數(shù)控刀具培訓(xùn)課件.ppt

1、數(shù)控刀具,（1）刀柄, 7：24圓錐刀柄,7：24圓錐刀柄特點(diǎn)：,不能自鎖，換刀比較方便 與直柄相比具有較高的定心精度和剛度 刀柄要配上拉釘才能固定在主軸錐孔上 刀柄與拉釘都已標(biāo)準(zhǔn)化 刀柄的選用要和機(jī)床的主軸孔相對(duì)應(yīng) 刀柄型號(hào)：JT、BT、ST。,7:24的通用刀柄是靠刀柄的7:24錐面與機(jī)床主軸孔的7:24錐面接觸定位連接的，在高速加工、連接剛性和重合精度三方面有局限性。,7:24的刀柄 NT（傳統(tǒng)型）簡(jiǎn)稱 NT或ST DIN 69871（德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）（簡(jiǎn)稱JT、 DIN、DAT或DV） IS0 7388/1 （國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）（簡(jiǎn)稱 IV或IT） MAS BT（日本標(biāo)準(zhǔn)）（簡(jiǎn)稱 BT） ANSI/

2、ASME（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）（簡(jiǎn)稱 CAT）,NT型刀柄德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為DIN 2080，是在傳統(tǒng)型機(jī)床上通過拉桿將刀柄拉緊，國(guó)內(nèi)也稱為ST； 其它四種刀柄均是在加工中心上通過刀柄尾部的拉釘將刀柄拉緊。目前國(guó)內(nèi)使用最多的是DIN 69871型（即JT）和MAS BT 型兩種刀柄。DIN 69871型的刀柄可以安裝在DIN 69871型和ANSI/ASME主軸錐孔的機(jī)床上， IS0 7388/1型的刀柄可以安裝在DIN 69871型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME主軸錐孔的機(jī)床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1型的刀柄是最好的。,常用刀柄,面銑刀刀柄,整體鉆夾頭刀柄,常用刀柄,鏜刀柄,常用

3、刀柄,莫式錐度刀柄,快換式絲錐刀柄,鉆夾頭刀柄,側(cè)壓式立銑刀柄,拉釘有三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：角、長(zhǎng)度l以及螺紋G 關(guān)于刀柄拉釘?shù)慕怯腥缦聨追N情況： 1、MAS BT（日本標(biāo)準(zhǔn)）刀柄拉釘角有45、60和90之分，常用的是45和60的 ； 2、DIN 69871刀柄拉釘（通常稱為DIN 6987240/50） 角只有75一種； 3、 IS0 7388/1刀柄拉釘（通常稱為IS0 7388/240/50） 角有45和75之分； 4、 ANSI/ASME（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）刀柄拉釘角有45、60和90之分。 關(guān)于刀柄拉釘?shù)穆菁yG，除ANSI/ASME（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）刀柄拉釘 存在有英制螺紋標(biāo)準(zhǔn)外，其它三種均使用公制螺紋，

4、40#刀柄拉 釘通常使用M16螺紋， 50#刀柄拉釘通常使用M24螺紋。,ISO 7388及DIN 69871的A型拉釘,ISO 7388及DIN 69871的B型拉釘,MAS BT的拉釘,拉釘是帶螺紋的零件，常固定在各 種工具柄的尾端。機(jī)床主軸內(nèi)的拉 緊機(jī)構(gòu)借助它把刀柄拉緊在主軸中。 數(shù)控機(jī)床刀柄有不同的標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)床 刀柄拉緊機(jī)構(gòu)也不統(tǒng)一，故拉釘有 多種型號(hào)和規(guī)格,拉釘?shù)倪x擇： 根據(jù)數(shù)控機(jī)床說明書選擇； 對(duì)機(jī)床自帶的拉釘進(jìn)行測(cè)量后來確定,注意： 如果拉釘選擇不當(dāng)，裝在刀 柄上使用可能會(huì)造成事故。,拉釘?shù)姆N類及選擇,一般ER夾頭的錐度是16度 ER-8 夾頭 1 5 m/m ER-11夾頭 1

5、7 m/m ER-12夾頭 1 7 m/m ER-16夾頭 1 10 m/m ER-20夾頭 2 13 m/m ER-25夾頭 2 16 m/m ER-32夾頭 3 20 m/m ER-40夾頭 4 26 m/m ER-50夾頭 6 34 m/m,ER彈簧夾頭刀柄,ER彈簧夾頭,HSK刀柄（柄部錐度為1：10）,HSK刀柄的德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是DIN69873，有六種標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格，即 HSK-A、 HSK-B、 HSK-C、 HSK-D、 HSK-E和HSK-F 常用的有三種： HSK-A (帶內(nèi)冷自動(dòng)換刀) HSK-C (帶內(nèi)冷手動(dòng)換刀) HSK-E(帶內(nèi)冷自動(dòng)換刀，高速型)。,HSK刀柄特點(diǎn)：,定位精

6、度高。其經(jīng)向和軸向重復(fù)定位精度一般在2m以內(nèi)，并能長(zhǎng)期保持高精度。,靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度高。采用錐度和端面同時(shí)定位（過定位）。,適合高速加工。,重量輕、尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊。,清除污垢方便。,HSK刀柄靠刀柄的彈性變形，不但刀柄的1:10錐面與機(jī)床主軸孔的1:10錐面接觸，而且使刀柄的法蘭盤面與主軸面也緊密接觸，這種雙面接觸系統(tǒng)在高速加工、連接剛性和重合精度上均優(yōu)于7:24的通用刀柄。,（2）TSG82鏜銑類工具系統(tǒng), 整體式結(jié)構(gòu),選用時(shí)一定要按圖示進(jìn)行配置。,TSG82工具系統(tǒng)的代碼和意義, 模塊式結(jié)構(gòu)（TMG10/TMG21）,面銑刀切削刃 各角度的功能,基本刃形,前角的正負(fù),基本刃形的組合,銑刀

7、主偏角 Kr (度) 主切削刃角 (kr) 是影響切削力方向 和切屑厚度的主要因素。 刀具直徑 Dc (mm) 刀具直徑 (Dc)在PK部位上測(cè)量，主切削刃在這里與平行刃帶相遇。 Dc 是在大多數(shù)情況下是指直徑，也有使用D3 。 要考慮的最重要直徑是(Dcap) 在實(shí)際切削深度 (ap) 處的有效切削直徑 用于 計(jì)算實(shí)際切削速度 (ve)，參見頁碼D 76。 D3 是刀片的最大直徑，對(duì)于某些刀具，它等于Dc。,切削深度 ap (mm) 切削深度 (ap) 是指未切孔半徑與已切孔半徑的差值。最大ap主要受到刀片尺寸和機(jī)床功率限制。粗加工工序的另一個(gè)關(guān)鍵因素是扭矩，在精加工工序中為振動(dòng)。 切削寬度

8、 ae (mm) 刀具吃刀時(shí)的徑向?qū)挾?(ae)。在插銑步距寬度中特別關(guān)鍵，并且對(duì)于圓角銑削中的振動(dòng)，最大ae 特別關(guān)鍵。,徑向切深 ae / Dc 徑向切深 (ae / Dc)是相對(duì)刀具直徑的切削寬度。 刀具有效切削刃數(shù)量 zc用于確定工作臺(tái)進(jìn)給 (vf)和生產(chǎn)效率。通常對(duì)排屑和工序穩(wěn)定性具有關(guān)鍵影響。zc zn 刀具切削刃總數(shù) zn,齒距 u (mm) 有效切削刃之間的距離 (u)。 對(duì)于特定的刀具直徑，可以在不同齒距之間選擇：疏齒 (-L)、密齒 (-M)、超密齒 (- H)。添加至代碼的X指示齒距比其基本設(shè)計(jì)稍小的刀具類型。 不等距齒距 表示刀具上齒之間的不均勻間距。這是減小振動(dòng)趨勢(shì)的

9、極有效方法。,當(dāng)為工序選擇最適當(dāng)?shù)挠行邢魅袛?shù)量zc時(shí)，也有必要考慮齒距 (切 削刃之間的距離)。所有刀具都有均勻齒距設(shè)計(jì)。 根據(jù)切削刃尺寸和數(shù)量，某些刀具也提供不等齒距設(shè)計(jì) (刀具 周圍齒的間隔不相等)。 不等齒距刀具的好處在于它們能中斷諧振，從而提高穩(wěn)定性，這對(duì)于 高ae 和長(zhǎng)懸伸特別有用。 齒距主要影響：生產(chǎn)效率 穩(wěn)定性 功率消耗 適當(dāng)?shù)墓ぜ牧稀?然而，增加切削刃數(shù)量會(huì)改變刀具設(shè)計(jì)。刀具切削刃之間的距 離越短意味著留給排屑的空間越少，在大多數(shù)情況中，刀具都必須具有均勻齒距。 對(duì)于切削刃參與切削的可能數(shù)量，功率要求是個(gè)限制因素。 刀具提供三種齒距，以優(yōu)化特殊應(yīng)用： 疏齒L 密齒M 超密齒

10、H 較密齒刀具-M和-H用于穩(wěn)定性良好和低ae 應(yīng)用中。這確?？傆?一個(gè)以上的齒進(jìn)行走刀。 通過增加切削刃的數(shù)量，可以增加工作臺(tái)進(jìn)給，同時(shí)保持相同 的切削速度和每齒進(jìn)給，并且不會(huì)在切削刃處產(chǎn)生更多熱量。,疏齒L 減少了切削刃數(shù)量的不等齒距刀具。 由于切削力最低，首選用于不穩(wěn)定的工序 功率受限 加長(zhǎng)刀具 全槽銑工序 長(zhǎng)屑材料 (大容屑槽)。 密齒M 根據(jù)概念，具有中等切削刃數(shù)量的均勻或不等齒距刀具。 首選用于穩(wěn)定工況中的粗加工 高生產(chǎn)效率 在對(duì) P、M和S材料進(jìn)行粗加工時(shí)具 有良好的切屑空間。,超密齒H 具有最多刀片數(shù)量的均勻齒距具。 首選用于高生產(chǎn)效率，具有低ae (不只一個(gè)切削刃接觸) K材

11、料的粗加工和精加工 S材料的粗加工，結(jié)合使用圓刀片。 添加至代碼的一個(gè)X，表明這是齒距比其基本設(shè)計(jì)稍密的刀具型號(hào),經(jīng)過對(duì)切削刃槽形的較深入地研究，發(fā)現(xiàn)刀片上有兩個(gè)重要的角度： 前角 切削刃角 宏觀槽形開發(fā)用于輕載、中等載荷或重載加工。 L (輕載) 槽形具有較大的正前角，但是切削刃剛性較差 (大前角 ，小切削刃角 ) H (重載) 槽形具有強(qiáng)度較高的切削刃，但正前角較小 (小前角 ，大切削刃角 ) 宏觀槽形影響切削過程中的許多參數(shù)。具有高強(qiáng)度切削刃的刀片可以在較高負(fù)荷下工作，但是也會(huì)產(chǎn)生較 大的切削力、消耗較多的功率和產(chǎn)生較多的熱量。 材料優(yōu)化槽形通過ISO分類字母命名。例如，用于鑄鐵的槽形：

12、KL、KM、KH。 切削刃強(qiáng)度 切削力 功率消耗 最大切屑厚度 產(chǎn)生的熱量,切削速度 vc (m/min) 它指示直徑處的表面速度并構(gòu)成計(jì)算切削參數(shù)的基本值。 vc =Dcap n / 1000 有效的或?qū)嶋H切削速度 指示有效直徑 (Dcap)。 該值對(duì)于確定實(shí)際切削深度 (ap)處的實(shí)際切削參數(shù)是必要的。當(dāng)使用圓角刀片銑刀、球頭立銑刀、所有較大圓角半徑的刀具以及主偏角小于90度的刀具時(shí)，這是一個(gè) 主軸轉(zhuǎn)速 n (rpm) 主軸上銑削刀具每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。它由工序的推薦切削速度值計(jì)算而來。,每齒進(jìn)給量 fz(mm/Z) 用于計(jì)算切削參數(shù) (如工作臺(tái)進(jìn)給) 的基本值。計(jì)算時(shí)也考慮最大切屑厚度 (hex

13、)和主偏角。 fz = vf / n zc 每轉(zhuǎn)進(jìn)給 fn (mm/r)指示旋轉(zhuǎn)一周刀具移動(dòng)的距離的輔助數(shù)值。專門用于進(jìn)給計(jì)算并常用于確定刀具的精加工能力。,順銑 在順銑中，切削刀具沿著旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)刀。 在機(jī)床、夾具和工件允許的情況下，總是優(yōu)選順銑。 在周邊順銑中，切削厚度從切削開始就逐漸降低，并在切削末端逐漸接近零。這可防 止切削刃在吃刀前磨損或擦傷表面。 大的切屑厚度較為有利，且切削力有拉動(dòng)工件進(jìn)入刀具的趨勢(shì)，從而保持切削刃吃刀。 在以下例外情況中優(yōu)選逆銑： 由于刀具趨于被拉入工件，機(jī)床需要通過消除間隙處理工作臺(tái)進(jìn)給游隙。 如果刀具被拉入工件而使進(jìn)給意外增加，這將導(dǎo)致切屑過厚和切削刃斷裂。

14、在加工余量有較大變化時(shí)，使用逆銑可能是有益的。 注意： 在使用陶瓷刀片加工耐熱合金時(shí)，由于陶瓷對(duì)工件入口處的沖擊敏感，推薦使用逆銑。,逆銑 在逆銑 (傳統(tǒng)銑削) 中，切削刀具的進(jìn)給方向與其旋轉(zhuǎn)方向相反。,P 鋼銑削 鋼的切削加工性依其合金元素、熱處理和制造工藝 (鍛造、鑄造等) 不同而不同。 在較軟的低碳鋼中，工件上的積屑瘤和毛刺形成是主要問題。 在較硬的鋼中，刀具的定位變得較重要，以避免切削刃崩刃。,切削速度 vc,M 不銹鋼銑削 不銹鋼的切削加工性依其合金元素、熱處理和制造工藝 (鍛造、鑄造等) 不同而不同。 鐵素體/馬氏體 材料分類： P5.x 鐵素體和退火馬氏體不銹鋼具有與低合金鋼類似

15、的切削加工性，此可使用有關(guān)鋼車削的推薦值。 奧氏體和雙相不銹鋼 材料分類： M1.x、M2.x和M3.x 主要問題 當(dāng)銑削奧氏體和雙相不銹鋼時(shí)主要的磨損失效判據(jù)是：由于熱裂、溝槽磨損和積屑瘤/粘結(jié)造成切削刃崩刃。 刀片上切削刃崩刃。毛刺形成和不良表面質(zhì)量。 在面銑中，由于采用正前角較大的刀具槽形， 使用圓刀片或小主偏 角刀具以減小溝槽磨損。 由于切削液產(chǎn)生熱裂使用正前角刀片槽形 (-ML、-WL),應(yīng)用提示 粗加工 使用高切削速度 (vc = 150-250 m/min) 以免形成積屑瘤。 在粗加工中，總是干式運(yùn)行，不使用切削液，以盡量減小熱裂問題。 精加工 在精加工中，為了改善表面質(zhì)量，有時(shí)

16、需要使用切削液或最好是霧狀冷卻液/微量潤(rùn)滑。精銑中的熱裂問題較少，因?yàn)榍邢鲄^(qū)域中產(chǎn)生的熱量較低。 使用金屬陶瓷牌號(hào)CT530，不用切削液就可以獲得足夠的表面質(zhì)量。 進(jìn)給率fz過低，可能導(dǎo)致較高的刀片磨損，因?yàn)榍邢魅星腥胱冃斡不瘏^(qū)域,K鑄鐵銑削 鑄鐵可分為可鍛鑄鐵、灰口鑄鐵、 球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵 (CGI)和 等溫淬火球墨鑄鐵(ADI)。 灰口鑄鐵 材料分類： K2.x 主要問題 在銑削灰口鑄鐵時(shí)主要的磨損失效判據(jù)是研磨性后刀面磨損和熱裂。 在工件上，工件上刀具切出側(cè)的崩碎和表面質(zhì)量不佳是主要問題。,球墨鑄鐵 材料分類： K3.x 鐵素體和鐵素體/珠光體球墨鑄鐵 鐵素體球墨鑄鐵的切削加工性與低合

17、金鋼很相似。因此，在刀具、刀片槽形和牌號(hào)的選擇上應(yīng)使用為ISO P材料提供的銑削推薦值。首選牌號(hào)為GC1020。 珠光體球墨鑄鐵 磨蝕性較強(qiáng)，因此推薦ISO K牌號(hào)。,蠕墨鑄鐵 (CGI)材料分類： K4.x 珠光體含量低于90% 這種CGI經(jīng)常含有大約80%的珠光體結(jié)構(gòu)，是最常見的銑削材料。典型零件如發(fā)動(dòng) 機(jī)缸體、發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋和排氣歧管 刀具推薦值與灰口鑄鐵相同；但是應(yīng)選擇較鋒利、較大的正前角刀片槽形， 如KX和KL用于AUTO-R刀具，以盡量減少零件上的毛刺形成。 首選牌號(hào)為GC1020。,等溫淬火球墨鑄鐵 (ADI) 材料分類： K5.x 粗加工一般在非淬硬條件下進(jìn)行，類似高合金鋼銑削。

18、然而，對(duì)硬材料執(zhí)行精加工工序，磨蝕性很強(qiáng)。這類似于硬鋼ISO H銑削。最好選擇對(duì)磨料磨損有高抵抗能力的牌號(hào)。干濕工況都 首選GC1020，加工較硬的ADI材料選用補(bǔ)充牌號(hào)GC1010。 與NCI比較，加工ADI的刀具壽命降低至大約40%，切削力大約高40%。,應(yīng)用提示 粗加工 最好干式加工，不使用切削液，以減小熱裂問題。使用具有厚涂層的硬質(zhì)合金刀片。GC3040為首選，GC3220為較高速度時(shí)的優(yōu)化方案。 如果問題為工件崩碎檢查后刀面磨損降低進(jìn)給率fz，以減小切屑厚度 使用較大正前角的槽形-KL如果必須使用切削液以避免灰塵等，則選擇濕銑削牌號(hào)。K20W是基本選擇，K15W和GC3040為補(bǔ)充牌

19、號(hào)。 首選總是涂層硬質(zhì)合金，但也可以使用陶瓷 CC6090。注意切削速度vc應(yīng)很高，在800 m/min以上。工件上的毛刺形成會(huì)限制 切削速度。不應(yīng)使用切削精加工 使用帶薄涂層的硬質(zhì)合金刀片，或者補(bǔ)充選擇不帶涂層的硬質(zhì)合金，如干式工況選用GC3220，濕式工況選用K15 W。 立方氮化硼 (CB50) 可以用于灰口鑄鐵的高速精加工。不應(yīng)使用切削液。,N鋁銑削 鋁合金的切削加工性主要隨Si含量而變化。過共晶為常見類型，其Si含量低于13%。 ISO N材料組不僅包括鋁合金，還包括鎂、銅和鋅基合金。,Si含量低于13%的鋁 材料分類： N1.1-3 主要問題 主要的磨損失效判據(jù)是切屑刃上的積屑瘤/

20、粘滯， 它們會(huì)導(dǎo)致毛刺形成和表面質(zhì)量問題。 對(duì)于鑄鋁加工，有時(shí)夾砂是個(gè)問題。 良好的切屑形成和排空對(duì)于避免在零件表面上留下擦傷痕跡至關(guān)重要。,應(yīng)用提示 切削速度 vc m /min 和其它大多數(shù)銑削應(yīng)用不同，在加工鋁合金時(shí)總是要使用切削液，以避免刀片切削刃上的粘結(jié)和提高表面質(zhì)量。 通常，較高的切削速度能提高性能，而且不會(huì)對(duì)刀具壽命造成負(fù)面影響。 推薦hex 的值為0.10-0.20 mm。值太低會(huì)導(dǎo)致毛刺形成。 警告：確保不超過刀具的最大速！ 刀具壽命總是會(huì)受到毛刺形成或零件上的表面質(zhì)量限制。刀片的磨損難于作為刀具壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)。,S HRSA和鈦銑削 耐熱優(yōu)質(zhì)合金 (HRSA) 材料可 分為三

21、類；鎳基、鐵基和鉻基合金。鈦可以是純鈦或鈦合金。HRSA和鈦的切削加工性都比較差，特別是在時(shí)效處理情況下，這對(duì)切削刀具提出了特殊要求。,一般原則 對(duì)HRSA和鈦合金都有效 主要問題 銑削HRSA和鈦通常要求機(jī)床具有高剛性、高功率和扭矩，并 在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。 溝槽磨損和切削刃崩刃是最常見的磨損類型。 產(chǎn)生的高熱會(huì)限制切削速度。 適用的刀具概念和刀片 盡量使用圓刀片刀具在銑削循環(huán)中，實(shí)際切削的齒數(shù)量應(yīng)盡量多。如果保持穩(wěn)定性，這樣將提供很高的生產(chǎn)效率。使用超密齒刀具。,H 銑削硬鋼 這一組包括硬度大于HRC 45 65的調(diào)質(zhì)鋼和淬硬鋼。 典型的銑削零件為： 用于沖模的工具鋼刀片 塑料模 鍛模 壓鑄模

22、 輸油泵 主要問題 刀片上有研磨性后刀面磨損。 工件崩口。 應(yīng)用提示 干切削，避免使用切削液。 擺線銑削是適用的加工方法，它將高工作臺(tái) 進(jìn)給與低切削力集合于一身，產(chǎn)生較低的切削力和工件溫度， 這對(duì)于生產(chǎn)效率、刀具壽命和部件公差都有益。 運(yùn)行“輕快”的加工策略也適用于面銑，即小切深，包括ae和ap。使用超密齒刀具和相對(duì)高的切削速度。,擺線銑削 應(yīng)用范圍 擺線銑削是有振動(dòng)問題時(shí)銑槽的出色方法；也適用于封閉型腔、凹窩和槽的粗銑。 定義 擺線銑削可以定義為包含幾個(gè)同步向前移動(dòng)的圓弧銑。在一系列連續(xù)的螺旋刀具路徑 中，刀具沿其徑向方向去除重復(fù)的材料“切片銑”。它需要專門編程和特定的機(jī)床功能。 編程時(shí)，刀具路徑為弧切入和切出，保持低的徑向螺距w，這表示： 受控制吃刀弧度產(chǎn)生的切削力低，從而實(shí)現(xiàn)高軸向切削深度。 整個(gè)切削刃長(zhǎng)度獲得利用，確保熱量和磨損均勻一致并散開，使得刀具壽命比傳統(tǒng)