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1、2 1数控机床刀具的特点2 2金属切削刀具2 3刀具常用材料2 4数控机床刀具分类2 5常用数控刀具结构2 6数控机床刀具的选择2 7数控加工刀具选择的典型实例 数控切削刀具 2 1数控机床刀具的特点 标准化 数控机床刀具的特点 系列化 规格化 模块化 通用化 具有较高的强度 较好的刚度和抗振性能 对数控刀具有如下要求 高精度 高可靠性和较强的适应性 能够满足高切削速度和大进给量的要求 刀具耐磨性及刀具的使用寿命长 刀具材料和切削参数与被加工件材料之间要适宜 刀片与刀柄要通用化 规格化 系列化 标准化 相对主轴要有较高位置精度 转位 拆装时要求重复定位精度高 安装调整方便 2 2刀具常用材料
2、刀具切削部分的材料应具备如下性能 高的硬度 足够的强度和韧性 高的耐磨性和耐热性 优良的导热性 良好的工艺性与经济性 刀具材料 硬质合金 高速钢 陶瓷 聚晶金刚石 PCD 立方氮化硼 CBN 高合金工具钢 具有良好的工艺性 能制成复杂的刀具 包括 W系高速钢和Mo系高速钢 切削速度通常小于30m min 一 高速钢 二 硬质合金 比高速钢硬得多 允许的切削速度比高速钢高4 10倍 切削速度可达100m min以上 材料越硬就越脆 越耐磨 在使用时需要高速平稳 防止冲击和振动 数控机床上常用高速钢刀具和硬质合金刀具 国际标准化组织规定 切削加工用硬质合金按其排屑类型和被加工材料分为三大类 K类
3、P类和M类 类似于国家标准中的YG类 YT类 和YW类 根据被加工材料及适用的加工条件 每大类中又分为若干组 用两位阿拉伯数字表示 每类中组号数字越大 其耐磨性越低 韧性越高 因此 组号数字越大 可选用越大的进给量和切削深度 而切削速度则应越小 从另一个方面讲 组号数字越小 硬度越高 韧性越差 适用于精加工 反之 组号数字越大 适用于粗加工 钨钴类 钨钛钴类 钨钛钴钽 铌 类 ISO标准代号是K类 国内代号为YG 适合加工短切屑黑色金属 铸铁 有色金属以及非金属 ISO标准代号是P类 国内代号为YT 适合加工长切屑黑色金属 塑性好的低碳钢 常用于加工钢材 ISO标准代号是M类 国内代号为YW
4、综合性能好 既可加工铸铁又可加工钢材及有色金属 常用于不锈钢 硬质合金的常见类型 陶瓷特耐高温 在2000度条件下 仍具有高的硬度 非常耐磨 耐磨性是硬质合金的5倍 但是 韧性很低 不能承受冲击 适用于精加工和高速切削 三 陶瓷 四 立方氮化硼 立方氮化硼刀具适用于加工高硬度淬火钢 冷硬铸铁和高温合金材料 它不宜加工塑性大的钢件和镍基合金 也不适合加工铝合金和铜合金 通常采用负前角的高速切削 硬度很高 耐磨性好 硬质合金的60 80倍 有锋利的刀刃 在以车代磨加工淬火钢时 可用陶瓷 立方氮化硼刀具 加工有色金属和非金属材料 砂轮修磨时 可用聚晶金刚石刀片 五 聚晶金刚石 六 表面涂层材料 涂层
5、材料是在韧性较好的硬质合金基体上或高速钢基体上 涂覆一层耐磨性较高的难熔金属化合物而制成 涂层刀具有比基体高得多的硬度 抗氧化性能 抗粘接性能以及低的摩擦系数 高速钢基体涂层刀具耐用度可提高2 10倍 硬质合金基体刀具提高1 3倍 加工材料硬度愈高 涂层效果愈好 在刀具寿命相同的前提下 可提高切削速度25 30 涂层刀具经过钝化处理 切削刃锋利程度减小 不适合进给量很小的精密切削 2 3数控机床刀具分类 高速钢刀具 硬质合金刀具 立方氮化硼刀具 陶瓷刀具 车削刀具 孔加工刀具 金刚石刀具 整体式 焊接式 内冷式 机夹式 减振式 铣削刀具 刀具材料 刀具结构 切削工艺 2 4常用数控刀具结构 一
6、 整体式刀具结构 整体式刀具是指刀具切削部分和夹持部分为一体式结构的刀具 制造工艺简单 刀具磨损后可以重新修磨 二 机夹式刀具结构 机夹式刀具分为机夹可转位刀具和机夹不可转位刀具 数控机床一般使用标准的机夹可转位刀具 依靠螺钉旋紧压靠杠杆 由杠杆的力压紧刀片达到夹固的目的 机夹可转位刀具一般由刀片 刀垫 刀体和刀片定位夹紧元件组成 三 可转位刀片的代码 机夹式可转位刀片的代码由10位字符组成 四 加工中心的工具系统 数控工具系统 为刀具系统 换刀系统 常用W 外凸六边形 S 正方形 T 等边三角形 R 圆形 D 55 菱形 V 35 菱形 第7位数值表示刀尖圆弧半径 链条式 转盘式 加工中心的
7、刀库 1 刀柄 刀柄是机床主轴和刀具之间的连接工具 能够安装各种刀具 已经标准化和系列化 加工中心上一般采用7 24圆锥刀柄 这类刀柄不自锁 换刀方便 实训时使用的是BT40 高速加工时用直刀柄 或叫短刀柄HSK 2 工具系统 工具系统一般由与机床主轴连接的刀柄 延伸部分的连杆和工作部分的刀具组成 镗铣类工具系统分为整体式结构和模块式结构两类 整体式结构 将刀柄和连杆制造在一起 我国TSG82属于这类 缺点是使用的锥柄型号较多 模块式结构 由主柄模块 中间模块和工作模块组成 如瑞士的山特维克公司的模块式刀具系统 一 选择刀具时应考虑的因素 1 被加工工件的材料类别 黑色金属 有色金属或合金 2
8、 工件毛坯的成形方法 铸造 锻造 型材等 3 切削加工工艺方法 车 铣 钻 扩 铰 镗 粗加工 半精加工 精加工等 4 工件的结构与几何形状 精度 加工余量以及刀具能承受的切削用量等因素 5 其他因数包括生产条件和生产类型 2 5数控机床刀具的选择 选择正确的 快速装夹的刀杆刀柄 1 刀具的选择原则 尽可能选择标准化 系统化刀具 精加工时选用无涂层刀片及小的刀尖圆弧半径 选择较大主偏角 大于75 接近90 粗加工时选用负刃倾角刀具 精加工时选用正刃倾角刀具 尽可能选择大的刀杆横截面尺寸 较短的长度尺寸提高刀具的强度和刚度 减小刀具振动 二 刀具的选择 2 选择车削刀具的考虑要点 数控车床一般使
9、用标准的机夹可转位刀具 机夹可转位刀具的刀片和刀柄都有标准 刀片材料采用硬质合金 涂层硬质合金等 数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀 端面车刀 外螺纹刀 切断刀具 内圆刀具 内螺纹刀具 孔加工刀具 包括中心孔钻头 镗刀 丝锥等 刀片的夹紧方式选择 刀片材料选择 刀片尺寸选择 刀尖半径选择 高速钢 硬质合金 涂层硬质合金 陶瓷 立方碳化硼或金刚石 有效切削刃长度 主偏角等 粗加工 工件直径大 要求刀刃强度高 机床刚度大时选大的刀尖半径取大值 反之取较小半径值 可转位刀片的选择 刀片形状选择 依据表面形状 切削方式 刀具寿命等选择前角 刀片形状与刀尖夹角和断屑槽 3 选择铣削刀具的考虑要点 在数控
10、铣床上使用的刀具主要是立铣刀 面铣刀 球头刀 环形刀 鼓形刀和锥形刀等 铣刀类型的选择 加工较大平面选择面铣刀 加工凸台 凹槽 平面轮廓选择立铣刀 加工曲面较平坦的部位常采用环形 牛鼻刀 铣刀 曲面加工选择球头铣刀 加工空间曲面模具型腔与凸模表面选择模具铣刀 加工封闭键槽选键槽铣刀 面铣刀主要参数选择 直径 几何参数 圆形刀片铣刀 球头刀主要参数选择 立铣刀主要参数选择 铣刀参数的选择 各种孔加工刀具 2 7数控加工刀具选择的典型实例 实训目的 1 了解数控加工对刀具的要求 刀具材料 刀具应用范围 2 熟悉可转位刀片的代码含义 标注方法以及选用 3 了解数控机床工具系统 4 学会数控机床刀具的
11、选用方法 实训难点与重点 1 可转位刀片 2 数控加工工具系统 加工如图所示零件 零件材料 45 钢毛坯尺寸 36 100mm 为该加工选择刀具 一 数控车削刀具的选择 数控铣床上加工如图所示零件 零件材料 HT200毛坯尺寸 170mm 110mm 50mm 二 数控铣削刀具的选择 选择加工该零件的加工刀具 零件上表面加工采用面铣刀 一次完成切削 刀径比面宽20 可选 125 加工零件的 60外圆柱面及其台阶面采用立铣刀 一次完成切削 可选 63 铣削外轮廓时 立铣刀直径的大小不受加工表面形状的限制 通常不要选得太大或太小即可 可选 25 选择加工孔的刀具时 刀具的直径要与所加工孔的尺寸相适
12、应 如下表所示 刀具材料具备的性能 5 良好的工艺性与经济性 刀具不但要有良好的切削性能 本身还应该易于制造 这要求刀具材料有较好的工艺性 如锻造 热处理 焊接 磨削 高温塑性变形等功能 经济性也是刀具材料的重要指标之一 选择刀具时 要考虑经济效果 以降低生产成本 硬质合金代号数组规律 刀具材料 涂层材料 刀具分类 第2章数控刀具及选用 整体式刀具 刀具分类 焓接式刀具 刀具分类 机夹式刀具 刀具分类 内冷式刀具 中心冷却 刀具分类 减振刀具 刀具分类 铣削刀具 刀具分类 车削刀具 外圆车刀 内孔车刀 螺纹车刀 刀具分类 孔加工刀具 车刀常见夹装方式 车刀常见刀片形状 D型55 R型 T型60
13、 V型35 W型80 外圆车刀 内孔车刀 可转位车刀柄的选择 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 常见数控车刀 车刀片形状的选择 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 刀片形状的选择 车刀片形状的选择 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
14、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 刀尖圆弧半径的作用 第2章数控刀具及选用 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2 3倍 断屑槽的作用 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 常见数控铣刀 面铣刀主要参数选择 铣刀直径在 16 630 粗铣时直径选小的 精铣时最好能包容待加工表面的整个宽度 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
15、 有利于防止工件边缘产生崩落 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 进给抗力大 易振动 要求机床具有较大功率和刚性 面铣刀主要参数选择 依据工件材料和刀具材料以及加工性质确定其几何参数 铣削加工通常选前角小的铣刀 强度硬度高的材料选负前角 工件材料硬度不大选大后角 硬的选小后角 粗齿铣刀选小后角 细齿铣刀取大后角 铣刀的刃倾角通常在 度 主偏角在 度 圆形刀片铣刀 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 立铣刀主要参数选择 a 刀具半径r应小于零件内轮廓最小曲率半径 b 零件的
16、加工高度H 1 4 1 6 rc 不通孔或深槽选取l H 5 10 mmd 加工外形及通槽时选取l H r 5 10 mme 加工肋时刀具直径为D 5 10 bf 粗加工内轮廓面时 铣刀最大直径DD d 2 sin 2 1 1 sin 2 球头刀主要参数选择 曲面精加工时采用球头铣刀 球头铣刀的球半径应尽可能选得大一些 以增加刀具刚度 提高散热性 降低表面粗糙度值 加工凹圆弧时的铣刀球头半径必须小于被加工曲面的最小曲率半径 各种刀柄 镗刀柄 莫式锥度刀柄 快换式丝锥刀柄 钻夹头刀柄 刀尖不过工件中心的影响 数控车削刀具的选择实训 90 外圆车刀 4mm切槽刀 数控车削刀具的选择实训 普通外螺纹车刀 4mm切槽刀 数控铣削刀具的选择实训 零件及去除材料部分 125面铣刀 数控铣削刀具的选择实训 63立铣刀 13麻花钻 22锪孔刀 38钻 数控铣削刀具的选择实训 40精镗刀 39 7粗镗刀 25立铣刀 球头刀主要参数选择 各种刀柄 侧向夹紧式 液压夹紧式 冷缩夹紧式 弹簧夹头式 各种刀柄 第2章数控刀具及选用 低速刀柄 高速刀柄 各种刀柄 第2章数控刀具及选用 增速刀柄 中心冷却刀柄 多刀
