数控机床刀具材料和数控机床编程及加工

右偏刀车端面的标注角度车槽刀的标注角度(4)刀具的工作角度在切削加工过程中，由于刀具安装位置的变化以及进给运动的影响，使得参考平面坐标系的位置发生变化，导致刀具角度大小变化，这种按照实际切削工作中的参考平面坐标系所确定的角度，即称为刀具的工作角度。(A)、进给运动对工作角度的影响工作前角增大工作后角减小(B)、刀尖安装高低对工作角度的影响应用：粗车外圆：刀尖高于工件中心，增大前角，降低切削力

精车外圆：刀尖低于工件中心，增大后角，减少后刀面磨损

车成形面：刀尖与工件中心等高，避免误差(C)、刀杆中心线安装偏斜对工作角度的影响

2.切削刀具材料

(1)刀具材料应具备的性能高硬度。常温硬度在HRC60以上。足够的强度和韧性。抗弯强度足够，抵抗冲击振动的韧性足够。高耐磨性。抵抗磨损能力高，保持刀刃锋利。高热硬性。高温下保持高的硬度。良好的工艺性。便于刀具制造和热处理。(2)刀具材料种类（A）普通刀具材料(a)、碳素工具钢含碳量：0.7％～1.3％，硬度：HRC61～65，热硬性：200～250℃，速度：0.1～0.2m/s。淬火后易变形和开裂，适用于简单、低速的手工工具，如锉刀、锯条、刮刀等。常用牌号：T10A、T12A。(b)、合金工具钢碳素工具钢中加入适量的铬(Cr)、钨(W)、锰(Mn)、硅（Si）等合金元素，提高材料的热硬性、耐磨性和韧性。硬度：

HRC61～65，热硬性：300～350℃，速度：0.25～0.3m/s。淬火变形小、淬透性好。常用于制造形状较复杂、低速加工和要求热处理变形小的刀具，如丝锥、板牙等。常用的牌号有CrWMn和9SiCr等。(c)、高速钢高速钢又称白钢、锋(或风)钢，钢中加入铬(Cr)、钨(W)、

钒（V）、钼（Mo）等合金元素的高合金工具钢。淬火硬度：HRC63～67，热硬性：500℃～600℃，允许切削速度：40m/min。高速钢较高的抗弯强度和冲击韧度，热处理变形小，刃磨性能好，常用于制造各种形状复杂的成形刀具和精加工刀具，如钻头、铰刀、铣刀、拉刀、齿轮刀具等，常用牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。(d)、硬质合金硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)等金属碳化物作基体，用钴（Co）、镍（Ni）、钼（Mo）作粘结剂，用粉末冶金的方法烧结而成。硬度：HRC74～82，热硬性：可达800～1000℃，切削速度：100～300m/min，较高速钢高4～10倍，耐用度比高速钢高几十倍．但其抗弯强度和韧性比高速钢低，工艺性也不如高速钢，常用于制造结构较为简单的刀具，如车刀、端铣刀、刨刀等。根据国标GB2075-87，硬质合金主要分为P、M、K三个主要类别。

①P类硬质合金（蓝色）：旧牌号钨钛钴硬质合金YT，有WC＋TiC＋Co组成。由于加入了TiC，耐磨性及耐热性比K类硬质合金更高，但相应的含Co量减少，韧性较差，适于加工长切屑的黑色金属，如钢、铸钢等。常用牌号有：P01、P10、P20、P30、P40、P50等。数字越大，TiC的含量越多，耐热性和耐磨性越好，但韧性越差。粗加工选用含TiC少的牌号(如P01)，精加工可选用含TiC多的牌号(如P50)。②M类硬质合金（黄色）：旧牌号通用硬质合金YW，由TiC＋TaC（NbC）组成。有较好抗弯强度、冲击韧性、抗氧化能力、耐磨性、高温硬度，适于加工长切屑或短切屑的黑色金属材料，如：钢、铸钢、不锈钢、灰口铸铁、有色金属等。常用牌号有：M10、M20、M30、M40等，数字越大，耐磨性越低而韧性越大，精加工选用M10，半精加工选用M20，粗加工选用M30。

③K类硬质合金（红色）：旧牌号钨钴硬质合金YG，由WC＋Co组成。韧性较好，抗弯强度较高，热硬性稍差，适于加工短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料，如淬硬钢、铸铁、铜铝合金、塑料等。代号有：K01、K10、K20、K30、K40等，数字愈大，Co含量越多，耐磨性愈低而韧性愈高。精加工可用K01；半精加工可用K10、K20；粗加工选用K30、K40。（e）涂层刀具材料涂层刀具材料是在硬质合金或高速钢的基体上，涂一层几微米（5～12μm）厚的高硬度、高耐磨性的金属化合物（TiC、TiN、AL2O3等）构成。涂层硬质合金刀具的耐用度比不涂层的至少提高1～3倍，涂层高速钢刀具的耐用度比不涂层的至少提高2～10倍。国内涂层硬质合金刀片牌号有CN、CA、YB等。TiC涂层刀片：银灰色，5～7μm。TiN涂层刀片：金黄色，8～12μm。（B）超硬刀具材料

(a)、陶瓷：主要是由纯AL2O3或在AL2O3中一定的金属元素或金属化合物，采用热压成形和烧结的方法获得。硬度、耐磨性和耐热性好，硬度91～95HRA，热硬性：1200℃，常用速度：100～400m/min，甚至可高达750m/min，切削效率比硬质合金提高1～4倍。与金属亲和力小，不易粘刀，加工表面光洁，但抗弯强度低，冲击韧性差。主要用于冷硬铸铁、高硬钢和高强钢等难加工材料的半精加工和精加工。(b)、人造聚晶金刚石（PCD）：在高温高压下将金刚石微粉聚合而成的多晶体材料，硬度极高（HV5000）以上，天然金刚石（10000HV），耐磨性极好，可切削极硬材料而长时间保持尺寸的稳定性，刀具耐用度比硬质合金高几十倍至三百倍；韧性和抗弯强度差，只有硬质合金的1/4左右；热硬性差，700～800℃，不能在高温下切削；与铁元素的亲和力很强，不易加工黑色金属，主要用于精加工有色金属及非金属，如铝、铜及其合金、陶瓷、合成纤维、强化塑料和硬橡胶等。(c)、立方氮化硼（CBN）：在高温高压下制成的一种新型超硬刀具材料，硬度达7000～8000HV，耐磨性好，热硬性达1200℃，在1200～1300℃高温下不与铁发生化学反应，主要用于加工淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等难加工材料的半精加工和精加工。刀具材料结构钢合金钢铸铁淬火钢冷硬铸铁镍基高温合金钛合金铜铝等有色金属非金属高速钢√

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硬质合金P类√

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M类√

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K类√

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涂层硬质合金√

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超硬材料陶瓷√

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金刚石√

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立方氮化硼√

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常用刀具材料可切削加工的主要工件材料根据加工条件不同，在下列刀具材料中选择合理的牌号，填写在相应括号中：K01，K10，K20，P01，P10，P20，P30，W18Cr4V，W6M05Cr4V2。①精车铸铁（

）；②粗车铸铁（

）③粗车碳钢（

）；④宽刀低速度精车碳钢（）⑤高速精车碳钢（

）；⑥车削铝合金（

）；⑦在铸铁件上钻孔的麻花钻（

）；机械工程实验教学中心数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。数控编程的目的机械工程实验教学中心数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。数控编程的内容机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍在程序管理界面下，可进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、编辑修改及查错编译等。每一个工件程序由若干个程序段组成；每一个程序段完成一个加工步骤；每一个程序指令有程序段号和若干个指令代码组成，指令代码在程序段中的位置可以是任意的，同组指令在同一程序段中不能重复使用；最后一个程序段由指令代码M02作为程序结束标志。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍

在运行加工程序之前，必须通过参数设置对机床和刀具进行调整，使其与加工要求相符，这样才能正确地进行加工或模拟加工。OpenSoftCNC软件系统的参数主要有以下内容：①基本设置设置可修改的基本参数。②刀具设置设置刀具编号、类型和刀具补偿等参数。③轴参设置设置和查看坐标轴参数。④工件坐标设置设置G54—G59等工件坐标系的原点坐标。