第七章数控刀具

第七章数控刀具

本章介绍数控刀具的基本特点，数控刀具材料和类型，数控刀具合理选用，可转位车刀和旋转刀具的选用，数控工具系统。本章介绍数控刀具的基本特点，数控刀具材料和类型，数控刀具合理选用，可转位车刀和旋转刀具的选用，数控工具系统。学时：2学时。第七章数控刀具提要

第七章数控刀具 目标掌握数控刀具的基本特点掌握数控刀具材料和类型掌握数控刀具的合理选用了解数控工具系统的结构和工作原理

第七章数控刀具 建议采用多媒体教学和观看录象等方法，增强学生对数控刀具的感性认识，通过实例讲解数控刀具，提高教学效果。

第一节数控刀具的基本特点 数控刀具的类型与特点 • 切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀具切削性能显著提高。 • 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,成为现代数控加工技术的关键技术； • 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。

数控刀具特点 • 有很高的切削效率 • 有高的精度和重复定位精度 • 有很高的可靠性和耐用度 • 刀具尺寸的预调和快速换刀 • 有比较完善的工具系统 • 刀具管理系统 • 刀具在线监控及尺寸补偿系统

数控刀具的类型与特点 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。

数控刀具的类型与特点

可转位单刃微调镗刀 可转位双刃镗刀

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%。按照刀具结构分：数控刀具的类型与特点整体式：钻头、立铣刀等镶嵌式：包括刀片采用焊接和机夹式特殊形式：复合式、减振式等

按照切削工艺分： 数控刀具的类型与特点车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等

数控刀具的类型与特点 内孔车刀外圆车刀螺纹车刀常用车刀

立铣刀 球头刀环形铣刀端铣刀径向铣刀倒角铣刀麻花钻中心钻点钻铰刀槽铣刀螺纹铣刀中心镗镗刀锥铣刀沉头铣刀右旋丝锥用户定义左旋丝锥棒铣刀选择合理的刀具各种数控加工刀具

数控刀具的类型与特点 面铣刀方肩铣刀三面刃和螺纹铣刀整体硬质合金铣刀仿形铣刀常用铣刀

数控刀具的类型与特点 丝锥钻头铰刀钻削刀具

数控刀具的类型与特点 粗镗刀精镗刀镗削刀具

第二节数控刀具材料 切削用刀具材料应具备的性能

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系金属陶瓷切削刀具材料的硬度和韧性

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。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。

硬质合金刀具 新型硬质合金刀具加工实例数控刀具的材料普通硬质合金粒径在1μm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超细晶粒硬质合金新型硬质合金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涂层硬质合金金属陶瓷 TiC(N)基硬质合金，其性能介于陶瓷和硬质合金之间

数控刀具的材料 新型硬质合金刀具加工实例加工示意图加工切削参数

涂层刀具的使用范围相当广，从非金属、铝合金到铸铁、钢以及高强度钢、高硬度钢和耐热合金、钛合金等难加工材料的切削均可使用，且普遍较硬质合金的性能要好。

CVD涂层模 PVD涂层高速钢齿轮滚刀、铣刀、钻头

PCVD涂层刀具 PVD涂层模具

MT-CVD

数控刀具的材料 陶瓷刀具 • 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； • 可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料； • 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； • 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。

超硬刀具 数控刀具的材料超硬刀具加工实例是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。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。

数控刀具的材料 超硬刀具加工实例加工模具示意图高速加工切削参数

数控刀具的材料 硬质合金的分类和标志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表示蓝色（包括P01-P50),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 P类 M类，黄色（包括M10-M40），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 M类红色（包括K10-K40），系单纯WC的硬质合金牌号。主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料 K类

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？

第三节数控刀具合理选用 数控刀具合理选用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

刀片的夹紧方式 山特维克可乐满车刀的夹紧方式选择可转位车刀的选用各种夹紧方式是为适用于不同的应用范围设计的。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。

刀片形状的选择 可转位车刀的选用正型（前角）刀片：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：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。

刀片形状的选择 可转位车刀的选用一般外圆车削常用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。根据加工轮廓选择刀片形状

刀具前角的作用 前角对切削力、切屑排出、切削、刀具耐用度影响都很大

刀具后角的作用

主偏角的作用 余偏角等于 90°减主偏角，其作用是缓和冲击力，对进给力，背向力，切削厚度都有影响

副偏角的作用 副偏角具有减少已加工表面与刀具摩擦的功能。一般为5°～15°

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3°～5°；铣削时10°～15° 刃倾角的作用

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