数控刀具的选择解读

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1、 2 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。 3 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 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。 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

2、削加工的效率。 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。 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。 4 数控刀具的类型与特点 5 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

3、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 6 数控刀具的类型与特点 7 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 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% 数控刀具的类型与特点 8 按照切削工艺分： 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 车削刀具图片 铣削刀具图片 钻削刀具图片 镗削刀具图片 数控刀具的类型与特点 9 外圆车刀 内孔车刀

4、螺纹车刀 常用车刀 数控刀具的类型与特点 10 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 常用铣刀 数控刀具的类型与特点 11 铰刀 钻头 丝锥 钻削刀具 数控刀具的类型与特点 12 粗镗刀 精镗刀 镗削刀具 数控刀具的类型与特点 13 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 14 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

5、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。 数控刀具的材料 15 硬质合金刀具 普通 硬质 合金 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

6、合金之间 数控刀具的材料 毛坯尺寸 和材料 使用刀具 主轴转速 (r/min) 进给速度 (mm/min) 侧吃刀量 (mm) 背吃刀量 (mm) 100X80X50 （HRC50） 8，4齿 （超细晶硬质合金） 1000030000.210 16 新型硬质合金 刀具加工实例 加工示意图 加工切削参数 数控刀具的材料 17 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

7、效率比传统刀具高3-10倍。 数控刀具的材料 18 超硬刀具 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 毛坯尺寸 和材料 使用刀具主轴转速 (r/min) 进给速度 (mm/min) 背吃刀量 (mm) 加工时间

8、(min) 60X60X50 （HRC60） R1X8 （CBN） 2000020000.0250.3 19 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 20 硬质合金的分类和标志 P类 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

9、要用于加工短切屑的黑色金属、有色金 属及非金属材料 数控刀具的材料 21 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

10、，而不 是在如何设计与制造上。 数控刀具合理选用 22 数控刀具合理选用 23 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 数控刀具合理选用 24 刀片形状的选择 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。 数控刀具合理选用 25 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

11、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。 数控刀具合理选用 26 刀具前角的作用 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、切削含黑皮表面层的加工条件 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 l正前角大，切削刃锋利 l前角每增加1，切削功率减少 1 l正前角大，刀刃强度下降；负 前角过大，切削力增加 27 后角的影响

12、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 l切削硬材料 l需切削刃强度高时 大后角用于 l切削软材料 l切削易加工硬化的材料 刀具前角的作用 28 主偏角的影响 l 进给量相同时，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

13、时 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 刀具前角的作用 副偏角的影响 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 29 副偏角具有减少 已加工表面与刀 具摩擦的功能。 一般为515 刀具副偏角的作用 30 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

14、发生脆 性损伤，故需有 刃倾角。推荐车 削时为35； 铣削时1015 刀具刃倾角的作用 31 刀尖圆弧半径的影响 l刀尖圆弧半径大，表面粗糙度下降 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 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 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 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 刀尖圆弧半径的作用 32 可转位车刀的选用 切削范围代 号 断

15、屑槽 形状 特 点 精加工切 削 F H 精加工专用断屑槽 轻切削 S H 适合用于小切深,大进给 大的前角刃口锋利 中切削 M V 适用于仿形向上切削加工 正角刀棱锋利 准重切削 G H 大进给粗加工 断续、黑皮切削 两面均有断屑槽 重切削 H X 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 33 可转位铣刀 的选用特点 可转位铣 刀的选用 类型的选择 可转位面铣刀、立铣刀、槽铣

16、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，有多种角度组合型式 刀片牌号和断 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 角度的选择 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 34 可转位铣刀类型的选择 可转位铣 刀的类型 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 可转位槽铣刀：主要有三面刃铣刀、两面刃铣刀、精切槽铣刀 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：用于加工某些特定零件，其型式和尺寸取决 于