数控刀具的基本特点

美、德、日等世界制造业发达的国家无一例外都是刀具工业先进的国家。先进刀具不但是推动制造技术发展进步的重要动力，还是提高产品质量、降低加工成本的重要手段。刀具与机床一直是互相制约又相互促进的。今天先进的数控机床已经成为现代制造业的主要装备，它与同步发展起来的先进刀具一起共同推动了加工技术的进步，使制造技术进入了数控加工的新时代。通过本章的学习使学生掌握正确选用数控刀具所必备的基础知识。

1数控刀具的基本特点数控刀具的材料数控刀具合理选用可转位车刀的选用旋转刀具的选择工具系统选择2切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀具的切削性能有显著的提高。切削技术由传统的切削工艺向创新制造工艺的飞跃，大大提高了切削加工的效率。刀具工业由脱离使用、脱离用户的低级阶段向面向用户、面向使用的高级阶段的飞跃，成为用户可利用的专业化的社会资源和合作伙伴。切削刀具从低值易耗品过渡到全面进入“三高一专（高效率、高精度、高可靠性和专用化）”的数控刀具时代，实现了向高科技产品的飞跃；成为现代数控加工技术的关键技术；与现代科学的发展紧密相连，是应用材料科学、制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶。数控刀具的类型与特点3数控刀具的类型与特点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。4数控刀具的类型与特点5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数控刀具的类型与特点特殊形式：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%6按照切削工艺分：车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等数控刀具的类型与特点钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等车削刀具图片铣削刀具图片钻削刀具图片镗削刀具图片7外圆车刀内孔车刀螺纹车刀数控刀具的类型与特点常用车刀8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数控刀具的类型与特点常用铣刀9铰刀钻头丝锥数控刀具的类型与特点钻削刀具10粗镗刀刀精镗刀刀数控刀刀具的的类型型与特特点镗削刀刀具11数控刀刀具的的材料料切削刀刀具材材料的的硬度度和韧韧性1923年发明明的硬硬质合合金(WC-Co)，其后后因添添加了了TiC、TaC而改善善了耐耐磨性性，1969年开发发了CVD技术，，使涂涂层硬硬质合合金快快速普普及。。自1974年起，，开发发了TiC-TiN系金属属陶瓷瓷12数控刀刀具的的材料料高速钢钢刀具具高速钢钢(HSS)刀具过过去曾曾经是是切削削工具具的主主流，，随着着数控控机床床等现现代制制造设设备的的广泛泛应用用，大大力开开发了了各种种涂层层和不不涂层层的高高性能能、高高效率率的高高速钢钢刀具具，高高速钢钢凭藉藉其在在强度度、韧韧性、、热硬硬性及及工艺艺性等等方面面优良良的综综合性性能，，在切切削某某些难难加工工材料料以及及在复复杂刀刀具，，特别别是切切齿刀刀具、、拉刀刀和立立铣刀刀造中中仍有有较大大的比比重。。但经经过市市场探探索一一些高高端产产品逐逐步已已被硬硬质合合金工工具代代替。。13硬质合合金刀刀具普通硬质合金数控刀刀具的的材料料新型硬质合金超细晶晶粒硬质合合金涂层硬硬质合金金金属陶陶瓷粒径在在1μμm以以下，，这种种材料料具有有硬度高高、韧韧性好好、切切削刀刀可靠靠性高等优优异性性能保持了了普通通硬质质合金金机体体的强强度和韧性性，又又使表表面有有很高高的硬硬度和耐磨磨性TiC(N)基硬质质合金金，其其性能能介于于陶瓷和和硬质质合金金之间间新型硬质合合金刀具加加工实实例14新型硬质合合金刀具加加工实实例数控刀刀具的的材料料加工示示意图图加工切切削参参数毛坯尺寸和材料使用刀具主轴转速(r/min)进给速度(mm/min)侧吃刀量(mm)背吃刀量(mm)100X80X50（HRC50）Φ8，4齿（超细晶硬质合金）1000030000.21015数控刀刀具的的材料料陶瓷刀刀具不仅能能对高高硬度度材料料进行行粗、、精加加工，，也可可进行行铣削削、刨刨削、、断续续切削削和毛毛坯拔拔荒粗粗车等等冲击击力很很大的的加工工；可加工工传统统刀具具难以以加工工或根根本不不能加加工的的高硬硬材料料；刀具耐耐用度度比传传统刀刀具高高几倍倍甚至至几十十倍，，减少少了加加工中中的换换刀次次数；；可进行行高速速切削削或实实现““以车车、铣铣代磨磨”，，切削削效率率比传传统刀刀具高高3-10倍。16数控刀刀具的的材料料超硬刀刀具是指比比陶瓷瓷材料料更硬硬的刀刀具材材料。。包括括：单单晶金金刚石石、聚聚晶金金刚石石(PCD)、聚晶晶立方方氮化化硼(PCBN)和CVD金刚石石等。。超硬硬刀具具主要要是以以金刚刚石和和立方方氮化化硼为为材料料制作作的刀刀具，，其中中以人人造金金刚石石复合合片(PCD)刀具及及立方方氮化化硼复复合片片(PCBN)刀具占占主导导地位位。许许多切切削加加工概概念，，如绿绿色加加工、、以车车代磨磨、以以铣代代磨、、硬态态加工工、高高速切切削、、干式式切削削等都都因超超硬刀刀具的的应用用而起起，故故超硬硬刀具具已成成为切切削加加工中中不可可缺少少的重重要手手段。。超硬刀刀具加工实实例17超硬刀刀具加工实实例数控刀刀具的的材料料加工模模具示示意图图高速加加工切切削参参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)加工时间(min)60X60X50（HRC60）R1X8（CBN）2000020000.0250.318硬质合合金的的分类类和标标志P类数控刀刀具的的材料料蓝色（（包括括P01~P50),系高合合金化化的硬硬质合合金牌牌号。这这类合合金主主要用用于加加工长长切屑屑的黑黑色金金属M类，黄黄色（（包括括M10~M40），系系中合合化的的硬质质合金牌牌号。。这类类合金金为通通用型型，适适于加加工长长切屑屑或短切切屑的的黑色色金属属及有有色金金属切削刀刀具用用硬质质合金金根据据国际际标准ISO分类，，把所所有牌牌号分分成用颜颜色标标志的的三大大类，，分别别用P、M、K表示M类K类红色（（包括括K10~K40），系系单纯纯WC的硬质质合金金牌号。。主要要用于于加工工短切切屑的的黑色色金属属、有有色金金属及非非金属属材料料19数控刀刀具的的材料料课堂讨讨论根据国国际标标准ISO分类的的硬质质合金金牌号号P、M、K，分别别相当当于我我国国国家标标准的的哪一一类硬硬质合合金？？20市场经经济不不断地地推进进，现现代企企业在在高目目标和和低成成本的的追求求过程程中，，已逐逐渐改改变了了传统统的““大而而全””、““小而而全””的模模式，，取而而代之之的是是以投投入最最小的的人力力、物物力获获得最最大效效益的的“主主题””生产产。体体现在在金属属切削削刀具具领域域，成成本已已不再再是简简单的的购买买刀具具的费费用，，一方方面，，采用用什么么样的的刀具具会影影响到到产品品工艺艺、机机床的的选型型和配配置、、生产产效率率、产产品质质量等等，因因而受受到越越来越越多的的重视视；另另一方方面，，自制制刀具具是否否划算算？人人力物物力的的投入入也成成为企企业考考虑的的问题题。企企业内内部的的成本本核算算推进进了生生产过过程的的专业业化服服务。。因此此，对对一般般机械械加工工企业业来说说，刀刀具的的配置置，更更多的的是如如何选选、如如何用用，而而不是是在如如何设设计与与制造造上。。数控刀刀具合合理选选用21数控刀刀具合合理选选用22可转位位车刀刀的选选用刀片的的夹紧紧方式式各种夹夹紧方方式是是为适用于于不同同的应应用范围设设计的的。为为了帮助您您选择择具体体工序的最最佳刀刀具，，按照适合合性对对它们们分类，适适合性性有1-3个等级级，3为最佳佳选择。。山特维维克可可乐满满车刀刀的夹夹紧方方式选选择23可转位位车刀刀的选选用刀片形形状的的选择择正型（（前角角）刀刀片：：对于内内轮廓廓加工工，小小型机床床加工工，工工艺系系统刚性性较差差和工工件结结构形状状较复复杂应应优先先选择正正型刀刀片。。负型（（前角角）刀刀片：：对于外外圆加加工，，金属属切除率率高和和加工工条件件较差时时应优优先选选择负负型刀片片。24可转位位车刀刀的选选用刀片形形状的的选择择根据加加工轮轮廓选择刀刀片形形状一般外外圆车车削常常用80°°凸三角角形、、四方方形和和80°°菱形刀刀片；；仿形形加工常常用55°°、35°°菱形和和圆形形刀片片；在机床床刚性性、功功率允允许的条条件下下，大大余量量、粗加工工应选选择刀刀尖角角较大的的刀片片，反反之选选择刀尖尖角较较小的的刀片片。25刀具具前前角角的的作作用用大负前角用于切削硬材料需切削刃强度大，以适应断续切削、切削含黑皮表面层的加工条件大正前角用于切削软质材料易切削材料被加工材料及机床刚性差时前角角对切切削力力、、切切屑排排出出、、切削削、、刀刀具耐耐用用度度影响响都都很很大前角的影响正前角大，切削刃锋利前角每增加1°，切削功率减少1％正前角大，刀刃强度下降；负前角过大，切削力增加26刀具具后后角角的的作作用用后角的影响后角大，后刀面磨损小后角大，刀尖强度下降小后角用于切削硬材料需切削刃强度高时大后角用于切削软材料切削易加工硬化的材料27主偏偏角角的的作作用用主偏角的影响进给量相同时，余偏角大，刀片与切屑接触的长度增加，切削厚度变薄，使切削力分散作用在长的刀刃上，刀具耐用度得以提高主偏角小，分力a’也随之增加，加工细长轴时，易发生挠曲主偏角小，切屑处力性能变差主偏角小，切削厚度变薄，切削宽度增加，将使切屑难以碎断大主偏角用于切深小的精加工切削细而长的工件机床刚性差时小主偏角用于工件硬度高，切削温度大时大直径零件的粗加工机床刚性高时余偏偏角角等于于90°°减主偏偏角，其其作作用用是缓缓和和冲冲击击力，，对对进进给给力，，背背向向力力，，切削削厚厚度度都都有影影响响28副偏偏角角的的作作用用副偏偏角角具有有减减少少已加加工工表表面面与与刀刀具摩摩擦擦的的功功能能。。一般般为为5°°～15°°副偏角的影响副偏角小，切削刃强度增加，但刀尖易发热副偏角小，背向力增加，切削时易产生振动粗加工时副偏角宜小些；而精加工时副偏角则宜大些29刃倾倾角角的的作作用用刃倾角的影响刃倾角为负时，切屑流向工件；为正时，反向排出刃倾角为负时，切削刃强度增大，但切削背向力也增加，易产生振动刃倾倾角角是前前刀刀面面倾斜斜的的角角度度。。重重切削削时时，，切切削削开开始点点的的刀刀尖尖上上要要承受受很很大大的的冲冲击击力，，为为防防止止刀刀尖尖受此此力力而而发发生生脆脆性损损伤伤，，故故需需有有刃倾倾角角。。推推荐荐车车削时时为为3°°～5°°；铣削削时时10°°～15°°30刀尖尖圆圆弧弧半半径径的的作用用刀尖圆弧半径的影响刀尖圆弧半径大，表面粗糙度下降刀尖圆弧半径大，刀刃强度增加刀尖圆弧半径过大，切削力增加，易产生振动刀尖圆弧半径大，刀具前、后面磨损减小刀尖圆弧半径过大，切屑处理性能恶化刀尖尖圆圆弧弧半半径径对刀刀尖尖的的强强度度及加加工工表表面面粗粗糙度度影影响响很很大大，，一一般般适适宜宜值值选选进给给量量的的2～3倍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需要刀刃强度高的黑皮切削，断续切削大直径工件的粗加工机床刚性好时31可转转位位车车刀刀的的选选用用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屑槽槽的参参数数直直接影影响响到到切切削削的的卷曲曲和和折折断断，，目目前刀刀片片的的断断屑屑槽槽形式式较较多多，，各各种种断屑屑槽槽刀刀片片的的使使用情情况况不不尽尽相相同同，，选用用时时一一般般参参照照具体体的的产产品品样样本本MITSUBISHI推荐荐的的适适用于加加工工钢钢材材的的断断屑屑槽槽形形32可转转位位铣铣刀刀的选选用用特特点点可转转位位铣铣刀的的选选用用类型型的的选选择择可转转位位面面铣铣刀刀、、立立铣铣刀刀、、槽槽铣铣刀刀、、专专用用铣铣刀刀等等可转转位位铣铣刀刀的的角角度度有有前前角角、、后后角角、、主主偏偏角角、、副副偏偏角角、、刃刃倾角角等等。。为为满满足足不不同同的的加加工工需需要要，，有有多多种种角角度度组组合合型型式式刀片片牌牌号号和和断断屑槽槽形形的的选选择择可转转位位铣铣刀刀直直径径的的选选用用主主要要取取决决于于设设备备的的规规格格和和工工件件的的加工工尺尺寸寸为满满足足不不同同用用户户的的需需要要，，同同一一直直径径的的可可转转位位铣铣刀刀一一般般有有粗齿齿、、中中齿齿、、密密齿齿三三种种类类型型齿数数的的选选择择角度度的的选选择择直径径的的选选择择合理理选选择择刀刀片片硬硬质质合合金金牌牌号号的的主主要要依依据据是是被被加加工工材材料料的的性能能和和硬硬质质合合金金的的性性能能。。用用于于铣铣削削的的刀刀片片槽槽形形一一般般有有轻轻型、、中中型型和和重重型型旋转转刀刀具具的的选选择择33可转转位位铣铣刀刀类类型型的的选选择择可转转位位铣铣刀的的类类型型可转转位位面面铣铣刀刀：：主要要用用于于加加工工较大大平平面面选选择择，，主主要要有有平平面面粗粗铣刀刀、、平平面面精精铣铣刀刀、、平平面面粗粗精精复复合合铣铣刀刀三三种种可转转位位槽槽铣铣刀刀：：主要要有有三三面面刃刃铣铣刀刀、、两两面面刃刃铣铣刀刀、、精精切切槽槽铣铣刀刀旋转转刀刀具具的的选选择择可转转位位立立铣铣刀刀：：主要要用用于于加加工工凸凸台台、、凹凹槽槽、、小小平平面面、、曲曲面面等等。。主要要有有立立铣铣刀刀、、孔孔槽槽铣铣刀刀、、球球头头立立铣铣刀刀、、R立铣铣刀刀、、T型槽槽铣铣刀、、倒倒角角铣铣刀刀、、螺螺旋旋立立铣铣刀刀、、套套式式螺螺旋旋立立铣铣刀刀等等可转转位位专专用用铣铣刀刀：：用于于加加工工某某些些特特定定零零件件，，其其型型式式和和尺尺寸寸取取决决于所所用用机机床床和和零零件件的的加加工工要要求求34可转转位位铣铣刀刀齿齿数数（（齿齿距距））的的选选择择可转转位位铣铣刀的的齿齿数数粗齿齿铣铣刀刀：：大余余量量粗粗加加工工、、软软材材料料、、切切削削宽度度较较大大、、机机床床功功率率较较小小中齿齿铣铣刀刀：：通用用系系列列，，使使用用范范围围广广泛泛，，具具有较较高高的的金金属属切切除除率率和和切切削削稳稳定定性性密齿齿铣铣刀刀：：用于于铸铸铁铁、、铝铝合合金金和和有有色色金金属属的大大进进给给速速度度切切削削加加工工旋转转刀刀具具的的选选择择不等等分分齿齿距距铣铣刀刀：防止止工工艺艺系系统统出出现现共共振振，，使切切削削平平稳稳，，在铸铸钢钢、、铸铸铁铁件件的的大大余余量量粗粗加工工中中建建议议优优先先选选用用不不等等分分齿齿距距的的铣铣刀刀35可转转位位铣铣刀刀角角度度的的选选择择可转转位位铣铣刀的的角角度度主偏偏角角：：可转转位位铣铣刀刀的的主主偏偏角角有有90°°、88°°、75°°、70°°、60°°、45°°等几几种种前角角：：铣刀刀的的前前角角可可分分解解为为径径向向前前角角和和轴轴向向前前角角。。常用用的的前前角角组组合合形形式式如如下下：：双双负负前前角角、、双双正正前前角角、、正负前前角(轴向正正前角角、径径向负负前角角)三种旋转刀刀具的的选择择各种角角度中中最主主要的的是主主偏角角和前前角(制造厂厂的产产品样样本中中对刀刀具的的主偏偏角和前角角一般般都有有明确确说明明)铣刀角角度的功能能36旋转刀刀具的的选择择可转位铣刀直径的选择立铣刀直径选择：主要考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转速能否达到刀具的最低切削速度要求面铣刀直径选择：主要是根据工件宽度选择，同时要考虑机床的功率、刀具的位置和刀齿与工件接触形式等，也可将机床主轴直径作为选取的依据，面铣刀直径可按D＝1.5d（d为主轴直径）选取。一般来说，面铣刀的直径应比切宽大20%～50%面铣刀的直径应比切宽大20%～50%两次走刀铣削平面，轨迹之间须有重叠部分37刀片牌牌号和和断屑槽形形的选选择可转位位铣刀刀刀片牌牌号和和断屑槽槽形一般用用户选选用可可转位铣铣刀时时，均均由刀具具制造造厂根根据用户户加工工的材材料及加加工条条件配配备相应应牌号号的硬硬质合金金刀片片P类合金金（含含金属属陶瓷瓷）：P01P05P10P15P20P25P30P40P50M类合合金：：M10M20M30M40K类合合金：：K01K10K20K30K40断屑槽槽形的的选择择旋转刀刀具的的选择择38旋转刀刀具的的选择择面铣刀刀切削削刃各角度度的功功能39旋转刀刀具的的选择择基本刃刃形前角的的正负负基本刃刃形的的组合合40旋转刀刀具的的选择择45°°面铣刀刀为一般般加工工首选选，背背向力力大，，约等于于进给给力。。加工工薄壁壁零件件时，工工件会会发生生挠曲曲，导导致加加工精度度下降降。切切削铸铸铁时时，有有利于防防止工工件边边缘产产生崩崩落41旋转刀刀具的的选择择面铣加加工视频90°°面铣刀刀适用于于薄壁壁零件件、装装夹较较差的零零件和和要求求准确确90°°成形场场合，，进给给力等等于切切削力，，进给给抗力力大，，易振振动，要要求机机床具具有较较大功功率和刚刚性42旋转刀刀具的的选择择方肩铣铣加工视频方肩铣铣刀铣削开开放或或封闭闭的槽、、面或或孔时时均有上上佳表表现43旋转刀刀具的的选择择各种高高效铣铣削方方法视频：：插铣铣44旋转刀刀具的的选择择多功能能圆刀刀片铣铣刀刀片可可多次次转位位，切切削刃刃强度高，，切削削刃强强度高高；随随切深不同同，其其主偏偏角和和切屑屑负载均会会变化化，切切屑很很薄，，最适合加加工耐耐热合合金45旋转刀刀具的的选择择视频：：插铣铣球头立立铣刀刀通用性性：仿形铣铣和曲面面铣，，以坡坡走铣或或螺旋旋插补补铣加工工型腔腔适用用于高速速加工工46旋转刀刀具的的选择择加工视频各种整整体硬硬质合合金铣铣刀47旋转刀刀具的的选择择螺纹铣铣刀分分类螺纹铣铣刀螺纹铣铣削的的优点点：螺纹铣铣削免免去了了采用用大量量不同同类型型丝锥锥的必要要性；；加工具具有相相同螺螺距的的任意意螺纹纹直径径；加工始始终产产生的的是短短切屑屑，因因此不不存在在切屑处处置方方面的的问题题；刀具破破损的的部分分可以以很容容易地地从零零件中中去除；；不受加加工材材料限限制，，那些些无法法用传传统方方法加工工的材材料可可以用用螺纹纹铣刀刀进行行加工工；采用螺螺纹铣铣刀，，可以以按所所需公公差要要求加加工，，螺纹尺尺寸是是由加加工循循环控控制的的；与传统统HSS(高速钢钢)攻丝相相比，，采用用硬质质合金螺螺纹铣铣削可可以提提高生生产率率48旋转刀刀具的的选择择螺纹铣铣刀分分类圆柱螺螺纹铣铣刀：：它的螺螺纹切切削刃刃与丝丝锥不不同，，刀具上无无螺旋旋升程程，加加工中中的螺螺旋升程靠靠机床床运动动实现现；该刀具具既可可加工工右旋旋螺纹纹，也也可加工左左旋螺螺纹；；适用于于钢、、铸铁铁和有有色金金属材材料的中小小直径径螺纹纹铣削削，切切削平平稳，，耐用度度高。。缺点点是刀刀具制制造成成本较高，，结构构复杂杂，价价格昂昂贵机夹螺螺纹铣铣刀：：适用于于较大大直径径(如D>25mm)的内、、外螺纹加加工；；刀片易易于制制造，，价格格较低低，有有的螺螺纹刀片可可双面面切削削；抗冲击击性能能较整整体螺螺纹铣铣刀稍稍差49旋转刀刀具的的选择择丝锥的的选择择：工件材材料的的可加加工性性是攻攻螺纹纹难易的的关键键，对对于高高强度度的工工件材料，，丝锥锥的前前角和和下凹凹量（（前面的下下凹程程度））通常常较小小，以以增加切削削刃强强度。。下凹凹量较较大的的丝锥则用用在切切削扭扭矩较较大的的场合合，长屑材材料需需较大大的前前角和和下凹凹量，，以便卷卷屑和和断屑屑；加工较较硬的的工件件材料料需要要较大大的后角角，以以减小小磨擦擦和便便于冷冷却液到达达切削削刃，，加工工软材材料时时，太大的的后角角会导导致螺螺孔扩扩大；；螺旋槽槽丝锥锥主要要用于于盲孔孔的螺螺纹加工工。加加工硬硬度、、强度度高的的工件材料料，所所用的的螺旋旋槽丝丝锥螺螺旋角较小小，这这可改改善其其结构构强度度丝锥攻螺纹纹是在数数控铣铣床和加工工中心心上加加工小小螺纹孔孔最常常用的的方法法50工具系系统选选择数控车车床工具系系统镗铣类类整体式工工具系系统工具系系统是针对对数控控机床要要求与与之配配套的的刀具必必须可可快换换和高高效切削削而发发展