磨削与数控刀具简介课件

磨削和数控刀具简介1

第一部分磨削在磨床上用砂轮对工件表面进行切削加工的方法称为磨削加工，它是零件精密加工的主要方法之一。第一节概述磨削用的砂轮是由许多细小而又极硬的磨粒用结合剂粘接而成的。将砂轮表面放大，可以看到砂轮表面上杂乱地布满很多尖棱形多角的颗粒．这些锋利的小磨粒就像铣刀的刀刃一样，在砂轮的高速旋转下，切入工件表面。如图10—1所示.磨削的实质是一种多刀多刃的超高速铣削过程磨削特点2磨削时需使用大量的切削液3磨削能加工一般刀具难以切削的高硬度材料，如淬硬钢、硬质合金、工程陶瓷等，也易于实现自动化磨削精度高,粗糙度数值小磨削属于精加工方法，加工精度可达IT5～IT6，加工表面粗糙度值一般为Ra0.8～0.2μm，镜面磨削时可达Ra0.04～0.01μm。使用场合：磨削主要用于零件的内外圆柱面、内外圆锥面、平面及成形表面(如花键、螺纹、齿轮等)的精加工，以获得较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。几种常见的磨削加工形式如图10—2所示。45第二节砂轮特性及选择砂轮是由磨料加结合剂经压坯、干燥和焙烧方法制成的。砂轮的特性由下列五个参数来确定：磨料、粒度、结合剂、硬度及组织。一、磨料常用磨料有刚玉类、碳化硅类及高硬磨料类。其性能及适用范围见表10—1。二、粒度粒度分为磨粒及微粉二类。磨粒用筛选法分级，如粒度60#的磨粒，表示其大小正好能通过1英寸长度孔眼数为60的筛网。微粉系按实际尺寸分级，如W20是指其实际尺寸为20μm。常用磨粒粒度及尺寸见表10—2。67磨粒的粒度直接影响磨削的表面质量和生产率。一般，粗磨时磨削余量较大要求较高的磨削效率，为避免过度发热而引起工件表面烧伤；或者在磨削软而粘的工件材料时，为了避免砂轮堵塞应选用粒度粗的砂轮。精磨时，为了能获得表面粗糙度值很小及高的廓形精度的加工表面，宜选用粒度细的砂轮。8三、结合剂结合剂起粘合作用，常用的结合剂的性能及适用范围见表10—3。9四、硬度砂轮的硬度是指磨粒在外力作用下自砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮硬，即表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒容易脱落。砂轮硬度等级见表10—4。10应适当选用砂轮的硬度。一般，软材料选用较硬砂轮，硬材料选用较软砂轮；粗磨采用较软砂轮，精磨采用较硬砂轮。工件材料太软，或工件与砂轮接触面积大时，应选用较软砂轮。五、组织砂轮组织表明磨粒、结合剂与气孔在体积之间的比例关系。根据磨粒在砂轮总体积中所占的比例，将砂轮组织分为紧密、中等、疏松三大级(图10--2)，细分为0～4小级(表10--5)。组织号越小，磨粒所占比例越大，表明组织越紧密，气孔越少。反之，组织号越大，表明组织越疏松，气孔越多。1112砂轮中气孔可以容纳切屑，不易堵塞，并把切削液带入磨削区，使磨削温度降低，避免烧伤和产生裂纹，减少工件的热变形。但气孔太多，磨粒含量少，容易磨钝和失去正确廓形。一般常用7～9级组织的砂轮。在精密磨削及成形磨削时应采用较紧密的砂轮；而在平面磨削、内圆磨削及磨削热敏性强的材料时应选用较疏松的砂轮。六、砂轮形状常用砂轮的形状、代号及用途见表10--6。在砂轮的端面上一般都印有标志，例如：G60YIA6P300X30X75，即代表该砂轮的磨料是刚玉，60#粒度，硬度为硬1，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，外径为300mm，厚度为30mm，内径为75mm。1314七、砂轮的检查、安装、平衡和修整由于砂轮在高速旋转下工作，安装前必须经过外观检查，不允许有裂纹安装砂轮时，要求将砂轮不松不紧地套在轴上,在砂轮和法兰盘之间垫上1～2mm厚的弹性垫板(由皮革或橡胶制成)，如图10—3所示。15为使砂轮平稳地工作，砂轮必须进行静平衡，如图10—4所示。砂轮平衡的过程是：将砂轮装在心轴上，放在平衡架轨道的刃口上。如果不平衡，较重的部分总是转到下面。这时可移动法兰盘端面环槽内的平衡铁进行平衡，然后再进行下一次平衡。这样反复进行，直到砂轮圆周的在任意位置都能在刃口上静止不动，这就说明砂轮各部分重量均匀，一般直径大于125mm的砂轮都要进行静平衡．16一、磨粒切刃的形状磨粒在磨具上排列的间距和高低都是随机分布的，磨粒是一个多面体，其每个棱角都可看作是一个切削刃，顶尖角大致为90°～120°，尖端是半径为几微米至几十微米的圆弧。经精细修整的磨具其磨粒表面会形成一些微小的切削刃，称为微刃。磨粒在磨削时有较大的负前角(见10-5），其平均值为-60°左右

第三节磨削过程机理17

二、磨屑形成过程磨屑形成过程可分为滑擦、刻划和切削三个阶段(1)滑擦阶段：磨粒切刃开始与工件接触，由于磨粒有很大的负前角和较大的刃口圆弧半径，切削厚度非常小，只是在工件表面上滑擦而过，工件仅产生弹性变形。磨粒继续前进时，随着挤入深度增大而与工件间的压力逐步增大，表面金属由弹性变形逐步过渡到塑性变形。18(2)刻划阶段：工件材料开始产生塑性变形，就表示磨削过程进入刻划阶段。此时磨粒切入金属表面，由于金属的塑性变形，磨粒的前方及两侧出现表面隆起现象，在工件表面刻划成沟纹。这一阶段磨粒与工件间挤压摩擦加剧，磨削热显著增加。(3)切削阶段：切入深度继续增大，温度达到或超过工件材料的临界温度，部分工件材料明显地沿剪切面滑移而形成磨屑

根据条件不同，磨粒的切削过程的3个阶段可以全部存在，也可以部分存在。19典型磨屑有带状、挤裂状、球状及灰烬等(图10—7)．20第五节磨削力及磨削功率尽管单个磨粒切除的材料很少，但一个砂轮表层有大量磨粒同时工作，而且磨粒的工作角度很不合理，因此总的磨削力相当大。总磨削力可分解为三个分力：Rz——主磨削力(切向磨削力)；Fy——切深力(径向磨削力)；Fx——进给力(轴向磨削力)。几种不同类型磨削加工的三向分力如图10—8所示。21221、磨削力的主要特征如下：

(1)单位磨削力很大。由于磨粒几何形状的随机性和参数不合理，磨削时的单位磨削力p值很大，根据不同的磨削用量，p值约在7000～20000kgf／mm2之间，而其他切削加工的单位切削力p值均在700kgf／mm2以下。(2)三向分力中切深力Fy值最大，原因同上。在正常磨削条件下，Fy／Fz约为2.0～2.5，在磨削深度很小和砂轮严重磨损时，Fy／Fz可能加大到5～10。由于Fy对砂轮轴、工件的变形与振动有关，直接影响加工精度和表面质量，故该力是十分重要的。(3)磨削力随不同的磨削阶段而变化。23磨削力及磨削功率的计算公式如下：磨削力Fz、Fy为

Fz=9.81[CF(Vw·fr·B/v)+μ·Fy]Fy=9.81·CF(π/2)(Vw·fr·B/v)·tgα式中Fz

、Fy——分别为切向和径向磨削力(N)；

Vw——工件速度(m／s)；

v——砂轮速度(m／s)；

fr——径向进给量(mm)；

B——磨削宽度(mm)；

α——假设磨粒为圆锥形时的锥顶半角；

μ——工件和砂轮间摩擦系数；24CF——切除单位体积的切屑所需的能(kgf／mm2)。2、磨削功率Pm为

Pm=Fz·v/1000kW式中，Fz——切向磨削力(N)；

v——砂轮线速度(m／s)。3、影响磨削力的因素1）砂轮速度v：v增大，单位时间内参加切削的磨粒数增大，每个磨粒的切削厚度减小，磨削力随之减小。252）工件速度vw和轴向进给力fa增大时，单位时间内磨去的金属质量增大，如果其他条件不变，则每个磨粒的切削厚度增大，磨削力增大。3）径向进给fr增大时，不仅每个磨粒的切削厚度将增大，而且使砂轮与工件的磨削接触弧长增大，同时参加磨削的磨粒数增多，因而使磨削力增大。在特定的磨削条件下，都有一个最佳磨削力区间，采用该区间的磨削力加工可获得较高的金属切除率、较小的表面粗糙度和较长的砂轮寿命，因此发展了在磨削过程中使磨削力按预定数值保持恒定的控制力磨削技术。26第六节磨削热和磨削温度

在磨削过程中，一方面由于砂轮的高速旋转，砂轮与工件间产生剧烈的外摩擦，另一方面由于磨粒挤压工件表层，使其发生弹性和塑性变形，在工件材料内部发生剧烈的内摩擦。内、外摩擦的结果产生了大量的磨削热。由于砂轮本身传热性很差，磨削区瞬时所产生的大量热量，短时间来不及传出，所以瞬时形成很高的温度，一般可达800℃～1000℃，甚至可使微粒金属熔化。因此，工件表面容易产生烧伤现象，淬硬钢在磨削时更易发生退火，使表面硬度降低。对于导热性差的材料在磨削高温的作用下，容易在工件内部与表层之间产生很大的温度差，致使工件表层产生磨削应力和应变。有时能使工件表面产生很细的裂纹，降低表面质量。27另外，在高温下变软的工件材料，极易堵塞砂轮，不仅影响砂轮的耐用度，也影响工件表面质量。为了减少磨削时的高温对加工质量的影响，在磨削过程中，应采用大量的切削液，以降低磨削温度。磨削时使用切削液，不仅可以降低磨削温度，而且可以冲走细碎的切屑和碎裂或脱落的磨粒，减少砂轮与工件表面的摩擦，避免工件表面被拉毛，提高工件表面质量和砂轮耐用度。磨削钢件时广泛采用的切削液是苏打水或乳化液。磨削铝件时，建议在煤油中加入少量矿物油作为切削液。磨削铸铁和青铜时，一般不加切削液，而用吸尘器清除尘屑。28第七节磨削精度和表面质量大多数情况下磨削是最终加工工序，因此直接决定工件的质量。磨削力造成磨削工艺系统的变形和振动，磨削热引起工艺系统的热变形，两者都影响磨削精度。磨削表面质量包括表面粗糙度、波纹度、表层材料的残余应力和热损伤(金相组织变化、烧伤、裂纹)。一、表面粗糙度：影响表面粗糙度的主要因素是磨削用量、磨具特性、砂轮表面状态(也称砂轮地形图)、切削液、工件材质和机床条件等。二、表面波纹度：产生表面波纹度的主要原因是工艺系统的振动。29三、磨削表面的残余应力：是由于磨削过程中金属容积发生变化等因素形成的。其中由于磨削温度的不均匀将形成热应力，一般为拉应力；由于金属组织的变化将形成相变应力，可能为拉应力或压应力；由于磨削过程塑性变形的不均衡形成塑变应力，一般为压应力。磨削表面层残余应力是以上三者的复合。残余压应力可提高零件疲劳强度和使用寿命。残余拉应力将使零件表面翘曲，强度下降，形成疲劳破坏。所以磨削过程应尽量避免形成残余拉应力。四、磨削烧伤：磨削过程中因塑性变形而发生的金属强化作用，使表面金属显微硬度明显增加，但也会因磨削热的影响，使强化了的金属发生弱化。例如砂轮钝化或切削液不充分，在磨削表面的一定深度内就会出现回火软化区，使表面质量下降，同时在表面出现明显的褐色或黑色斑痕，称为磨削烧伤30根据表面颜色，可以推断磨削温度及烧伤程度。如淡黄色约为400℃～500℃，烧伤深度较浅；紫色为800℃～900℃，烧伤层较深。五、磨削表面裂纹磨削过程中，当形成的残余拉应力超过工件材料的强度极限时，工件表面就会出现裂纹。磨削裂纹极浅，呈网状或垂直于磨削方向。有时不在表层，而存在于表层之下。有时在研磨或使用过程中，由于去除了表面极薄金属层后，残余应力失去平衡，形成微细裂纹。这些微小裂纹，在交变载荷作用下，会迅速扩展，并造成工件的破坏。31第八节砂轮磨损与耐用度一、砂轮磨损的形态及恶化形式砂轮磨损有三种基本形态：磨耗磨损、破碎磨损及脱落磨损(图10—9)。(1)磨耗磨损：磨耗磨损表现为砂轮磨粒上形成磨损小棱面A，在磨削过程中，由于工件硬质点的机械摩擦，高温氧化及扩散等作用均会使磨粒切刃产生耗损钝化。32(2)破碎磨损：磨粒在磨削过程中，经受反复多次急热急冷，在磨粒表面形成极大的热应力，最后磨粒沿某面B出现局部破碎。(3)脱落磨损：磨削过程中，随磨削温度的上升，结合剂强度相应下降。当磨削力增大超过结合剂强度时，即沿结合剂(c面)破碎，整个磨粒从砂轮上脱落，即成脱落磨损。砂轮磨损的结果，导致磨削性能的恶化，其主要形式有钝化型、脱落型(外形失真)及堵塞型三种。当砂轮硬度较高，修整较细，磨削载荷较轻时，易出现钝化型。这时加工表面质量虽较好，但金属切除率显著下降。33当砂轮硬度较低，修整较粗，磨削载荷较重时。易出现脱落型。这时，砂轮廓形失真，严重影响磨削表面质量及加工精度。在磨削碳钢时由于切屑在磨削高温下发生软化，嵌塞在砂轮空隙处，形成嵌入式堵塞，在磨削钛合金时，由于切屑与磨粒的亲合力强，使切屑熔结粘附于磨粒上，形成粘附式堵塞。砂轮堵塞后即丧失切削能力，磨削力及温度剧增，表面质量明显下降。二、表示砂轮磨损的参数1．磨粒棱面百分比GA

磨粒棱面百分比指磨粒磨损棱面占砂轮总工作面积的百分比。34随着磨削过程的进行，磨粒切刃发生磨耗磨损，磨损棱面逐渐增大，GA相应增大。如砂轮硬度较高，磨粒不易碎落，砂轮即成钝化型。如砂轮硬度低，随磨损棱面增大，磨削力上升，引起部分磨粒破碎脱落，使GA下降即形成脱落型。砂轮磨粒磨损钝化后，在磨削力作用下，磨粒发生破碎或脱落，使砂轮表面出现新的锐利刃口，称为砂轮的自锐(自砺)现象。GA较大的钝化型和GA较小的脱落型之间，显然存在某一临界值GAC，这时，由于磨粒磨耗促使GA的增长率和由于磨粒破碎脱落促使的下降率相等。因而GA值处于相对平衡状态。这是砂轮自锐的理想情况。自锐现象的不充分，将使GA增加出现钝化型；自锐现象的过分，将使GA减小而出现脱落型。352．砂轮径向磨损量砂轮每转的径向磨损量NB与磨削条件关系如下式中，β为视砂轮与工件材料而变的系数，与磨削条件无关。3．磨削屑耗比(磨削比)GC

单位时间内磨除切屑的体积与砂轮磨耗体积之比，称为磨削屑耗比GC，即

GC=Zw/Z0式中Zw——每秒的金属切除量(mm3／s)；

Z0——每秒的砂轮损耗量(mm3／s)。36在选择砂轮及确定磨削用量时，应使屑耗比尽可能大，以取得较好的经济效果。三、砂轮耐用度及砂轮的修整1、砂轮耐用度砂轮耐用度指两次修整之间砂轮实际的磨削时间(秒)。在一般磨削中砂轮耐用度可参考下列参数来规定：砂轮径向磨损值NB=15μm，超过15μm砂轮表面将出现波度。也可由单位轮宽的法向磨削力Fn来限制：精磨时Fn≈3N／mm；半精磨时Fn≈5N/mm。超过此极限值，将出现形位误差，残余应力及表面烧伤等缺陷。37一般，砂轮的合理耐用度，外圆磨削为1200～2400s；平面磨削为1500s；内圆及成形磨削为600s。砂轮过度磨损后，必须进行修整。修整的目的是切除钝化磨粒和堵塞层，消除外形失真，以恢复砂轮的切削性能及正确形状。2、砂轮修整用修整工具将砂轮修整成形或修去磨钝的表层，以恢复工作面的磨削性能和正确的几何形状的操作过程。砂轮修整一般有车削、用金刚石滚轮、磨削和滚轧等方法。381）车削修整法以单颗粒金刚石(或以细碎金刚石制成的金刚笔、金刚石修整块)作为刀具车削砂轮是应用最普遍的修整方法。安装在刀架上的金刚石刀具通常在垂直和水平两个方向各倾斜约5°～15°；金刚石与砂轮的接触点应低于砂轮轴线0.5～2mm，修整时金刚石作均匀的低速进给移动。要求磨削后的表面粗糙度越小，则进给速度应越低，如要达到Ra0.16～0.04µm的表面粗糙度，修整进给速度应低于50mm/min。修整总量一般为单面0.1mm左右，往复修整多次。粗修的切深每次为0.01～0.03mm，精修则小于0.01mm。10-10车削修整法392)金刚石滚轮修整法

采用电镀或粉末冶金等方法把大量金刚石颗粒镶嵌在钢质滚轮表面制成的金刚石滚轮，修整砂轮时，金刚石滚轮单独驱动，相对于砂轮作顺向或逆向旋转，砂轮作切入进给，切入量为O.5～1.5µm

。对高速旋转的砂轮表面产生磨削和辗压作用，使砂轮获得与滚轮型面吻合的锋利工作表面。修整结束后滚轮退出。金刚石滚轮制造复杂、造价高，但经久耐用、修整效率高，适于在大批量生产中修整磨削特殊成形表面(如螺纹、齿轮和涡轮叶片榫齿等)的砂轮。图10-11金刚石滚轮修整成形砂轮

403)砂轮磨削修整法

采用低速回转的超硬级碳化硅砂轮与高速旋转的砂轮对磨，以达到修整的目的。

4)滚轧修整法

采用硬质合金圆盘、一组由波浪形白口铁圆盘或带槽的淬硬钢片套装而成的滚轮，与砂轮对滚和挤压进行修整。滚轮一般装在修整夹具上手动操作，修整效率高，适于粗磨砂轮的修整。

41第九节提高磨削效益的途径

一、高精度、低表面粗糙度值磨削一般认为，外圆不圆柱度在2µm／500mm以内．内孔不圆度在2µm以内称为高精度磨削；而加工表面粗糙度值Ra小于0.16µm的称为低表面粗糙度值磨削。低粗糙度值磨削又可分为精密磨削(Ra0.16～0.04µm

)、超精磨削(Ra0.04～0.01µm

)和镜面磨削(Ra小于0.01

µm

)。1．高精度低表面粗糙度值磨削的实质工件表面的粗糙度是砂轮微观形貌的某种复印。砂轮微观形貌决定于对砂轮所作之修整。当修整用量精细时，磨粒将产生细微破碎，形成几个微细切削刃，称之为微刃(图10—12)。42如果砂轮表层微刃多，且等高性好，就可以获得较低的表面粗糙度值的加工表面。432．对砂轮修整及机床的要求砂轮修整可用锋利单粒金刚石或多粒金刚石笔。修整深度一般为0.0025～0.005mm；工作台速度为0.5m／s～0.1m／s。所用磨床应保证低速的稳定性，不出现爬行，机床振幅不大于0.002mm，横向进给机构应能保证0.0025mm的微量进给。二、高效磨削

1．高速磨削常规磨削速度为30～35m／s，当磨削速度v≥50m／s时称为高速磨削。44如果砂轮速度提高一倍，单位时间内通过磨削区的磨粒数将增加一倍。设单位最大磨削厚度不变，则工件转速可提高一倍，单位时间的金属磨除率及生产效率将增长一倍。如果工件转速不变，则单粒最大磨削厚度将减小一半。磨削厚度的变薄，残留在工件表面的磨痕深度减小，同时由于磨削速度的提高，工件表面在磨粒刻划后形成的隆起高度也减少，这些都将使磨削表面粗糙度值降低。此外，随着单位磨削厚度的变薄，磨削力将下降，这不仅可提高砂轮耐用度与寿命，而且还可以减少工件的变形，提高工件的加工精度。高速磨削时，高速砂轮的离心力很大。为防止砂轮破裂，必须提高砂轮强度，并且要有可靠的安全防护措施。由于金属磨除量的增大，砂轮电机功率应按比例加大，机床部件的静刚度及动刚度也要加强，以确保机床工作的稳定性。此外，要应保证提供充足的切削液正常地送入磨削区。452．缓进给磨削常规磨削采用的径向进给量极小(<0.02mm)，而工件进给速度极大(0.05～5m／s)。而缓进给磨削则是采用极大的径向进给量(从几毫米到十几毫米)和极小的工件进给速度(0.002～0.005m／s)的一种磨削工艺方法。因此，常规磨削工艺的磨屑厚而短，缓进给磨削的磨屑薄而长。由于磨削深度很大，可以在一次进给下将余量磨除，大大减少了工作台往复行程数，节省了工作台换向时间及空磨时间。同时由于砂轮与工件的接触长度要大得多，接触区同时工作的磨粒数大为增加，使单位时间的金属磨除量增大。所以缓进给磨削的生产效率要比常规磨削提高3～5倍。这样，磨削不仅是一种精加工，同时已成为粗精结合的综合加工。46常规磨削时，工件台速度较大，砂轮边缘与工件尖角频繁撞击，加速了砂轮的破损。缓进给磨削时，工件台进给缓慢，避免了工作台和工件尖角的撞击。同时，由于缓进给磨削时的单位磨削厚度减小，磨粒承受的磨削载荷减轻，从而提高了砂轮的耐用度与寿命，并能获得较好的磨削精度及表面质量。

缓进给磨削特别适合于磨削成型表面及各种沟槽，适合于磨削耐热合金等难加工材料。缓进给磨削时，要求砂轮具有足够的容屑空间，良好的自锐性和保持廓形精度的能力。因此，在选择磨料粒度、硬度及组织时，应仔细综合考虑。如应选用较疏松多孔的砂轮组织，一般大都在12号以上。47缓进给磨削时金属磨除量大，机床功率消耗较多，一般单位砂轮宽度所需功率为0.25～1kW／mm。此外，缓进给磨削时巨大的功率消耗转变为大量热，极易引起工件表面烧伤。在较长接触弧上大量新鲜金属面的暴露和由于磨粒自锐、新晶面的不断出现，将引起外层电子的强烈放射，加速了砂轮与工件间的粘结和扩散，使砂轮极易堵塞变钝。为此，应充分地喷注高效水溶性离子型切削液，以减轻砂轮粘结磨损，提高砂轮耐用度与寿命，避免工件表面烧伤。3．砂带磨削10—13为砂带平面磨削示意图。环形砂带安置于接触轮与张紧轮之上，接触轮由电机驱动，使砂带高速回转，实现切削运动。工件由传送带向前输送，实现进给运动。48

砂带由磨料、基体及结合剂组成(图10—14)。基体有纸型、布型及布纸混合型三种。结合剂可以是动物胶或合成树脂。前者适用于干磨，后者适用于湿磨。砂带磨粒尺寸均匀，等高性好，分布有规律，容屑空间大，故磨削中金属摩擦及变形减小，磨削热少，且散热条件好。砂带磨削生产效率高，磨削精度和表面质量也较好。此外，砂带磨削机床设备简单、适应性强。49砂带磨削可应用于大、小平面的磨削，复杂型面的磨削以及内径小于25mm的深孔磨削等。目前正朝着进一步提高加工精度、自动化程度及延长砂带寿命等方向发展。50第二部分数控刀具教学目的：

了解数控刀具的种类、要求与特点，明确数控刀具材料对加工的影响，掌握刀具的失效形式和可靠度分析，以及依据加工环境正确选择和使用加工刀具的方法。

51一数控刀具的种类

按结构来分

整体式镶嵌式内冷式

减振式机夹可转位式52按加工工艺来分

车刀

钻刀（钻头）

镗刀

铣刀

二数控刀具的要求与特点

刀具，尤其是刀片的选择是保证加工质量提高加工效率的重要环节。

53要有高的切削效率要有高的精度和重复定位精度

要有高的可靠性和耐用度

实现刀具尺寸的预调和快速换刀具有完善的模块式工具系统建立完备的刀具管理系统

要有在线监控及尺寸补偿系统

数控刀具的要求与特点

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此外，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。55

刀具的选择是根据零件的材料种类、硬度、以及加工表面粗糙度要求和加工余量的已知条件来决定刀片的几何结构（如刀尖圆角）、进给量、切削速度和刀片牌号。

三数控刀具的材料

56数控刀具的材料高速钢

钨钴类钨钛钴类Mo系高速钢W系高速钢硬质合金钨钛钽（铌）钴类陶瓷

纯氧化铝类（白色陶瓷）

TiC添加类（黑色陶瓷）

立方碳化硼

聚晶金刚石

数控刀具的材料

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刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一。选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。选取刀具时，要使刀具的尺寸和形状相适应。四数控刀具的选择58刀具选择应考虑的主要因素有：

如操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。

被加工工件的材料、性能如金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。加工工艺类别车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。加工工件信息工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。刀具能承受的切削用量辅助因数切削用量三要素，包括主轴转速、切削速度与切削深度。59车刀的选择数控车床使用的刀具从切削方式上分为三类：圆表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具。各类刀具又具有不同的形状和材质。1、车削刀具类型数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准（硬质合金可转位刀片按GB／120761987），刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。

数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具(包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等)。60机夹可转位刀具在固定不重磨刀片时通常采用螺钉、螺钉压板、杠销或楔块等结构。（如图10-15）61常用外圆可转位车刀类型如图10—16所示。62车刀上的硬质合金可转位刀片按(GB／120761987）规定有：等边等角(如正方形、正三角形、正五边形等)、等边不等角(如菱形)、等角不等边(如矩形)、不等角不等边(如平行四边形)圆形等5种（如图10—17所示）6364

选择刀具类型主要应考虑如下几个方面的因素：

(1)一次连续加工表面尽可能多。

(2)在切削过程中刀具不能与工件轮廓发生干涉。

(3)有利于提高加工效率和加工表面质量。

(4)有合理的刀具强度和耐用度。这里着重介绍圆弧形车刀的选用。圆弧形车刀是与普通车削加工用圆弧成型车刀性质完全不同的特殊车刀，它适用于某些精度要求较高的凹曲面零件(见图10--18)或一刀即可完成跨多个象限的外圆弧面零件(见图10一19)的车削。65车削时，圆弧形车刀的切削刃与被加上轮廓曲线作相对“滚动”运动(见图10-19)，这时，车刀在不同的切削位置上，其“刀尖”在圆弧切削刃上也有不同位置(即相切的切点)。66结论：圆弧形车刀切削刃对零件的车削是以无数个连续变化位置的“刀尖”进行的。规定圆弧形车刀刀位点必须在该圆弧刃的圆心位置上。要满足车刀圆弧刃的半径处处等距，则必须保证该圆弧刃具有很小的圆度误差，一般采用特殊的制造工艺(如光学曲线磨削等)加工。圆弧刀刀具参数的设置（如图10-20）x——刀尖在x轴方向的位置z——刀尖在z轴方向的位置I——刀尖半径L——刀头长67铣削加工刀具的选择1．对刀具的基本要求1)铣刀刚性要好铣刀刚性要好的目的有二：一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。2）铣刀的耐用度要高尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，不仅会影响零件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，从而降低了零件的表面质量。68除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要。切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的。总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意加工质量的前提。2．铣刀的种类铣刀种类很多，这里只介绍几种在数控机床上常用的铣刀。(1)面铣刀如图10-21所示，面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，，端部切削刃为副切削刃。血铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿材料为高速钢或硬质含金，刀体为40Cr。69

高速钢面铣刀按国家标准规定，直径d=80～250mm，螺旋角β=10º，刀齿数Z=10～26。硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高、加工效率高、加工表面质量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的上件，故得到广泛应用。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿安装方式的不同，可分为整体焊接式、机夹一焊接式和可转位式三种(见图10-22)．70(2)立铣刀立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀，其结构如图10-23所示，立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。

立铣刀圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀不能作轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。为了能加工较深的沟槽，并保证有足够的备磨量，立铣刀的轴向长度一般较长。为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，刀齿数比较少，容屑槽圆弧半径则较大。一般粗齿立铣刀出数Z=3-4，细齿立铣刀齿数Z=5～8，套式结构Z=10～20，71容屑槽圆弧半径r=2-5mm。当立铣刀直径较大时，还可制成不等齿距结构，以增强抗振作用，使切削过程平稳。标准立铣刀的螺旋角β为40º～45º(粗齿)和30º～35º(细齿)，套式结构立铣刀的β为15º～25º。直径较小的立铣刀，一般制成带柄形式。Φ2～Φ71mm的立铣刀制成直柄；Φ6～Φ