數(shù)控加工中刀具的選用畢業(yè)論文

1、 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （論（論 文）文） 題 目： 數(shù)控加工中刀具的選用數(shù)控加工中刀具的選用 分 院 ： 機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院 專業(yè)： 機(jī)電一體機(jī)電一體 化化 姓 名： xx 指導(dǎo)教師： xx 2012 年 3 月 16 日 摘要 近年來，快速發(fā)展的數(shù)控機(jī)加工工藝技術(shù)促進(jìn)了數(shù)控刀具結(jié)構(gòu)基 礎(chǔ)科研和新產(chǎn)品的研發(fā)。世界各大廠商生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床用刀具種類、 規(guī)格繁多，數(shù)量龐大，往往令人眼花繚亂，不得要領(lǐng)。現(xiàn)將有關(guān)數(shù) 控刀具科普性知識(shí)和近幾年來數(shù)控刀具材料、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等領(lǐng)域就 其精要，在此簡(jiǎn)要分述，以便利用先進(jìn)刀具技術(shù)為加工服務(wù)。 關(guān)鍵詞：數(shù)控刀具，種類，特點(diǎn)，選用。 目錄 數(shù)控刀具種類及特點(diǎn)4 1.1

2、 數(shù)控刀具的概述4 1.2 數(shù)控刀具的種類4 1.2.1 從結(jié)構(gòu)上分類4 1.2.2 從切削工藝上分類5 1.2.3 從刀具材料上分類5 1.3 數(shù)控刀具的特點(diǎn)6 數(shù)控刀具選用.6 2.1 數(shù)控刀具選用考慮7 2.1.1 根據(jù)零件材料的切削性能選擇刀具7 2.1.2 根據(jù)零件的加工階段選擇刀具8 2.1.3 根據(jù)加工特點(diǎn)選擇刀具和幾何參數(shù)8 2.1.4 根據(jù)零件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選擇刀具8 2.2 選擇數(shù)控車削刀具原則9 結(jié)論9 致謝10 參考文獻(xiàn)10 數(shù)控刀具數(shù)控刀具種類及特點(diǎn)種類及特點(diǎn) 1.1 數(shù)控刀具的概述數(shù)控刀具的概述 機(jī)械制造業(yè)由于產(chǎn)品更新?lián)Q代和生產(chǎn)形勢(shì)發(fā)展的需要,在航空航天、機(jī)床工具、

3、 電站制造、能源和軌道等行業(yè),數(shù)控機(jī)床的占有率已從 20 世紀(jì)的 20%30%提 高到目前的 50%65%。一般來說,數(shù)控機(jī)床具有高精度、高剛度和高效率的特 性(特別適用于高速切削),因而能取得高效加工的效果。為了保證數(shù)控機(jī)床的正 常運(yùn)行,只有配置了與數(shù)控機(jī)床性能相適應(yīng)的刀具才能使其性能得到充分發(fā)揮,也 可說配置刀具的優(yōu)異(合理性、先進(jìn)性)直接影響到數(shù)控機(jī)床功能和作用的發(fā)揮。 1.2 數(shù)控刀具的數(shù)控刀具的種類種類 數(shù)控加工刀具可分為：常規(guī)刀具和模塊化刀具兩大類。模塊化刀具是發(fā)展方 向。發(fā)展模塊化刀具的主要優(yōu)點(diǎn)：減少換刀停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)加工時(shí)間；加 快換刀及安裝時(shí)間，提高小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性；提

4、高刀具的標(biāo)準(zhǔn)化和合理化的 程度。事實(shí)上，由于模塊刀具的發(fā)展，數(shù)控刀具已形成了三大系統(tǒng)，即車削刀 具系統(tǒng)、鉆削刀具系統(tǒng)和鏜銑刀具系統(tǒng)。 1.2.1 從結(jié)構(gòu)上可分：（1）整體式 （2）鑲嵌式（其又可分為焊接式和機(jī)夾 式。機(jī)夾式根據(jù)刀體結(jié)構(gòu)不同，分為可轉(zhuǎn)位和不轉(zhuǎn)位）； （3）減振式（當(dāng)?shù)?具的工作臂長(zhǎng)與直徑之比較大時(shí)，為了減少刀具的振動(dòng)，提高加工精度，多采 用此類刀具）； （4）內(nèi)冷式（切削液通過刀體內(nèi)部由噴孔噴射到刀具的切削 刃部）； （5）特殊型式（如復(fù)合刀具、可逆攻螺紋刀具等）。 1.2.2 從制造所采用的材料上可分為 ：(1)高速鋼刀具，高速鋼通常是型坯材 料，韌性較硬質(zhì)合金好，硬度、耐磨性

5、和紅硬性較硬質(zhì)合金差，不適于切削硬 度較高的材料，也不適于進(jìn)行高速切削。高速鋼刀具使用前需生產(chǎn)者自行刃磨， 且刃磨方便，適于各種特殊需要的非標(biāo)準(zhǔn)刀具。(2)硬質(zhì)合金刀具，硬質(zhì)合金刀 片切削性能優(yōu)異，在數(shù)控車削中被廣泛使用。硬質(zhì)合金刀片有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格系列產(chǎn) 品，具體技術(shù)參數(shù)和切削性能由刀具生產(chǎn)廠家提供。 硬質(zhì)合金刀片按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 分為三大類：p 類，m 類，k 類。 p 類適于加工鋼、長(zhǎng)屑可鍛鑄鐵（相 當(dāng)于我國(guó)的 yt 類） m 類適于加工奧氏體不銹鋼、鑄鐵、高錳鋼、合金鑄 鐵等（相當(dāng)于我國(guó)的 yw 類） m-s 類適于加工耐熱合金和鈦合金 k 類適于加工鑄鐵、冷硬鑄鐵、短屑可鍛鑄鐵、非鈦合金（相當(dāng)于

6、我國(guó)的 yg 類） k-n 類適于加工鋁、非鐵合金 k-h 類適于加工淬硬材料 (3) 陶瓷刀具 (4)立方氮化硼刀具 (5)金剛石刀具 1.2.3 從切削工藝上可分為：（1）車削刀具：分外圓、內(nèi)孔、外螺紋、內(nèi)螺 紋，切槽、切端面、切端面環(huán)槽、切斷等。 數(shù)控車床一般使用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)夾可轉(zhuǎn) 位刀具。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具的刀片和刀體都有標(biāo)準(zhǔn)，刀片材料采用硬質(zhì)合金、涂 層硬質(zhì)合金以及高速鋼。 數(shù)控車床機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具類型有外圓刀具、外螺紋刀 具、內(nèi)圓刀具、內(nèi)螺紋刀具、切斷刀具、孔加工刀具（包括中心孔鉆頭、鏜刀、 絲錐等）。 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具夾固不重磨刀片時(shí)通常采用螺釘、螺釘壓板、杠銷 或楔塊等結(jié)構(gòu)。 常規(guī)車削刀具

7、為長(zhǎng)條形方刀體或圓柱刀桿。 方形刀體一般用 槽形刀架螺釘緊固方式固定。圓柱刀桿是用套筒螺釘緊固方式固定。它們與機(jī) 床刀盤之間的聯(lián)接是通過槽形刀架和套筒接桿來聯(lián)接的。在模塊化車削工具系 統(tǒng)中，刀盤的聯(lián)接以齒條式柄體聯(lián)接為多，而刀頭與刀體的聯(lián)接是“插入快換 式系統(tǒng)”。它既可以用于外圓車削又可用于內(nèi)孔鏜削，也適用于車削中心的自 動(dòng)換刀系統(tǒng)。 數(shù)控車床使用的刀具從切削方式上分為三類：1.圓表面切削刀具、 端面切削刀具和中心孔類刀具。 （2）鉆削刀具：分小孔、短孔、深孔、攻螺 紋、鉸孔等。 鉆削刀具可用于數(shù)控車床、車削中心，又可用于數(shù)控鏜銑床和加 工中心。因此它的結(jié)構(gòu)和聯(lián)接形式有多種。有直柄、直柄螺釘緊

8、定、錐柄、螺 紋聯(lián)接、模塊式聯(lián)接（圓錐或圓柱聯(lián)接）等多種。 3.鏜削刀具分粗鏜、精鏜 等刀具。 鏜刀從結(jié)構(gòu)上可分為整體式鏜刀柄、模塊式鏜刀柄和鏜頭類。從加工 工藝要求上可分為粗鏜刀和精鏜刀。4.銑削刀具分面銑、立銑、三面刃銑等 刀具。 （4）特殊型刀具 特殊型刀具有帶柄自緊夾頭、強(qiáng)力彈簧夾頭刀柄、可 逆式（自動(dòng)反向）攻螺紋夾頭刀柄、增速夾頭刀柄、復(fù)合刀具和接桿類等。 1.3 數(shù)控刀具的特點(diǎn)數(shù)控刀具的特點(diǎn) 數(shù)控刀具的特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)格化、模塊化和通用化。 為了達(dá)到高效、多能、快換、經(jīng)濟(jì)的目的，對(duì)數(shù)控機(jī)床使用的刀具有如下 要求： （1）具有較高的強(qiáng)度、較好的剛度和抗振性能； （2）高精度、

9、高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)性； （3）能夠滿足高切削速度和大進(jìn)給量的要求； （4）刀具耐磨性及刀具的使用壽命長(zhǎng)，刀具材料和切削參數(shù)與被加工件材 料之間要適宜； （5）刀片與刀柄要通用化、規(guī)格化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，相對(duì)主軸要有較高 位置精度，轉(zhuǎn)位、拆裝時(shí)要求重復(fù)定位精度高，安裝調(diào)整方便。 數(shù)控刀具選用數(shù)控刀具選用 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，不僅影響機(jī)床的加工效率， 而且直接影響零件的加工質(zhì)量。刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn) 行的，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其 它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。 2.12.1 數(shù)控刀具選用考慮數(shù)控刀具選用考慮 由于數(shù)

10、控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速及范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通機(jī)床，而且主軸輸出功率較 大，因此與傳統(tǒng)加工方法相比，對(duì)數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求，包括精 度高、強(qiáng)度大、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便。這就 要求刀具的結(jié)構(gòu)合理、幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。數(shù)控刀具是提高加工效率的 先決條件之一，它的選用取決于被加工零件的幾何形狀、材料狀態(tài)、夾具和機(jī) 床選用刀具的剛性。應(yīng)考慮以下方面： 2.1.1 根據(jù)零件材料的切削性能選擇刀具 綜合考慮金屬、非金屬，其硬度、剛度、塑性、韌性及耐磨性等。如車或 銑高強(qiáng)度鋼、鈦合金、不銹鋼零件，建議選擇耐磨性較好的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀 具。 2.1.2 根據(jù)零件的加工階段選擇刀具

11、 即粗加工階段以去除余量為主，應(yīng)選擇剛性較好、精度較低的刀具，半精 加工、精加工階段以保證零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量為主，應(yīng)選擇耐用度高、 精度較高的刀具，粗加工階段所用刀具的精度最低、而精加工階段所用刀具的 精度最高。如果粗、精加工選擇相同的刀具，建議粗加工時(shí)選用精加工淘汰下 來的刀具，因?yàn)榫庸ぬ蕴牡毒吣p情況大多為刃部輕微磨損，涂層磨損修 光，繼續(xù)使用會(huì)影響精加工的加工質(zhì)量，但對(duì)粗加工的影響較小。 2.1.3 根據(jù)加工區(qū)域的特點(diǎn)選擇刀具和幾何參數(shù) 在零件結(jié)構(gòu)允許的情況下應(yīng)選用大直徑、長(zhǎng)徑比值小的刀具；選取刀具時(shí)， 要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。 2.1.4 根據(jù)工件的幾何形

12、狀、加工余量、零件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選擇刀具正前 角刀片：對(duì)于內(nèi)輪廓加工，小型機(jī)床加工，工藝系統(tǒng)剛性較差和工件結(jié)構(gòu)形狀 較復(fù)雜應(yīng)優(yōu)先選擇正型刀片。負(fù)前角刀片：對(duì)于外圓加工，金屬切除率高和加 工條件較差時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇負(fù)型刀片。一般外圓車削常用 80凸三角形、四方形 和 80 菱形刀片；仿形加工常用 55 、35 菱形和圓形刀片；在考慮到刀 具能承受的切削用量前提下綜合機(jī)床剛性、功率等條件，加工大余量、粗加工 應(yīng)選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。 2.22.2 數(shù)控刀具的選擇原則數(shù)控刀具的選擇原則 2.2.1 數(shù)控刀具的選擇 （1）盡可能選擇大的刀桿橫截面尺寸，較短的長(zhǎng)度尺寸提高刀具的強(qiáng)度

13、和 剛度，減小刀具振動(dòng)； （2）選擇較大主偏角（大于 75，接近 90） ；粗加工時(shí)選用負(fù)刃傾角刀 具，精加工時(shí)選用正刃傾角刀具； （3）精加工時(shí)選用無涂層刀片及小的刀尖圓弧半徑； （4）盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化刀具； （5）選擇正確的、快速裝夾的刀桿刀柄。 2.2.2 選擇車削刀具的原則 數(shù)控車床一般使用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具的刀片和刀體 都有標(biāo)準(zhǔn)，刀片材料采用硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金等。 數(shù)控車床機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具類型有外圓刀、端面車刀、外螺紋刀、切斷刀具、 內(nèi)圓刀具、內(nèi)螺紋刀具、孔加工刀具（包括中心孔鉆頭、鏜刀、絲錐等） 。 圖一圖一 工件輪廓形狀和走刀方向來選擇刀片形工件輪廓形

14、狀和走刀方向來選擇刀片形 首先根據(jù)加工內(nèi)容確定刀具類型，根據(jù)工件輪廓形狀和走刀方向來選擇刀片 形 狀(如圖所示)。主要考慮主偏角，副偏角(刀尖角)和刀尖半徑值。 可轉(zhuǎn)位刀片的選擇： (1)刀片材料選擇：高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方碳化硼 或金剛石。 (2)刀片尺寸選擇：有效切削刃長(zhǎng)度、主偏角等。 (3)刀片形狀選擇：依據(jù)表面形狀、切削方式、刀具壽命等。 (4)刀片的刀尖半徑選擇 1)粗加工、工件直徑大、要求刀刃強(qiáng)度高、機(jī)床剛度大時(shí)選大刀尖半徑值。 2)精加工、切深小、細(xì)長(zhǎng)軸加工、機(jī)床剛度小選小刀尖半徑值。 合理科學(xué)的選擇數(shù)控刀具對(duì)數(shù)控加工生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和加工成本影響極 大，因

15、此應(yīng)高度重視數(shù)控刀具的正確選擇和合理使用，讓其更好的為數(shù)控加工 服務(wù)，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)點(diǎn)。 總結(jié)總結(jié) 我們稱謂的“數(shù)控刀具” ，特指與加工中心、數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床、數(shù)控 鉆等先進(jìn)高效的 cnc 制造系統(tǒng)相配套使用的刀具和工具輔具系統(tǒng)。它包括整體 合金刀具、超硬刀具、可轉(zhuǎn)位刀片、工具輔助系統(tǒng)、可轉(zhuǎn)位刀具、超硬材料及 涂層技術(shù)等。這些應(yīng)屬于現(xiàn)代金屬切削刀具范疇，其技術(shù)水平、性能和質(zhì)量直 接影響到國(guó)內(nèi)數(shù)百萬臺(tái)昂貴的 cnc 制造系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和加工產(chǎn)品質(zhì)量的好壞， 直接影響到整個(gè)國(guó)家機(jī)械制造工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益。 提高刀具的使用壽命的目標(biāo)-是提高勞動(dòng)力、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低次品率、 下降生產(chǎn)成本。 機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)過程涉及大量的機(jī)械加工，特別是金屬切削加工所加工 產(chǎn)品的尺寸、形狀、位置精度、表面形貌等都與刀具有關(guān)，刀具的性能、質(zhì)量 及其管理直接影響到能否順利加工出所需要的合格產(chǎn)品，影響到加工節(jié)拍和生 產(chǎn)效率，影響制造成本的控制和降低，關(guān)系到制造型