數(shù)控刀具及其選用

第2章數(shù)控刀具及其選用

了解數(shù)控刀具的種類及特點(diǎn)、如何正確選擇和使用數(shù)控加工刀具；學(xué)會(huì)根據(jù)被加工材料來(lái)合理選擇數(shù)控刀具的材料和切削參數(shù)。2.1數(shù)控刀具的種類及特點(diǎn)

2.1.1數(shù)控刀具的種類數(shù)控刀具-主要指數(shù)車、數(shù)銑及加工中心上使用的刀具。2.1.1數(shù)控刀具的種類2.1.1數(shù)控刀具的種類刀具剛性好，切削效率高要有高的精度和重復(fù)定位精度

要有高的可靠性和耐用度

能實(shí)現(xiàn)刀具尺寸的預(yù)調(diào)和快速換刀具有完善的工具系統(tǒng)具有刀具管理系統(tǒng)

要有在線監(jiān)控及尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)

2.1.2數(shù)控刀具的特點(diǎn)

為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡可能采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。夾緊刀片的方式要選擇得比較合理，刀片最好選擇涂層硬質(zhì)合金刀片。目前，數(shù)控車床用得最普遍的是硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具兩種。

數(shù)控車床能兼作粗精車削，因此粗車時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。精車時(shí)，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。2.1.2數(shù)控刀具的特點(diǎn)

2.1.3數(shù)控加工的工具系統(tǒng)由于在數(shù)控機(jī)床上要加工多種工件，并完成工件上多道工序的加工，因此需要使用的刀具品種、規(guī)格和數(shù)量較多。數(shù)控加工的工具系統(tǒng)：由數(shù)控刀具及實(shí)現(xiàn)刀具快換所必需的定位、夾緊、抓拿及刀具保護(hù)等機(jī)構(gòu)組成，是刀具與機(jī)床的接口。作用：實(shí)現(xiàn)刀具快換及高效切削。數(shù)控加工典型工具系統(tǒng)的種類：車削類工具系統(tǒng)、TSG整體式鏜銑類工具系統(tǒng)、TMG鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)。2.1.3數(shù)控加工的工具系統(tǒng)工具系統(tǒng)的組成：刀柄、刀桿、刀頭或通用刀具。數(shù)控機(jī)床常用刀柄類型（刀柄錐度為7：24）有：JT類—帶有機(jī)械手夾持槽；ST類—無(wú)機(jī)械手夾持槽；BT類—日本標(biāo)準(zhǔn)（MAS403），帶機(jī)械手夾持槽。車削類工具系統(tǒng)車削類工具系統(tǒng)與數(shù)控車床的回轉(zhuǎn)刀架配套：a.立式方形刀架+方形刀體或圓柱刀桿；b.臥式多刀位刀架+模塊化車削工具系統(tǒng)。臥式多刀位刀架TSG整體式鏜銑類工具系統(tǒng)：把錐柄和刀桿制成一體；工具系統(tǒng)的柄部形式有直柄和錐柄兩種。TSG整體式鏜銑類工具系統(tǒng)

TMG鏜銑類模塊塊式工具系系統(tǒng)模塊式工具具系統(tǒng)組成成TMG工具系統(tǒng)是是把整體式式刀具分解解成柄部（（主柄模塊塊）、中間間連接塊（（連接模塊塊）、工作作頭部（工工作模塊））三個(gè)主要要部分，然然后通過(guò)各各種連接結(jié)結(jié)構(gòu)，在保保證刀桿連連接精度、、強(qiáng)度、剛剛性的前提提下，將這這三部分連連接成整體體。TMG21工具系統(tǒng)TMG鏜銑類模塊塊式工具系系統(tǒng)刀具系統(tǒng)與與加工中心心的刀具庫(kù)庫(kù)可裝20把把刀的無(wú)臂臂式ATC刀具庫(kù)可裝24把把刀的有臂臂式ATC刀具庫(kù)刀具系統(tǒng)與與加工中心心的刀具庫(kù)庫(kù)數(shù)控刀具的選擇擇：根據(jù)零零件的材料料種類、硬硬度、以及及加工表面面粗糙度要要求和加工工余量的已已知條件來(lái)來(lái)決定刀片片的幾何結(jié)結(jié)構(gòu)（如刀刀尖圓角））、進(jìn)給量量、切削速速度和刀片片牌號(hào)。2.1.4數(shù)控刀具的的材料刀具的材料料是指切削削部分的材材料。刀具材料的的性能必需需滿足：硬硬度、強(qiáng)度度和韌性、、耐磨性、、耐熱性等等條件。同同時(shí)考慮經(jīng)經(jīng)濟(jì)性。數(shù)控刀具的的材料高速鋼YG類硬質(zhì)合金金（ISO-K類）YT類硬質(zhì)合金金（ISO-P類）高性能高速速鋼普通高速鋼鋼硬質(zhì)合金YW類硬質(zhì)合金金（ISO-M類）金屬陶瓷純氧化鋁類類（白色陶陶瓷）TiC添加類（黑黑色陶瓷））聚晶立方碳碳化硼（PCBN）聚晶金剛石石（PCD）常用數(shù)控刀刀具的材料料2.2可轉(zhuǎn)位刀片片的應(yīng)用及及代碼可轉(zhuǎn)位刀具具是將預(yù)先加加工好并帶帶有若干個(gè)個(gè)切削刃的的多邊形刀刀片，用機(jī)機(jī)械夾固的的方法夾緊緊在刀體上上的一種刀刀具。由刀片和刀體組成。當(dāng)在使用過(guò)過(guò)程中一個(gè)個(gè)切削刃磨磨鈍了后，，只要將刀刀片的夾緊緊松開(kāi)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位或更換換刀片，使使新的切削削刃進(jìn)入工工作位置，，再經(jīng)夾緊緊就可以繼繼續(xù)使用。。可轉(zhuǎn)位刀具具的兩個(gè)特特征：其一，刀刀體上安裝裝的刀片，，至少有兩兩個(gè)預(yù)先加加工好的切切削刃供使使用。其二二，刀片轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位后的切切削刃在刀刀體上位置置不變，并并具有相同同的幾何參參數(shù)。2.2.1可轉(zhuǎn)位刀具具的基本結(jié)結(jié)構(gòu)1、可轉(zhuǎn)位刀刀具的組成成可轉(zhuǎn)位刀具具一般由刀片、刀墊、夾夾緊元件和和刀體組成成。各部分的作作用為：刀片：承擔(dān)擔(dān)切削，形形成被加工工表面。刀墊：保護(hù)護(hù)刀體，確確定刀片(切削刃)位置。夾緊元件：：夾緊刀片片和刀墊。。刀體：刀片片及刀墊的的載體，承承擔(dān)和傳遞遞切削力及及切削扭距距，完成刀刀片與機(jī)床床的聯(lián)接。。2.2.1可轉(zhuǎn)位刀具具的基本結(jié)結(jié)構(gòu)2、可轉(zhuǎn)位刀刀片型號(hào)表表示規(guī)則可轉(zhuǎn)位刀片片型號(hào)通過(guò)過(guò)上面10個(gè)字符來(lái)表表示：123456789101表示刀片形形狀及夾角角；2表示主切削削刃后角；；3表示刀片尺尺寸（d、s）公差；4表示刀片斷斷屑及夾固固形式；5表示切削刃刃長(zhǎng)度；6表示刀片厚厚度；7表示修光刃刃的代碼；；8表示特殊需需要的代碼碼；9表示進(jìn)刀方方向、倒刃刃角度；；10為廠商補(bǔ)充充代號(hào)等。。2.2.1可轉(zhuǎn)位刀具具的基本結(jié)結(jié)構(gòu)3、常用機(jī)夾夾可轉(zhuǎn)位刀刀片的選用用（1）車外圓的的刀片：一一般要選通通用性較高高的及在同同一刀片上上切削刃數(shù)數(shù)較多刀片片。粗車時(shí)時(shí)選較大尺尺寸，精車車、半精車車時(shí)選較小小尺寸。常用刀片形形狀：S形、T形、C形、R形、W形、D形、V形。（2）切斷刀片片：使用直直接壓制出出斷屑槽形形的切斷刀刀片。（3）切槽刀片片：切深槽用切切斷刀片，，切淺槽用用成型刀片片。（4）螺紋刀片片：常用的的是L形，又分內(nèi)內(nèi)、外螺紋紋刀片。。（5）切削刃長(zhǎng)長(zhǎng)度的選擇擇：根據(jù)背背吃刀量進(jìn)進(jìn)行選擇。。（6）刀尖圓弧弧的選擇：：粗車時(shí)盡盡可能采用用較大刀尖尖圓弧半徑徑，精車時(shí)時(shí)一般用較較小圓弧半半徑。2.2.1可轉(zhuǎn)位刀具具的基本結(jié)結(jié)構(gòu)3、常用機(jī)夾夾可轉(zhuǎn)位刀刀片的選用用（8）刀片后角角的選擇：：0°后角一般用用于粗、半半精車；5°、7°、11°后角一般用用于半精、、精車、仿仿形及加工工內(nèi)孔。。（7）刀片厚度度的選擇：：通常是根根據(jù)背吃刀刀量與進(jìn)給給量來(lái)選用用。（9）刀片精度度的選擇：：可轉(zhuǎn)位刀刀片家規(guī)定定16種精度，其其中6種適合于車車刀，代號(hào)號(hào)為H、E、G、M、N、U，H最高，U最低，普通通車床粗、、半精加工工用U級(jí)，對(duì)刀尖尖位置要求求較高的或或數(shù)控車床床用M，更高級(jí)的的用G。刀具的選擇擇是數(shù)控加加工工藝中中重要內(nèi)容容之一。選選擇刀具通通常要考慮慮機(jī)床的加加工能力、、工序內(nèi)容容、工件材材料等因素素，要使刀刀具的尺寸寸與被加工工工件的尺尺寸和形狀狀相適應(yīng)。。2.3數(shù)控加工刀刀具的選擇擇刀具選擇的的基本原則則：安裝調(diào)調(diào)整方便、、剛性好、、耐用度和和精度高；；在滿足加加工要求的的前提下，，盡量選擇擇較短的刀刀柄，以提提高刀具加加工的剛性性。具體應(yīng)用見(jiàn)見(jiàn)P62-63數(shù)控車削、、數(shù)控銑削削刀具的選選擇。2.3.1數(shù)控加工刀刀具的選用用原則刀具選擇應(yīng)應(yīng)考慮的主主要因素有有：如操作間斷斷時(shí)間、振振動(dòng)、電力力波動(dòng)或突突然中斷等等。數(shù)控刀具的的選擇被加工工件件的材料、、性能如金屬、非非金屬，其其硬度、剛剛度、塑性性、韌性及及耐磨性等等。加工工藝類類別車削、鉆削削、銑削、、鏜削或粗粗加工、半半精加工、、精加工和和超精加工工等。加工工件信信息工件的幾何何形狀、加加工余量、、零件的技技術(shù)經(jīng)濟(jì)指指標(biāo)。刀具能承受受的切削用用量輔助因數(shù)切削用量三三要素，包包括主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、切削削速度與切切削深度。。1）銑較大平面時(shí)，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀，如圖所示。數(shù)控刀具的的選擇2）曲面類零件件加工曲面類零件時(shí)，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點(diǎn)相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭銑刀。粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀,如圖所示。數(shù)控刀具的的選擇數(shù)控刀具的的選擇3）銑小平面或臺(tái)臺(tái)階面銑小平面或臺(tái)階面一般采用通用銑刀，如圖所示。數(shù)控刀具的的選擇4）鍵槽銑鍵槽時(shí)，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀，如圖所示。數(shù)控刀具的的選擇5）孔加工孔加工時(shí)，可采用鉆頭、鏜刀等孔加工類刀具，如圖所示。合理選擇切切削用量的的原則是：：粗加工時(shí)時(shí)，一般以以提高生產(chǎn)產(chǎn)率為主，，但也應(yīng)考考慮經(jīng)濟(jì)性性和加工成成本；半精精加工和精精加工時(shí)，，應(yīng)在保證證加工質(zhì)量量的前提下下，兼顧切切削效率、、經(jīng)濟(jì)性和和加工成本本。切削用量具具體數(shù)值應(yīng)應(yīng)根據(jù)機(jī)床床說(shuō)明書(shū)、、切削用量量手冊(cè)，并并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)而定。2.3.2加工過(guò)程程中切削削用量的的確定合理選擇擇切削用用量，具具體要考考慮以下下幾個(gè)因因素：①切削深深度t。為了保保證零件件的加工工精度和和表面粗粗糙度度，一一般應(yīng)留留一定的的余量進(jìn)進(jìn)行精加加工。數(shù)數(shù)控機(jī)床床的精加加工余量量可略小小于普通通機(jī)床。。②切削寬寬度b。一般b與刀具直直徑d成正比，，與切削削深度成成反比。。經(jīng)濟(jì)型型數(shù)控機(jī)機(jī)床的加加工過(guò)程程中，一一般b的取值范范圍為：：b=（0.6～0.9）d。③切削速速度v。v的選擇主主要取決決于刀具具耐用度度。另外外，切削削速度與與加工材材料也有有很大關(guān)關(guān)系。④主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速一般般根據(jù)切切削速度度v來(lái)選定。。計(jì)算公公式為：：n=1000v/dπ。⑤進(jìn)給速速度F。F應(yīng)根據(jù)零零件的加加工精度度和表面面粗糙度度要求以以及刀具具和工件件材料來(lái)來(lái)選擇。