數(shù)控刀具的選擇PPT課件

1、1 切削刀具由傳統(tǒng)的機械工具實現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍，刀具的切削性能有顯著的提高。 切削技術由傳統(tǒng)的切削工藝向創(chuàng)新制造工藝的飛躍，大大提高了切削加工的效率。 刀具工業(yè)由脫離使用、脫離用戶的低級階段向面向用戶、面向使用的高級階段的飛躍，成為用戶可利用的專業(yè)化的社會資源和合作伙伴。 切削刀具從低值易耗品過渡到全面進入“三高一專（高效率、高精度、高可靠性和專用化）”的數(shù)控刀具時代，實現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍； 成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術的關鍵技術； 與現(xiàn)代科學的發(fā)展緊密相連，是應用材料科學、制造科學、信息科學等領域的高科技成果的結晶。 數(shù)控刀具的類型與特點第1頁/共56頁2數(shù)控刀具的類型與特點數(shù)控刀具的基本

2、特征 數(shù)控加工刀具必須適應數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。第2頁/共56頁3數(shù)控刀具的類型與特點第3頁/共56頁4按照刀具結構分：整體式：鉆頭、立銑刀等鑲嵌式：包括刀片采用焊接和機夾式數(shù)控刀具的類型與特點特殊形式：復合式、減振式等 機夾可轉位刀具得到廣泛應用，數(shù)量上已達到整個數(shù)控刀具的30%40%，金屬切除率占總數(shù)的80%90%第4頁/共56頁5按照切削工藝分：車削刀具：外圓、內(nèi)孔、螺紋、成形車刀等銑削刀具：面銑刀、立銑刀、螺紋銑刀等數(shù)控刀具的類型與特點

3、鉆削刀具：鉆頭、鉸刀、絲錐等鏜削刀具：粗鏜刀、精鏜刀等車削刀具圖片銑削刀具圖片鉆削刀具圖片鏜削刀具圖片第5頁/共56頁6外圓車刀內(nèi)孔車刀螺紋車刀數(shù)控刀具的類型與特點常用車刀第6頁/共56頁7面銑刀方肩銑刀仿形銑刀三面刃和螺紋銑刀整體硬質(zhì)合金銑刀數(shù)控刀具的類型與特點常用銑刀第7頁/共56頁8鉸刀鉆頭絲錐數(shù)控刀具的類型與特點鉆削刀具第8頁/共56頁9粗鏜刀精鏜刀數(shù)控刀具的類型與特點鏜削刀具第9頁/共56頁10數(shù)控刀具的材料切削刀具材料的硬度和韌性 1923年發(fā)明的硬質(zhì)合金(WC-Co)，其后因添加了TiC、TaC而改善了耐磨性，1969年開發(fā)了CVD技術，使涂層硬質(zhì)合金快速普及。自1974年起，開

4、發(fā)了 TiC-TiN系金屬陶瓷第10頁/共56頁11數(shù)控刀具的材料高速鋼刀具 高速鋼(HSS)刀具過去曾經(jīng)是切削工具的主流，隨著數(shù)控機床等現(xiàn)代制造設備的廣泛應用，大力開發(fā)了各種涂層和不涂層的高性能、高效率的高速鋼刀具，高速鋼憑藉其在強度、韌性、熱硬性及工藝性等方面優(yōu)良的綜合性能，在切削某些難加工材料以及在復雜刀具，特別是切齒刀具、拉刀和立銑刀造中仍有較大的比重。但經(jīng)過市場探索一些高端產(chǎn)品逐步已被硬質(zhì)合金工具代替。第11頁/共56頁12硬質(zhì)合金刀具普通硬質(zhì)合金數(shù)控刀具的材料新型硬質(zhì)合金超細晶粒硬質(zhì)合金涂層硬質(zhì)合金金屬陶瓷 粒徑在1m以下，這種材料具有硬度高、韌性好、切削刀可靠性高等優(yōu)異性能保持了

5、普通硬質(zhì)合金機體的強度和韌性，又使表面有很高的硬度和耐磨性TiC(N)基硬質(zhì)合金，其性能介于陶瓷和硬質(zhì)合金之間新型硬質(zhì)合金刀具加工實例第12頁/共56頁13新型硬質(zhì)合金刀具加工實例數(shù)控刀具的材料加工示意圖加工切削參數(shù)毛坯尺寸和材料使用刀具主軸轉速(r/min)進給速度(mm/min)背吃刀量(mm)加工深度(mm)100X80X50（HRC50）8，4齒（超細晶硬質(zhì)合金）1000030000.210第13頁/共56頁14數(shù)控刀具的材料陶瓷刀具n不僅能對高硬度材料進行粗、精加工，也可進行銑削、刨削、斷續(xù)切削和毛坯拔荒粗車等沖擊力很大的加工；n可加工傳統(tǒng)刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料；n刀具

6、耐用度比傳統(tǒng)刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數(shù)；n可進行高速切削或?qū)崿F(xiàn)“以車、銑代磨”，切削效率比傳統(tǒng)刀具高3-10倍。 第14頁/共56頁15數(shù)控刀具的材料超硬刀具 是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：單晶金剛石、聚晶金剛石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金剛石等。超硬刀具主要是以金剛石和立方氮化硼為材料制作的刀具，其中以人造金剛石復合片(PCD)刀具及立方氮化硼復合片(PCBN)刀具占主導地位。許多切削加工概念，如綠色加工、以車代磨、以銑代磨、硬態(tài)加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的應用而起，故超硬刀具已成為切削加工中不可缺少的重要手段。 超硬刀具加工實例第15

7、頁/共56頁16超硬刀具加工實例數(shù)控刀具的材料加工模具示意圖高速加工切削參數(shù)毛坯尺寸和材料使用刀具主軸轉速(r/min)進給速度(mm/min)背吃刀量(mm)加工時間(min)60X60X50（HRC60）R1X8（CBN）2000020000.0250.3第16頁/共56頁17硬質(zhì)合金的分類和標志P類數(shù)控刀具的材料 藍色（包括P01P50),系高合金化的硬質(zhì)合金牌號。這類合金主要用于加工長切屑的黑色金屬 M類，黃色（包括M10M40），系中合化的硬質(zhì)合金牌號。這類合金為通用型，適于加工長切屑或短切屑的黑色金屬及有色金屬 切削刀具用硬質(zhì)合金根據(jù)國際標準ISO分類，把所有牌號分成用顏色標志的三

8、大類，分別用P、M、K表示 M類K類紅色（包括K10K40），系單純WC的硬質(zhì)合金牌號。主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料 第17頁/共56頁18數(shù)控刀具的材料 課堂討論 根據(jù)國際標準ISO分類的硬質(zhì)合金牌號P、M、K ，分別相當于我國國家標準的哪一類硬質(zhì)合金？第18頁/共56頁19 市場經(jīng)濟不斷地推進，現(xiàn)代企業(yè)在高目標和低成本的追求過程中，已逐漸改變了傳統(tǒng)的“大而全”、“小而全”的模式，取而代之的是以投入最小的人力、物力獲得最大效益的“主題”生產(chǎn)。體現(xiàn)在金屬切削刀具領域，成本已不再是簡單的購買刀具的費用，一方面，采用什么樣的刀具會影響到產(chǎn)品工藝、機床的選型和配置、生產(chǎn)效率、產(chǎn)

9、品質(zhì)量等，因而受到越來越多的重視；另一方面，自制刀具是否劃算？人力物力的投入也成為企業(yè)考慮的問題。企業(yè)內(nèi)部的成本核算推進了生產(chǎn)過程的專業(yè)化服務。因此，對一般機械加工企業(yè)來說，刀具的配置，更多的是如何選、如何用，而不是在如何設計與制造上。 數(shù)控刀具合理選用第19頁/共56頁20數(shù)控刀具合理選用第20頁/共56頁21可轉位車刀的選用刀片的夾緊方式各種夾緊方式是為適用于不同的應用范圍設計的。為了幫助您選擇具體工序的最佳刀具，按照適合性對它們分類，適合性有1-3個等級，3為最佳選擇。山特維克可樂滿車刀的夾緊方式選擇第21頁/共56頁22可轉位車刀的選用刀片形狀的選擇正型（前角）刀片：對于內(nèi)輪廓加工，小

10、型機床加工，工藝系統(tǒng)剛性較差和工件結構形狀較復雜應優(yōu)先選擇正型刀片。負型（前角）刀片：對于外圓加工，金屬切除率高和加工條件較差時應優(yōu)先選擇負型刀片。 第22頁/共56頁23可轉位車刀的選用刀片形狀的選擇根據(jù)加工輪廓選擇刀片形狀一般外圓車削常用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；在機床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。第23頁/共56頁24刀具前角的作用大負前角用于大負前角用于切削硬材料 需切削刃強度大，以適應斷續(xù)切削、切削含黑皮表面層的加工條件 大正前角用于大正前角用于切削軟質(zhì)材料易切削材料被加工

11、材料及機床剛性差時 前角對切削力、切屑排出、切削、刀具耐用度影響都很大前角的影響前角的影響1.正前角大，切削刃鋒利。2.前角每增加1，切削功率減少1。 3.正前角大，刀刃強度下降；負前角過大，切削力增加。 第24頁/共56頁25刀具后角的作用后角的影響后角的影響1.后角大，后刀面磨損小。 2.后角大，刀尖強度下降。 小后角用于小后角用于切削硬材料 需切削刃強度高時 大后角用于大后角用于切削軟材料 切削易加工硬化的材料 第25頁/共56頁26主偏角的作用主偏角的影響1。進給量相同時，余偏角大，刀片與切屑接觸的長度增加，切削厚度變薄，使切削力分散作用在長的刀刃上，刀具耐用度得以提高。2。主偏角小，

12、分力a也隨之增加，加工細長軸時，易發(fā)生撓曲。3。主偏角小，切屑處力性能變差。4。主偏角銷，切削厚度變薄，切削寬度增加，將使切屑難以碎斷。 大主偏角用于切深小的精加工 切削細而長的工件 機床剛性差時 小主偏角用于工件硬度高，切削溫度大時 大直徑零件的粗加工 機床剛性高時 余偏角等于90減主偏角，其作用是緩和沖擊力，對進給力，背向力，切削厚度都有影響第26頁/共56頁27副偏角的作用副偏角具有減少已加工表面與刀具摩擦的功能。一般為515。副偏角的影響1.副偏角小，切削刃強度增加，但刀尖易發(fā)熱。 2.副偏角小，背向力增加，切削時易產(chǎn)生振動。 3.粗加工時副偏角宜小些 ；而精加工時副偏角則宜大些。第2

13、7頁/共56頁28刃傾角的作用刃傾角的影響1.刃傾角為負時，切屑流向工件；為正時，反向排出。 2.刃傾角為負時，切削刃強度增大，但切削背向力也增加，易產(chǎn)生振動。刃傾角是前刀面傾斜的角度。重切削時，切削開始點的刀尖上要承受很大的沖擊力，為防止刀尖受此力而發(fā)生脆性損傷，故需有刃傾角。推薦車削時為35；銑削時1015 第28頁/共56頁29刀尖圓弧半徑的作用刀尖圓弧半徑的影響刀尖圓弧半徑的影響1.刀尖圓弧半徑大，表面粗糙度下降。 2.刀尖圓弧半徑大，刀刃強度增加。 3.刀尖圓弧半徑過大，切削力增加，易產(chǎn)生振動。 4.刀尖圓弧半徑大，刀具前、后面磨損減小。 5.刀尖圓弧半徑過大，切屑處理性能惡化。 刀

14、尖圓弧半徑對刀尖的強度及加工表面粗糙度影響很大，一般適宜值選進給量的23倍。 刀尖圓弧小用于刀尖圓弧小用于切深削的精加工。 細長軸加工。 機床剛性差時。 刀尖圓弧大用于刀尖圓弧大用于需要刀刃強度高的黑皮切削，斷續(xù)切削。大直徑工件的粗加工。 機床剛性好時。 第29頁/共56頁30可轉位車刀的選用切削范圍代號斷屑槽形狀特點精加工切削FH 精加工專用斷屑槽 輕切削SH 適合用于小切深,大進給 大的前角刃口鋒利 中切削MV 適用于仿形向上切削加工 正角刀棱鋒利 準重切削GH 大進給粗加工 斷續(xù)、黑皮切削 兩面均有斷屑槽 重切削HX 不等棱邊刀刃不僅刀刃鋒利且強度也好 連續(xù)或繼續(xù)加工均適合 斷屑槽的參數(shù)

15、直接影響到切削的卷曲和折斷，目前刀片的斷屑槽形式較多，各種斷屑槽刀片的使用情況不盡相同，選用時一般參照具體的產(chǎn)品樣本MITSUBISHI推薦的適用于加工鋼材的斷屑槽形第30頁/共56頁31可轉位銑刀的選用特點可轉位銑刀的選用類型的選擇可轉位面銑刀、立銑刀、槽銑刀、專用銑刀等可轉位銑刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角等。為滿足不同的加工需要，有多種角度組合型式。刀片牌號和斷屑槽形的選擇可轉位銑刀直徑的選用主要取決于設備的規(guī)格和工件的加工尺寸。 為滿足不同用戶的需要，同一直徑的可轉位銑刀一般有粗齒、中齒、密齒三種類型。 齒數(shù)的選擇角度的選擇直徑的選擇合理選擇刀片硬質(zhì)合金牌號的主要依據(jù)是被

16、加工材料的性能和硬質(zhì)合金的性能。用于銑削的刀片槽形一般有輕型、中型和重型。旋轉刀具的選擇第31頁/共56頁32可轉位銑刀類型的選擇可轉位銑刀的類型可轉位面銑刀：主要用于加工較大平面選擇，主要有平面粗銑刀、平面精銑刀、平面粗精復合銑刀三種。可轉位槽銑刀：主要有三面刃銑刀、兩面刃銑刀、精切槽銑刀。 旋轉刀具的選擇可轉位立銑刀：主要用于加工凸臺、凹槽、小平面、曲面等。主要有立銑刀、孔槽銑刀、球頭立銑刀、R立銑刀、T型槽銑刀、倒角銑刀、螺旋立銑刀、套式螺旋立銑刀等。 可轉位專用銑刀：用于加工某些特定零件，其型式和尺寸取決于所用機床和零件的加工要求。第32頁/共56頁33可轉位銑刀齒數(shù)（齒距）的選擇可轉

17、位銑刀的齒數(shù)粗齒銑刀：大余量粗加工、軟材料、切削寬度較大、機床功率較小。 中齒銑刀：通用系列，使用范圍廣泛，具有較高的金屬切除率和切削穩(wěn)定性。 密齒銑刀：用于鑄鐵、鋁合金和有色金屬的大進給速度切削加工。 旋轉刀具的選擇不等分齒距銑刀：防止工藝系統(tǒng)出現(xiàn)共振，使切削平穩(wěn) ，在鑄鋼、鑄鐵件的大余量粗加工中建議優(yōu)先選用不等分齒距的銑刀。 第33頁/共56頁34可轉位銑刀角度的選擇可轉位銑刀的角度主偏角：可轉位銑刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等幾種。前角：銑刀的前角可分解為徑向前角和軸向前角。常用的前角組合形式如下：雙負前角、雙正前角、正負前角(軸向正前角、徑向負前角)三種。旋轉刀具的選

18、擇各種角度中最主要的是主偏角和前角(制造廠的產(chǎn)品樣本中對刀具的主偏角和前角一般都有明確說明) 。銑刀角度的功能第34頁/共56頁35旋轉刀具的選擇可轉位銑刀直徑的選擇立銑刀直徑選擇：主要考慮工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機床額定功率范圍以內(nèi)。如系小直徑立銑刀，則應主要考慮機床的最高轉速能否達到刀具的最低切削速度要求。 面銑刀直徑選擇：主要是根據(jù)工件寬度選擇，同時要考慮機床的功率、刀具的位置和刀齒與工件接觸形式等，也可將機床主軸直徑作為選取的依據(jù)，面銑刀直徑可按D1.5d（d為主軸直徑）選取。一般來說，面銑刀的直徑應比切寬大20%50%。面銑刀的直徑應比切寬大20%50%兩次走刀銑削平

19、面，軌跡之間須有重疊部分第35頁/共56頁36刀片牌號和斷屑槽形的選擇可轉位銑刀刀片牌號和斷屑槽形一般用戶選用可轉位銑刀時，均由刀具制造廠根據(jù)用戶加工的材料及加工條件配備相應牌號的硬質(zhì)合金刀片P類合金（含金屬陶瓷）：P01P05P10P15P20P25P30P40P50 M類合金：M10M20M30M40K類合金：K01 K10K20K30K40斷屑槽形的選擇旋轉刀具的選擇第36頁/共56頁37旋轉刀具的選擇面銑刀切削刃各角度的功能 第37頁/共56頁38旋轉刀具的選擇基本刃形 前角的正負基本刃形的組合第38頁/共56頁39旋轉刀具的選擇45面銑刀為一般加工首選，背向力大，約等于進給力。加工薄

20、壁零件時，工件會發(fā)生撓曲，導致加工精度下降。切削鑄鐵時，有利于防止工件邊緣產(chǎn)生崩落。第39頁/共56頁40旋轉刀具的選擇90面銑刀適用于薄壁零件、裝夾較差的零件和要求準確90 成形場合，進給力等于切削力，進給抗力大，易振動，要求機床具有較大功率和剛性。第40頁/共56頁41旋轉刀具的選擇方肩銑刀銑削開放或封閉的槽、面或孔時均有上佳表現(xiàn)。第41頁/共56頁42旋轉刀具的選擇各種高效銑削方法第42頁/共56頁43旋轉刀具的選擇多功能圓刀片銑刀刀片可多次轉位，切削刃強度高，切削刃強度高；隨切深不同，其主偏角和切屑負載均會變化，切屑很薄，最適合加工耐熱合金。第43頁/共56頁44旋轉刀具的選擇球頭立銑

21、刀通用性：仿形銑和曲面銑，以坡走銑或螺旋插補銑加工型腔適用于高速加工第44頁/共56頁45旋轉刀具的選擇各種整體硬質(zhì)合金銑刀第45頁/共56頁46旋轉刀具的選擇螺紋銑刀分類螺紋銑刀螺紋銑削的優(yōu)點：l螺紋銑削免去了采用大量不同類型絲錐的必要性；l加工具有相同螺距的任意螺紋直徑；l加工始終產(chǎn)生的是短切屑，因此不存在切屑處置方面的問題。l刀具破損的部分可以很容易地從零件中去除。l不受加工材料限制，那些無法用傳統(tǒng)方法加工的材料可以用螺紋銑刀進行加工。l采用螺紋銑刀，可以按所需公差要求加工，螺紋尺寸是由加工循環(huán)控制的。l與傳統(tǒng)HSS(高速鋼)攻絲相比，采用硬質(zhì)合金螺紋銑削可以提高生產(chǎn)率。 。 第46頁/

22、共56頁47旋轉刀具的選擇螺紋銑刀分類 圓柱螺紋銑刀： l它的螺紋切削刃與絲錐不同，刀具上無螺旋升程，加工中的螺旋升程靠機床運動實現(xiàn)；l該刀具既可加工右旋螺紋，也可加工左旋螺紋；l適用于鋼、鑄鐵和有色金屬材料的中小直徑螺紋銑削，切削平穩(wěn)，耐用度高。缺點是刀具制造成本較高，結構復雜，價格昂貴。 機夾螺紋銑刀： l適用于較大直徑(如D25mm)的內(nèi)、外l螺紋加工；l刀片易于制造，價格較低，有的螺紋l刀片可雙面切削；l抗沖擊性能較整體螺紋銑刀稍差。 第47頁/共56頁48旋轉刀具的選擇絲錐的選擇：l工件材料的可加工性是攻螺紋難易的關鍵，對于高強度的工件材料，絲錐的前角和下凹量（前面的下凹程度）通常較小，以增加切削刃強度。下凹量較大的絲錐則用在切削扭矩較大的場合，長屑材料需較大的前角和下凹量，以便卷屑和斷屑；l加工較硬的工件材料需要較大的后角，以減小磨擦和便于冷卻液到達切削刃，加工軟材料時，太大的后角會導致螺孔擴大；l螺旋槽絲錐主要用于盲孔的螺紋加工。加工硬度、強度高的工件材料，所用的螺旋槽絲錐螺旋角較小，這可改善其結構強度。 絲錐 攻螺紋是在數(shù)控銑床和加工中心上加工小螺紋孔最常用的方法。 第48頁/共56頁49工具系統(tǒng)選擇數(shù)控車床工具系統(tǒng)鏜銑類整體式工具系統(tǒng)工具系統(tǒng)是針對數(shù)控機床要求與之配套的刀具必須可快換和高效切削而發(fā)展起來的，是刀具與機床的接口。工具系統(tǒng)分類鏜式銑工類