數(shù)控技術(shù)第3章

第3章數(shù)控加工刀具3.1數(shù)控刀具的特點及分類

3.1.1數(shù)控刀具的特點（1）高切削速度，硬質(zhì)合金刀具切削速度可達500～600m/min，陶瓷刀具可達800～1000m/min；（2）高精度和重復(fù)定位精度，一般為3～5μm或者更高；

（3）較高的強度、剛度及抗震性；

（4）高可靠性和耐磨性，使用壽命長；

（5）刀具高度通用化、規(guī)格化、系列化。3.1.2數(shù)控刀具的種類1．從結(jié)構(gòu)上可分為：

（1）整體式刀具，由整塊材料磨制而成，使用時可根據(jù)不同用途將切削部分修磨成所需形狀。

（2）鑲嵌式刀具，有焊接式和機夾式兩種。

（3）特殊型刀具，如減振式刀具。

各種刀具均是由工作部分和夾持部分組成。

2．從加工工藝上可分為：

車刀、銑刀、鉆頭、擴孔刀、鉸刀、鏜刀、絲錐等，分別用于機加工的車削、銑削、鏜削、鉆削、攻絲等。這是最常用的分類方法。

3．從刀具材料上可分為：

高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼、金鋼石等。3.2刀具材料刀具材料的性能主要是耐磨性、韌性和熱硬性。

耐磨性反映在刀具后刀面的磨損及其它形式的磨損，韌性是指刀具整體的抗彎性和抗橫向斷裂能力，熱硬性是指刀具在高速度下與高溫材料加工時的硬度保持性能。

天然金剛石聚晶人造金剛石Al2o3陶瓷CBN刀具金屬陶瓷（TiC類硬質(zhì)合金）涂層刀具WC系硬質(zhì)合金非鐵鑄造合金高速鋼硬度韌性

1．高速鋼

含較多鎢、鉻、鉬、釩等合金元素的高合金工具鋼，刀具使用前需生產(chǎn)者自行刃磨，適于各種非標準刀具。

2．硬質(zhì)合金

是一種由硬的碳化物形成的硬點和金屬粘結(jié)劑組成的粉末燒結(jié)制品。

3．超硬刀具

超硬刀具材料是金剛石和立方氮化硼（cubicboronnitride,CBN）的統(tǒng)稱，用于超精加工及硬脆材料加工，切削速度比硬質(zhì)合金刀具提高10~20倍。3.3數(shù)控車削刀具

3.3.1車削刀具類型與結(jié)構(gòu)車削刀具用于對回轉(zhuǎn)體工件的加工，大致分為三大類：

1．圓表面切削刀具，如：外圓車刀、內(nèi)圓車刀、螺紋車刀、切槽車刀；

2．端面切削刀具，如：端面車刀、切斷車刀；

3．中心孔加工刀具，如：中心孔鉆頭、鏜刀、絲錐等。

圖3-2車刀的種類3.3.3車削刀具的選用1．數(shù)控車削刀具的一般性要求

（1）刀體要求制造精度較高。

（2）刀片一般有斷屑槽。

（3）刀片有高的耐用度。

2．工序?qū)Φ毒叩囊?/p>

（1）粗車：要求粗車刀具強度高、耐用度好。

（2）精車：要求精車刀具的精度高、耐用度好。3．刀片形狀的選擇加工的零件形狀是選擇刀片形狀的第一依據(jù)。刀具主、副切削刃不得與工件的已加工表面或待加工表面發(fā)生干涉。

4．刀尖半徑的選擇（1）選擇盡可能大的刀尖圓弧，以獲得堅固的切削刃；（2）大刀尖半徑時允許使用大的進給量；（3）有振動時，宜選擇小的刀尖半徑；（4）從斷屑可靠性考慮，小余量、小進給量的車削加工，刀尖圓弧半徑宜小，反之則宜用較大的刀尖圓弧半徑。

刀尖圓弧半徑、進給速度是影響表面粗糙度的兩個因素。3.4數(shù)控銑削刀具

3.4.1銑刀的類型按形狀與用途大致可分為以下幾種：

1．圓柱銑刀

用于臥式銑床上加工平面，主要用高速鋼制造，為側(cè)刃切削刀具，也可鑲焊螺旋形硬質(zhì)合金刀片。

2．端銑刀（也叫面銑刀）

用于立式銑床上加工平面。端銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃。端銑刀多制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)和刀片機夾可轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)，刀齒材料主要采用效硬質(zhì)合金，率較高。

面銑刀球頭銑刀三面刃銑刀仿形銑刀

圖3-7部分銑刀樣式

3．立銑刀

用于立式銑床加工?？杉庸て矫?、臺階、槽，是數(shù)控機床上用得最多的一種銑刀。立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，它們可同時進行切削，也可單獨進行切削。

4．球頭銑刀

它的結(jié)構(gòu)特點是球頭上布滿切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進給，多用于模具曲面加工。

5．鍵槽銑刀鍵槽銑刀主要用于加工圓頭平鍵鍵槽，也可用于加工開口槽。鍵槽銑刀適用于銑削對槽寬有相應(yīng)要求的槽類加工，采用僅有兩個刀刃的螺旋齒結(jié)構(gòu)，既像立銑刀又像鉆頭。6．三面刃銑刀

用于臥式銑床切槽和加工臺階面，其在兩側(cè)端面上都有切削刃。

3.4.3銑削刀具的選用1．數(shù)控銑削刀具的一般性要求

刀具的剛性要好、耐用度要高。2．銑削用刀具的選擇加工較大的平面應(yīng)選擇端面銑刀；

加工凹槽、較小的臺階面及平面輪廓應(yīng)選擇立銑刀；

加工空間曲面、模具型腔或凸模成形表面多選用球頭銑刀；

加工鍵槽選擇鍵槽銑刀；

加工各種直凹槽或圓弧形凹槽、斜角面、特殊孔等應(yīng)選用成型銑刀；

3.5孔加工用刀具

3.5.1鉆孔刀具

鉆孔用刀具有普通麻花鉆、可轉(zhuǎn)位淺孔鉆、噴吸鉆及扁鉆等，最常采用的是普通麻花鉆。

1.可轉(zhuǎn)位淺孔鉆：用于鉆削直徑為30～60mm、孔的深徑比小于或等于3的中等淺孔，具有切削效率高、加工質(zhì)量好的特點，最適用于箱體零件的鉆孔加工。

2.噴吸鉆：對深徑比大于5而小于100的深孔，因其加工中散熱差，排屑困難，鉆桿剛性差，易使刀具損壞和引起孔的軸線偏斜，多用噴吸鉆。

3.硬質(zhì)合金扁鉆：剛性較好，適用于鉆削大直徑孔。中心鉆麻花鉆

可轉(zhuǎn)位淺孔鉆噴吸鉆硬質(zhì)合金扁鉆

圖3-11數(shù)控鉆孔刀具3.5.2擴孔刀具標準的擴孔鉆一般有3～4條主切削刃。

擴孔鉆加工時要求的余量較小，主切削刃較短，因而容屑槽淺，刀體的強度和剛度較好。另外，擴孔鉆的刀齒多，導(dǎo)向性好，切削平穩(wěn)，加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率都比較高?？赊D(zhuǎn)位擴孔鉆擴孔刀

圖3-12擴孔、鏜孔與鉸孔刀具3.5.3鏜孔刀具按切削刃數(shù)量可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。

單刃鏜刀剛性差，切削時易引起振動，所以鏜刀的主偏角選得較大；鏜孔徑的大小要靠調(diào)整刀具的懸伸長度來保證，調(diào)整麻煩，效率低，只能用于單件小批生產(chǎn)。但單刃鏜刀結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性較廣，粗、精加工都適用。

鏜削大直徑的孔時，可選用雙刃鏜刀。

3.5.4鉸孔刀具

加工精度為IT7~IT10級，表面粗糙度Ra為0.8~1.6μm的孔時，多選用通用標準鉸刀。

鉸刀工作部分包括切削部分與校準部分。切削部分為錐形，擔(dān)負主要切削工作。校準部分的作用是校正孔徑、修光孔壁和導(dǎo)向。校準部分包括圓柱部分和倒錐部分，圓柱部分保證鉸刀直徑和便于測量，倒錐部分可減少鉸刀與孔壁的摩擦，減小孔徑擴大量。

3.6數(shù)控機床工具系統(tǒng)

3.6.1工具系統(tǒng)簡介數(shù)控機床工具系統(tǒng)主要由兩部分組成：一是刀具部分，二是工具柄部(刀柄)、接桿(接柄)和夾頭等裝夾工具部分。

1．整體式工具系統(tǒng)

整體式工具系統(tǒng)（TSG）組成如圖3-13所示，它把工具柄部和裝夾刀具的工作部分做成一體，要求不同工作部分都具有同樣結(jié)構(gòu)的刀柄，以便與機床的主軸相連，所以具有可靠性強、使用方便、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)換迅速及刀柄的種類較多等特點。圖3-13整體式刀具系統(tǒng)圖3-14模塊式刀具系統(tǒng)2．模塊式數(shù)控刀具系統(tǒng)

所謂“模塊式”（圖3-14），是指將整體式刀桿分解成柄部(主柄模塊)、中間連接塊(中間連接模塊)、工作頭部(工作模塊)三個主要部分，使用者可根據(jù)加工要求，將這三部分模塊，任意組合成鉆、銑、鏜、鉸及攻螺紋的各種工具，以進行切削加工。

模塊式工具系統(tǒng)可分為鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)（適合在數(shù)控鏜銑床、加工中心上使用）和車削模塊式工具系統(tǒng)（適合在數(shù)控車床、車削中心上使用）。

模塊式工具克服了整體式工具功能單一、加工尺寸不易變動的不足，顯示出其經(jīng)濟、靈活、快速、可靠的特點。目前世界上模塊式工具系統(tǒng)有幾十種結(jié)構(gòu)，其區(qū)別主要在于