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)被加工材料來合理選擇數(shù)控刀具的材料和切削參數(shù)。當(dāng)前1頁(yè)，總共31頁(yè)。2.1數(shù)控刀具的種類及特點(diǎn)

按結(jié)構(gòu)來分

整體式鑲嵌式內(nèi)冷式

減振式復(fù)合式焊接或機(jī)夾式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。當(dāng)前2頁(yè)，總共31頁(yè)。2.1.1數(shù)控刀具的種類按刀具材料分高速鋼刀具硬質(zhì)合金刀具聚晶金剛石刀具立方氮化硼刀具陶瓷刀具涂層刀具當(dāng)前3頁(yè)，總共31頁(yè)。按加工工藝來分

車刀

鏜刀

銑刀

鉆削刀具外圓、內(nèi)孔、螺紋、車槽、車成型面鉆頭、鉸刀、絲錐整體式、模塊式、鏜頭類面銑、立銑、成型銑刀2.1.1數(shù)控刀具的種類當(dāng)前4頁(yè)，總共31頁(yè)。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)

當(dāng)前5頁(yè)，總共31頁(yè)。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)

當(dāng)前6頁(yè)，總共31頁(yè)。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)。當(dāng)前7頁(yè)，總共31頁(yè)。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—無機(jī)械手夾持槽；BT類—日本標(biāo)準(zhǔn)（MAS403），帶機(jī)械手夾持槽。當(dāng)前8頁(yè)，總共31頁(yè)。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)。臥式多刀位刀架當(dāng)前9頁(yè)，總共31頁(yè)。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)

當(dāng)前10頁(yè)，總共31頁(yè)。TMG鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)

模塊式工具系統(tǒng)組成TMG工具系統(tǒng)是把整體式刀具分解成柄部（主柄模塊）、中間連接塊（連接模塊）、工作頭部（工作模塊）三個(gè)主要部分，然后通過各種連接結(jié)構(gòu)，在保證刀桿連接精度、強(qiáng)度、剛性的前提下，將這三部分連接成整體。當(dāng)前11頁(yè)，總共31頁(yè)。TMG21工具系統(tǒng)TMG鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)

當(dāng)前12頁(yè)，總共31頁(yè)。刀具系統(tǒng)與加工中心的刀具庫(kù)

可裝20把刀的無臂式ATC刀具庫(kù)當(dāng)前13頁(yè)，總共31頁(yè)?？裳b24把刀的有臂式ATC刀具庫(kù)刀具系統(tǒng)與加工中心的刀具庫(kù)

當(dāng)前14頁(yè)，總共31頁(yè)。

數(shù)控刀具的選擇：根據(jù)零件的材料種類、硬度、以及加工表面粗糙度要求和加工余量的已知條件來決定刀片的幾何結(jié)構(gòu)（如刀尖圓角）、進(jìn)給量、切削速度和刀片牌號(hào)。

2.1.4數(shù)控刀具的材料

刀具的材料是指切削部分的材料。刀具材料的性能必需滿足：硬度、強(qiáng)度和韌性、耐磨性、耐熱性等條件。同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)前15頁(yè)，總共31頁(yè)。數(shù)控刀具的材料高速鋼

YG類硬質(zhì)合金（ISO-K類）YT類硬質(zhì)合金（ISO-P類）高性能高速鋼普通高速鋼硬質(zhì)合金YW類硬質(zhì)合金（ISO-M類）金屬陶瓷

純氧化鋁類（白色陶瓷）

TiC添加類（黑色陶瓷）

聚晶立方碳化硼（PCBN）

聚晶金剛石（PCD）

常用數(shù)控刀具的材料

當(dāng)前16頁(yè)，總共31頁(yè)。2.2可轉(zhuǎn)位刀片的應(yīng)用及代碼

可轉(zhuǎn)位刀具是將預(yù)先加工好并帶有若干個(gè)切削刃的多邊形刀片，用機(jī)械夾固的方法夾緊在刀體上的一種刀具。由刀片和刀體組成。當(dāng)在使用過程中一個(gè)切削刃磨鈍了后，只要將刀片的夾緊松開，轉(zhuǎn)位或更換刀片，使新的切削刃進(jìn)入工作位置，再經(jīng)夾緊就可以繼續(xù)使用。

可轉(zhuǎn)位刀具的兩個(gè)特征：其一，刀體上安裝的刀片，至少有兩個(gè)預(yù)先加工好的切削刃供使用。其二，刀片轉(zhuǎn)位后的切削刃在刀體上位置不變，并具有相同的幾何參數(shù)。當(dāng)前17頁(yè)，總共31頁(yè)。2.2.1可轉(zhuǎn)位刀具的基本結(jié)構(gòu)1、可轉(zhuǎn)位刀具的組成可轉(zhuǎn)位刀具一般由刀片、刀墊、夾緊元件和刀體組成。各部分的作用為：刀片：承擔(dān)切削，形成被加工表面。

刀墊：保護(hù)刀體，確定刀片(切削刃)位置。

夾緊元件：夾緊刀片和刀墊。

刀體：刀片及刀墊的載體，承擔(dān)和傳遞切削力及切削扭距，完成刀片與機(jī)床的聯(lián)接。當(dāng)前18頁(yè)，總共31頁(yè)。2.2.1可轉(zhuǎn)位刀具的基本結(jié)構(gòu)2、可轉(zhuǎn)位刀片型號(hào)表示規(guī)則可轉(zhuǎn)位刀片型號(hào)通過上面10個(gè)字符來表示：123456789101表示刀片形狀及夾角；2表示主切削刃后角；3表示刀片尺寸（d、s）公差；4表示刀片斷屑及夾固形式；5表示切削刃長(zhǎng)度；6表示刀片厚度；7表示修光刃的代碼；8表示特殊需要的代碼；9表示進(jìn)刀方向、倒刃角度；10為廠商補(bǔ)充代號(hào)等。當(dāng)前19頁(yè)，總共31頁(yè)。2.2.1可轉(zhuǎn)位刀具的基本結(jié)構(gòu)3、常用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片的選用（1）車外圓的刀片：一般要選通用性較高的及在同一刀片上切削刃數(shù)較多刀片。粗車時(shí)選較大尺寸，精車、半精車時(shí)選較小尺寸。常用刀片形狀：S形、T形、C形、R形、W形、D形、V形。（2）切斷刀片：使用直接壓制出斷屑槽形的切斷刀片。（3）切槽刀片：切深槽用切斷刀片，切淺槽用成型刀片

。（4）螺紋刀片：常用的是L形，又分內(nèi)、外螺紋刀片。（5）切削刃長(zhǎng)度的選擇：根據(jù)背吃刀量進(jìn)行選擇。（6）刀尖圓弧的選擇：粗車時(shí)盡可能采用較大刀尖圓弧半徑，精車時(shí)一般用較小圓弧半徑。當(dāng)前20頁(yè)，總共31頁(yè)。2.2.1可轉(zhuǎn)位刀具的基本結(jié)構(gòu)3、常用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片的選用（8）刀片后角的選擇：0°后角一般用于粗、半精車；5°、7°、11°后角一般用于半精、精車、仿形及加工內(nèi)孔。（7）刀片厚度的選擇：通常是根據(jù)背吃刀量與進(jìn)給量來選用。（9）刀片精度的選擇：可轉(zhuǎn)位刀片家規(guī)定16種精度，其中6種適合于車刀，代號(hào)為H、E、G、M、N、U，H最高，U最低，普通車床粗、半精加工用U級(jí)，對(duì)刀尖位置要求較高的或數(shù)控車床用M，更高級(jí)的用G。當(dāng)前21頁(yè)，總共31頁(yè)。

刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中重要內(nèi)容之一。選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素，要使刀具的尺寸與被加工工件的尺寸和形狀相適應(yīng)。2.3數(shù)控加工刀具的選擇刀具選擇的基本原則：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高；在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。具體應(yīng)用見P62-63數(shù)控車削、數(shù)控銑削刀具的選擇。2.3.1數(shù)控加工刀具的選用原則當(dāng)前22頁(yè)，總共31頁(yè)。刀具選擇應(yīng)考慮的主要因素有：

如操作間斷時(shí)間、振動(dòng)、電力波動(dòng)或突然中斷等。

數(shù)控刀具的選擇被加工工件的材料、性能如金屬、非金屬，其硬度、剛度、塑性、韌性及耐磨性等。加工工藝類別車削、鉆削、銑削、鏜削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。加工工件信息工件的幾何形狀、加工余量、零件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。刀具能承受的切削用量輔助因數(shù)切削用量三要素，包括主軸轉(zhuǎn)速、切削速度與切削深度。當(dāng)前23頁(yè)，總共31頁(yè)。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)控刀具的選擇當(dāng)前24頁(yè)，總共31頁(yè)。

2）曲面類零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)控刀具的選擇當(dāng)前25頁(yè)，總共31頁(yè)。數(shù)控刀具的選擇3）銑小平面或臺(tái)階面銑小平面或臺(tái)階面一般采用通用銑刀，如圖所示。當(dāng)前26頁(yè)，總共31頁(yè)。數(shù)控刀具的選擇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。當(dāng)前27頁(yè)，總共31頁(yè)。數(shù)控刀具的選擇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。當(dāng)前28頁(yè)，總共31頁(yè)。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。切削用量具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。2.3.2加工過程中切削用量的確定當(dāng)前29頁(yè)，總共31頁(yè)。合理選擇切削用量，具體要考慮以下幾個(gè)因素：①切削深度t。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。②切削寬度b。一般b與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中，一般b的取值范圍為：b=（0.6～0.9）d。③切削速度v。v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系。④主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來選定。計(jì)算公式為：n=1000v/dπ。⑤進(jìn)給速度F。F應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。計(jì)算公