內(nèi)的工藝系統(tǒng)剛性不足，導(dǎo)致固有頻率低。切削時產(chǎn)生一個足夠大的外激力。外激力的頻率與工藝系統(tǒng)的固有頻率相同隨即產(chǎn)生共振。解決刀具振動的思路第一是減小切削力至最小第二是盡量增強刀具系統(tǒng)或者夾具與工件的靜態(tài)剛性第三則是在刀桿內(nèi)部再制造一個振動去打亂外激切削力的振頻，從而消除刀具振動。降低切削力的方法用盡可能小的刀尖圓弧。增大刀具的前角。用磨制刀片替代壓制刀片。減小切深、轉(zhuǎn)速和提高進給。對于細長軸用90度的主偏角。對于細長桿的銑刀用圓刀片最有利于消振。后刀面磨損過快時改進方法降低切削速度 同時逐步加大走刀量采用更耐磨的刀片材

11、料或涂層采用順銑的方法原因：切削速度過高，或者刀片耐磨性太差；進給量太小表現(xiàn): 后刀面迅速磨損導(dǎo)致加工表面粗糙和加工尺寸超差。發(fā)生刻痕磨損時改進方法采用更耐磨的刀片材料或涂層降低切削速度并加大走刀量表現(xiàn): 刀片溝槽磨損導(dǎo)致表面粗糙和崩刃經(jīng)常用指甲檢查刀片的溝槽磨損 原因：切削速度過高，或者刀片耐磨性太差；進給量太小銑削材料有加工硬化傾向工件表面有氧化皮。銑削不銹鋼和耐熱合金時產(chǎn)生積屑瘤銑削粘刀也叫積屑瘤， 它使加工表面粗糙起毛刺，積屑瘤脫落導(dǎo)致刀片前刀面脫落，刀片刃口崩碎， 耐熱合金類工件的二次擠屑導(dǎo)致刃口快速崩碎。原因：刃口鈍化，負前角，切削速度低，切屑厚度過薄， 切屑排除不暢。改進方法對于

12、不銹鋼和鋁合金可以提高切削速度 采用物理涂層的刀片或者非涂層刀片逐步加大走刀量致最佳切屑厚度充足的高壓冷卻液或空氣防止二次切屑采用順銑的方法對于耐熱合金鈦合金和沉淀硬化不銹鋼或者低速采用純礦物油沖刷切削區(qū)域銑削不銹鋼時的粘刀現(xiàn)象銑削沉淀硬化不銹鋼時的粘刀和擠屑現(xiàn)象銑削刀片的磨損-熱裂改進方法充足的持續(xù)的冷卻液降低切削速度逐步加大走刀量采用更耐磨的刀片材料或涂層采用順銑的方法銑削刀片的磨損-隕坑磨損改進方法降低切削速度減小走刀量采用更耐磨的刀片材料或涂層 避免積屑瘤刃口崩碎或打刀原因：刀片材料太硬，刀片槽型過于薄弱，采用的切削速度過低擠碎刃口，擠屑和積屑瘤， 工件材質(zhì)不均或者有斷續(xù)切削改進方法首

13、先排除振動的因素采用韌性更好的刀片材料換刃口強壯的刀片刃口被擠碎則提高切削速度 工件材質(zhì)不均降低切削速度并且加大走刀量順銑銑 檢查刀墊是否破碎，刀片螺釘是否變形需要更換表現(xiàn)：切削刃細小破損使加工表面粗糙以及后刀面過度磨損打刀指刀片刃口特別是刀尖折斷順銑和逆銑 Down and Up milling順銑的優(yōu)點銑削摩擦熱少/刀片擠壓變形小/刀片壽命長逆銑的優(yōu)點刀體受銑削力沖擊小/有利于減少工作臺絲杠間隙竄動。刀具直徑和位置的選擇按照慣例，根據(jù)工件尺寸特別是工件銑削寬度來選擇銑刀直徑， 但是對于某個給定的面銑刀，它的最佳銑削寬度是銑刀標稱直徑的70-80%。實踐證明，順銑方式使刀片壽命最長。鉆削刀具

14、 孔深 10 xD 加工中心或車床孔深 10-150 xD 特殊設(shè)備,加工中心或車床淺孔鉆深孔鉆鉆頭刃部的結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)橫刃被保留到必要的最小 自定心鉆頭 主切削刃口直至中心 刀具壽命更長切削效率更高鉆削軸向力和扭矩更小 公差保證更緊密Margin容屑槽First split負倒楞主刃口橫刃橫刃Margin主切削刃后刀面容屑槽付后刀面主后刀面HSSSCDCoromant-U鉆- 結(jié)構(gòu)特點和加工原理Coromant-U鉆-精密孔徑調(diào)整夾頭Coromant-U鉆-精密孔徑調(diào)整夾頭分體粗鏜孔刀具粗鏜刀的使用形式階梯鏜單刃鏜雙刃鏜鋸片銑刀立銑刀的使用形式（圖）立銑刀的使用形式（圖）斜坡銑銑槽螺旋插補面銑側(cè)

15、銑插銑如何用好整體硬質(zhì)合金立銑刀徑向跳動 0.01 - 0.02Tool lifeTotal IndicatorReading最重要的是最大限度的 減少刀具徑向跳動徑跳每增加0.01mm刀具壽命降低50%主軸主軸接口刀具接口夾刀方式銑刀精度有利于刀具壽命順銑和逆銑對刀具壽命的影響最小撓變 銑削質(zhì)量好數(shù)控銑床刀具補償及編程一、數(shù)控銑床刀具補償?shù)暮x 在數(shù)控銑床上，由于程序所控制的刀具刀位點的軌跡和實際刀具切削刃口切削出的形狀并不重合，它們在尺寸大小上存在一個刀具半徑和刀具長短的差別，為此就需要根據(jù)實際加工的形狀尺寸算出刀具刀位點的軌跡坐標，據(jù)此來控制加工。二、數(shù)控銑床刀具補償類型刀具半徑補償:

16、補償?shù)毒甙霃綄ぜ喞叽绲挠绊?刀具長度補償: 補償?shù)毒唛L度方向尺寸的變化. 三、刀具補償?shù)姆椒ㄈ斯ゎA(yù)刀補：人工計算刀補量進行編程機床自動刀補：數(shù)控系統(tǒng)具有刀具補償功能。四、刀具半徑補償功能1、刀具半徑補償?shù)淖饔迷跀?shù)控銑床上進行輪廓銑削時，由于刀具半徑的存在，刀具中心軌跡與工件輪廓不重合。人工計算刀具中心軌跡編程，計算相當復(fù)雜，且刀具直徑變化時必須重新計算，修改程序。當數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑補償功能時，數(shù)控編程只需按工件輪廓進行，數(shù)控系統(tǒng)自動計算刀具中心軌跡，使刀具偏離工件輪廓一個半徑值，即進行刀具半徑補償。分為三步：1、刀補的建立：在刀具從起點接近工件時，刀心軌跡從與編程軌跡重合過度到與編程

17、軌跡偏離一個偏置量的過程。2、刀補進行：刀具中心始終與變成軌跡相距一個偏置量直到刀補取消。3、刀補取消：刀具離開工件，刀心軌跡要過渡到與編程軌跡重合的過程。2、刀具半徑補償?shù)倪^程3、刀具半徑補償指令刀具半徑補償G41，G42，G40格式：X Y X Z Y Z DG17G18 G19 G41G42G00G01執(zhí)行刀補X Y X Z Y Z G40G00G01取消刀補X、Y 、Z 值是建立補償直線段的終點坐標值； D 為刀補號地址，用D00D99來指定，它用來調(diào)用內(nèi) 存中刀具半徑補償?shù)臄?shù)值。指令的幾點說明：（1）、G41刀徑左補償， G42刀徑右補償。 刀補位置的左右應(yīng)是順著編程軌跡前進的方向進

18、行判斷的。 G40為取消刀補。順銑逆銑（2）、在進行刀徑補償前，必須用G17或G18、G19指定刀徑補償是在哪個平面上進行。平面選擇的切換必須在補償取消的方式下進行，否則將產(chǎn)生報警。 （3）、刀補的引入和取消要求應(yīng)在G00或G01程序段 ，不要在G02/G03程序段上進行。（4）、當?shù)堆a數(shù)據(jù)為負值時，則G41、G42功效互換。（5）、G41、G42指令不要重復(fù)規(guī)定，否則會產(chǎn)生一種特殊的補償。（6）、G40、G41、G42都是模態(tài)代碼，可相互注銷。4、刀具半徑補償應(yīng)用 利用同一個程序、同一把刀具，通過設(shè)置不同大小的刀具補償半徑值而逐步減少切削余量的方法來達到粗、精加工的目的。 多把刀加工示例刀具

19、基準鉆01101050擴T02鉸T0360Z=0T01G90 G01 Z-50 F50.五、刀具長度補償1、刀具長度補償?shù)淖饔茫河糜诘毒咻S向(Z向)的補償.使刀具在軸向的實際位移量比程序給定值增加或減少一個偏置量.刀具長度尺寸變化時，可以在不改動程序的情況下，通過改變偏置量達到加工尺寸.利用該功能，還可在加工深度方向上進行分層銑削，即通過改變刀具長度補償值的大小，通過多次運行程序而實現(xiàn)。2、刀具長度補償?shù)姆椒▽⒉煌L度刀具通過對刀操作獲取差值。通過MDI方式將刀具長度參數(shù)輸入刀具參數(shù)表。執(zhí)行程序中刀具長度補償指令。3、刀具長度補償指令刀具長度補償G43，G44，G49G43G44G00G01Z

20、 HG49G00G01Z （1）格式G43 刀具長度正補償 G44 刀具長度負補償 G49取消刀長補償 G43 G44 G49 均為模態(tài)指令 其中Z 為指令終點位置，H為刀補號地址，用H00H99來指定，它用來調(diào)用內(nèi)存中刀具長度補償?shù)臄?shù)值。執(zhí)行G43時，（刀具長時，離開刀工件補償）Z實際值 = Z指令值 +（H xx）執(zhí)行G44時，（刀具短時，趨近工件補償）Z實際值 = Z指令值 -（H xx） 其中（Hxx）是指xx寄存器中的補償量，其值可以是正值或者是負值。當?shù)堕L補償量取負值時，G43和G44的功效將互換。設(shè)（H02）= 200 mm時 N1 G92 X0 Y0 Z0 設(shè)定當前點O為程序零

21、點N2 G90 G00 G44 Z10.0 H02 指定點A，實到點B N3 G01 Z-20.0 實到點C N4 Z10.0 實際返回點B N5 G00 G49 Z0 實際返回點O示例 1使用G43、G44相當于平移了Z軸原點。 即將坐標原點O平移到了O點處，后續(xù)程序中的Z坐標均相對于O進行計算。使用G49時則又將Z軸原點平移回到了O點。在機床上有時可用提高Z軸位置的方法來校驗運行程序。示例2 使用01, T02, T03號刀具對工件進行鉆、擴、鉸加工編程時選01刀具為標準刀具長度.試寫出用 G43 、G44 指令對T02, T03刀具向下快速移動100mm時,進行長度補償?shù)某绦蚨?并說明存

22、儲器中的補償值是多少?刀具的實際位移是多少?01T02T0310104、刀補編程舉例%0004G92 X150.0 Y160.0 Z120.0 G90 G00 X100.0 Y60.0 G43 Z-2.0 H01 S100 M03 G42 G01 X75.0 D01F100 X35.0 G02 X15.0 R10.0 G01 Y70.0 G03 X-15.0 R15.0 G01 Y60.0 G02 X-35.0 R10.0 G01 X-75.0 G09 Y0 主程序號建立工件坐標系絕對值方式，快進到X=100，Y=60指令高度Z= -2，實際到達高Z=-43處刀徑補償引入，插補至X=75，Y=

23、 60直線插補至 X= 35，Y= 60順圓插補至 X=15，Y=60直線插補至 X=15，Y=70 逆圓插補至 X= -15，Y=70 直線插補至 X= -15，Y=60順圓插補至 X= -35，Y=60直線插補至 X= -75，Y=60直線插補至 X= -75，Y=0處， 程序單 G01 X45.0 X75.0 Y20.0 Y65.0 G40 G00 X100.0 Y60.0 G49 Z120.0 X150.0Y160.0 M05 M30 直線插補至 X= 45，Y=45直線插補至 X= 75，Y=20直線插補至 X=75，Y=65，輪廓切削完畢取消刀補，快速退至（100，60）的下刀處，快速抬刀至Z=120的對刀點平面快速退刀至對刀點主軸停，程序結(jié)束，復(fù)位。 程序