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1、数控刀具的种类数控刀具是指与数控机床(包括加工中心、数控车床、数控镗铣床、数控钻床、自动线以及 柔性制造系统)相配套使用的各种刀具的总称,是数控机床不可缺少的关键配套产品。在国 外数 控刀具发展很快,品种很多,已形成系列。在我国,由于对数控刀具的研究开发起步较晚,数控 刀具成了工具行业中最薄弱的一个环节。数控刀具的落后已经成为影响我国国产和进口数 控机床 充分发挥作用的主要障碍。 数控刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点,一般应包括刀具及连接刀柄: 刀柄要连接刀具并装在机床的动力头上,因此已逐渐标准化和系列化。近年来,快速发展的数 控 加工技术促进了数控刀具的发展。每当一种新型数
2、控刀具产品的面市,会使数控加工技术跃 上一 个新台阶,产生巨大的经济和社会效益。 数控刀具的分类方法很多。一般可按下列方法进行分类。 1.按刀具切削部分的材料分 按刀具切削部分的材料可分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、 金 刚石刀具和涂层刀具等。 2.按刀具的结构形式分 按刀具的结构形式可分为整体式、镶嵌式和特殊形式等。 (1)整体式。整体式包括钻头和立铣刀等。 (2)镶嵌式。镶嵌式包括刀片采用焊接和机夹式等。 (3)特殊形式。特殊形式包括复合式和减振式等。 3。按切削加工工艺分 按切削加工工艺可分为车削刀具、铣削刀具、钻削刀具和镗削刀具等。 (1)车削刀具。车削刀具包括
3、外圆车刀、内孔车刀、切槽(断)刀、端面车刀、螺纹车刀等: (2)铣削刀具。铣削刀具包括面铣刀、立铣刀和螺纹铣刀等。 (3)钻削刀具。钻削刀具包括钻头、铰刀和丝锥等。 (4)镗削刀具。镗削刀具包括粗镗刀和精镗刀等。,。21 数控刀具与传统刀具的特征比较 随着高刚度整体铸造床身、高速运算数控系统和主轴动平衡等新技术的采用,以及刀具材料 的不断发展,现代切削加工朝着高速、高精度和强力切削方向发展,因此现代切削刀具与传统 的 刀具有着本质的区别。 “数控刀具”特指与加工中心、数控车床、数控镗铣床、数控钻床等 先进高 效的数控机床相配套使用的整体合金刀具、超硬刀具、可转位刀片、工具系统和可转位刀 具等,
4、11.2 数控刀具的特点数控刀具以其高效、精密、高速、耐磨、长寿命和良好的综合切削性能取代了传统的刀具 我国是机床大国,据统计,OT 年中国数控机床年产量达到 12.3 万台,提前 3 年超额完成 “十 一五”规划年产 10 万台的目标,数控机床年产量已居世界首位。zO01 年到OT 年,中国机 床全 行业累计生产数控机床 40 万台,数控机床的品种从几百种发展到近两千种,国产数控机床市 场占 有率已从00 年的 21%,上升到OT 年的锶%。每年配套消耗的数控刀具费用预计将会达 到 乃亿30 亿元,数控刀具市场具有广阔的发展前景。因此,数控刀具的性能和质量直接影响到 数 百万台昂贵的数控机床
5、生产效率的高低和加工质量的好坏,也直接影响到整个机械制造工业 的生 产技术水平和经济效益。数控刀具与传统刀具的特征比较如表 11。1 所示。表 11,1数控刀具与传统刀具的特征比较序号项 目传统切削刀具数控刀具刀具材料普通工具钢、高速钢、焊接硬质合 金等粉末冶金高速钢、硬质合金、PCD、CBN、Co-HsS、 陶瓷、涂层刀具等刀具硬度低,高速钢:HRC高,OHRA 以上被加工零件硬度低高,可对高硬材料实现“以车代磨”切削速度加工钢、铸铁:v30m/min加工钢、铸铁:可转位涂层刀片切削速度可达380m/min加工铸铁,CBN 刀片切削速度可达 100O2O00m/min;力口工铝合金:PCD
6、刀具切削速 度可达 5OO0m/min 或更高刀具制造精度十微米级微米级关键技术一般机械制造、切削原理、热处理、 专机、专用工装及工艺CAD/CAM、材料力学、精密机械寺刂造、数控加 工技术、粉末冶金、纳米技术、涂层技术,以及涉 及 CAX、u、0A 等计算机信息化管理技术等刀具消耗费用 和金属切除量传统高速钢刀具约占全部刀具费 用的 65%,切除的切屑仅占总切屑 的 28%可转位刀具、硬质合金刀具及超硬刀具占全部费 用的%,切除的切屑占总切屑的 68%刀具使用机床一般金属切削机床数控车床、数控铣床、加工中心、流水线专机以 及柔性生产(刀具制造用 关键设备专机、刚性生产数控工具磨床、加工中心、
7、数控车床、合金线材、 刀片压制烧结专用设备、刀片深度加工数控磨床、 柔性生产等资金投入和 企业规模以通用机床和专机为主,追求低成 本、大规模生产,劳动密集型,资金 投入总量不限以数控机床为主,追求差异化,多品种、小批量, 资金投入数千万元,属于知识、人才和资金密集型人力资源产业工人占多数,单一技术,整体 素质要求一般技术开发、营销、服务、数控技术工人占多数, 从业人员综合素质要求高国内产业状况传统产业,制造成本高,劳动率低, 从业人员占全部工具行业的 95%以 上,市场占有额递减高技术产业,制造成本低,技术开发费用高,从 业人员占全部工具行业的 5%以内,市场占有额递 增数控刀具112。2 数
8、控刀具的特点 为了适应数控机床对刀具要求高效 1 多能、快换和经济的目的,数控机床所用刀具应具备以 下特点。(1)刀片及刀柄高度的通用化、规格化和系列化。 (2)刀片或刀具的耐用度及其经济寿命指标的合理性。 (3)刀具或刀片几何参数和切削参数的规范化、典型化。 (4)刀片或刀具材料及切削参数与被加工零件材料之间应相匹配。 (5)刀具应具有较高的精度,包括刀具的形状精度、刀片及刀柄对机床主轴的相对位置精度。 (6)刀片及刀柄的转位及拆装的重复精度。 (7)刀柄的强度要高,刚性及耐磨性要好。 (8)刀柄或工具系统的装机重量有限制。 (9)刀片及刀柄切入的位置和方向有要求。 (10)刀片、刀柄的定位
9、基准及自动换刀系统要优化。“榔“中枷 驷钔弼 一一一 一一 一一数控车削刀具“31 数控车削刀具的类型 数控车削刀具是指数控车床上所用的各种刀具的统称。其一般分类如下。 1.按加工功能分 数控车削刀具按加工功能主要分为内外端面车刀、内外轮廓车刀、内外切槽刀、内外螺纹 车 刀、外圆车刀及内孔车刀,如图 II。1 所示。3 (a)1 一外(内)端面车刀 2 一外(内)轮廓车刀 3 一外(内)切槽刀 4 一外圆(内孔)车刀 5 一外(内) 螺纹车刀 图 11.1 数控车刀的主要类型 2.按切削刃形状分 数控车削刀具按切削刃形状可分为尖形车刀、圆弧形车刀和成形车刀 3 类。 (1)尖形车刀。尖形车刀是
10、指以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖(同时也为其刀位点)由直线形的主、副切削刃构成,如 90内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(棚鼬讪车 兀 以及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。 用这类车刀加工零件时,其零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃怔 移后得到,它与另两类车刀加工时所得到的零件轮廓形状的原理是截然不同的。 尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同,但应以是否适合 数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑,并应兼顾刀尖本身的强度。(2)圆弧形车刀。如图 11。2 所示,圆弧形车刀是较为特殊的数 控加工用车刀,它是以圆度误差或线
11、轮廓误差很小的圆弧形切削 刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃上每一点都是圆弧形车刀的刀尖, 因此,刀位点不在圆弧上,而在该圆弧的圆心上,编程时要进行刀 具半径补偿。 当某些尖形车刀或成形车刀(如螺纹车刀)的刀尖具有一定的 圆弧形状时,也可作为这类车刀使用。 圆弧形车刀可以用于车削内、外表面,特别适宜于车削精度要 求较高的凹曲面或大外圆弧面,以及尖形车刀所不能完成的加工。 选择车刀圆弧半径大小时应考虑两点:一是车刀切削刃的圆弧半径 应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径,以免发生加工干涉;二是该半径不宜选择太小,否则既难于制造,还会因其切削刃强度太弱或刀体散热能力差,使 车 刀容易受到损坏。 (3)
12、成形车刀。成形车刀俗称样板车刀,其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺 寸决定。在数控车削加工中,常见的成形车刀有小半径圆弧车刀、非矩形槽车刀和螺纹车刀 等。 在数控车削加工中,应尽量少用或不用成形车刀,当确有必要选用时,则应在工艺准备文件或 加 工程序单上进行详细说明。11.32 机夹可转位式外圆车刀的 ls0 代码 1.代码表示方法 Iso 标准和我国标准规定了机夹可转位式外圆车刀的代码。其代码用一组给定意义的字母和 数字表示。代码共有 10 个号位,前 9 个号位必须使用,第 10 号位仅用于符合标准规定的精密 级 车刀。各号位代号所表示的内容如表 11.2 所示。表 11.2机夹可转位式外圆车刀的各位代号及表示内容亠廿又车图 11.2 圆弧形车刀号 位表示内容代号规定刀片的夹紧方式1 位字母,如表 11.3 所示刀片的形状1 位字母,如表 5.3 所示车刀的头部形状l 位字母,如表 1I。4 所示车刀刀片法后角大小l 位字母,如表 5.4 所示车刀的切削方向l 位字母,如表 5.11 所示车刀的高度2 位数字,取车刀刀尖高度的数值,如刀尖高度为 25mm 的车刀代号 为 25
