《数控加工刀具》PPT课件

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1、第 3章 数 控 加 工 刀 具 3.1 数 控 刀 具 的 特 点 及 分 类3.1.1 数 控 刀 具 的 特 点o （ 1） 高 切 削 速 度 ， 硬 质 合 金 刀 具 切 削 速 度 可 达500 600m/min， 陶 瓷 刀 具 可 达 800 1000m/min；o （ 2） 高 精 度 和 重 复 定 位 精 度 ， 一 般 为 3 5 m或者 更 高 ；（ 3） 较 高 的 强 度 、 刚 度 及 抗 震 性 ；（ 4） 高 可 靠 性 和 耐 磨 性 ， 使 用 寿 命 长 ；（ 5） 刀 具 高 度 通 用 化 、 规 格 化 、 系 列 化 。 3.1.2 数 控

2、刀 具 的 种 类o 1 从 结 构 上 可 分 为 ：（ 1） 整 体 式 刀 具 ， 由 整 块 材 料 磨 制 而 成 ， 使 用 时 可 根 据 不 同 用途 将 切 削 部 分 修 磨 成 所 需 形 状 。（ 2） 镶 嵌 式 刀 具 ， 有 焊 接 式 和 机 夹 式 两 种 。（ 3） 特 殊 型 刀 具 ， 如 减 振 式 刀 具 。各 种 刀 具 均 是 由 工 作 部 分 和 夹 持 部 分 组 成 。o o 2 从 加 工 工 艺 上 可 分 为 ：车 刀 、 铣 刀 、 镗 刀 、 钻 头 等 ， 分 别 用 于 机 加 工 的 车 削 、 铣 削 、镗 削 、 钻

3、削 。 这 是 最 常 用 的 分 类 方 法 。3 从 刀 具 材 料 上 可 分 为 ：高 速 钢 、 硬 质 合 金 、 陶 瓷 、 立 方 氮 化 硼 、 金 钢 石 等 。 3.2 刀 具 材 料o 刀 具 材 料 的 性 能 主 要 是 耐 磨 性 、 韧 性 和 热 硬 性 。耐 磨 性 反 映 在 刀 具 后 刀 面 的 磨 损 及 其 它 形 式 的 磨 损 ， 韧 性 是 指刀 具 整 体 的 抗 弯 性 和 抗 横 向 断 裂 能 力 ， 热 硬 性 是 指 刀 具 在 高 速度 下 与 高 温 材 料 加 工 时 的 硬 度 保 持 性 能 。 天 然 金 刚 石 聚

4、晶 人 造 金 刚 石Al2o3陶 瓷 CBN刀 具金 属 陶 瓷（ TiC类 硬 质 合 金 ） 涂 层 刀 具WC系 硬 质 合 金非 铁 铸 造 合 金 高 速 钢硬度 韧 性 o 1 高 速 钢 含 较 多 钨 、 铬 、 钼 、 钒 等 合 金 元 素 的 高 合 金 工 具 钢 ， 刀 具使 用 前 需 生 产 者 自 行 刃 磨 ， 适 于 各 种 非 标 准 刀 具 。2 硬 质 合 金 是 一 种 由 硬 的 碳 化 物 形 成 的 硬 点 和 金 属 粘 结 剂 组 成 的 粉 末烧 结 制 品 。 3 超 硬 刀 具 超 硬 刀 具 材 料 是 金 刚 石 和 立 方 氮

5、 化 硼 （ cubic boron nitride,CBN） 的 统 称 ， 用 于 超 精 加 工 及 硬 脆 材 料 加 工 ， 切 削 速度 比 硬 质 合 金 刀 具 提 高 1020倍 。 3.3 数 控 车 削 刀 具3.3.1车 削 刀 具 类 型 与 结 构o 车 削 刀 具 用 于 对 回 转 体 工 件 的 加 工 ， 大 致 分 为 三 大 类 ：1 圆 表 面 切 削 刀 具 ， 如 ： 外 圆 车 刀 、 内 圆 车 刀 、 螺 纹 车 刀 、 切槽 车 刀 ；2 端 面 切 削 刀 具 ， 如 ： 端 面 车 刀 、 切 断 车 刀 ；3 中 心 孔 加 工 刀

6、具 ， 如 ： 中 心 孔 钻 头 、 镗 刀 、 丝 锥 等 。 图 3-2 车 刀 的 种 类 3.3.3车 削 刀 具 的 选 用o 1 数 控 车 削 刀 具 的 一 般 性 要 求（ 1） 刀 体 要 求 制 造 精 度 较 高 。 （ 2） 刀 片 一 般 有 断 屑 槽 。（ 3） 刀 片 有 高 的 耐 用 度 。2 工 序 对 刀 具 的 要 求（ 1） 粗 车 ： 要 求 粗 车 刀 具 强 度 高 、 耐 用 度 好 。（ 2） 精 车 ： 要 求 精 车 刀 具 的 精 度 高 、 耐 用 度 好 。 o 3 刀 片 形 状 的 选 择 加 工 的 零 件 形 状 是

7、选 择 刀 片 形 状 的 第 一 依 据 。 刀 具 主 、 副 切削 刃 不 得 与 工 件 的 已 加 工 表 面 或 待 加 工 表 面 发 生 干 涉 。4 刀 尖 半 径 的 选 择 （ 1） 选 择 尽 可 能 大 的 刀 尖 圆 弧 ， 以 获 得 坚 固 的 切 削 刃 ； （ 2） 大 刀 尖 半 径 时 允 许 使 用 大 的 进 给 量 ； （ 3） 有 振 动 时 ， 宜 选 择 小 的 刀 尖 半 径 ； （ 4） 从 断 屑 可 靠 性 考 虑 ， 小 余 量 、 小 进 给 量 的 车 削 加 工 ， 刀 尖 圆弧 半 径 宜 小 ， 反 之 则 宜 用 较 大

8、 的 刀 尖 圆 弧 半 径 。刀 尖 圆 弧 半 径 、 进 给 速 度 是 影 响 表 面 粗 糙 度 的 两 个 因 素 。 3.4 数 控 铣 削 刀 具3.4.1 铣 刀 的 类 型 o 按 形 状 与 用 途 大 致 可 分 为 以 下 几 种 ：1 圆 柱 铣 刀 用 于 卧 式 铣 床 上 加 工 平 面 ， 主 要 用 高 速 钢 制 造 ， 为 侧 刃 切削 刀 具 ， 也 可 镶 焊 螺 旋 形 硬 质 合 金 刀 片 。2 端 铣 刀 （ 也 叫 面 铣 刀 ） 用 于 立 式 铣 床 上 加 工 平 面 。 端 铣 刀 的 圆 周 表 面 和 端 面 上 都有 切 削

9、 刃 ， 端 部 切 削 刃 为 副 切 削 刃 。 端 铣 刀 多 制 成 套 式 镶 齿 结构 和 刀 片 机 夹 可 转 位 结 构 ， 刀 齿 材 料 主 要 采 用 效 硬 质 合 金 ， 率较 高 。 o 面 铣 刀 球 头 铣 刀 三 面 刃 铣 刀 仿 形 铣 刀 图 3-7 部 分 铣 刀 样 式 o 3 立 铣 刀 用 于 立 式 铣 床 加 工 。 可 加 工 平 面 、 台 阶 、 槽 ， 是 数 控 机 床上 用 得 最 多 的 一 种 铣 刀 。 立 铣 刀 的 圆 柱 表 面 和 端 面 上 都 有 切 削刃 ， 它 们 可 同 时 进 行 切 削 ， 也 可 单

10、 独 进 行 切 削 。4 球 头 铣 刀 它 的 结 构 特 点 是 球 头 上 布 满 切 削 刃 ， 圆 周 刃 与 球 头 刃 圆 弧连 接 ， 可 以 作 径 向 和 轴 向 进 给 ， 多 用 于 模 具 加 工 。 o 5 键 槽 铣 刀o 键 槽 铣 刀 主 要 用 于 加 工 圆 头 平 键 键 槽 ， 也 可 用 于 加 工 开 口槽 。 键 槽 铣 刀 适 用 于 铣 削 对 槽 宽 有 相 应 要 求 的 槽 类 加 工 ， 采 用仅 有 两 个 刀 瓣 的 螺 旋 齿 结 构 ， 既 像 立 铣 刀 又 像 钻 头 。 o 6 三 面 刃 铣 刀 用 于 卧 式 铣

11、床 切 槽 和 加 工 台 阶 面 ， 其 在 两 侧 端 面 上 都 有 切削 刃 。 3.4.3 铣 削 刀 具 的 选 用o 1 数 控 铣 削 刀 具 的 一 般 性 要 求刀 具 的 刚 性 要 好 、 耐 用 度 要 高 。 o 2 铣 削 用 刀 具 的 选 择o 加 工 较 大 的 平 面 应 选 择 端 面 铣 刀 ；加 工 凹 槽 、 较 小 的 台 阶 面 及 平 面 轮 廓 应 选 择 立 铣 刀 ；加 工 空 间 曲 面 、 模 具 型 腔 或 凸 模 成 形 表 面 多 选 用 球 头 铣 刀 ；加 工 键 槽 选 择 键 槽 铣 刀 ；加 工 各 种 直 凹 槽

12、或 圆 弧 形 凹 槽 、 斜 角 面 、 特 殊 孔 等 应 选 用 成 型 铣刀 ； 3 铣 刀 参 数 的 选 择o （ 1） 主 偏 角 kr 主 偏 角 为 切 削 刃 与 切 削 平 面 的 夹 角 （ 见 图 3-9） 。 主 偏 角 对径 向 切 削 力 和 切 削 深 度 影 响 很 大 。 径 向 切 削 力 的 大 小 直 接 影 响切 削 功 率 和 刀 具 的 抗 振 性 能 。 铣 刀 的 主 偏 角 越 小 ， 其 径 向 切 削力 越 小 ， 抗 振 性 也 越 好 ， 但 切 削 深 度 也 随 之 减 小 。 铣 刀 的 主 偏角 有 90 、 88 、 7

13、5 、 70 、 60 、 45 等 几 种 。o 图 3-9 面 铣 刀 的 主 偏 角 主 偏 角 轴 向 切 削 力 径 向 切 削 力切 削 力 o 90 主 偏 角 铣 刀 在 铣 削 带 凸 肩 的 平 面 时 选 用 ， 一 般 不 用 于单 纯 的 平 面 加 工 。 该 类 刀 具 通 用 性 好 （ 既 可 加 工 台 阶 面 ， 又 可加 工 平 面 ） ， 在 单 件 、 小 批 量 加 工 中 选 用 。 在 加 工 带 凸 肩 的 平面 时 ， 也 可 选 用 88 主 偏 角 的 铣 刀 。 60 和 75 主 偏 角 铣 刀 适 用 于 平 面 铣 削 的 粗

14、加 工 。 75 主偏 角 铣 刀 为 通 用 型 刀 具 ， 适 用 范 围 较 广 。 60 主 偏 角 铣 刀 主 要用 于 镗 铣 床 、 加 工 中 心 上 的 粗 铣 和 半 精 铣 加 工 。 45 主 偏 角 铣 刀 的 径 向 切 削 力 大 幅 度 减 小 ， 具 有 很 好 的 抗振 性 ， 适 用 于 镗 铣 床 主 轴 悬 伸 较 长 的 加 工 场 合 。 3.5 孔 加 工 用 刀 具3.5.1 钻 孔 刀 具o 钻 孔 用 刀 具 有 普 通 麻 花 钻 、 可 转 位 浅 孔 钻 、 喷 吸 钻 及 扁 钻等 ， 最 常 采 用 的 是 普 通 麻 花 钻 。

15、1.可 转 位 浅 孔 钻 ： 用 于 钻 削 直 径 为 30 60mm、 孔 的 深 径 比 小 于或 等 于 3的 中 等 浅 孔 ， 具 有 切 削 效 率 高 、 加 工 质 量 好 的 特 点 ， 最适 用 于 箱 体 零 件 的 钻 孔 加 工 。2.喷 吸 钻 ： 对 深 径 比 大 于 5而 小 于 100的 深 孔 ， 因 其 加 工 中 散 热差 ， 排 屑 困 难 ， 钻 杆 刚 性 差 ， 易 使 刀 具 损 坏 和 引 起 孔 的 轴 线 偏斜 ， 多 用 喷 吸 钻 。3.硬 质 合 金 扁 钻 ： 刚 性 较 好 ， 适 用 于 钻 削 大 直 径 孔 。 可

16、转 位 浅 孔 钻 喷 吸 钻 硬 质 合 金 扁 钻 图 3-11 数 控 钻 孔 刀 具 3.5.2 扩 孔 刀 具o 标 准 的 扩 孔 钻 一 般 有 3 4条 主 切 削 刃 。 扩 孔 钻 加 工 时 要 求 的 余 量 较 小 ， 主 切 削 刃 较 短 ， 因 而 容 屑槽 浅 ， 刀 体 的 强 度 和 刚 度 较 好 。 另 外 ， 扩 孔 钻 的 刀 齿 多 ， 导 向性 好 ， 切 削 平 稳 ， 加 工 质 量 和 生 产 效 率 都 比 较 高 。可 转 位 扩 孔 钻 镗 刀 铰 刀 图 3-12 扩 孔 、 镗 孔 与 铰 孔 刀 具 3.5.3 镗 孔 刀 具

17、o 按 切 削 刃 数 量 可 分 为 单 刃 镗 刀 和 双 刃 镗 刀 。 单 刃 镗 刀 刚 性 差 ， 切 削 时 易 引 起 振 动 ， 所 以 镗 刀 的 主 偏 角选 得 较 大 ； 镗 孔 径 的 大 小 要 靠 调 整 刀 具 的 悬 伸 长 度 来 保 证 ， 调整 麻 烦 ， 效 率 低 ， 只 能 用 于 单 件 小 批 生 产 。 但 单 刃 镗 刀 结 构 简单 ， 适 应 性 较 广 ， 粗 、 精 加 工 都 适 用 。 镗 削 大 直 径 的 孔 时 ， 可 选 用 双 刃 镗 刀 。 3.5.4 铰 孔 刀 具o 加 工 精 度 为 IT7IT10级 ， 表

18、 面 粗 糙 度 Ra为 0.81.6 m的 孔时 ， 多 选 用 通 用 标 准 铰 刀 。 铰 刀 工 作 部 分 包 括 切 削 部 分 与 校 准 部 分 。 切 削 部 分 为 锥 形 ，担 负 主 要 切 削 工 作 。 校 准 部 分 的 作 用 是 校 正 孔 径 、 修 光 孔 壁 和导 向 。 校 准 部 分 包 括 圆 柱 部 分 和 倒 锥 部 分 ， 圆 柱 部 分 保 证 铰 刀直 径 和 便 于 测 量 ， 倒 锥 部 分 可 减 少 铰 刀 与 孔 壁 的 摩 擦 ， 减 小 孔径 扩 大 量 。 3.6 数 控 机 床 工 具 系 统3.6.1工 具 系 统

19、简 介o 数 控 机 床 工 具 系 统 主 要 由 两 部 分 组 成 ： 一 是 刀 具 部 分 ， 二 是 工具 柄 部 (刀 柄 )、 接 杆 (接 柄 )和 夹 头 等 装 夹 工 具 部 分 。1 整 体 式 工 具 系 统 整 体 式 工 具 系 统 （ TSG） 组 成 如 图 3-13所 示 ， 它 把 工 具 柄 部和 装 夹 刀 具 的 工 作 部 分 做 成 一 体 ， 要 求 不 同 工 作 部 分 都 具 有 同样 结 构 的 刀 柄 ， 以 便 与 机 床 的 主 轴 相 连 ， 所 以 具 有 可 靠 性 强 、使 用 方 便 、 结 构 简 单 、 调 换 迅

20、 速 及 刀 柄 的 种 类 较 多 等 特 点 。 图 3-13 整 体 式 刀 具 系 统 图 3-14 模 块 式 刀 具 系 统 2 模 块 式 数 控 刀 具 系 统o 所 谓 “ 模 块 式 ” （ 图 3-14） ， 是 指 将 整 体 式 刀 杆 分 解 成 柄部 (主 柄 模 块 )、 中 间 连 接 块 (中 间 连 接 模 块 )、 工 作 头 部 (工 作 模块 )三 个 主 要 部 分 ， 使 用 者 可 根 据 加 工 要 求 ， 将 这 三 部 分 模 块 ，任 意 组 合 成 钻 、 铣 、 镗 、 铰 及 攻 螺 纹 的 各 种 工 具 ， 以 进 行 切 削

21、加 工 。 o 模 块 式 工 具 系 统 可 分 为 镗 铣 类 模 块 式 工 具 系 统 （ 适 合 在 数控 镗 铣 床 、 加 工 中 心 上 使 用 ） 和 车 削 模 块 式 工 具 系 统 （ 适 合 在数 控 车 床 、 车 削 中 心 上 使 用 ） 。 模 块 式 工 具 克 服 了 整 体 式 工 具 功 能 单 一 、 加 工 尺 寸 不 易 变动 的 不 足 ， 显 示 出 其 经 济 、 灵 活 、 快 速 、 可 靠 的 特 点 。 目 前 世界 上 模 块 式 工 具 系 统 有 几 十 种 结 构 ， 其 区 别 主 要 在 于 模 块 之 间的 定 位 方 式 和 锁 紧 方 式 不 同 。 o 近 几 年 国 际 上 出 现 了 以 “ HSK” 工 具 系 统 逐 步 替 代 各 厂 商 研 发 的其 他 各 类 工 具 系 统 的 发 展 趋 势 。 欧 洲 发 达 国 家 沿 用 德 国DIN69893-1号 HSK工 具 系 统 标 准 ， 国 际 标 准 化 组 委 会 为 其 制 定 了ISO/DIS标 准 。 HSK工 具 系 统 具 有 动 、 静 刚 度 高 ， 定 位 （ 回 转 ）精 度 好 ， 允 许 转 速 高 （ 150000r/min） 等 特 点 ， 使 用 范 围 几 乎覆 盖 所 有 刀 具 领 域 。