数控加工刀具.ppt

第第3 3章章 数控加工刀具数控加工刀具3.1 3.1 数控刀具的特点及分类数控刀具的特点及分类3.1.1 数控刀具的特点o（1）高切削速度，硬质合金刀具切削速度可达500～600m/min，陶瓷刀具可达800～ 1000m/min；o（2）高精度和重复定位精度，一般为3～5μm或者更高；（3）较高的强度、刚度及抗震性；（4）高可靠性和耐磨性，使用寿命长；（5）刀具高度通用化、规格化、系列化3.1.2 数控刀具的种类o1．从结构上可分为：（1）整体式刀具，由整块材料磨制而成，使用时可根据不同用途将切削部分修磨成所需形状2）镶嵌式刀具，有焊接式和机夹式两种3）特殊型刀具，如减振式刀具各种刀具均是由工作部分和夹持部分组成o o2．从加工工艺上可分为：车刀、铣刀、镗刀、钻头等，分别用于机加工的车削、铣削、镗削、钻削这是最常用的分类方法3．从刀具材料上可分为：高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金钢石等3.2 刀具材料o刀具材料的性能主要是耐磨性、韧性和热硬性耐磨性反映在刀具后刀面的磨损及其它形式的磨损，韧性是指刀具整体的抗弯性和抗横向断裂能力，热硬性是指刀具在高速度下与高温材料加工时的硬度保持性能。

天然金刚石聚晶人造金刚石Al2o3陶瓷CBN刀具金属陶瓷（TiC类硬质合金）涂层刀具WC系硬质合金非铁铸造合金高速钢硬度韧性o1．高速钢 含较多钨、铬、钼、钒等合金元素的高合金工具钢，刀具使用前需生产者自行刃磨，适于各种非标准刀具2．硬质合金 是一种由硬的碳化物形成的硬点和金属粘结剂组成的粉末烧结制品 3．超硬刀具 超硬刀具材料是金刚石和立方氮化硼（cubic boron nitride,CBN）的统称，用于超精加工及硬脆材料加工，切削速度比硬质合金刀具提高10~20倍3.3 3.3 数控车削刀具数控车削刀具3.3.1车削刀具类型与结构o车削刀具用于对回转体工件的加工，大致分为三大类：1．圆表面切削刀具，如：外圆车刀、内圆车刀、螺纹车刀、切槽车刀；2．端面切削刀具，如：端面车刀、切断车刀；3．中心孔加工刀具，如：中心孔钻头、镗刀、丝锥等　 图3-2　　车刀的种类3.3.3车削刀具的选用o1．数控车削刀具的一般性要求（1）刀体要求制造精度较高。

（2）刀片一般有断屑槽3）刀片有高的耐用度2．工序对刀具的要求（1）粗车：要求粗车刀具强度高、耐用度好2）精车：要求精车刀具的精度高、耐用度好o3．刀片形状的选择 加工的零件形状是选择刀片形状的第一依据刀具主、副切削刃不得与工件的已加工表面或待加工表面发生干涉4．刀尖半径的选择 （1）选择尽可能大的刀尖圆弧，以获得坚固的切削刃； （2）大刀尖半径时允许使用大的进给量； （3）有振动时，宜选择小的刀尖半径； （4）从断屑可靠性考虑，小余量、小进给量的车削加工，刀尖圆弧半径宜小，反之则宜用较大的刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径、进给速度是影响表面粗糙度的两个因素3.4 3.4 数控铣削刀具数控铣削刀具3.4.1 铣刀的类型 o按形状与用途大致可分为以下几种：1．圆柱铣刀 用于卧式铣床上加工平面，主要用高速钢制造，为侧刃切削刀具，也可镶焊螺旋形硬质合金刀片2．端铣刀（也叫面铣刀） 用于立式铣床上加工平面端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端铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，刀齿材料主要采用效硬质合金，率较高o面铣刀 球头铣刀 三面刃铣刀 仿形铣刀 图3-7 部分铣刀样式o3．立铣刀 用于立式铣床加工。

可加工平面、台阶、槽，是数控机床上用得最多的一种铣刀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4．球头铣刀 它的结构特点是球头上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给，多用于模具加工o5．键槽铣刀o 键槽铣刀主要用于加工圆头平键键槽，也可用于加工开口槽键槽铣刀适用于铣削对槽宽有相应要求的槽类加工，采用仅有两个刀瓣的螺旋齿结构，既像立铣刀又像钻头 o6．三面刃铣刀 用于卧式铣床切槽和加工台阶面，其在两侧端面上都有切削刃 3.4.3 铣削刀具的选用o1．数控铣削刀具的一般性要求刀具的刚性要好、耐用度要高 o2．铣削用刀具的选择o加工较大的平面应选择端面铣刀；加工凹槽、较小的台阶面及平面轮廓应选择立铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面多选用球头铣刀；加工键槽选择键槽铣刀；加工各种直凹槽或圆弧形凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成型铣刀；3．铣刀参数的选择o（1）主偏角kr 主偏角为切削刃与切削平面的夹角（见图3-9）主偏角对径向切削力和切削深度影响很大径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能铣刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小。

铣刀的主偏角有90°、88°、75°、70°、60°、45°等几种o图3-9　面铣刀的主偏角o 90°主偏角铣刀在铣削带凸肩的平面时选用，一般不用于单纯的平面加工该类刀具通用性好（既可加工台阶面，又可加工平面），在单件、小批量加工中选用在加工带凸肩的平面时，也可选用88°主偏角的铣刀 60°和75°主偏角铣刀适用于平面铣削的粗加工75°主偏角铣刀为通用型刀具，适用范围较广60°主偏角铣刀主要用于镗铣床、加工中心上的粗铣和半精铣加工　　45°主偏角铣刀的径向切削力大幅度减小，具有很好的抗振性，适用于镗铣床主轴悬伸较长的加工场合3.53.5 孔加工用刀具孔加工用刀具3.5.1 钻孔刀具o 钻孔用刀具有普通麻花钻、可转位浅孔钻、喷吸钻及扁钻等，最常采用的是普通麻花钻1.可转位浅孔钻：用于钻削直径为30～60mm、孔的深径比小于或等于3的中等浅孔，具有切削效率高、加工质量好的特点，最适用于箱体零件的钻孔加工2.喷吸钻：对深径比大于5而小于100的深孔，因其加工中散热差，排屑困难，钻杆刚性差，易使刀具损坏和引起孔的轴线偏斜，多用喷吸钻3.硬质合金扁钻：刚性较好，适用于钻削大直径孔。

 可转位浅孔钻 喷吸钻 硬质合金扁钻 图3-11 数控钻孔刀具3.5.2 扩孔刀具o标准的扩孔钻一般有3～4条主切削刃 扩孔钻加工时要求的余量较小，主切削刃较短，因而容屑槽浅，刀体的强度和刚度较好另外，扩孔钻的刀齿多，导向性好，切削平稳，加工质量和生产效率都比较高可转位扩孔钻 镗刀 铰刀 图3-12 扩孔、镗孔与铰孔刀具3.5.3 镗孔刀具o按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀 单刃镗刀刚性差，切削时易引起振动，所以镗刀的主偏角选得较大；镗孔径的大小要靠调整刀具的悬伸长度来保证，调整麻烦，效率低，只能用于单件小批生产但单刃镗刀结构简单，适应性较广，粗、精加工都适用 镗削大直径的孔时，可选用双刃镗刀3.5.4 铰孔刀具o 加工精度为IT7~IT10级，表面粗糙度Ra为0.8~1.6μm的孔时，多选用通用标准铰刀 铰刀工作部分包括切削部分与校准部分切削部分为锥形，担负主要切削工作。

校准部分的作用是校正孔径、修光孔壁和导向校准部分包括圆柱部分和倒锥部分，圆柱部分保证铰刀直径和便于测量，倒锥部分可减少铰刀与孔壁的摩擦，减小孔径扩大量3.63.6　数控机床工具系统　数控机床工具系统3.6.1工具系统简介o数控机床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)和夹头等装夹工具部分1．整体式工具系统 整体式工具系统（TSG）组成如图3-13所示，它把工具柄部和装夹刀具的工作部分做成一体，要求不同工作部分都具有同样结构的刀柄，以便与机床的主轴相连，所以具有可靠性强、使用方便、结构简单、调换迅速及刀柄的种类较多等特点•图3-13　整体式刀具系统 图3-14　模块式刀具系统2．模块式数控刀具系统o 所谓“模块式”（图3-14），是指将整体式刀杆分解成柄部(主柄模块)、中间连接块(中间连接模块)、工作头部(工作模块)三个主要部分，使用者可根据加工要求，将这三部分模块，任意组合成钻、铣、镗、铰及攻螺纹的各种工具，以进行切削加工　　 o 模块式工具系统可分为镗铣类模块式工具系统（适合在数控镗铣床、加工中心上使用）和车削模块式工具系统（适合在数控车床、车削中心上使用）。

模块式工具克服了整体式工具功能单一、加工尺寸不易变动的不足，显示出其经济、灵活、快速、可靠的特点目前世界上模块式工具系统有几十种结构，其区别主要在于模块之间的定位方式和锁紧方式不同　 o近几年国际上出现了以“HSK”工具系统逐步替代各厂商研发的其他各类工具系统的发展趋势欧洲发达国家沿用德国DIN69893-1号HSK工具系统标准，国际标准化组委会为其制定了ISO/DIS标准HSK工具系统具有动、静刚度高，定位（回转）精度好，允许转速高（≤150000r/min）等特点，使用范围几乎覆盖所有刀具领域。