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(jī)械（無錫）有限公司車削工時(shí)的變遷數(shù)控機(jī)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(qiáng)度和韌性 刀具在切削過度中承受很大的壓力，有時(shí)在沖擊和振動(dòng)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(qiáng)度和韌性，一般用抗彎強(qiáng)度表示刀具材料的強(qiáng)度，用沖擊值表示刀具材料的韌性。數(shù)控機(jī)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(qiáng)度及韌性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指標(biāo)，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(qiáng)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(shí)，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(jìn)行精加工。 ISO機(jī)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(jìn)給方向的代碼，如代碼R表示右進(jìn)刀，代碼L表示左進(jìn)刀，代碼N表示中間進(jìn)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(jì)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(shí)，車床的主軸轉(zhuǎn)速受加工工件的螺距（或?qū)С蹋┐笮?、?qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)升降特性及螺紋插補(bǔ)運(yùn)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(shí)主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算公式：n k式中： p工件螺紋的螺距或?qū)С? 單位mm。 k保險(xiǎn)系數(shù)，一般為80。加工螺紋的每次進(jìn)給深度計(jì)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(yàn)計(jì)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(jìn)給量mm/r r - 刀尖圓弧半徑mm Rt = 按進(jìn)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(dòng)需要同時(shí)存在的三個(gè)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(shí)產(chǎn)生一個(gè)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(dòng)的思路第一是減小切削力至最小第二是盡量增強(qiáng)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(gè)振動(dòng)去打亂外激切削力的振頻，從而消除刀具振動(dòng)。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(jìn)給。對于細(xì)長軸用90度的主偏角。對于細(xì)長桿的銑刀用圓刀片最有利于消振。后刀面磨損過快時(shí)改進(jìn)方法降低切削速度 同時(shí)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(jìn)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(shí)改進(jìn)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(jìn)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(shí)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(fù)前角，切削速度低，切屑厚度過薄， 切屑排除不暢。改進(jìn)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(shí)的粘刀現(xiàn)象銑削沉淀硬化不銹鋼時(shí)的粘刀和擠屑現(xiàn)象銑削刀片的磨損-熱裂改進(jìn)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(jìn)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(jìn)方法首

13、先排除振動(dòng)的因素采用韌性更好的刀片材料換刃口強(qiáng)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(xì)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(diǎn)銑削摩擦熱少/刀片擠壓變形小/刀片壽命長逆銑的優(yōu)點(diǎn)刀體受銑削力沖擊小/有利于減少工作臺絲杠間隙竄動(dòng)。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(gè)給定的面銑刀，它的最佳銑削寬度是銑刀標(biāo)稱直徑的70-80%。實(shí)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(fù)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(diǎn)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(bǔ)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(dòng) 0.01 - 0.02Tool lifeTotal IndicatorReading最重要的是最大限度的 減少刀具徑向跳動(dòng)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(bǔ)償及編程一、數(shù)控銑床刀具補(bǔ)償?shù)暮x 在數(shù)控銑床上，由于程序所控制的刀具刀位點(diǎn)的軌跡和實(shí)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(gè)刀具半徑和刀具長短的差別，為此就需要根據(jù)實(shí)際加工的形狀尺寸算出刀具刀位點(diǎn)的軌跡坐標(biāo)，據(jù)此來控制加工。二、數(shù)控銑床刀具補(bǔ)償類型刀具半徑補(bǔ)償:

16、補(bǔ)償?shù)毒甙霃綄ぜ喞叽绲挠绊?刀具長度補(bǔ)償: 補(bǔ)償?shù)毒唛L度方向尺寸的變化. 三、刀具補(bǔ)償?shù)姆椒ㄈ斯ゎA(yù)刀補(bǔ)：人工計(jì)算刀補(bǔ)量進(jìn)行編程機(jī)床自動(dòng)刀補(bǔ)：數(shù)控系統(tǒng)具有刀具補(bǔ)償功能。四、刀具半徑補(bǔ)償功能1、刀具半徑補(bǔ)償?shù)淖饔迷跀?shù)控銑床上進(jìn)行輪廓銑削時(shí)，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(jì)算刀具中心軌跡編程，計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，且刀具直徑變化時(shí)必須重新計(jì)算，修改程序。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑補(bǔ)償功能時(shí)，數(shù)控編程只需按工件輪廓進(jìn)行，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算刀具中心軌跡，使刀具偏離工件輪廓一個(gè)半徑值，即進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償。分為三步：1、刀補(bǔ)的建立：在刀具從起點(diǎn)接近工件時(shí)，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(gè)偏置量的過程。2、刀補(bǔ)進(jìn)行：刀具中心始終與變成軌跡相距一個(gè)偏置量直到刀補(bǔ)取消。3、刀補(bǔ)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(bǔ)償?shù)倪^程3、刀具半徑補(bǔ)償指令刀具半徑補(bǔ)償G41，G42，G40格式：X Y X Z Y Z DG17G18 G19 G41G42G00G01執(zhí)行刀補(bǔ)X Y X Z Y Z G40G00G01取消刀補(bǔ)X、Y 、Z 值是建立補(bǔ)償直線段的終點(diǎn)坐標(biāo)值； D 為刀補(bǔ)號地址，用D00D99來指定，它用來調(diào)用內(nèi) 存中刀具半徑補(bǔ)償?shù)臄?shù)值。指令的幾點(diǎn)說明：（1）、G41刀徑左補(bǔ)償， G42刀徑右補(bǔ)償。 刀補(bǔ)位置的左右應(yīng)是順著編程軌跡前進(jìn)的方向進(jìn)

18、行判斷的。 G40為取消刀補(bǔ)。順銑逆銑（2）、在進(jìn)行刀徑補(bǔ)償前，必須用G17或G18、G19指定刀徑補(bǔ)償是在哪個(gè)平面上進(jìn)行。平面選擇的切換必須在補(bǔ)償取消的方式下進(jìn)行，否則將產(chǎn)生報(bào)警。 （3）、刀補(bǔ)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(jìn)行。（4）、當(dāng)?shù)堆a(bǔ)數(shù)據(jù)為負(fù)值時(shí)，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(bǔ)償。（6）、G40、G41、G42都是模態(tài)代碼，可相互注銷。4、刀具半徑補(bǔ)償應(yīng)用 利用同一個(gè)程序、同一把刀具，通過設(shè)置不同大小的刀具補(bǔ)償半徑值而逐步減少切削余量的方法來達(dá)到粗、精加工的目的。 多把刀加工示例刀具

19、基準(zhǔn)鉆01101050擴(kuò)T02鉸T0360Z=0T01G90 G01 Z-50 F50.五、刀具長度補(bǔ)償1、刀具長度補(bǔ)償?shù)淖饔茫河糜诘毒咻S向(Z向)的補(bǔ)償.使刀具在軸向的實(shí)際位移量比程序給定值增加或減少一個(gè)偏置量.刀具長度尺寸變化時(shí)，可以在不改動(dòng)程序的情況下，通過改變偏置量達(dá)到加工尺寸.利用該功能，還可在加工深度方向上進(jìn)行分層銑削，即通過改變刀具長度補(bǔ)償值的大小，通過多次運(yùn)行程序而實(shí)現(xiàn)。2、刀具長度補(bǔ)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(bǔ)償指令。3、刀具長度補(bǔ)償指令刀具長度補(bǔ)償G43，G44，G49G43G44G00G01Z

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

21、點(diǎn)N2 G90 G00 G44 Z10.0 H02 指定點(diǎn)A，實(shí)到點(diǎn)B N3 G01 Z-20.0 實(shí)到點(diǎn)C N4 Z10.0 實(shí)際返回點(diǎn)B N5 G00 G49 Z0 實(shí)際返回點(diǎn)O示例 1使用G43、G44相當(dāng)于平移了Z軸原點(diǎn)。 即將坐標(biāo)原點(diǎn)O平移到了O點(diǎn)處，后續(xù)程序中的Z坐標(biāo)均相對于O進(jìn)行計(jì)算。使用G49時(shí)則又將Z軸原點(diǎn)平移回到了O點(diǎn)。在機(jī)床上有時(shí)可用提高Z軸位置的方法來校驗(yàn)運(yùn)行程序。示例2 使用01, T02, T03號刀具對工件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸加工編程時(shí)選01刀具為標(biāo)準(zhǔn)刀具長度.試寫出用 G43 、G44 指令對T02, T03刀具向下快速移動(dòng)100mm時(shí),進(jìn)行長度補(bǔ)償?shù)某绦蚨?并說明存

22、儲器中的補(bǔ)償值是多少?刀具的實(shí)際位移是多少?01T02T0310104、刀補(bǔ)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(biāo)系絕對值方式，快進(jìn)到X=100，Y=60指令高度Z= -2，實(shí)際到達(dá)高Z=-43處刀徑補(bǔ)償引入，插補(bǔ)至X=75，Y=

23、 60直線插補(bǔ)至 X= 35，Y= 60順圓插補(bǔ)至 X=15，Y=60直線插補(bǔ)至 X=15，Y=70 逆圓插補(bǔ)至 X= -15，Y=70 直線插補(bǔ)至 X= -15，Y=60順圓插補(bǔ)至 X= -35，Y=60直線插補(bǔ)至 X= -75，Y=60直線插補(bǔ)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(bǔ)至 X= 45，Y=45直線插補(bǔ)至 X= 75，Y=20直線插補(bǔ)至 X=75，Y=65，輪廓切削完畢取消刀補(bǔ)，快速退至（100，60）的下刀處，快速抬刀至Z=120的對刀點(diǎn)平面快速退刀至對刀點(diǎn)主軸停，程序結(jié)束，復(fù)位。 程序