数控刀具及其选用

第2章数控刀具及其选用

了解数控刀具的种类及特点、如何正确选择和使用数控加工刀具；学会根据被加工材料来合理选择数控刀具的材料和切削参数。2.1数控刀具的种类及特点

2.1.1数控刀具的种类数控刀具-主要指数车、数铣及加工中心上使用的刀具。2.1.1数控刀具的种类2.1.1数控刀具的种类刀具刚性好，切削效率高要有高的精度和重复定位精度

要有高的可靠性和耐用度

能实现刀具尺寸的预调和快速换刀具有完善的工具系统具有刀具管理系统

要有在线监控及尺寸补偿系统

2.1.2数控刀具的特点

为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得比较合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。目前，数控车床用得最普遍的是硬质合金刀具和高速钢刀具两种。

数控车床能兼作粗精车削，因此粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。2.1.2数控刀具的特点

2.1.3数控加工的工具系统由于在数控机床上要加工多种工件，并完成工件上多道工序的加工，因此需要使用的刀具品种、规格和数量较多。数控加工的工具系统：由数控刀具及实现刀具快换所必需的定位、夹紧、抓拿及刀具保护等机构组成，是刀具与机床的接口。作用：实现刀具快换及高效切削。数控加工典型工具系统的种类：车削类工具系统、TSG整体式镗铣类工具系统、TMG镗铣类模块式工具系统。2.1.3数控加工的工具系统工具系统的组成：刀柄、刀杆、刀头或通用刀具。数控机床常用刀柄类型（刀柄锥度为7：24）有：JT类—带有机械手夹持槽；ST类—无机械手夹持槽；BT类—日本标准（MAS403），带机械手夹持槽。车削类工具系统车削类工具系统与数控车床的回转刀架配套：a.立式方形刀架+方形刀体或圆柱刀杆；b.卧式多刀位刀架+模块化车削工具系统。卧式多刀位刀架TSG整体式镗铣类工具系统：把锥柄和刀杆制成一体；工具系统的柄部形式有直柄和锥柄两种。TSG整体式镗铣类工具系统

TMG镗铣类模块块式工具系系统模块式工具具系统组成成TMG工具系统是是把整体式式刀具分解解成柄部（（主柄模块块）、中间间连接块（（连接模块块）、工作作头部（工工作模块））三个主要要部分，然然后通过各各种连接结结构，在保保证刀杆连连接精度、、强度、刚刚性的前提提下，将这这三部分连连接成整体体。TMG21工具系统TMG镗铣类模块块式工具系系统刀具系统与与加工中心心的刀具库库可装20把把刀的无臂臂式ATC刀具库可装24把把刀的有臂臂式ATC刀具库刀具系统与与加工中心心的刀具库库数控刀具的选择择：根据零零件的材料料种类、硬硬度、以及及加工表面面粗糙度要要求和加工工余量的已已知条件来来决定刀片片的几何结结构（如刀刀尖圆角））、进给量量、切削速速度和刀片片牌号。2.1.4数控刀具的的材料刀具的材料料是指切削削部分的材材料。刀具材料的的性能必需需满足：硬硬度、强度度和韧性、、耐磨性、、耐热性等等条件。同同时考虑经经济性。数控刀具的的材料高速钢YG类硬质合金金（ISO-K类）YT类硬质合金金（ISO-P类）高性能高速速钢普通高速钢钢硬质合金YW类硬质合金金（ISO-M类）金属陶瓷纯氧化铝类类（白色陶陶瓷）TiC添加类（黑黑色陶瓷））聚晶立方碳碳化硼（PCBN）聚晶金刚石石（PCD）常用数控刀刀具的材料料2.2可转位刀片片的应用及及代码可转位刀具具是将预先加加工好并带带有若干个个切削刃的的多边形刀刀片，用机机械夹固的的方法夹紧紧在刀体上上的一种刀刀具。由刀片和刀体组成。当在使用过过程中一个个切削刃磨磨钝了后，，只要将刀刀片的夹紧紧松开，转转位或更换换刀片，使使新的切削削刃进入工工作位置，，再经夹紧紧就可以继继续使用。。可转位刀具具的两个特特征：其一，刀刀体上安装装的刀片，，至少有两两个预先加加工好的切切削刃供使使用。其二二，刀片转转位后的切切削刃在刀刀体上位置置不变，并并具有相同同的几何参参数。2.2.1可转位刀具具的基本结结构1、可转位刀刀具的组成成可转位刀具具一般由刀片、刀垫、夹夹紧元件和和刀体组成成。各部分的作作用为：刀片：承担担切削，形形成被加工工表面。刀垫：保护护刀体，确确定刀片(切削刃)位置。夹紧元件：：夹紧刀片片和刀垫。。刀体：刀片片及刀垫的的载体，承承担和传递递切削力及及切削扭距距，完成刀刀片与机床床的联接。。2.2.1可转位刀具具的基本结结构2、可转位刀刀片型号表表示规则可转位刀片片型号通过过上面10个字符来表表示：123456789101表示刀片形形状及夹角角；2表示主切削削刃后角；；3表示刀片尺尺寸（d、s）公差；4表示刀片断断屑及夹固固形式；5表示切削刃刃长度；6表示刀片厚厚度；7表示修光刃刃的代码；；8表示特殊需需要的代码码；9表示进刀方方向、倒刃刃角度；；10为厂商补充充代号等。。2.2.1可转位刀具具的基本结结构3、常用机夹夹可转位刀刀片的选用用（1）车外圆的的刀片：一一般要选通通用性较高高的及在同同一刀片上上切削刃数数较多刀片片。粗车时时选较大尺尺寸，精车车、半精车车时选较小小尺寸。常用刀片形形状：S形、T形、C形、R形、W形、D形、V形。（2）切断刀片片：使用直直接压制出出断屑槽形形的切断刀刀片。（3）切槽刀片片：切深槽用切切断刀片，，切浅槽用用成型刀片片。（4）螺纹刀片片：常用的的是L形，又分内内、外螺纹纹刀片。。（5）切削刃长长度的选择择：根据背背吃刀量进进行选择。。（6）刀尖圆弧弧的选择：：粗车时尽尽可能采用用较大刀尖尖圆弧半径径，精车时时一般用较较小圆弧半半径。2.2.1可转位刀具具的基本结结构3、常用机夹夹可转位刀刀片的选用用（8）刀片后角角的选择：：0°后角一般用用于粗、半半精车；5°、7°、11°后角一般用用于半精、、精车、仿仿形及加工工内孔。。（7）刀片厚度度的选择：：通常是根根据背吃刀刀量与进给给量来选用用。（9）刀片精度度的选择：：可转位刀刀片家规定定16种精度，其其中6种适合于车车刀，代号号为H、E、G、M、N、U，H最高，U最低，普通通车床粗、、半精加工工用U级，对刀尖尖位置要求求较高的或或数控车床床用M，更高级的的用G。刀具的选择择是数控加加工工艺中中重要内容容之一。选选择刀具通通常要考虑虑机床的加加工能力、、工序内容容、工件材材料等因素素，要使刀刀具的尺寸寸与被加工工工件的尺尺寸和形状状相适应。。2.3数控加工刀刀具的选择择刀具选择的的基本原则则：安装调调整方便、、刚性好、、耐用度和和精度高；；在满足加加工要求的的前提下，，尽量选择择较短的刀刀柄，以提提高刀具加加工的刚性性。具体应用见见P62-63数控车削、、数控铣削削刀具的选选择。2.3.1数控加工刀刀具的选用用原则刀具选择应应考虑的主主要因素有有：如操作间断断时间、振振动、电力力波动或突突然中断等等。数控刀具的的选择被加工工件件的材料、、性能如金属、非非金属，其其硬度、刚刚度、塑性性、韧性及及耐磨性等等。加工工艺类类别车削、钻削削、铣削、、镗削或粗粗加工、半半精加工、、精加工和和超精加工工等。加工工件信信息工件的几何何形状、加加工余量、、零件的技技术经济指指标。刀具能承受受的切削用用量辅助因数切削用量三三要素，包包括主轴转转速、切削削速度与切切削深度。。1）铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，如图所示。数控刀具的的选择2）曲面类零件件加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头铣刀。粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀,如图所示。数控刀具的的选择数控刀具的的选择3）铣小平面或台台阶面铣小平面或台阶面一般采用通用铣刀，如图所示。数控刀具的的选择4）键槽铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀，如图所示。数控刀具的的选择5）孔加工孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具，如图所示。合理选择切切削用量的的原则是：：粗加工时时，一般以以提高生产产率为主，，但也应考考虑经济性性和加工成成本；半精精加工和精精加工时，，应在保证证加工质量量的前提下下，兼顾切切削效率、、经济性和和加工成本本。切削用量具具体数值应应根据机床床说明书、、切削用量量手册，并并结合经验验而定。2.3.2加工过程程中切削削用量的的确定合理选择择切削用用量，具具体要考考虑以下下几个因因素：①切削深深度t。为了保保证零件件的加工工精度和和表面粗粗糙度度，一一般应留留一定的的余量进进行精加加工。数数控机床床的精加加工余量量可略小小于普通通机床。。②切削宽宽度b。一般b与刀具直直径d成正比，，与切削削深度成成反比。。经济型型数控机机床的加加工过程程中，一一般b的取值范范围为：：b=（0.6～0.9）d。③切削速速度v。v的选择主主要取决决于刀具具耐用度度。另外外，切削削速度与与加工材材料也有有很大关关系。④主轴转转速n(r/min)。主轴转转速一般般根据切切削速度度v来选定。。计算公公式为：：n=1000v/dπ。⑤进给速速度F。F应根据零零件的加加工精度度和表面面粗糙度度要求以以及刀具具和工件件材料来来选择。