教学课件：第三章-数控刀具的选用.ppt

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1、2023/5/301第三章数控刀具的选用美、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。12023/5/302第三章数控刀具的选用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22023/5/303第三章数控刀具的选用

2、n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。n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。n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。n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；n成为现代数控加工技术的关键技术；n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32023/5/304第三章数控刀具的选用数控刀具的类型

3、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。42023/5/305第三章数控刀具的选用数控刀具的类型与特点52023/5/306第三章数控刀具的选用按照刀具结构分：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%62023/5/307第三章数控刀具的选用按照切削工艺分：车削刀

4、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72023/5/308第三章数控刀具的选用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82023/5/309第三章数控刀具的选用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92023/5/3010第三章数控刀具的选用铰刀钻头丝锥数控刀具的类型与特点钻削刀具102023/5/3011第三章数控刀具的选用粗镗刀精镗刀数控刀具的类型与特点镗削刀具112023/5/30

5、12第三章数控刀具的选用数控刀具的材料切削刀具材料的硬度和韧性 1923年发明的硬质合金(WC-Co)，其后因添加了TiC、TaC而改善了耐磨性，1969年开发了CVD技术，使涂层硬质合金快速普及。自1974年起，开发了TiC-TiN系金属陶瓷122023/5/3013第三章数控刀具的选用数控刀具的材料高速钢刀具高速钢(HSS)刀具过去曾经是切削工具的主流，随着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开发了各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具，高速钢凭藉其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面优良的综合性能，在切削某些难加工材料以及在复杂刀具，特别是切齿刀具、拉刀和立铣刀造中仍有较大的比重。

6、但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质合金工具代替。132023/5/3014第三章数控刀具的选用硬质合金刀具普通硬质合金数控刀具的材料新型硬质合金超细晶粒硬质合金涂层硬质合金金属陶瓷粒径在1m以下，这种材料具有硬度高、韧性好、切削刀可靠性高等优异性能保持了普通硬质合金机体的强度和韧性，又使表面有很高的硬度和耐磨性TiC(N)基硬质合金，其性能介于陶瓷和硬质合金之间新型硬质合金刀具加工实例142023/5/3015第三章数控刀具的选用新型硬质合金刀具加工实例数控刀具的材料加工示意图加工切削参数毛坯尺寸毛坯尺寸和材料和材料使用刀具使用刀具主轴转速主轴转速(r/min)进给速度进给速度(mm/mi

7、n)侧吃刀量侧吃刀量(mm)背吃刀量背吃刀量(mm)100X80X50（HRC50）8，4齿齿（超细晶硬质合金）（超细晶硬质合金）1000030000.210152023/5/3016第三章数控刀具的选用数控刀具的材料陶瓷刀具n不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工；n可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料；n刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数；n可进行高速切削或实现“以车、铣代磨”，切削效率比传统刀具高3-10倍。162023/5/3017第三章数控刀具的选用数控刀具的材料超硬刀具是指比陶瓷材料更硬的刀

8、具材料。包括：单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚石等。超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。许多切削加工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的应用而起，故超硬刀具已成为切削加工中不可缺少的重要手段。超硬刀具加工实例172023/5/3018第三章数控刀具的选用超硬刀具加工实例数控刀具的材料加工模具示意图高速加工切削参数毛坯尺寸毛坯尺寸和材料和材料使用刀具使用刀具主主轴转轴转速速(r/min)进给进给速度速度(mm/mi

9、n)背吃刀量背吃刀量(mm)加工加工时间时间(min)60X60X50（HRC60）R1X8（CBN）2000020000.0250.3182023/5/3019第三章数控刀具的选用硬质合金的分类和标志P类数控刀具的材料蓝色（包括P01P50),系高合金化的硬质合金牌号。这类合金主要用于加工长切屑的黑色金属M类，黄色（包括M10M40），系中合化的硬质合金牌号。这类合金为通用型，适于加工长切屑或短切屑的黑色金属及有色金属切削刀具用硬质合金根据国际标准ISO分类，把所有牌号分成用颜色标志的三大类，分别用P、M、K表示M类K类红色（包括K10K40），系单纯WC的硬质合金牌号。主要用于加工短切屑的

10、黑色金属、有色金属及非金属材料192023/5/3020第三章数控刀具的选用数控刀具的材料课堂讨论根据国际标准ISO分类的硬质合金牌号P、M、K，分别相当于我国国家标准的哪一类硬质合金？202023/5/3021第三章数控刀具的选用市场经济不断地推进，现代企业在高目标和低成本的追求过程中，已逐渐改变了传统的“大而全”、“小而全”的模式，取而代之的是以投入最小的人力、物力获得最大效益的“主题”生产。体现在金属切削刀具领域，成本已不再是简单的购买刀具的费用，一方面，采用什么样的刀具会影响到产品工艺、机床的选型和配置、生产效率、产品质量等，因而受到越来越多的重视；另一方面，自制刀具是否划算？人力物力

11、的投入也成为企业考虑的问题。企业内部的成本核算推进了生产过程的专业化服务。因此，对一般机械加工企业来说，刀具的配置，更多的是如何选、如何用，而不是在如何设计与制造上。数控刀具合理选用212023/5/3022第三章数控刀具的选用数控刀具合理选用222023/5/3023第三章数控刀具的选用可转位车刀的选用刀片的夹紧方式各种夹紧方式是为适用于不同的应用范围设计的。为了帮助您选择具体工序的最佳刀具，按照适合性对它们分类，适合性有1-3个等级，3为最佳选择。山特维克可乐满车刀的夹紧方式选择232023/5/3024第三章数控刀具的选用可转位车刀的选用刀片形状的选择正型（前角）刀片：正型（前角）刀片：

12、对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。负型（前角）刀片：负型（前角）刀片：对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。242023/5/3025第三章数控刀具的选用可转位车刀的选用刀片形状的选择根据加工轮廓选择刀片形状一般外圆车削常用80凸三角形、四方形和80菱形刀片；仿形加工常用55、35菱形和圆形刀片；在机床刚性、功率允许的条件下，大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小的刀片。252023/5/3026第三章数控刀具的选用刀具前角的作用大负前角用于大负前角用于l切削硬材料 l需切削刃强度大，以适应断续切削、

13、切削含黑皮表面层的加工条件 大正前角用于大正前角用于l切削软质材料l易切削材料l被加工材料及机床刚性差时 前角前角对切削力、切屑排出、切削、刀具耐用度影响都很大前角的影响前角的影响l正前角大，切削刃锋利l前角每增加1，切削功率减少1l正前角大，刀刃强度下降；负前角过大，切削力增加262023/5/3027第三章数控刀具的选用刀具后角的作用后角的影响后角的影响l后角大，后刀面磨损小 l后角大，刀尖强度下降 小后角用于小后角用于l切削硬材料 l需切削刃强度高时 大后角用于大后角用于l切削软材料 l切削易加工硬化的材料 272023/5/3028第三章数控刀具的选用主偏角的作用主偏角的影响l进给量相

14、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l主偏角小，分力a也随之增加，加工细长轴时，易发生挠曲l主偏角小，切屑处力性能变差l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l切深小的精加工 l切削细而长的工件 l机床刚性差时 小主偏角用于l工件硬度高，切削温度大时 l大直径零件的粗加工 l机床刚性高时 余偏角余偏角等于90减主偏主偏角角，其作用是缓和冲击力，对进给力，背向力，切削厚度都有影响282023/5/3029第三章数控刀具的选用副偏角的作用副偏角副偏角具有减少已加工表面与刀具摩擦的功能。一般为515副偏角

15、的影响l副偏角小，切削刃强度增加，但刀尖易发热l副偏角小，背向力增加，切削时易产生振动l粗加工时副偏角宜小些；而精加工时副偏角则宜大些292023/5/3030第三章数控刀具的选用刃倾角的作用刃倾角的影响l刃倾角为负时，切屑流向工件；为正l时，反向排出l刃倾角为负时，切削刃强度增大，但切削背向力也增加，易产生振动刃倾角刃倾角是前刀面倾斜的角度。重切削时，切削开始点的刀尖上要承受很大的冲击力，为防止刀尖受此力而发生脆性损伤，故需有刃倾角。推荐车削时为35；铣削时1015302023/5/3031第三章数控刀具的选用刀尖圆弧半径的作用刀尖圆弧半径的影响刀尖圆弧半径的影响l刀尖圆弧半径大，表面粗糙度

16、下降l刀尖圆弧半径大，刀刃强度增加l刀尖圆弧半径过大，切削力增加，易产生振动l刀尖圆弧半径大，刀具前、后面磨损减小l刀尖圆弧半径过大，切屑处理性能恶化刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径对刀尖的强度及加工表面粗糙度影响很大，一般适宜值选进给量的23倍刀尖圆弧小用于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312023/5/3032第三章数控刀具的选用可转位车刀的选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

17、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 断屑槽断屑槽的参数直接影响到切削的卷曲和折断，目前刀片的断屑槽形式较多，各种断屑槽刀片的使用情况不尽相同，选用时一般参照具体的产品样本MITSUBISHI推荐的适用于加工钢材的断屑槽形322023/5/3033第三章数控刀具的选用可转位铣刀可转位铣刀的选用特点的选用特点可转位铣可转位铣刀的选用刀的选用类型的选择类型的选择可转位面铣刀、立铣刀、槽铣刀、专用铣刀等可转位铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多

18、种角度组合型式刀片牌号和断刀片牌号和断屑槽形的选择屑槽形的选择可转位铣刀直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸为满足不同用户的需要，同一直径的可转位铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型齿数的选择齿数的选择角度的选择角度的选择直径的选择直径的选择合理选择刀片硬质合金牌号的主要依据是被加工材料的性能和硬质合金的性能。用于铣削的刀片槽形一般有轻型、中型和重型旋转刀具的选择332023/5/3034第三章数控刀具的选用可转位铣刀类型的选择可转位铣刀类型的选择可转位铣可转位铣刀的类型刀的类型可转位面铣刀：可转位面铣刀：主要用于加工较大平面选择，主要有平面粗铣刀、平面精铣刀、平面粗精复合铣刀三种可转

19、位槽铣刀：可转位槽铣刀：主要有三面刃铣刀、两面刃铣刀、精切槽铣刀旋转刀具的选择可转位立铣刀：可转位立铣刀：主要用于加工凸台、凹槽、小平面、曲面等。主要有立铣刀、孔槽铣刀、球头立铣刀、R立铣刀、T型槽铣刀、倒角铣刀、螺旋立铣刀、套式螺旋立铣刀等可转位专用铣刀：可转位专用铣刀：用于加工某些特定零件，其型式和尺寸取决于所用机床和零件的加工要求342023/5/3035第三章数控刀具的选用可转位铣刀齿数（齿距）的选择可转位铣刀齿数（齿距）的选择可转位铣可转位铣刀的齿数刀的齿数粗齿铣刀：粗齿铣刀：大余量粗加工、软材料、切削宽度较大、机床功率较小 中齿铣刀：中齿铣刀：通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属

20、切除率和切削稳定性 密齿铣刀：密齿铣刀：用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工旋转刀具的选择不等分齿距铣刀不等分齿距铣刀：防止工艺系统出现共振，使切削平稳，在铸钢、铸铁件的大余量粗加工中建议优先选用不等分齿距的铣刀352023/5/3036第三章数控刀具的选用可转位铣刀角度的选择可转位铣刀角度的选择可转位铣可转位铣刀的角度刀的角度主偏角：主偏角：可转位铣刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等几种前角：前角：铣刀的前角可分解为径向前角和轴向前角。常用的前角组合形式如下：双负前角、双正前角、正负前角(轴向正前角、径向负前角)三种旋转刀具的选择各种角度中最主要的是主偏角和前角(制造

21、厂的产品样本中对刀具的主偏角和前角一般都有明确说明)铣刀角度铣刀角度的功能的功能362023/5/3037第三章数控刀具的选用旋转刀具的选择可转位铣刀可转位铣刀直径的选择直径的选择立铣刀直径选择：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：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D1.5d（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

22、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372023/5/3038第三章数控刀具的选用刀片牌号和断刀片牌号和断屑槽形的选择屑槽形的选择可转位铣刀可转位铣刀刀片牌号和刀片牌号和断屑槽形断屑槽形一般用户选用可一般用户选用可转位铣刀时，均转位铣刀时，均由刀具制造厂根由刀具制造厂根据用户加工的材据用户加工的材料及加工条件配料及加工条件配备相应牌号的硬备相应牌号的硬质合金刀片质合金刀片P类合金（含金属陶瓷）类合金（含金属陶瓷）：P01P05P10P15P20P25P30P40P50M类合金：类合金：M10M20M30M40K类合金：类合金：K01 K10K20K30K40断屑槽

23、形的选择断屑槽形的选择旋转刀具的选择382023/5/3039第三章数控刀具的选用旋转刀具的选择面铣刀切削刃面铣刀切削刃各角度的功能各角度的功能392023/5/3040第三章数控刀具的选用旋转刀具的选择基本刃形基本刃形前角的正负基本刃形的组合402023/5/3041第三章数控刀具的选用旋转刀具的选择45面铣刀为一般加工首选，背向力大，约等于进给力。加工薄壁零件时，工件会发生挠曲，导致加工精度下降。切削铸铁时，有利于防止工件边缘产生崩落412023/5/3042第三章数控刀具的选用旋转刀具的选择面铣加工视频90面铣刀适用于薄壁零件、装夹较差的零件和要求准确90成形场合，进给力等于切削力，进给

24、抗力大，易振动，要求机床具有较大功率和刚性422023/5/3043第三章数控刀具的选用旋转刀具的选择方肩铣加工视频方肩铣刀铣削开放或封闭的槽、面或孔时均有上佳表现432023/5/3044第三章数控刀具的选用旋转刀具的选择各种高效铣削方法视频：插铣442023/5/3045第三章数控刀具的选用旋转刀具的选择多功能圆刀片铣刀刀片可多次转位，切削刃强度高，切削刃强度高；随切深不同，其主偏角和切屑负载均会变化，切屑很薄，最适合加工耐热合金452023/5/3046第三章数控刀具的选用旋转刀具的选择视频：插铣球头立铣刀通用性：通用性：仿形铣和曲面铣，以坡走铣或螺旋插补铣加工型腔适用于高速加工4620

25、23/5/3047第三章数控刀具的选用旋转刀具的选择加工视频各种整体硬质合金铣刀472023/5/3048第三章数控刀具的选用旋转刀具的选择螺纹铣刀分类螺纹铣刀螺纹铣削的优点：l螺纹铣削免去了采用大量不同类型丝锥的必要性；l加工具有相同螺距的任意螺纹直径；l加工始终产生的是短切屑，因此不存在切屑处置方面的问题；l刀具破损的部分可以很容易地从零件中去除；l不受加工材料限制，那些无法用传统方法加工的材料可以用螺纹铣刀进行加工；l采用螺纹铣刀，可以按所需公差要求加工，螺纹尺寸是由加工循环控制的；l与传统HSS(高速钢)攻丝相比，采用硬质合金螺纹铣削可以提高生产率482023/5/3049第三章数控刀

26、具的选用旋转刀具的选择螺纹铣刀分类圆柱螺纹铣刀：圆柱螺纹铣刀：l它的螺纹切削刃与丝锥不同，刀具上无螺旋升程，加工中的螺旋升程靠机床运动实现；l该刀具既可加工右旋螺纹，也可加工左旋螺纹；l适用于钢、铸铁和有色金属材料的中小直径螺纹铣削，切削平稳，耐用度高。缺点是刀具制造成本较高，结构复杂，价格昂贵机夹螺纹铣刀：机夹螺纹铣刀：l适用于较大直径(如D25mm)的内、外螺纹加工；l刀片易于制造，价格较低，有的螺纹l刀片可双面切削；l抗冲击性能较整体螺纹铣刀稍差492023/5/3050第三章数控刀具的选用旋转刀具的选择丝锥的选择：丝锥的选择：l工件材料的可加工性是攻螺纹难易的关键，对于高强度的工件材料

27、，丝锥的前角和下凹量（前面的下凹程度）通常较小，以增加切削刃强度。下凹量较大的丝锥则用在切削扭矩较大的场合，长屑材料需较大的前角和下凹量，以便卷屑和断屑；l加工较硬的工件材料需要较大的后角，以减小磨擦和便于冷却液到达切削刃，加工软材料时，太大的后角会导致螺孔扩大；l螺旋槽丝锥主要用于盲孔的螺纹加工。加工硬度、强度高的工件材料，所用的螺旋槽丝锥螺旋角较小，这可改善其结构强度丝锥攻螺纹攻螺纹是在数控铣床和加工中心上加工小螺纹孔最常用的方法502023/5/3051第三章数控刀具的选用工具系统选择数控车床工具系统镗铣类整体式工具系统工具系统工具系统是针对数控机床要求与之配套的刀具必须可快换和高效切削

28、而发展起来的，是刀具与机床的接口。工具系统分类工具系统分类镗式铣工类具模系块统模块式刀柄模块式刀柄通过将基本刀柄、接杆和加长杆（如需要）进行组合，可以用很少的组件组装成非常多种类的刀柄。整体式刀柄整体式刀柄用于刀具装配中装夹不改变，或不宜使用模块式刀柄的场合。512023/5/3052第三章数控刀具的选用工具系统选择JT(BT)40-XS16-75123工具系统型号表示方法工具系统型号表示方法1.柄部型式及尺寸柄部型式及尺寸JT：表示采用国际标准ISO7388号加工中心机床用锥柄柄部；BT：表示采用日本标准MAS403号加工中心机床用锥柄柄部；其后数字为相应的ISO锥度号：如50和40分别代表

29、大端直径69.85和44.45的7:24锥度。2.刀柄用途及主参数刀柄用途及主参数XD装三面铣刀刀柄MW-无扁尾氏锥柄刀柄XS装三面刃铣刀刀柄M有扁尾氏锥柄刀柄Z（J）-装钻夹头刀柄（贾式锥度加J）XP装削平柄铣刀刀柄用途后的数字表示工具的工作特性，其含义随工具不同而异。3.工作长度工作长度522023/5/3053第三章数控刀具的选用常用刀柄工具系统面铣刀刀柄整体钻夹头刀柄532023/5/3054第三章数控刀具的选用常用刀柄工具系统镗刀柄542023/5/3055第三章数控刀具的选用常用刀柄工具系统莫式锥度刀柄快换式丝锥刀柄钻夹头刀柄552023/5/3056第三章数控刀具的选用常用刀柄工

30、具系统ER弹簧夹头刀柄ER弹簧夹头侧压式立铣刀柄562023/5/3057第三章数控刀具的选用ISO 7388及及DIN 69871的的A型拉钉型拉钉ISO 7388及及DIN 69871的的B型拉钉型拉钉MAS BT的拉钉的拉钉拉钉拉钉是带螺纹的零件，常固定在各种工具柄的尾端。机床主轴内的拉紧机构借助它把刀柄拉紧在主轴中。数控机床刀柄有不同的标准，机床刀柄拉紧机构也不统一，故拉钉有多种型号和规格拉钉的选择：拉钉的选择：l根据数控机床说明书选择；l对机床自带的拉钉进行测量后来确定注意：注意：如果拉钉选择不当，装在刀柄上使用可能会造成事故。拉钉的种类及选择工具系统572023/5/3058第三章数控刀具的选用58