数控刀具选型及应用资料学习课件

1、 数控刀具的基本特点 数控刀具的材料及牌号 车削刀具的选择及应用 铣削刀具的选择及应用 工具系统选择 数控刀具的基本特征 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特 点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联 接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具 的分类有多种方法。 按照刀具结构分： 整体式：钻头、立铣刀等 镶嵌式：包括刀片采用焊接和机夹式 特殊形式：复合式、减振式等 机夹可转位 刀具得到广泛应 用，数量上已达 到整个数控刀具 的30%40%， 金属切除率占总 数的80%90% 按照切削工艺分： 车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等 铣

2、削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等 钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等 镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等 按照切削工艺分： 外圆车刀 内孔车刀 螺纹车刀 常用车刀 面铣刀 方肩 铣刀 仿形 铣刀 三面刃和 螺纹铣刀 整体硬质 合金铣刀 常用铣刀 铰刀 钻头 丝锥 钻削刀具 粗镗刀 精镗刀 镗削刀具 数控加工对刀具的要求 1刀具材料应具有高的可靠性 2刀具材料应具有高的耐热性、抗热冲击性和高温力学性能 3数控刀具应具有高的精度 4数控刀具应能实现快速更换 5数控刀具应系列化、标准化和通用化 6数控刀具大量采用机夹可转位刀具 7数控刀具大量采用多功能复合刀具及专用刀具 8数控刀具应能可靠地断屑或卷屑 9数控刀

3、具材料应能适应难加工材料和新型材料加工的需要 刀具材料应具备基本性能 硬度和耐磨性 强度和韧性 耐热性 工艺性能和经济性 切削刀具材料的硬度和韧性 1923年发明 的硬质合金 (WC-Co)， 其后因添加 了TiC、TaC 而改善了耐 磨性，1969 年开发了 CVD技术， 使涂层硬质 合金快速普 及。自1974 年起，开发 了 TiC-TiN系 金属陶瓷 YG类硬质合金中添加适量的一般为 0.5%3%左右tac碳化钽或nbc碳化铌 可提高其硬度和耐磨性 tic是一种陶瓷复合材料的增强体.适量添加可使材料的韧性提高 高速钢刀具 高速钢(HSS)刀具过去曾经是切削工具的主流，随 着数控机床等现代

4、制造设备的广泛应用，大力开发了 各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具， 高速钢凭藉其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面 优良的综合性能，在切削某些难加工材料以及在复杂 刀具，特别是切齿刀具、拉刀和立铣刀中仍有较大的 比重。但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质合 金工具代替。 硬质合金刀具 普通 硬质 合金 新型 硬质 合金 超细晶粒 硬质合金 涂层硬 质合金 金属陶瓷 粒径在1m以下，这种材料具有 硬度高、韧性好、切削力可靠性 高等优异性能 保持了普通硬质合金机体的强度 和韧性，又使表面有很高的硬度 和耐磨性 TiC(N)基硬质合金，其性能介于 陶瓷和硬质合金之间 新型硬质合金 刀具

5、加工实例 新型硬质合金 刀具加工实例 加工切削参数 毛坯尺寸 和材料 使用刀具主轴转速 (r/min) 进给速度 (mm/min) 背吃刀量 (mm) 加工深度 (mm) 100X80X50 （HRC50） 8，4齿 （超细晶硬质合金） 1000030000.210 陶瓷刀具 n不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削和 毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工； n可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料； n刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数； n可进行高速切削或实现“以车、铣代磨”，切削效率比传统刀具高3-10倍。 超硬刀具 是指比陶瓷材料更硬

6、的刀具材料。包括：单晶金刚石、聚晶金 刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚石等。超硬刀具主 要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具，其中以人造金刚石 复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。许 多切削加工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、 高速切削、干式切削等都因超硬刀具的应用而起，故超硬刀具已成 为切削加工中不可缺少的重要手段。 超硬刀具 加工实例 硬质合金的分类和标志 蓝色，用于未淬硬的一般钢类材料 黄色，用于加工不锈钢类材料 切削刀具用硬质合金根据国际 标准ISO分类，把所有牌号分 成用颜色标志的六大类，分别 用P、M、K、N、

7、S、H表示 红色，用于加工铸铁类材料 浅绿色，用于加工有色金属类材料 茶色，用于难加工类（钛合金等）材料 灰色，用于加工淬硬类（HRC45）材料 刀片代号的表示方法 标记示例 T N M G 16 04 08 T N - TM 切屑方向为右切 主切削刃形状 刀尖圆角半径 刀片厚度 刀片切屑刃长 刀片槽，孔代号 刀片偏差等级 刀片后角 刀片形状 断削槽代号（各品牌此代 号有所不同） 普通刀片 普通刀片具有单一的刀尖半径，它可在0.1 2.4 mm 之间变化，并且表面质量与所用进给直接相关。 刀尖半径 表面质量和进给 在车削加工中，加工出来的表面质量直接受到刀尖 半径和进给率组合的影响。 修光刃刀

8、片 修光刃)刀片具有经过改进的刀尖，其刀尖半径大约 由3到9个不同半径组成。这将增加刀片接触长度并 对进给率或表面质量产生积极影响。 刀尖圆弧半径的影响刀尖圆弧半径的影响 1.刀尖圆弧半径大，表面粗糙度下降。 2.刀尖圆弧半径大，刀刃强度增加。 3.刀尖圆弧半径过大，切削力增加，易产生振动。 4.刀尖圆弧半径大，刀具前、后面磨损减小。 5.刀尖圆弧半径过大，切屑处理性能恶化。 刀尖圆弧半径 对刀尖的强度 及加工表面粗 糙度影响很大， 一般适宜值选 进给量的23 倍。 刀尖圆弧小用于刀尖圆弧小用于 切深削的精加工。 细长轴加工。 机床刚性差时。 刀尖圆弧大用于刀尖圆弧大用于 需要刀刃强度高的黑皮

9、 切削，断续切削。 大直径工件的粗加工。 机床刚性好时。 切屑形状和刀片槽形选择 断屑 切屑控制是车削中的一个关键因素，有三种主要的断屑方法可供选择： 影响断屑的因素为： 刀片槽形 刀尖半径，re 主偏角， k r 切削深度，ap 进给，fn 切削速度，vc 材料 刀片槽形 车削槽形可分为三种基本型，优化用于精加工、半精加工和粗加工工 序。每一种槽形的断屑范围可以通过进给和切削深度在图表中定义。 粗加工 R 大切深和高进给率的组合。 要求最高切削刃安全性的工序。 半精加工 M 半精加工到轻型粗加工工序。 各种切削深度和进给率的组合。 精加工 F 小切深和低进给时的工序。 要求低切削力的工序。

10、。 排屑 高效的排屑可避免切屑划伤已车削表面， 并防止切屑在第二次切削之前卡滞。 另外，还必须消除切屑对零件操纵的干 扰。 改变刀具路径能使排屑方向完全相反， 因而可以解决问题。 安装在工件下方的“倒置”刀具有利于排 屑远离车削表面。 刀具路径方向 进入圆角 在车削进入圆角时，使用93至95主偏角的刀具。 在到达圆角时，刀片切削刃和工件之间的接触长度将变长， 并会导致断屑问题。为避免长切屑问题，改变刀具路径并 从周边进刀。参见图示。 车端面 从工件周边向中心进刀。 随着车削刀具向中心进刀，切削速度将会降低并在零件 的中心变为零。由于径向切削力，材料将在刀片切断它 之前断裂。这种飞边的情况总是存

11、在的，但可通过调整 刀片槽形和进给将其尽可能减少。 刀片的夹紧方式 各种夹紧方式是为 适用于不同的应用 范围设计的。为了 帮助您选择具体工 序的最佳刀具，按 照适合性对它们分 类，适合性有1-3 个等级，3为最佳 选择。 山特维克可乐满车刀的夹紧方式选择 刀片形状的选择 正型（前角）刀片： 对于内轮廓加工，小 型机床加工，工艺系 统刚性较差和工件结 构形状较复杂应优先 选择正型刀片。 负型（前角）刀片： 对于外圆加工，金属 切除率高和加工条件 较差时应优先选择负 型刀片。 切削范围 代 号 断屑槽 形状 特 点 精加工切削FH 精加工专用断屑槽 轻切削SH 适合用于小切深,大进给 大的前角刃口

12、锋利 中切削MV 适用于仿形向上切削加工 正角刀棱锋利 准重切削GH 大进给粗加工 断续、黑皮切削 两面均有断屑槽 重切削HX 不等棱边刀刃不仅刀刃锋利且强度也好 连续或继续加工均适合 断屑槽的参数直 接影响到切削的 卷曲和折断，目 前刀片的断屑槽 形式较多，各种 断屑槽刀片的使 用情况不尽相同， 选用时一般参照 具体的产品样本 MITSUBISHI推荐的适用 于加工钢材的断屑槽形 选择不同次数的影响如下: 效率： 稳定性：功率和扭矩消耗随齿数 增加而增加降低切削力=降低振动 排屑：齿数越密，排屑槽越小，那 么排屑越困难 齿数对加工的影响 nznfVfepaa fVQ 切屑的成形 铣刀位置 推

13、荐使用顺铣，因为顺铣才能保证切削由“厚”到薄 出刀时的厚切屑会降低刀片寿命，并大大降低生产效 率 切屑的成形 铣刀位置 零件有槽或孔时，给加工带来 不稳定因素 重设刀具位置，通过编程使出 刀时切屑薄出 铣刀位置 走刀路线 + 切削速度控制 - ve + 高速铣加工 + 高进给 + 高效率 + 刀片寿命 + 安全 刀片中心负荷大 减小进给 减小刀具寿命 机械撞刀 形状误差 更长的程序和加工时 间 走刀路线 走刀路线 走刀路线 不同主偏角铣刀的切削力不同 薄壁零件 装夹不牢固的替零件 需要形成90角的零件 一般加工的首选 长悬深减小振动 切屑薄，能提高效率 多个刃口最强壮 一般加工 切屑很薄，加工

14、耐热合金 的首选 铣削公式 铣削公式 铣削计算 面铣刀直径80mm, 6个刀片刃口 ，若刀片 的切削速为150m/min, 问主轴的转速是多 少？如果每齿进刀量为fz=0.2mm/z, 问机 床的工作台进刀量是多少？ 如何降低铣削抗力 1。 刀杆悬伸过长推荐小主 偏角面铣刀，工件壁薄采 用90度面铣刀； 2。使用正前角铣刀盘和刀片 3。当铣削深度浅时使用小刀尖角 刀片 4。使用物理涂层刀片或非涂层刀 片 5。降低切削速度提高每齿走刀量 面铣刀切削刃 各角度的功能 基本刃形 前角的正负 基本刃形的组合 45面铣刀 为一般加工首选，背向力大， 约等于进给力。加工薄壁零件 时，工件会发生挠曲，导致加

15、 工精度下降。切削铸铁时，有 利于防止工件边缘产生崩落 90面铣刀 适用于薄壁零件、装夹较 差的零件和要求准确90 成形场合，进给力等于切 削力，进给抗力大，易振 动，要求机床具有较大功 率和刚性 方肩铣刀 铣削开放或封闭 的槽、面或孔时 均有上佳表现 各种高效铣削方法 多功能圆刀片铣刀 刀片可多次转位，切削刃强 度高，切削刃强度高；随切 深不同，其主偏角和切屑负 载均会变化，切屑很薄，最 适合加工耐热合金 球头立铣刀 通用性：仿形铣 和曲面铣，以坡 走铣或螺旋插补 铣加工型腔适用 于高速加工 各种整体硬质合金铣刀 螺纹铣刀分类 螺纹铣刀 螺纹铣削的优点： 螺纹铣削免去了采用大量不同类型丝锥

16、的必要性； 加工具有相同螺距的任意螺纹直径； 加工始终产生的是短切屑，因此不存在 切屑处置方面的问题； 刀具破损的部分可以很容易地从零件中 去除； 不受加工材料限制，那些无法用传统方 法加工的材料可以用螺纹铣刀进行加工； 采用螺纹铣刀，可以按所需公差要求加工， 螺纹尺寸是由加工循环控制的； 与传统HSS(高速钢)攻丝相比，采用硬质 合金螺纹铣削可以提高生产率 螺纹铣刀分类 圆柱螺纹铣刀： 它的螺纹切削刃与丝锥不同，刀 具上无螺旋升程，加工中的螺旋 升程靠机床运动实现； 该刀具既可加工右旋螺纹，也可 加工左旋螺纹； 适用于钢、铸铁和有色金属材料 的中小直径螺纹铣削，切削平稳， 耐用度高。缺点是刀

17、具制造成本 较高，结构复杂，价格昂贵 机夹螺纹铣刀： 适用于较大直径(如D25mm)的内、外 螺纹加工； 刀片易于制造，价格较低，有的螺纹 刀片可双面切削； 抗冲击性能较整体螺纹铣刀稍差 丝锥的选择： 工件材料的可加工性是攻螺纹 难易的关键，对于高强度的工件 材料，丝锥的前角和下凹量（前 面的下凹程度）通常较小，以增 加切削刃强度。下凹量较大的丝 锥则用在切削扭矩较大的场合， 长屑材料需较大的前角和下凹量， 以便卷屑和断屑； 加工较硬的工件材料需要较大 的后角，以减小磨擦和便于冷却 液到达切削刃，加工软材料时， 太大的后角会导致螺孔扩大； 螺旋槽丝锥主要用于盲孔的螺 纹加工。加工硬度、强度高的

18、工 件材料，所用的螺旋槽丝锥螺旋 角较小，这可改善其结构强度 丝锥 攻螺纹是在数控铣床 和加工中心上加工小 螺纹孔最常用的方法 数控车床 工具系统 镗铣类整体式工具系统 工具系统是针对数控 机床要求与之配套的 刀具必须可快换和高 效切削而发展起来的， 是刀具与机床的接口。 工具系统分类 镗式 铣工 类具 模系 块统 模块式刀柄通过将基本刀柄、接杆和 加长杆（如需要）进行组合，可以用 很少的组件组装成非常多种类的刀柄。 整体式刀柄用于刀具装配中装夹不改 变，或不宜使用模块式刀柄的场合。 镗铣类数控工具系统和车床类数控工具系统 主要由两部分组成：一是刀具部分，二是工具柄部 (刀柄)、接杆(接柄)和

19、夹头等装夹工具部分。 JT(BT)40 - XS1 6 - 75 123 工具系统型号表示方法 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； BT：表 示采用日本标准MAS403号加工中心 机床用锥柄柄部；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 XD 装三面铣刀刀柄 MW -无扁尾氏锥柄刀柄 XS 装三面刃铣刀刀柄 M 有扁尾氏锥柄刀柄 Z（J）-装钻夹头刀柄（贾式锥度加J） XP 装削平柄铣刀刀柄 用途后的数字表示工具的工作特性， 其含义随工具不同而异。 3.工作长度

20、常用刀柄 面铣刀刀柄 整体钻夹头刀柄 常用刀柄 镗刀柄 常用刀柄 莫式锥度刀柄 快换式丝锥刀柄钻夹头刀柄 常用刀柄 ER弹簧夹头刀柄 ER弹簧夹头侧压式立铣刀柄 ISO 7388及DIN 69871 的A型拉钉 ISO 7388及DIN 69871 的B型拉钉 MAS BT的拉钉 拉钉是带螺纹的零件，常固定在各 种工具柄的尾端。机床主轴内的拉 紧机构借助它把刀柄拉紧在主轴中。 数控机床刀柄有不同的标准，机床 刀柄拉紧机构也不统一，故拉钉有 多种型号和规格 拉钉的选择： 根据数控机床说明书选择； 对机床自带的拉钉进行测量后来确定 注意： 如果拉钉选择不当，装在刀 柄上使用可能会造成事故。 拉钉的种类及选择 5数控刀具应系列化、标准化和通用化 6数控刀具大量采用机夹可转位刀具 7数控刀具大量采用多功能复合刀具及专用刀具 8数控刀具应能可靠地断屑或卷屑 9数控刀具材料应能适应难加工材料和新型材料加工的需要 硬质合金的分类和标志 蓝色，用于未淬硬的一般钢类材料 黄色，用于加工不锈钢类材料 切削刀具用硬质合金根据国际 标准ISO分类，把所有牌号分 成用颜色标志的六大类，分别 用P、M、K、N、S、H表示 红色，