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1、数控刀具及可转位车刀设计专题数控刀具及可转位车刀设计专题1 1内内 容容一一一一. . . .了解数控刀具了解数控刀具了解数控刀具了解数控刀具二二二二. . . .掌握可转位车刀设计基本方法掌握可转位车刀设计基本方法掌握可转位车刀设计基本方法掌握可转位车刀设计基本方法2 2工具系统工具系统工具系统工具系统: : : : 在加工中心上要适应多种形式零件不同部在加工中心上要适应多种形式零件不同部在加工中心上要适应多种形式零件不同部在加工中心上要适应多种形式零件不同部位的加工，故刀具装夹部分的结构、形式、尺寸也是位的加工，故刀具装夹部分的结构、形式、尺寸也是位的加工，故刀具装夹部分的结构、形式、尺寸
2、也是位的加工，故刀具装夹部分的结构、形式、尺寸也是多种多样的。把通用性较强的刀具和配套装夹工具系多种多样的。把通用性较强的刀具和配套装夹工具系多种多样的。把通用性较强的刀具和配套装夹工具系多种多样的。把通用性较强的刀具和配套装夹工具系列化、标准化。列化、标准化。列化、标准化。列化、标准化。 工具系统：工具系统：工具系统：工具系统：镗铣类数控工具系统镗铣类数控工具系统镗铣类数控工具系统镗铣类数控工具系统 车床类数控工具系统车床类数控工具系统车床类数控工具系统车床类数控工具系统主要由两部分组成：主要由两部分组成：主要由两部分组成：主要由两部分组成： 刀具部分刀具部分刀具部分刀具部分 装夹工具部分（
3、刀柄、接柄、夹头等）装夹工具部分（刀柄、接柄、夹头等）装夹工具部分（刀柄、接柄、夹头等）装夹工具部分（刀柄、接柄、夹头等）一、数控机床的工具系统一、数控机床的工具系统3 3二、数控机床的工具系统二、数控机床的工具系统4 4二、数控机床的工具系统二、数控机床的工具系统5 5二、数控加工刀具的要求及特点二、数控加工刀具的要求及特点1 1、要求刀具切削性能稳定、使用寿命和可靠性高，能、要求刀具切削性能稳定、使用寿命和可靠性高，能适应难加工材料和新型材料加工的需要；适应难加工材料和新型材料加工的需要；刀具材料应具有高的耐热性、抗热冲击性和高温力学刀具材料应具有高的耐热性、抗热冲击性和高温力学性能；性能
4、；刀具结构需要刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、刀具结构需要刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小；抗振及热变形小；2 2、要求、要求刀具有很高的切削效率刀具有很高的切削效率刀具有很高的切削效率刀具有很高的切削效率 刀具的尺寸互换性好便于调整，以减少换刀调整时间，刀具的尺寸互换性好便于调整，以减少换刀调整时间，能能实现刀具尺寸的预调和快速换刀实现刀具尺寸的预调和快速换刀实现刀具尺寸的预调和快速换刀实现刀具尺寸的预调和快速换刀 3 3、刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；、刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；6 6二、数控加工刀具的要求及特点二、数控加工刀具的要求及
5、特点 4 4 4 4、数控刀具有高的精度和重复定位精度、数控刀具有高的精度和重复定位精度、数控刀具有高的精度和重复定位精度、数控刀具有高的精度和重复定位精度 数控刀具大量采用机夹可转位刀具；数控刀具大量采用机夹可转位刀具； 数控刀具大量采用多功能复合刀具及专用刀具数控刀具大量采用多功能复合刀具及专用刀具数控刀具大量采用多功能复合刀具及专用刀具数控刀具大量采用多功能复合刀具及专用刀具； 5 5 5 5、数控刀具要系列化、标准化，以利于编程和刀、数控刀具要系列化、标准化，以利于编程和刀、数控刀具要系列化、标准化，以利于编程和刀、数控刀具要系列化、标准化，以利于编程和刀具管理；具管理；具管理；具管理
6、；具有一个比较完善的工具系统；具有一个比较完善的工具系统；具有一个比较完善的工具系统；具有一个比较完善的工具系统；建立刀具管理系统；建立刀具管理系统；建立刀具管理系统；建立刀具管理系统；应有刀具在线监控及尺寸补偿系统应有刀具在线监控及尺寸补偿系统应有刀具在线监控及尺寸补偿系统应有刀具在线监控及尺寸补偿系统7 7三、可转位车刀结构及优势三、可转位车刀结构及优势 结结构构1-1-可转位刀片可转位刀片2-2-弹簧套弹簧套3-3-刀垫刀垫4-4-压紧螺钉压紧螺钉 5-5-杠杆杠杆 6-6-刀杆刀杆15夹紧元件38 8提高刀具寿命-避免了硬质合金钎焊时容易产生裂纹的缺点；有利于涂层刀片的使用-可转位刀片
7、适合用气相沉积法在硬质合金刀片表面沉积薄层更硬的材料(碳化钛氮化钛和氧化铝),以提高切削性能。保持切削稳定可靠-由于可转位刀片是标准化和集中生产的,刀片几何参数易于一致；降耗-减少硬质合金材料的消耗，节约大量刀杆材料提高生产效率-换刀时间较短；切屑控制稳定。三、可转位车刀结构及优势三、可转位车刀结构及优势 优优势势9 94.1 4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择可转位车刀刀片夹固形式及选择 偏心式偏心式1、偏心式 靠销钉(螺钉)上端部的偏心销偏心夹紧(螺钉自锁)；结构简单，操作方便；不能双边定位；偏心过小,刀片制造精度高;太大受切削力冲击易松动偏心式夹紧机构一般适用于连续平稳切削的场合。10
8、10杠杆式杠杆式应用杠杆原理对刀片刀槽侧面进行夹紧，半圆筒形弹应用杠杆原理对刀片刀槽侧面进行夹紧，半圆筒形弹 簧片可保持刀垫不动簧片可保持刀垫不动。定位精度高，夹固牢靠，受力合理，使用方便；工艺性较差，适用于专业工具厂大批量的生产。4.1 4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择可转位车刀刀片夹固形式及选择 1111楔块式楔块式（3）楔块式 刀片通过定位在刀杆的销轴上，压紧螺钉下压楔块，使其一面紧靠在刀杆，另一面推挤刀片使刀片内孔靠紧的圆柱销轴。结构简单易操作，精度较低；夹紧力与切削力相反。4.1 4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择可转位车刀刀片夹固形式及选择 1212上压式上压式4、上压式采用
9、螺钉和压板从上面压紧刀片。结构简单，加固牢靠，使用方便，刀片平装，用钝后重磨后面。上压式是加工中应用最多的一种。4.1 4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择可转位车刀刀片夹固形式及选择 1313杠销式杠销式4.1 4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择可转位车刀刀片夹固形式及选择 1414拉垫式拉垫式4.1 4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择可转位车刀刀片夹固形式及选择 1515压孔式压孔式4.1 4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择可转位车刀刀片夹固形式及选择 螺钉压紧式螺钉压紧式16164.2 4.2 可转位车刀刀片形状及选择可转位车刀刀片形状及选择 刀刀片片1717刀刀片片4.2 4.2
10、 可转位车刀刀片形状及选择可转位车刀刀片形状及选择 1818根据加工轮廓选择刀片形状！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。4.2 4.2 可转位车刀刀片形状及选择可转位车刀刀片形状及选择 刀刀片片1919断屑槽断屑槽4.4 4.4 可转位车刀刀片断屑槽形式及选择可转位车刀刀片断屑槽形式及选择 2020断屑槽断屑槽断屑槽断屑槽的参数直接影响到切削的卷曲和折断；断屑槽可根据工件材料、切削参数和断屑要求选择；目前刀片的断屑槽形式较多，各种断屑槽刀片的使
11、用情况不尽相同，选用时一般参照具体的产品样本刀片的尺寸应根据切削刃长度、刀片强度等因素选择；4.4 4.4 可转位车刀刀片断屑槽形式及选择可转位车刀刀片断屑槽形式及选择 2121可转位刀片的型号及表示方法可转位刀片的型号及表示方法国标规定国标规定 型号中不加前缀，即指装有硬质合金可转位刀型号中不加前缀，即指装有硬质合金可转位刀 片的可片的可转位刀具；转位刀具；加前缀装夹其他材料的可转位刀片，如装夹陶瓷可转位加前缀装夹其他材料的可转位刀片，如装夹陶瓷可转位刀片的车刀，称为陶瓷可转位车刀。刀片的车刀，称为陶瓷可转位车刀。国家标准TNUM160408ERA22222TNUM160408ERA2232
12、34.5 4.5 可转位车刀刀杆设计可转位车刀刀杆设计 刀槽角度计算可转位车刀的角度是由刀片几何角度和刀槽几何角度综合形成。2424求刀槽角度求刀槽角度求刀槽角度求刀槽角度（包括刀槽铣制角度）（包括刀槽铣制角度）（包括刀槽铣制角度）（包括刀槽铣制角度）按照设计给出的车刀角度按照设计给出的车刀角度选择选择选择选择刀片角度刀片角度刀片角度刀片角度 校验车刀后角、副刃后角校验车刀后角、副刃后角校验车刀后角、副刃后角校验车刀后角、副刃后角sgrgoglkg、4.5 4.5 可转位车刀刀杆设计可转位车刀刀杆设计 刀槽角度计算25251 1、刀槽的主偏角和刃倾角计算、刀槽的主偏角和刃倾角计算2 2、刀槽前
13、角、刀槽前角 4.5 4.5 可转位车刀刀杆设计可转位车刀刀杆设计 刀槽角度计算26263 3、刀槽最大倾斜角与方位角计算、刀槽最大倾斜角与方位角计算为了制造出要求的刀槽角度，就要为了制造出要求的刀槽角度，就要给给出制造过程需出制造过程需要的最大倾斜角与方位角计算。要的最大倾斜角与方位角计算。有时还可用进给、切深剖面的角度有时还可用进给、切深剖面的角度4.5 4.5 可转位车刀刀杆设计可转位车刀刀杆设计 刀槽角度计算27273 3、刀槽最大倾斜角与方位角计算、刀槽最大倾斜角与方位角计算 垂直于底面垂直于底面（基面）（基面）的任意位置前角计算公式：的任意位置前角计算公式：对此求极大值得对此求极大
14、值得4.5 4.5 可转位车刀刀杆设计可转位车刀刀杆设计 刀槽角度计算2828POsiABCD29293 3、刀槽最大倾斜角与方位角计算、刀槽最大倾斜角与方位角计算 垂直于底面垂直于底面（基面）（基面）的任意位置前角计算公式：的任意位置前角计算公式：对此求极大值得对此求极大值得4.5 4.5 可转位车刀刀杆设计可转位车刀刀杆设计 刀槽角度计算30304 4、车刀刀尖角、副偏、车刀刀尖角、副偏角计算：角计算：为什么要计为什么要计算刀尖角算刀尖角4.5 4.5 可转位车刀刀杆设计可转位车刀刀杆设计 刀槽角度计算3131求刀尖角的顺序为：求刀尖角的顺序为：副偏角：副偏角：4.5 4.5 可转位车刀刀
15、杆设计可转位车刀刀杆设计 刀槽角度计算3232车刀后角的校验车刀后角的校验（1 1）车刀后角）车刀后角（2 2）副刃后角）副刃后角4.5 4.5 可转位车刀刀杆设计可转位车刀刀杆设计 车刀后角验算33334.5 4.5 可转位车刀刀杆设计可转位车刀刀杆设计 其他设计刀杆材料选择刀杆材料选择刀杆长度及截形设计刀杆长度及截形设计34343535硬质合金车刀合理主偏角和副偏角的参考值硬质合金车刀合理主偏角和副偏角的参考值加工情况加工情况加工情况加工情况参考值参考值参考值参考值( (0 0) )主偏角主偏角主偏角主偏角 r r副偏角副偏角副偏角副偏角 r r/ /粗粗粗粗 车车车车工艺系统刚性好工艺系
16、统刚性好工艺系统刚性好工艺系统刚性好4545、6060、75755 51010工艺系统刚性差工艺系统刚性差工艺系统刚性差工艺系统刚性差6565、7575、909010101 51 5车细长轴、薄壁零件车细长轴、薄壁零件车细长轴、薄壁零件车细长轴、薄壁零件9090、93936 6l0l0精精精精 车车车车工艺系统刚性好工艺系统刚性好工艺系统刚性好工艺系统刚性好45450 05 5工艺系统刚性差工艺系统刚性差工艺系统刚性差工艺系统刚性差6060、75750 05 5车削冷硬铸铁、淬火钢车削冷硬铸铁、淬火钢车削冷硬铸铁、淬火钢车削冷硬铸铁、淬火钢101030304 41010从工件中间切人从工件中间切人从工件中间切人从工件中间切人4545606030304545切断刀、切槽刀切断刀、切槽刀切断刀、切槽刀切断刀、切槽刀606090901 12 23636
