第2章 数控机床刀具的选择数控机床刀具的选择一、学习目标一、学习目标•掌握刀具材料的种类、特点及应用场合掌握刀具材料的种类、特点及应用场合•了解可转位刀片的优点、代码标记方法了解可转位刀片的优点、代码标记方法•了解镗铣类工具系统的结构类型与特点了解镗铣类工具系统的结构类型与特点•掌握数控刀具选择应考虑的因素掌握数控刀具选择应考虑的因素 二、重点二、重点1 1、刀具材料及其选用（、刀具材料及其选用（2.12.1）） 2 2、、数控机床刀具种类及特点（数控机床刀具种类及特点（2.2)2.2)三、难点三、难点1 1、、数控刀具选择（数控刀具选择（2.4）） 第二章主要内容讲解第二章主要内容讲解 2.1.1 刀具材料应具备的基本性能刀具材料应具备的基本性能 ①① 高硬度高硬度②② 足够的强度和韧性足够的强度和韧性2.1 2.1 刀具材料及其选用刀具材料及其选用③③ 高耐磨性和耐热性高耐磨性和耐热性④④ 良好的导热性良好的导热性⑤⑤ 良好的工艺性好和经济性良好的工艺性好和经济性⑥⑥ 抗粘接性抗粘接性⑦⑦ 化学稳定性化学稳定性 2.1.2 刀具材料的种类及其选用刀具材料的种类及其选用 （（1）高速钢（）高速钢（High Speed Steel，，HSS）） 高速钢是一种含钨（高速钢是一种含钨（W W）、）、钼（钼（M MO O）、）、铬（铬（C Cr r）、）、钒（钒（V V））等合金元素较多的工具钢，等合金元素较多的工具钢，它具有较好的力学性能和良好的工艺性，可以它具有较好的力学性能和良好的工艺性，可以承受较大的切削力和冲击。
承受较大的切削力和冲击 ①① 普通高速钢普通高速钢 国内外使用最多的普通高速国内外使用最多的普通高速钢是钢是W6Mo5Cr4V2（（M2钼系）及钼系）及W18Cr4V（（W18钨系）钢，含碳量为钨系）钢，含碳量为0.7%~0.9%，硬度，硬度63～～66HRC，，不适于高速不适于高速和硬材料切削和硬材料切削 ②② 高性能高速钢高性能高速钢 指在普通高速钢中加入一指在普通高速钢中加入一些合金，如些合金，如Co、、Al等，使其耐热性、耐磨性等，使其耐热性、耐磨性又有进一步提高，热稳定性高如又有进一步提高，热稳定性高如W12Mo3Cr4V3Co5Si、、W6Mo5Cr4V2A1、、W10Mo4Cr4V3Al，硬度达，硬度达67～～69HRC，，可可用于制造出口钻头、铰刀、铣刀等用于制造出口钻头、铰刀、铣刀等 ③③ 粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢 可以避免熔炼钢产可以避免熔炼钢产生的碳化物偏析其强度、韧性比熔炼生的碳化物偏析其强度、韧性比熔炼钢有很大提高可用于加工超高强度钢、钢有很大提高可用于加工超高强度钢、不锈钢、钛合金等难加工材料不锈钢、钛合金等难加工材料用于制用于制造大型拉刀和齿轮刀具，特别是切削时造大型拉刀和齿轮刀具，特别是切削时受冲击载荷的刀具效果更好。
受冲击载荷的刀具效果更好 （（2）硬质合金（）硬质合金（Cemented Carbide）） ①①钨钴类（钨钴类（YGYG））WC+CoWC+Co，，强度好，硬度和耐磨性较差，强度好，硬度和耐磨性较差，用于加工脆性材料、有色金属和非金属用于加工脆性材料、有色金属和非金属材料常用牌号：材料常用牌号：YG3YG3、、YG6YG6、、YG8YG8、、YG6XYG6X数字表示数字表示CoCo的百分含量，的百分含量， CoCo多多韧性好，用于粗加工；韧性好，用于粗加工； CoCo少用于精加少用于精加工1)普通硬质合金普通硬质合金 ②②钨钛钴类（钨钛钴类（YT））TiC+WC+Co类（类（YT））：：常用牌号有常用牌号有YT5、、YT14、、YT15、、YT30等此类硬质合金硬度、等此类硬质合金硬度、耐磨性、耐热性都明显提高，但韧性、抗冲耐磨性、耐热性都明显提高，但韧性、抗冲击振动性差，主要用于加工钢料击振动性差，主要用于加工钢料,不宜加工脆不宜加工脆性材料含性材料含TiC量多，含量多，含Co量少，耐磨性好，量少，耐磨性好，适合精加工；含适合精加工；含TiC量少，含量少，含Co量多，承受量多，承受冲击性能好，适合粗加工。
冲击性能好，适合粗加工 ①①钨钛钽（铌）钴类钨钛钽（铌）钴类 在在YGYG类中添加类中添加 TaCTaC 或或 NbCNbC，可提高，可提高高温硬度、强度、耐磨性用于加工高温硬度、强度、耐磨性用于加工难切削材料和断续切削难切削材料和断续切削2)新型硬质合金新型硬质合金 ②②通用合金（通用合金（YWYW）） 在在YTYT类中添加合金，可提高抗类中添加合金，可提高抗弯强度，冲击韧性，耐热性及高弯强度，冲击韧性，耐热性及高温强度，抗氧化性等温强度，抗氧化性等 （（3 3））新型刀具材料新型刀具材料 刀具基体材料上涂一薄层耐磨性刀具基体材料上涂一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而得到的刀具材高的难熔金属化合物而得到的刀具材料料.常用涂层材料常用涂层材料:TiN、、TiC、、Al2O3①① 涂层刀具涂层刀具 ②② 陶瓷刀具材料（陶瓷刀具材料（Ceramics）） 主要成分主要成分 AlAl2 2O O3 3，，硬度、耐热硬度、耐热性和耐磨性高于硬质合金，不粘刀性和耐磨性高于硬质合金，不粘刀脆性大，易蹦刃脆性大，易蹦刃, , 主要用于切削主要用于切削45-55HRC 45-55HRC 的工具钢和淬火钢。
的工具钢和淬火钢a. Al2O3基陶瓷刀具基陶瓷刀具 主要成分主要成分Si3N4，，强度、韧性、强度、韧性、疲劳强度、切削稳定性高于疲劳强度、切削稳定性高于AlAl2 2O O3 3 基陶瓷刀具，主要用于端铣和切有基陶瓷刀具，主要用于端铣和切有氧化皮的毛坯工件，也可对铸铁、氧化皮的毛坯工件，也可对铸铁、淬硬钢进行精加工和半精加工淬硬钢进行精加工和半精加工b. Si3N4基陶瓷刀具基陶瓷刀具 c. 塞隆塞隆(Sialon)陶陶瓷瓷 Si3N4中中加入加入Al2O3等等形成的新形成的新材料迄今陶瓷中强度最高的材材料迄今陶瓷中强度最高的材料，化学稳定性和抗氧化能力都料，化学稳定性和抗氧化能力都很好 ③③ 超硬刀具材料超硬刀具材料 a.a.聚晶金刚石（聚晶金刚石（PCD）） 金刚石和立方氮化硼的统称，用于超精金刚石和立方氮化硼的统称，用于超精加工和硬脆材料加工加工和硬脆材料加工 硬度高、耐磨性好，但耐热性差、硬度高、耐磨性好，但耐热性差、强度低、脆性大，与铁亲和力强，用强度低、脆性大，与铁亲和力强，用于高速精细车削、镗削有色金属及其于高速精细车削、镗削有色金属及其合金和非金属材料，不宜加工黑色金合金和非金属材料，不宜加工黑色金属。
属 b. 立方氮化硼（立方氮化硼（ CBN）） 硬度和耐磨性仅次于金刚石，但硬度和耐磨性仅次于金刚石，但热稳定性好，主要用于加工高硬度热稳定性好，主要用于加工高硬度( (64-64-70HRC70HRC) )的淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金的淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金等难加工材料等难加工材料 2.2 数控机床刀具种类及特点数控机床刀具种类及特点2.2.1 数控机床的刀具系统数控机床的刀具系统 （（1）刀柄）刀柄①①7：：24圆锥刀柄圆锥刀柄 7：：24圆锥刀柄特点：圆锥刀柄特点：•不能自锁，换刀比较方便不能自锁，换刀比较方便•与直柄相比具有较高的定心精度和刚度与直柄相比具有较高的定心精度和刚度•刀柄要配上拉钉才能固定在主轴锥孔上刀柄要配上拉钉才能固定在主轴锥孔上•刀柄与拉钉都已标准化刀柄与拉钉都已标准化•刀柄的选用要和机床的主轴孔相对应刀柄的选用要和机床的主轴孔相对应•刀柄型号：刀柄型号：JT、、BT、、ST ②②HSK刀柄（柄部锥度为刀柄（柄部锥度为1：：10）） 刀柄刀柄主轴内孔主轴内孔 HSK刀柄特点：刀柄特点： •定位精度高其经向和轴向重复定位精度定位精度高。
其经向和轴向重复定位精度一般在一般在2 m以内，并能长期保持高精度以内，并能长期保持高精度 •静态、动态刚度高采用锥度和端面同时静态、动态刚度高采用锥度和端面同时定位（过定位）定位（过定位） •适合高速加工适合高速加工 •重量轻、尺寸小、结构紧凑重量轻、尺寸小、结构紧凑 •清除污垢方便清除污垢方便 （（2））TSG82镗铣类工具系统镗铣类工具系统 ①① 整体式结构整体式结构 选用时一定要按图示进行配置选用时一定要按图示进行配置 代码代码代码的意义代码的意义代码代码代码的意义代码的意义代码代码代码的意义代码的意义J装接长刀杆用锥柄装接长刀杆用锥柄KJ用于装扩、铰刀用于装扩、铰刀TF浮动镗刀浮动镗刀Q弹簧夹头弹簧夹头BS倍速夹头倍速夹头TK可调镗刀可调镗刀KH7：：24锥柄快换夹头锥柄快换夹头H倒锪端面刀倒锪端面刀X用于装铣削刀用于装铣削刀具具Z（（J））用于装钻夹头（莫氏锥度注用于装钻夹头（莫氏锥度注J））T镗孔刀具镗孔刀具XS装三面刃铣刀装三面刃铣刀MW装无扁尾莫氏锥柄刀具装无扁尾莫氏锥柄刀具TZ直角镗刀直角镗刀XM装面铣刀装面铣刀M装有扁尾莫氏锥柄刀具装有扁尾莫氏锥柄刀具TQW倾斜式微调镗刀倾斜式微调镗刀XDZ装直角端铣刀装直角端铣刀G攻螺纹夹头攻螺纹夹头TQC倾斜式粗镗刀倾斜式粗镗刀XD装端铣刀装端铣刀C切内槽工具切内槽工具TZC直角形粗镗刀直角形粗镗刀 规格规格用用数数字字表表示示工工具具的的规规格格，，其其含含义义随随工工具具不不同同而而异异。
有有些些工工具具该该数数字字为为轮轮廓廓尺尺寸寸D-L；；有有些些工工具具该数字表示应用范围还有表示其他参数值的，如锥度号等该数字表示应用范围还有表示其他参数值的，如锥度号等TSG82工具系统的代码和意义工具系统的代码和意义 ②② 模块式结构（模块式结构（TMG10/TMG21TMG10/TMG21）） 2.3 可转位刀片及其代码可转位刀片及其代码2.3.1 可转位刀具优点可转位刀具优点 可转位车刀的组成可转位车刀的组成—刀杆；刀杆；2—刀垫；刀垫；3—刀片刀片4—夹固元件夹固元件①① 刀具寿命高刀具寿命高②② 生产效率高生产效率高 ③③ 有利于推广新技术、有利于推广新技术、新工艺新工艺 2.3.2 可转位刀片的代码极其标记方法可转位刀片的代码极其标记方法 按按ISO1832-1985的的可可转转位位刀刀片片的的代代码码方法，是由方法，是由10位字符串组成位字符串组成:1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2.4 数控刀具的选择数控刀具的选择（（1））选择刀片（刀具）应考虑的要素选择刀片（刀具）应考虑的要素①① 被加工工件材料的类别被加工工件材料的类别 ②② 被加工件材料性能的状况被加工件材料性能的状况 ③③ 切削工艺的类别切削工艺的类别 ④④ 被加工工件的几何形状被加工工件的几何形状… （（2））选择镗孔（内孔）刀具的考虑要点选择镗孔（内孔）刀具的考虑要点 ① ① 尽可能选择大的刀杆直径，接近镗尽可能选择大的刀杆直径，接近镗孔直径。
孔直径 ②② 尽可能选择短的刀臂尽可能选择短的刀臂 ③③ 选选择择主主偏偏角角（（切切入入角角Kr））接接近近90°，大于，大于75° … 刀刀具具形形状状和和工工件件形形状状的的关关系系 （（3））选用数控铣刀时注意事项选用数控铣刀时注意事项①①在数控机床上铣削平面时，应采用可转位在数控机床上铣削平面时，应采用可转位式硬质合金刀片铣刀式硬质合金刀片铣刀 ②② 高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因为毛坯面有硬化层好不要用于加工毛坯面，因为毛坯面有硬化层和夹砂现象，会加速刀具的磨损和夹砂现象，会加速刀具的磨损… 铣削加工时工件形状和刀具形状的关系铣削加工时工件形状和刀具形状的关系。