數(shù)控車削刀具選用..ppt

1、單元4 數(shù)控車削刀具選用,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用 任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),單元4 數(shù)控車削刀具選用,由機床、刀具和工件組成的切削加工工藝系統(tǒng)中，刀具是一個活躍的因素。切削加工生產(chǎn)率和刀具壽命的長短、加工成本的高低、加工精度和加工表面質(zhì)量的優(yōu)劣等，在很大程度上取決于刀具類型、刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)及其他因素的合理選擇。,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 通過本任務(wù)學(xué)習(xí)，達到以下學(xué)習(xí)目標(biāo): 熟悉數(shù)控加工對刀具的要求; 熟悉刀具幾何參數(shù)對刀具性能的影響及選用; 熟悉各種刀具材料的性能特點及選用; 初步具備根據(jù)車削加工情況合理選用刀具的能力 【基本知識】 4.1.1

2、了解數(shù)控刀具要求 為了適應(yīng)數(shù)控加工高速、高效和高自動化程度等特點，數(shù)控加工刀具應(yīng)比傳統(tǒng)加工用刀具有更高的要求。數(shù)控加工刀具應(yīng)滿足如下要求。,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,1.刀具材料應(yīng)具有高的可靠性 數(shù)控加工刀具材料應(yīng)具有高的耐熱性、抗熱沖擊性和高溫力學(xué)性能;隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對工程材料提出了愈來愈高的要求，各種高強度、高硬度、耐腐蝕和耐高溫的工程材料愈來愈多地被采用，數(shù)控加工刀具應(yīng)能適應(yīng)難加工材料和新型材料加工的需要。 2.數(shù)控刀具應(yīng)具有高的精度 數(shù)控加工要求刀具的制造精度要高，尤其在使用可轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)的刀具時，對刀片的尺寸公差、刀片轉(zhuǎn)位后刀尖空間位置尺寸的重復(fù)精度，都有嚴(yán)格的

3、精度要求。 3.數(shù)控刀具應(yīng)能實現(xiàn)快速更換 數(shù)控刀具應(yīng)能適應(yīng)快速、準(zhǔn)確的自動裝卸，要求刀具互換性好、更換迅速、尺寸調(diào)整方便、安裝可靠、換刀時間短。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,4.數(shù)控刀具應(yīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化 數(shù)控刀具實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，可盡量減少刀具規(guī)格，便于刀具管理，降低加工成本，提高生產(chǎn)效率。 5.為了保證生產(chǎn)穩(wěn)定進行，數(shù)控刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑 4.1.2認(rèn)識車削刀具類型及選用 1.針對不同加工結(jié)構(gòu)的車刀類型 車床主要用于回轉(zhuǎn)表面的加工，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等的切削加工。 車刀針對不同的加工結(jié)構(gòu)和加工方法，設(shè)計成不同的刀具類型。

4、車刀按用途分為外圓車刀、端面車刀、內(nèi)孔車刀、切斷刀、切槽刀等多種形式。常用車削刀具種類及用途參見圖4-1-1所示。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,2.整體車刀、焊接車刀、機夾車刀 從車刀的刀體與刀片的連接情況看，可分為整體車刀、焊接車刀和機械夾固式車刀，如圖4-1-2所示。 整體車刀主要是整體高速鋼車刀，截面為正方形或矩形，使用時可根據(jù)不同用途進行刃磨。整體車刀耗用刀具材料較多，一般只用作切槽、切斷刀使用。 焊接車刀是將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在普通碳鋼刀體上。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、剛性好、使用靈活、制造方便，缺點是由于焊接產(chǎn)生的應(yīng)力會降低硬質(zhì)合金刀片的使用性能

5、，有的甚至?xí)a(chǎn)生裂紋。 機械夾固車刀簡稱機夾車刀，根據(jù)使用情況不同又分為機夾重磨車刀和機夾可轉(zhuǎn)位車刀?？赊D(zhuǎn)位車刀的刀片夾固機構(gòu)應(yīng)滿足夾緊可靠、裝卸方便、定位精確等要求。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,3.尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀 數(shù)控車削時，從刀具移動軌跡與形成輪廓的關(guān)系看，常把車刀分為三類，即尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀。 (1)尖形車刀 以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。這類車刀的刀尖(同時也為其刀位點)由直線形的主、副切削刃構(gòu)成，例如:刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀，左、右端面車刀，切斷(車槽)車刀。用這類車刀加工零件時，其零件的輪廓形狀主要由

6、一個獨立的刀尖或一條直線形主切削刃位移后得到。如圖4-1-3(a)所示，尖形車刀刀尖作為刀位點，刀尖移動形成零件的曲面輪廓。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,(2)圓弧形車刀 圓弧形車刀是較為特殊的數(shù)控加工用車刀，如圖4-1-4所示。其特征是:構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或輪廓度誤差很小的圓弧;該圓弧刃每一點都是圓弧形車刀的刀尖。因此，刀位點不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。 圓弧形車刀特別適宜于車削各種光滑連接(凹形)的成形面。對于某些精度要求較高的凹曲面車削或大外圓弧面的批量車削，以及尖形車刀所不能完成加工的過象限的圓弧面，宜選用圓弧形車刀進行，圓弧形車刀具有寬刃

7、切削(修光)性質(zhì)，能使精車余量保持均勻而改善切削性能，還能一刀車出跨多個象限的圓弧面。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,如圖4-1-3(b)所示，圓弧形車刀圓心作為刀位點，刀位點軌跡與零件的曲面輪廓相距一個圓弧刃半徑。 (3)成形車刀 成形車刀俗稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成形車刀有小半徑圓弧車刀(圓弧半徑等于加工輪廓的圓角半徑)、非矩形車槽刀和螺紋車刀等。在數(shù)控加工中選用成形車刀時，應(yīng)在工藝準(zhǔn)備的文件或加工程序單上進行詳細(xì)的規(guī)格說明。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,4.1.3熟悉刀具基本幾

8、何參數(shù)及選用 1.車刀的幾何形狀 金屬切削加工所用的刀具種類繁多、形狀各異，但是它們參加切削的部分在幾何特征上都有相同之處。外圓車刀的切削部分可作為其他各類刀具切削部分的基本形態(tài)，其他各類刀具就其切削部分而言，都可以看成是外圓車刀切削部分的演變。因此，通常以外圓車刀切削部分為例來確定刀具幾何參數(shù)的有關(guān)定義。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,外圓車刀切削部分包括: 前刀面:刀具上切屑流過的表面。 后刀面:刀具上與工件過渡表面相對的表面。 副后刀面:刀具上與工件已加工表面相對的表面。 主切削刃:前刀面與后刀面相交而得到的刃邊(或棱邊)，用于切出工件上的過渡表面，完成主要的金屬

9、切除工作。 副切削刃:前刀面與副后刀面相交而得到的刃邊，它配合主切削刃完成切削工作，最終形成工件已加工表面。 外圓車刀切削部分的名稱和刀具幾何角度如圖4-1-5所示。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,2.正交平面參考系 刀具切削部分的幾何角度是在刀具靜止參考系定義的(即刀具設(shè)計、制造、刃磨和測量時幾何參數(shù)的參考系)。下面介紹刀具靜止參考系中常用的正交平面參考系。 正交平面參考系如圖4-1-6所示。 (1)基面 通過切削刃選定點垂直于主運動方向的平面。對車刀，其基面平行于刀具的底面。 (2)切削平面 通過切削刃選定點與主切削刃相切并垂直于基面的平面。 (3)正交平面 通過切

10、削刃選定點并同時垂直于基面和切削平面的平面。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,3.車刀主要幾何參數(shù)規(guī)定 選擇刀具切削部分的合理幾何參數(shù)，就是指在保證加工質(zhì)量的前提下，能滿足提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本的幾何參數(shù)。合理選擇刀具幾何參數(shù)是保證加工質(zhì)量、提高效率、降低成本的有效途徑。表4-1-1為幾個主要角度的定義和作用。 4.前角、后角的選用 前角增大，使刃口鋒利，利于切下切屑，能減少切削變形和摩擦，降低切削力、切削溫度，減少刀具磨損，改善加工質(zhì)量等。但前角過大，會導(dǎo)致刀具強度降低、散熱體積減小、刀具耐用度下降，容易造成崩刃。減小前角，可提高刀具強度，增大切屑變形，且易斷屑。,上

11、一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,前角值不能太小也不能太大，應(yīng)有一個合理的參數(shù)值。選擇前角可從表4-1-2列出的幾個方面考慮。 后角的主要功用是減小刀具后面與工件的摩擦，減輕刀具磨損。后角減小使刀具后面與工件表面間的摩擦加劇，刀具磨損加大，工件冷硬程度增加，加工表面質(zhì)量差。 后角增大使摩擦減小，刀具磨損減少，提高了刃口鋒利程度。但后角過大會減小刀刃強度和散熱能力。 粗加工時以確保刀具強度為主，后角可取較小值;當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性差，易產(chǎn)生振動時，為增強刀具對振動的阻尼作用，宜選用較小的后角。精加工時以保證加工表面質(zhì)量為主，后角可取較大值。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削

12、刀具及選用,5.主偏角、副偏角選用 調(diào)整主偏角可改變總切削力的作用方向，適應(yīng)系統(tǒng)剛度。如增大主偏角，使背向力(總切削力吃刀方向上的切削分力)減小，可減小振動和加工變形。主偏角減小，刀尖角增大，刀具強度提高，散熱性能變好，刀具耐用度提高。還可降低已加工表面殘留面積的高度，提高表面質(zhì)量。 副偏角的功用主要是減小副切削刃和已加工表面的摩擦。使主、副偏角減小，同時刀尖角增大，可以顯著減小殘留面積高度，降低表面粗糙度值，使散熱條件好轉(zhuǎn)，從而提高刀具耐用度。但副偏角過小，會增加副后刀面與工件之間的摩擦，并使徑向力增大，易引起振動。同時還應(yīng)考慮主、副切削刃干涉輪廓的問題。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1

13、數(shù)控車削刀具及選用,6.刃傾角選用 刃傾角表示刀刃相對基面的傾斜程度，刃傾角主要影響切屑流向和刀尖強度。切削刃刀尖端傾斜向上，刃傾角為正值，切削開始時刀尖與工件先接觸，切屑流向待加工表面，可避免纏繞和劃傷已加工表面，對精加工和半精加工有利。切削刃刀尖端傾斜向下，刃傾角為負(fù)值，切削開始時刀尖后接觸工件，切屑流向已加工表面;在粗加工開始，尤其是斷續(xù)切削時，可避免刀尖受沖擊，起保護刀尖的作用，并可改善刀具散熱條件。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,4.1.4熟悉刀具材料選擇 1.刀具材料應(yīng)具備的基本性能 刀具材料的選擇對刀具壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本等的影響很大。刀具切

14、削時要承受高壓、高溫、摩擦、沖擊和振動等作用，因此，刀具材料應(yīng)具備如下一些基本性能。 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 強度和韌性。刀具材料應(yīng)具備較高的強度和韌性，以便承受切削力、沖擊和振動，防止刀具脆性斷裂和崩刃。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,耐熱性。刀具材料的耐熱性要好，能承受高的切削溫度，具備良好的抗氧化能力。 工藝性能和經(jīng)濟性。刀具材料應(yīng)具備好的鍛造性能、熱處理性能、焊接性能、磨削加工性能等，而且要追求高的性能價格比。 2.各種刀具材料性能特點及應(yīng)用 (1)金剛石刀具材料性能特點及

15、應(yīng)用 金剛石是碳的同素異構(gòu)體，它是自然界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最硬的一種材料。金剛石刀具具有高硬度、高耐磨性和高導(dǎo)熱性能，在有色金屬和非金屬材料加工中得到廣泛的應(yīng)用。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,金剛石與一些有色金屬之間的摩擦系數(shù)比其他刀具都低，具有很高的導(dǎo)熱性能和較低的熱膨脹系數(shù)，切削刃可以磨得非常鋒利，能進行超薄切削和超精密加工。多用于在高速下對有色金屬及非金屬材料進行精細(xì)切削及撞孔。 金剛石刀具的不足之處是熱穩(wěn)定性較差，切削溫度超過700800時，就會完全失去其硬度;此外，它不適于切削黑色金屬，因為金剛石(碳)在高溫下容易與鐵原子作用，使碳原子轉(zhuǎn)化為石墨結(jié)構(gòu)，刀具極易損壞。

16、 (2)立方氮化硼刀具材料性能特點及應(yīng)用 用與金剛石制造方法相似的方法合成的第二種超硬材料立方氮化硼(CBN)，在硬度和熱導(dǎo)率方面僅次于金剛石，熱穩(wěn)定性極好，在大氣中加熱至1 000也不發(fā)生氧化。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,CBN的突出優(yōu)點是熱穩(wěn)定性比金剛石高得多，可達1 200以上(金剛石為700800 0C，另一個突出優(yōu)點是化學(xué)惰性大，與鐵元素在1 2001 300下也不起化學(xué)反應(yīng)。CBN對于黑色金屬具有極為穩(wěn)定的化學(xué)性能，可以廣泛用于鋼鐵制品的加工。適于用來精加工各種悴火鋼、硬鑄鐵、高溫合金、硬質(zhì)合金、表面噴涂材料等難切削材料。 立方氮化硼刀具材料韌性和抗彎強

17、度較差。因此，立方氮化硼車刀不宜用于低速、沖擊載荷大的粗加工;同時不適合切削塑性大的材料(如鋁合金、銅合金、鎳基合金、塑性大的鋼等)，因為切削這些金屬時會產(chǎn)生嚴(yán)重的積屑瘤，而使加工表面惡化。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,(3)陶瓷刀具材料性能特點及應(yīng)用 陶瓷刀具材料使用的主要原料是地殼中最豐富的元素，因此，陶瓷刀具的推廣應(yīng)用對提高生產(chǎn)率、降低加工成本、節(jié)省戰(zhàn)略性貴重金屬具有十分重要的意義，也將極大促進切削技術(shù)的進步。陶瓷刀具已成為高速切削及難加工材料加工的主要刀具之一。陶瓷刀具廣泛應(yīng)用于高速切削、干切削、硬切削以及難加工材料的切削加工,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1

18、 數(shù)控車削刀具及選用,陶瓷刀具的硬度雖然不及PCD和PCBN高，但大大高于硬質(zhì)合金和高速鋼刀具?？梢约庸鹘y(tǒng)刀具難以加工的高硬材料，適合于高速切削和硬切削。陶瓷刀具具有很好的高溫力學(xué)性能，在1200以上的高溫下仍能進行切削。陶瓷刀具可以實現(xiàn)干切削，從而可省去切削液。陶瓷刀具不易與金屬產(chǎn)生砧結(jié)，且耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好，可減小刀具的砧結(jié)磨損。 陶瓷是用于高速精加工和半精加工的主要刀具材料之一。陶瓷刀具適用于切削加工各種鑄鐵和鋼材，也可用來切削銅合金、石墨、工程塑料和復(fù)合材料。 陶瓷刀具材料性能上存在著抗彎強度低、沖擊韌性差等問題，不適于在低速、沖擊負(fù)荷下切削。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)

19、控車削刀具及選用,(4)涂層刀具材料性能特點及應(yīng)用 對刀具進行涂層處理是提高刀具性能的重要途徑之一。涂層刀具是在韌性較好的刀體上，涂覆一層或多層耐磨性好的難熔化合物，它將刀具基體與硬質(zhì)涂層相結(jié)合，從而使刀具性能大大提高。涂層刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延長刀具使用壽命和降低加工成本。 涂層刀具將基體材料和涂層材料的優(yōu)良性能結(jié)合起來，既保持了基體良好的韌性和較高的強度，又具有涂層的高硬度、高耐磨性和低摩擦系數(shù)。 涂層刀具的切削速度比未涂層刀具可提高兩倍以上，并允許有較高的進給量;涂層刀具的壽命也得到提高;加工范圍顯著擴大，一種涂層刀具可以代替數(shù)種非涂層刀具使用。,上一頁,下一頁,返回,任

20、務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,隨涂層厚度的增加刀具壽命也會增加，但當(dāng)涂層厚度達到飽和，刀具壽命不再明顯增加。涂層太厚時，易引起剝離;涂層太薄時，則耐磨性能差。涂層刀片存在重磨性差、涂層設(shè)備復(fù)雜、工藝要求高以及涂層時間長等不足之處。 (5)硬質(zhì)合金刀具材料性能特點及應(yīng)用 硬質(zhì)合金材料是由硬度和熔點很高的碳化物稱硬質(zhì)相主要成分為碳化鎢(WC) ,碳化鈦(TiC) ,碳化鉭(TaC),碳化鈮(NbC)等和金屬黏結(jié)劑(稱黏結(jié)相常用的金屬黏結(jié)相是Co)，經(jīng)粉末冶金方法而制成的。硬質(zhì)合金刀具，特別是可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具，是數(shù)控加工刀具的主導(dǎo)產(chǎn)品。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,我國標(biāo)

21、準(zhǔn)把硬質(zhì)合金分為鎢鈷類(YG)、鎢鈷鈦類(YT)和添加稀有碳化物類(YW)三類，它們切削性能各有優(yōu)缺點。ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)將切削用硬質(zhì)合金分為三類: K類，包括K10K40，相當(dāng)于我國的YG類(主要成分為WC , Co) P類，包括P01P50，相當(dāng)于我國的YT類(主要成分為WC , TiC , Co) M類，包括M10M40，相當(dāng)于我國的YW類主要成分為WC-TiC-TaC(NbC)-Co。 各個牌號分別以0150之間的數(shù)字表示從高硬度到最大韌性之間的一系列合金。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,硬質(zhì)合金刀具硬度遠高于高速鋼，在540時，硬度仍可達8287HRA，

22、與高速鋼常溫時硬度(8386 HRA)相同。硬質(zhì)合金的硬度值隨碳化物的性質(zhì)、數(shù)量、粒度和金屬黏結(jié)相的含量而變化，一般隨黏結(jié)金屬相含量的增多而降低。硬質(zhì)合金是脆性材料，常溫下其沖擊韌性僅為高速鋼的1/301/8。金屬黏結(jié)相含量越高，則抗彎強度也就越高。當(dāng)黏結(jié)劑含量相同時，YG類(WC-Co)合金的強度高于YT類(WC-TiC-Co)合金，并隨著TiC含量的增加，強度降低。 YG類合金主要用于加工鑄鐵、有色金屬和非金屬材料。細(xì)晶粒硬質(zhì)合金(如YG3X , YG6X)在含鉆量相同時比中晶粒的硬度和耐磨性要高些，適用于加工一些特殊的硬鑄鐵、奧氏體不銹鋼、耐熱合金、欽合金、硬青銅和耐磨的絕緣材料等。,上

23、一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,YT類硬質(zhì)合金的突出優(yōu)點是硬度高、耐熱性好、高溫時的硬度和抗壓強度比YG類高、抗氧化性能好。因此，當(dāng)要求刀具有較高的耐熱性及耐磨性時，應(yīng)選用TiC含量較高的牌號。YT類合金適合于加工塑性材料，如鋼材，但不宜加工欽合金、硅鋁合金。 YW類合金兼具YG, YT類合金的性能，綜合性能好，它既可用于加工鋼料，又可用于加工鑄鐵和有色金屬。這類合金如適當(dāng)增加鈷含量，強度可很高，可用于各種難加工材料的粗加工和斷續(xù)切削。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,(6)高速鋼刀具的種類和特點及應(yīng)用 高速鋼(High Speed Steel, HS

24、S)是一種加入了較多的W, Mo, Cr, V等合金元素的高合金工具鋼。高速鋼刀具在強度、韌性及工藝性等方面具有優(yōu)良的綜合性能，在復(fù)雜刀具，尤其是制造孔加工刀具、銑刀、螺紋刀具、拉刀、切齒刀具等一些刃形復(fù)雜刀具，高速鋼仍占據(jù)主要地位。高速鋼刀具易于磨出鋒利的切削刃。 通用型高速鋼。一般可分鎢鋼、鎢鉬鋼兩類。通用型高速鋼具有一定的硬度(6366HRC)和耐磨性、高的強度和韌性、良好的塑性和加工工藝性，因此廣泛用于制造各種復(fù)雜刀具。 高性能高速鋼刀具。高性能高速鋼是指在通用型高速鋼成分中再增加一些含碳量、含釩量及添加Co, Al等合金元素的新鋼種，從而可提高它的耐熱性和耐磨性。,上一頁,下一頁,返

25、回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,粉末冶金高速鋼(PM HSS) o碳化物晶粒細(xì)小均勻，強度和韌性、耐磨性相對熔煉高速鋼都提高不少?？捎脕碇圃齑蟪叽?、承受重載、沖擊性大的刀具，也可用來制造精密刀具。 3.數(shù)控刀具材料的選用原則 刀具材料總牌號多，其性能相差很大。如表4-1-3所示為各種刀具材料的主要性能指標(biāo)。 數(shù)控加工用刀具材料必須根據(jù)所加工的工件和加工性質(zhì)來選擇。刀具材料的選用應(yīng)與加工對象合理匹配。二者的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能相匹配，以獲得最長的刀具壽命和最大的切削加工生產(chǎn)率。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,(1)切削刀具材料與加工對象的力學(xué)性能匹配 切削刀具

26、與加工對象的力學(xué)性能匹配問題主要是指刀具與工件材料的強度、韌性和硬度等力學(xué)性能參數(shù)要相匹配。具有不同力學(xué)性能的刀具材料所適合加工的工件材料有所不同。高硬度的工件材料，必須用更高硬度的刀具來加工，刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度，一般要求在60 HRC以上。刀具材料的硬度越高，其耐磨性就越好。具有優(yōu)良高溫力學(xué)性能的刀具尤其適合于高速切削加工。 刀具材料硬度順序為:金剛石刀具立方氮化硼刀具陶瓷刀具硬質(zhì)合金高速鋼。 刀具材料的抗彎強度順序為:高速鋼硬質(zhì)合金陶瓷刀具金剛石和立方氮化硼刀具。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,刀具材料的韌性大小順序為:高速鋼硬質(zhì)合金立方氮化硼、金

27、剛石和陶瓷刀具。 (2)切削刀具材料與加工對象的物理性能匹配 具有不同物理性能的刀具，如高導(dǎo)熱和低熔點的高速鋼刀具、高熔點和低熱脹的陶瓷刀具、高導(dǎo)熱和低熱脹的金剛石刀具等，所適合加工的工件材料有所不同。加工導(dǎo)熱性差的工件時，應(yīng)采用導(dǎo)熱較好的刀具材料，以使切削熱得以迅速傳出而降低切削溫度。金剛石由于導(dǎo)熱系數(shù)及熱擴散率高，切削熱容易散出，不會產(chǎn)生很大的熱變形，這對尺寸精度要求很高的精密加工刀具來說尤為重要。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,(3)切削刀具材料與加工對象的化學(xué)性能匹配 切削刀具材料與加工對象的化學(xué)性能匹配問題主要是指刀具材料與工件材料化學(xué)親和性、化學(xué)反應(yīng)、擴散和

28、溶解等化學(xué)性能參數(shù)要相匹配。材料不同的刀具所適合加工的工件材料有所不同。 各種刀具材料抗黏結(jié)溫度高低(與鋼)為:PCBN陶瓷硬質(zhì)合金HSS 各種刀具材料抗氧化溫度高低為:陶瓷PCBN硬質(zhì)合金金剛石HSS 各種刀具材料的擴散強度大小(對鋼鐵)為:金剛石Si3N4基陶瓷PCBN A1203基陶瓷。擴散強度大小(對鈦)為:A1203基陶瓷PCBN SiC S3N4金剛石。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.1 數(shù)控車削刀具及選用,【檢測與評價】 【任務(wù)小結(jié)】 總結(jié)上述的學(xué)習(xí)內(nèi)容，本課題應(yīng)考慮的問題有如下: 刀具類型、刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)及其他因素的合理選擇，這些選擇影響 刀具壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工

29、成本。 應(yīng)針對不同的加工結(jié)構(gòu)和加工方法，選用合適的刀具類型。 應(yīng)針對不同的加工條件、加工要求，合理選擇刀具幾何參數(shù)以滿足加工要求。 刀具材料的選用應(yīng)與加工對象合理匹配，二者的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能相匹配，以獲得最長的刀具壽命和最大的切削生產(chǎn)率。,上一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 通過本任務(wù)學(xué)習(xí)，達到以下學(xué)習(xí)目標(biāo): 數(shù)控車削可轉(zhuǎn)位刀具概念; 可轉(zhuǎn)位刀片參數(shù)的識記; 可轉(zhuǎn)位刀片的選用; 可轉(zhuǎn)位刀具的裝配,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),【基本知識】 4. 2. 1認(rèn)識可轉(zhuǎn)位車刀 1.可轉(zhuǎn)位刀具的概念 可轉(zhuǎn)位刀具是將具有數(shù)個切削刃的多邊形刀片

30、，用夾緊元件、刀墊，以機械夾固方法，將刀片夾緊在刀體上。當(dāng)?shù)镀囊粋€切削刃用鈍以后，只要把夾緊元件松開，將刀片轉(zhuǎn)一個角度，換另一個新切削刃并重新夾緊就可以繼續(xù)使用。當(dāng)所有切削刃用鈍后，換一塊新刀片即可繼續(xù)切削，不需要更換刀體。如圖4-2-1所示為可轉(zhuǎn)位刀具。 可轉(zhuǎn)位刀片與焊接式刀片相比有以下特點:,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),刀片成為獨立的功能元件，更利于根據(jù)加工對象選擇各種材料的刀片，刀片材料可采用硬質(zhì)合金，也可采用陶瓷、多晶立方氮化硼或多晶金剛石，切削性能得到了擴展和提高。 機械夾固式避免了焊接工藝的影響和限制，避免了硬質(zhì)合金釘焊時容易產(chǎn)生裂紋的缺點，而且可

31、轉(zhuǎn)位刀具的刀體可重復(fù)使用，節(jié)約了鋼材和制造費用，因此其經(jīng)濟性好。 由于可轉(zhuǎn)位刀片是標(biāo)準(zhǔn)化和集中生產(chǎn)的，刀片幾何參數(shù)易于一致，換另一個新切削刃或新的刀片后，切削刃空間位置相對刀體固定不變，節(jié)省了換刀、對刀等所需的輔助時間，提高了機床的利用率。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),可轉(zhuǎn)位刀具的發(fā)展極大地促進了刀具技術(shù)的進步，同時可轉(zhuǎn)位刀體的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)又促進了刀體制造工藝的發(fā)展?？赊D(zhuǎn)位刀具的應(yīng)用范圍很廣，包括各種車刀、撞刀、銑刀、外表面拉刀、大直徑深孔鉆和套料鉆等。 2.可轉(zhuǎn)位刀片的型號及表示方法 可轉(zhuǎn)位刀片是可轉(zhuǎn)位刀具的切削部分，也是可轉(zhuǎn)位刀具最關(guān)鍵的零件。 我國硬

32、質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的國家標(biāo)準(zhǔn)采用的是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品型號的表示方法、品種規(guī)格、尺寸系列、制造公差以及mm值尺寸的測量方法等，都與ISO標(biāo)準(zhǔn)相同。切削刀具用可轉(zhuǎn)位刀片型號表示規(guī)則(GB/T 2076-1987)中，可轉(zhuǎn)位刀片的型號由代表一給定意義的字母和數(shù)字代號按一定順序排列所組成，共有10個號位。其格式舉例見表4-2-1。圖4-2-2所示為可轉(zhuǎn)位車刀片的表示規(guī)則示意圖。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:任何一個型號刀片都必須用前7個號位，后3個號位在必要時才使用。不論有無第8,第9兩個號位，第10號位都必須用短橫線“-”與前面號位隔開，并且其字母不得使用

33、第8,第9兩個號位已使用過的7個字母(F,E, T, S, R, L, N) ,當(dāng)?shù)?,第9號位為只使用其中一位時，則寫在第8號位上，且中間不需空格。 第5,第6,第7號位使用不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸代號時，第4號位要用X表示，并需用略圖或詳細(xì)的說明書加以說明。 刀片型號格式說明如下: 1刀片形狀:用一個字母表示，見表4-2-2 2刀片法后角:用一個字母表示，見表4-2-3,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),3刀片的極限偏差等級:用一個字母表示，主要尺寸(d、s、m)的極限偏差等級代號見表4-2-4 4刀片有無斷屑槽和中心固定孔:由于可轉(zhuǎn)位刀片是用機械夾固的方法將刀片夾緊

34、在可轉(zhuǎn)位刀具上的，因此，通常按刀片在刀桿或刀體上的安裝方法不同，把可轉(zhuǎn)位刀片分為無孔可轉(zhuǎn)位刀片、圓孔可轉(zhuǎn)位刀片和沉孔可轉(zhuǎn)位刀片。刀片有無斷屑槽和中心固定孔，用一個字母表示，其各種情況如圖4-2-3所示。 5刀片邊長位數(shù):用一個字母表示，取刀片理論邊長的整數(shù)部分。如邊長為16.5mm的刀片代號為16;若舍去小數(shù)部分后只剩一位數(shù)字，則在該數(shù)字前加“0”，如邊長為9.525mm的刀片代號為09,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),6刀片厚度:取舍去小數(shù)值的刀片厚度作代號，若舍去小數(shù)部分后只剩一位數(shù)字，則在該數(shù)字前加“0”;當(dāng)?shù)镀穸鹊恼麛?shù)值相同，小數(shù)部分值不同時，則將小數(shù)部分

35、值大的刀片代號用“T”代替“0”，如刀片厚度分別為3.18mm和3.97mm時，則前者代號為“03”，后者代號為“T3 。 7對于車削刀片，表示轉(zhuǎn)角形狀或尖圓角半徑，刀片刀尖轉(zhuǎn)角為圓角時，用放大10倍的刀尖圓弧半徑作代號。 8對于車削刀片，表示切削刀截面形狀，用一個字母表示切削刃形狀。F表示尖銳切削刃;E表示倒圓切削刃;T表示倒棱切削刃;S表示倒棱又倒圓切削刃。 9對于車削刀片，表示切削方向，用一個字母表示，R表示右切，L表示左切，N表示左右切。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),10對于車削刀片，表示切屑槽形或及槽寬，用一個字母和一個數(shù)字表示刀片斷屑槽形式及槽寬。

36、3.可轉(zhuǎn)位刀具的型號及表示方法 ISO標(biāo)準(zhǔn)和我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了可轉(zhuǎn)位車刀型號的含義。下面以外圓車刀為例說明可轉(zhuǎn)位車刀的型號表示方法。下面是外圓可轉(zhuǎn)位車刀的型號表示: 10個號位具體內(nèi)容說明: 第1位字母P，表示刀片的夾緊方式，見表4-2-5刀片的夾緊方式表示。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),第2位字母W，表示可轉(zhuǎn)位刀片的形狀(見表4-2-2) 第3位字母L，表示可轉(zhuǎn)位車刀的主偏角。 第4位字母N，表示可轉(zhuǎn)位刀片的后角(見表4-2-3) 第5位字母R，表示可轉(zhuǎn)位車刀的切削方向。 第6位數(shù)字表示刀尖高，表示可轉(zhuǎn)位車刀刀尖對刀桿底基面的高度尺寸(見表4-2-6)。 第7位數(shù)

37、字表示可轉(zhuǎn)位車刀的刀體寬度(見表4-2-6) 第8位數(shù)字表示可轉(zhuǎn)位車刀的刀長(見表4-2-6) 第9位數(shù)字表示可轉(zhuǎn)位車刀的刃長。 第10位為精度級別，不加“Q”表示普通級，加“Q”表示精密級。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),4. 2. 2了解數(shù)控車削工具系統(tǒng) 1.數(shù)控車削工具系統(tǒng)概念 數(shù)控工具系統(tǒng)是針對與數(shù)控機床配套的刀具必須可快速更換和高效切削而發(fā)展起來的。它除了刀具本身外，包括實現(xiàn)刀具快換所必須的定位、夾緊、抓拿及刀具保護等機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)體系如圖4-2-4所示。 圖4-2-5、圖4-2-6所示為數(shù)控車削工具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示例。 2.數(shù)控車削工具系統(tǒng)的特點 (1)與數(shù)控

38、車削工具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)的因素 數(shù)控車削工具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系與下列因素有關(guān):,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),機床刀架形式。由于機床刀架形式不同，刀具與機床刀架之間的刀夾、刀座等也各異。 刀具形式不同，所需刀夾亦不同。例如，定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀等)與非定尺寸刀具(如一般外圓車刀、內(nèi)孔車刀等)所需刀夾并不相同。 刀具系統(tǒng)是否需要動力驅(qū)動。動力刀夾與非動力刀夾結(jié)構(gòu)也不同。 (2)模塊式車削工具系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 模塊式車削工具系統(tǒng)一般只有主柄模塊和工作模塊，較少使用中間模塊，以適應(yīng)車削中心較小的切削區(qū)空間，并提高工具的剛性。主柄模塊有較多的結(jié)構(gòu)形式。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.

39、2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),根據(jù)刀具安裝方向的不同，有徑向模塊和軸向模塊。 根據(jù)加工的需要，有裝夾車刀的非動力式模塊，也有安裝鉆頭、立銑刀并使其回轉(zhuǎn)的動力式模塊。 根據(jù)刀具與主軸相對位置的不同，有右切模塊和左切模塊。 根據(jù)機床換刀方式的不同，有手動換刀模塊或自動換刀模塊。 3.數(shù)控車床的刀具系統(tǒng)典型形式 如圖4-2-6所示的數(shù)控車床的刀具系統(tǒng)，是刀塊形式，用凸鍵定位、螺釘夾緊，定位可靠、夾緊牢固、剛性好，但要手動換裝，費時且不能自動松開夾緊。 另一種是圓柱柄上銑齒條的結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)自動裝卸、自動松開夾緊，換裝快捷，如圖4-2-5所示的自動裝卸模塊式車削工具系統(tǒng)。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.

40、2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),在車削中心上，開發(fā)了許多動力刀具刀柄，如能裝鉆頭、立銑刀、三面刃銑刀、鋸片、螺紋銑刀和絲錐等的刀柄，用于工件車削后工件固定，在工件端面或外圓上進行各種加工，或工件作圓周進給時在工件端面或外圓上進行加工。 【實踐任務(wù)】 4. 2. 3學(xué)會可轉(zhuǎn)位車刀的安裝 1.可轉(zhuǎn)位刀片的認(rèn)識 參考可轉(zhuǎn)位刀片實物，觀察刀片切削刃形狀特征、刀片幾何角度，認(rèn)識可轉(zhuǎn)位刀片標(biāo)記表示的含義。 認(rèn)識可轉(zhuǎn)位刀片:VNMG160404T 認(rèn)識可轉(zhuǎn)位刀具:CVCNR2525M16,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),2.數(shù)控可轉(zhuǎn)位銑刀組裝 任務(wù):組裝可轉(zhuǎn)位外圓刀具，刀具型號:C

41、VCNR2525M16，刀片型號:VNMG160404T 組裝方法:參考圖4-2-6可轉(zhuǎn)位車刀的安裝。 安裝步驟如下: 認(rèn)識刀具組成元件、刀片定位夾緊機構(gòu)特點，了解它們的功用，準(zhǔn)備機夾或刀體，規(guī)定扳手等工具。 清除安裝面及安裝配件上的異物，擦拭干凈后再安裝刀片。 使用規(guī)定的刀片或配件。安裝時使用規(guī)定的扳手按規(guī)定的扭矩操作。,上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),確認(rèn)刀片和配件是否安裝牢固。避免切削中脫落飛散，引起傷害。 避免刀片或配件安裝時擰壓過緊造成損傷，不要使用如套管之類的輔助加力工具 【知識與技能拓展】 4. 2. 4熟悉可轉(zhuǎn)位刀具選用方法 1.刀片夾緊方式的選擇

42、在我國國家標(biāo)準(zhǔn)中，一般夾緊方式有上壓式(代碼為C)、上壓與銷孔夾緊式(代碼M)、銷孔夾緊式(代碼P)和螺釘夾緊式(代碼S)四種，有的公司還有牢固夾緊式(代碼為D),上一頁,下一頁,返回,任務(wù)4.2 數(shù)控可轉(zhuǎn)位車刀及刀具系統(tǒng),各夾緊方式適用不同形式的刀片，如無孔刀片常用上壓式(C型)，陶瓷、立方氮化硼等刀片常用此夾緊方式。D型和M型夾緊可靠，適用于切削力較大的場合，如加工條件惡劣、鋼的粗加工、鑄鐵等短屑材料的加工等。 2.刀片外形的選擇 刀片外形與加工的對象、刀具的主偏角、刀尖角和有效刃數(shù)等有關(guān)。不同的刀片形狀有不同的刀尖強度，一般刀尖角大，刀尖強度越大，反之亦然。圓刀片(R型)刀尖角最大，35菱形刀片(V型)刀尖