数控刀具及工具

1、数控刀具及工具,2020年12月24日8时12分,2,数控加工工艺文件的编制,数控加工工艺文件包括工序卡、数控加工刀具明细表、机床调整单、数控程序单。 1. 工序卡 规定了工序内容、加工顺序、加工面回转中心的距离（立式加工中心无此项）、刀具编号（码）、刀具类型和规格、刀辅具（工具）型号和规格、主轴转速、进给量和切削深度等。 2. 数控加工刀具明细表 刀具调整卡是指导机外对刀、预置、调整或修改刀具尺寸的工艺性文件。 所谓的机外对刀就是在刀具装入刀库（或主轴）之前，事先在对刀仪上调整好刀具的径向和轴向（长度）尺寸，这种在机床外进行刀具调整的方式亦为机外对刀方式。 3. 数控加工程序单 数控加工程序

2、单是数控机床运动的指令，也是技术准备和生产作业指令性文件。该文件记录了数控加工的工艺过程、切削用量、走刀路线，刀具尺寸以及机床运动的全过程。,2020年12月24日8时12分,3,要求编程人员对数控机床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范、以及工件的装夹方法都要非常熟悉。工艺方案的好坏不仅会影响机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。,2020年12月24日8时12分,4,D1 选择数控加工刀具,1数控刀具的选择 数控加工刀具从结构上可分为： 整体式； 镶嵌式，它可以分为焊接式和机夹式。机夹式根据刀体结构不同，又分为可转位和不转位两种； 减振式，当刀具的工作臂长与直径之比较大时，

3、为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具； 内冷式，切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部； 特殊型式，如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。,2020年12月24日8时12分,5,数控加工刀具从制造所采用的材料上可分为： 高速钢刀具； 硬质合金刀具； 陶瓷刀具； 立方氮化硼刀具； 金刚石刀具； 涂层刀具。 数控机床，特别是加工中心，其主轴转速较普通机床的主轴转速高25倍， 目前涂镀刀具、立方氮化硼、陶瓷刀具与金刚石刀具也开始在加工中心上运用。,2020年12月24日8时12分,6,数控铣床和加工中心上用到的刀具有： 钻削刀具，分小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔等； 镗削刀具，分粗镗、精镗

4、等刀具； 铣削刀具，分面铣、立铣、三面刃铣、模具铣刀、键槽铣刀等刀具。,2020年12月24日8时12分,7,D2数控刀具的使用特点,(1)铣削加工的刀具 平面铣削应该用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般采用二次走刀。第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。选好每一次走刀宽度和铣刀直径，使接刀刀痕不影响精切走刀精度。因此加工余量大且不均匀时铣刀直径要选小些。精加工时铣刀直径要大些，最好能包容加工面的整个宽度。 立铣刀和镶硬质合金刀片的立铣刀主要用于加工凸轮，凹槽和箱口面。为了轴向进给时易于吃刀，要采用端齿特殊刃的铣刀(见图221a)，为了减少振动，可采用图221b所示的非等距三齿或四齿

5、铣刀，为了加强铣刀刚度，要加大锥形刀心，变化槽深如图221c所示。,2020年12月24日8时12分,8,2020年12月24日8时12分,9,为了提高槽宽的加工精度减少铣刀的种类，加工时可采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后用刀具半径补偿功能来铣槽的两边，以达到提高槽的加工精度。,2020年12月24日8时12分,10,轮廓精铣刀F2139,模具精密加工刀具，可获得极佳的表面精度、高的切削速度。 推荐用于下列场合： 钢、铸钢与铸铁的仿形精加工； 铝与塑料的压铸模与喷射模的仿形精加工； 车身制造。 刀具可以轴向进给。 同一刀片上形成两个完整的圆弧切削刃，能在工件上加工出真正的球面,2

6、020年12月24日8时12分,11,叶形刀片球头铣刀,其圆弧部分带有两个高效切削刃，与目前应用的其它刀具相比，进给速度可以提高一倍。 只用一个刀片就可构造出一个完整的半球形，因而能够保证最大的经济性。 有一个切削刃过中心，刀具可以轴向进给。 刀体采用定位槽来防止刀片倾斜或旋转。,2020年12月24日8时12分,12,(2)钻孔刀具的使用特点,在加工中心上钻孔都是无钻模直接钻孔，因此一般钻孔深度约为直径的5倍左右，细长孔的加工易于折断，要注意冷却和倒屑。,2020年12月24日8时12分,13,2020年12月24日8时12分,14,2020年12月24日8时12分,15,变色龙钻头,该钻头

7、由钻杆和四种可换钻头组成(见图)。钻杆定位结构设计精巧，不仅解决了小直径机夹刀片定位的困难，而且钻头的更换简单易行，在加工中，不用把钻杆从机床上取下，夹紧结构不用任何螺钉和装置，从而更有利于节省时间。,2020年12月24日8时12分,16,所有的刀头均采用PVD涂层的IC528材质，韧性极佳，而且可以保证切削刃的锋利，内冷钻杆由优质的工具钢制成，有较大的容屑槽，保证排屑流畅。 四种不同形状钻头从1216.9，以每0.1mm为一档，钻削的最大深度为直径的三倍和五倍。 四种不同形状钻头的用途： IDI-SG钻头推荐用于钻孔，顶角为140，切削刃更长； IDI-CG钻头推荐用于倒角和钻定心孔，顶角

8、为90； IDI-FG钻头推荐用于划平和钻平底孔； IDI-RG推荐用于加工球面型腔。,2020年12月24日8时12分,17,浅孔钻B321X,刀体上能安装4个切削刃的刀片 (P284.) 刀体上有内外刀片槽 安装2个刀片 z = 1 部分螺旋槽型式 带内冷,2020年12月24日8时12分,18,(3)镗孔刀具的使用特点,2020年12月24日8时12分,19,图2-27双刃机夹镗刀，不需重磨，易调整，刚性好，对称切削镗孔的精度高。 图2-28大孔径镗刀。,2020年12月24日8时12分,20,(4)螺孔攻丝刀具的使用特点,螺尖式丝锥(图229a)包括咬入部和与排屑槽螺旋方向相反的15一

9、12的螺旋槽，一般用于通孔攻丝。,2020年12月24日8时12分,21,特点：,1)切屑从切削方向排出，槽内不残留切屑，这样不会因切屑堵塞而损伤丝锥。 2)由于切屑不堵塞，可以把沟槽设计得较一般丝锥小，从而提高了丝锥的强度。 3)由于这种丝锥咬入部的有效前角增大，所以刃尖锋，切削阻力小，所以可攻出较高精度的螺孔。 4)对于切削性能较差的材料，用这种丝锥攻丝，也能获得较好的效果。,2020年12月24日8时12分,22,螺旋式丝锥有螺旋刃槽(图229b)，像钻头那样，一边进行切削，一面排出切屑。螺旋角越大越锋利，而且切屑排出也较顺利。,2020年12月24日8时12分,23,特点：,1)因切屑

10、从后面排出，固最适合于盲孔、深孔的攻丝。 2)切屑不残留在刃槽内，这样不会发生因排屑堵塞而造成的损伤。 3)对切削性能较差的材料同样可以获得较好的效果。,2020年12月24日8时12分,24,(5)现代数控车刀特点及选用,广泛使用机夹刀具。,2020年12月24日8时12分,25,1）刀片的紧固方式,杠杆式、楔块式、螺钉式、上压式。,2020年12月24日8时12分,26,车削不锈钢产品的车刀刀片,2020年12月24日8时12分,27,变色龙车刀,变色龙车刀采用三点支承定位，辅助复合刀座形状，采用同样一种压紧方式，可以用一个车刀体，使用四种不同的刀片，满足纵向车削、端面车削、倒角和仿形等不

11、同加工要求 。,2020年12月24日8时12分,28,2020年12月24日8时12分,29,2)刀片材质与选用,按刀片材料划分有：硬质合金刀片，涂镀刀片、陶瓷合金刀片、陶瓷刀片、氮化硼刀片等。影响刀片选择最重要的因素有零件的加工精度、工件的材质的硬软程度、不锈、耐热、切屑长短(断屑)、加工的间断、连续、振动倾向等。,2020年12月24日8时12分,30,3)刀片形状与切削边长,刀片形状有三角形、正方形、六边形、梭形和多边形刀片形状与切削边长均己标推化。,2020年12月24日8时12分,31,4)刀具的编码,车刀用10位编码表示（螺纹刀用8位编码表示）。 铣刀用9位编码表示。,2020年

12、12月24日8时12分,32,车刀刀体型号（外圆、端刀）：,2020年12月24日8时12分,33,螺纹车刀：,2020年12月24日8时12分,34,车刀刀体型号（切刀）：,2020年12月24日8时12分,35,车刀刀片型号表示：,2020年12月24日8时12分,36,铣刀型号表示：,2020年12月24日8时12分,37,铣刀刀片型号表示：,2020年12月24日8时12分,38,钻削刀片型号表示：,2020年12月24日8时12分,39,D3 切削用量的确定,切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。 背吃刀量和侧吃刀量在数控加工中通常称为切削深度和切削宽度。,a)圆周铣

13、 b) 端铣,2020年12月24日8时12分,40,决定切削速率的因素很多，概括起来有：,1)刀具材质。刀具材料不同，允许的最高切削速率也不同。高速钢刀具耐高温切削速率不到50mmin，碳化物刀具耐高温切削速率达100mmin以上，陶瓷刀具的耐高温切削速率可高达1000mmin。 2)工件材料。工件材料硬度高低会影响刀具切削速率，同一刀具加工硬材料时切削速率会降低，而加工较软材料时，切削速率可以提高。 3)刀具寿命。刀具使用时间(寿命)要求长，采用较低的切削速率。 4)切削深度与进刀量。 5)刀具的形状 6)冷却液使用。 7)机床性能。,2020年12月24日8时12分,41,切削深度主要受

14、机床刚度的制约，在机床刚度允许的情况下，尽可能大切削深度，如果不受加工精度的限制，可以使切削深度等于零件的加工余量。这样可以减少走刀次数。 主轴转速要根据机床和刀具允许的切削速度来确定。 进给量S(mmr)或进给速度(mmmin)要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。最大进给速度受机床刚度和进给驱动及数控系统的限制。 要保证刀具的耐用度能完成一个零件的加工，或保证刀具耐用度不低于一个工作班次，最少也不能低于半个班次的时间。,2020年12月24日8时12分,42,选择切削用量的原则 ：,粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工

15、质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选取切削深度或切削宽度，其次确定进给量，最后确定切削速度。,2020年12月24日8时12分,43,1. 切削深度ap, 在工件表面粗糙度值要求为Ra12.525m时，如果圆周铣削的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，粗铣一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分多次进给完成。 在工件表面粗糙度值要求为Ra3.212.5m时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣时切削深度或切削宽度选取同前。粗铣后留0.51.0m

16、m余量，在半精铣时切除。 在工件表面粗糙度值要求为Ra0.83.2m时，可分粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时切削深度或切削宽度取1.52mm；精铣时圆周铣侧吃刀量取0.30.5mm，面铣刀背吃刀量取0.51mm。,2020年12月24日8时12分,44,2. 进给量,进给量有进给速度vf、每转进给量f和每齿进给量fz三种表示方法。,铣刀转速为n，铣刀齿数为Z。 每齿进给量fz的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料的强度和硬度越高，fz越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。,2020年12月24

17、日8时12分,45,3. 切削速度Vc 影响切削速度的因素很多，其中最主要的是刀具材质影响。 4. 主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度Vc来选定。计算公式为：,式中，d为刀具或工件直径（mm）。,2020年12月24日8时12分,46,对于球头立铣刀的计算直径De一般要小于铣刀直径D，故其实际转速不应按铣刀直径D计算，而应按计算直径De计算。,ap为切削深度。而：,数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关和进给速度修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速和加工速度进行调整。,2020年12月24日8时12分,47,D4 数控机床的工具(刀辅具)系统,1. 刀柄型号

18、表示方法,2020年12月24日8时12分,48,1）、柄部型式及尺寸 JT：表示采用国际标准ISO7388号加工中心机床用锥柄柄部（带机械手夹持槽）；其后数字为相应的ISO锥度号：如50和40分别代表大端直径69.85和44.45的7:24锥度。 BT： 表示采用日本标准MAS403号加工中心机床用锥柄柄部（带机械手夹持槽）；其后数字为相应的ISO锥度号：如50和40分别代表大端直径69.85和44.45的7:24锥度。 2）、刀柄用途及主参数 XM 面铣刀刀柄 MW无扁尾莫氏锥柄刀柄XS 三面刃铣刀刀柄 M 有扁尾莫氏锥柄刀柄Z 钻夹头刀柄 XP 削平形直柄铣刀刀柄 3）工作长度,2020年12月24日8时12分,49,7：24锥柄标准型式,2020年12月24日8时13分,50,7：24锥柄标准型式,2020年12月24日8时13分,51,2.刀柄拉钉,ISO 7388/2-Ty