第四章 數(shù)控刀具的種類及特點(diǎn)

第四章數(shù)控刀具的種類及特點(diǎn)之車刀系列前言數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的要求為了保證數(shù)控機(jī)床的加工精度、提高生產(chǎn)率及降低刀具的消耗，在選用數(shù)控機(jī)床所用刀具時(shí)對(duì)刀具提出更高的要求，如可靠的斷屑、高的耐用度、快速調(diào)整與更換等。1.適應(yīng)高速切削要求，具有良好的切削性能

為提高生產(chǎn)效率和加工高硬度材料的要求，數(shù)控機(jī)床向著高速度、大進(jìn)給、高剛性和大功率發(fā)展。中等規(guī)格的加工中心，其主軸最高轉(zhuǎn)速一般為3000～5000r/min，工作進(jìn)給由0～5m/min提高到0～15m/min。適應(yīng)高硬度工件材料（如淬火模具鋼）的加工。數(shù)控機(jī)床所用刀具必須有承受高速切削和較大進(jìn)給量的性能，而且要求刀具有較高的耐用度。新型刀具材料如涂層硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬材料（如聚晶金剛石和立方氮化硼）的使用，更能發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)。2.高的可靠性

數(shù)控機(jī)床加工的基本前提之一是刀具的可靠性，加工中不會(huì)發(fā)生意外的損壞。刀具的性能一定要穩(wěn)定可靠，同一批刀具的切削性能和耐用度不得有較大差異。3.較高的刀具耐用度

刀具在切削過(guò)程中不斷地被磨損而造成工件尺寸的變化，從而影響加工精度。刀具在兩次調(diào)整之間所能加工出合格零件的數(shù)量，稱為刀具的耐用度。在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，提高刀具耐用度非常重要。4.高精度

為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床的高精度加工，刀具及其裝夾機(jī)構(gòu)必須具有很高的精度，以保證它在機(jī)床上的安裝精度（通常在0.005mm以內(nèi)）和重復(fù)定位精度。5.可靠的斷屑及排屑措施

切屑的處理對(duì)保證數(shù)控機(jī)床正常工作有著特別重要的意義。在數(shù)控機(jī)床加工中，紊亂的帶狀切屑會(huì)給加工過(guò)程帶來(lái)很多危害，在可靠卷屑的基礎(chǔ)上，還需要暢通無(wú)阻地排屑。對(duì)于孔加工刀具尤其如此。6.精確迅速的調(diào)整

數(shù)控機(jī)床及加工中心所用刀具一般帶有調(diào)整裝置，這樣就能夠補(bǔ)償由于刀具磨損而造成的工件尺寸的變化。7.自動(dòng)快速的換刀

數(shù)控機(jī)床一般采用機(jī)外預(yù)調(diào)尺寸的刀具，而且換刀是在加工的自動(dòng)循環(huán)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，即自動(dòng)換刀。這就要求刀具應(yīng)能與機(jī)床快速、準(zhǔn)確地接合和脫開，并能適應(yīng)機(jī)械手或機(jī)器人的操作。所以聯(lián)接刀具的刀柄、刀桿、接桿和裝夾刀頭的刀夾，已發(fā)展成各種適應(yīng)自動(dòng)化加工要求的結(jié)構(gòu)，而成為包括刀具在內(nèi)的數(shù)控工具系統(tǒng)。8.刀具標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化及復(fù)合化

數(shù)控機(jī)床所用刀具的標(biāo)準(zhǔn)化，可使刀具品種規(guī)格減少，成本降低。數(shù)控工具系統(tǒng)模塊化、通用化，可使刀具適用于不同的數(shù)控機(jī)床，從而提高生產(chǎn)率，保證加工精度。數(shù)控刀具的定義數(shù)控刀具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具，還包括模具；同時(shí)“數(shù)控刀具”除切削用的刀片外，還包括刀桿和刀柄等附件。4.1數(shù)控刀具的分類根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：（1）整體式：刀具為一體，由一個(gè)坯料制造而成，不分體；（2）焊接式：采用焊接方法連接，刀桿；（3）機(jī)夾式：機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；通常數(shù)控刀具采用機(jī)夾式?。?）特殊型式：如復(fù)合式刀具，減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：

（1）高速鋼刀具；（2）硬質(zhì)合金刀具；（3）陶瓷刀具；（4）超高壓燒結(jié)體刀具等。從切削工藝上可分為（1）車削刀具，分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切斷、切槽刀具等多種；

（2）鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；（3）鏜削刀具；（4）銑削刀具等。4.2數(shù)控刀具的要求與特點(diǎn)（一）要有高的切削效率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實(shí)現(xiàn)刀具尺寸的預(yù)調(diào)和快速換刀具有完善的模塊式工具系統(tǒng)建立完備的刀具管理系統(tǒng)要有在線監(jiān)控及尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)4.2數(shù)控刀具的要求與特點(diǎn)（二）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此外，為減少換刀時(shí)間和方便換刀，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。我公司用的就是硬質(zhì)合金刀具（曾試驗(yàn)過(guò)陶瓷刀具、CBN刀具等）。工件材料的特性與切削性切削性與材料特性1.硬度的影響（過(guò)硬過(guò)軟都不易加工）2.粘度的影響（不易切開，不易排屑）3.強(qiáng)度（=不易變形性）的影響（刀刃負(fù)荷大）4.延展性的影響5.導(dǎo)熱系數(shù)的影響（系數(shù)低，刀刃高溫）6.加工硬化性的影響7.硬質(zhì)顆粒的影響4.3刀具損失的主要原因后刀面磨損：通常后刀面磨損由摩擦產(chǎn)生，工件材料硬時(shí)磨損會(huì)加劇前刀面磨損（月牙洼磨損）：加工易產(chǎn)生高溫的高強(qiáng)度材料和粘性材料時(shí)粘結(jié)：加工在切削熱的作用下易熔化的軟材料時(shí)，容易發(fā)生工件材料成分附著在刀刃上的粘結(jié)現(xiàn)象崩刃：振動(dòng)或沖擊引起裂紋：刀具安裝不當(dāng)造成塑性變形切削刃在高溫或高應(yīng)力作用下產(chǎn)生的變形。切削速度和進(jìn)給速度太高以及工件材料中硬點(diǎn)的作用，刀具材料太軟和切削刃溫度較高等現(xiàn)象，都是產(chǎn)生塑性變形的主要原因。塑性變形的產(chǎn)生會(huì)影響切屑的形成質(zhì)量，并導(dǎo)致刀具崩刃?？梢酝ㄟ^(guò)降低切削速度和進(jìn)給速度，選擇耐磨性高和導(dǎo)熱性能好的刀具材料等措施，達(dá)到減少塑性變形的目的。

塑性變形：加工易產(chǎn)生切削熱的材料，或?qū)嵯禂?shù)低的材料7.積屑瘤工件材料在刀具上的粘附物質(zhì)。積屑瘤的產(chǎn)生會(huì)大大降低工件表面的加工質(zhì)量，會(huì)改變切削刃的形狀并最終導(dǎo)致切削刃崩刃。采取措施：（1)降低切削速度，使溫度較低，粘結(jié)現(xiàn)象不易發(fā)生；（2)采用高速切削，使切削溫度高于積屑