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单元3数控加工常用刀具_数控加工工艺

  单元3数控加工常用刀具_数控加工工艺_机械/仪表_工程科技_专业资料。数控加工常用刀具

  单元3 单元3 数控加工常用刀具 概 述 美、德、日等世界制造业发达的国家无一例外都是刀具工业 先进的国家。先进刀具不但是推动制造技术发展进步的重要动力, 还是提高产品质量、降低加工成本的重要手段。刀具与机床一直是 互相制约又相互促进的。今天先进的数控机床已经成为现代制造业 的主要装备,它与同步发展起来的先进刀具一起共同推动了加工技 术的进步,使制造技术进入了数控加工的新时代。通过本章的学习 使学生掌握正确选用数控刀具所必备的基础知识。 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的 特点,一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄 要联接刀具并装在机床动力头上,因此已逐渐标准化和系列化。数 控刀具的分类有多种方法。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料是指刀具切削部分的材料。金属切削时,刀具切削部分直 接和工件及切屑相接触,承受着很大的切削压力和冲击,并受到工 件和切屑的剧烈磨擦,产生了很高切削温度。也就是说,刀具切削 部分是在高温、高压及剧烈磨擦的恶劣条件下工作的。 刀 具 材 料 概 述 刀具材料应具备以下基本性能 高硬度 刀具材料的硬度必须高于被加工工件材料的 硬度,否则在高温条件下,就不能保持刀具锋利的几何 形状,这是刀具材料应具备的基本特征。目前,切削性 能最差的刀具材料——碳素工具钢,其硬度在室温条件 下也应在62HRC以上;高速钢的硬度为63~70HRC; 硬质合金的硬度为89~93HRA。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料应具备以下基本性能 刀 具 材 料 概 述 足够的强度和韧性 刀具切削部分的材料在切削时要 承受很大的切削力和冲击力。例如,车削45钢时,当 ap=4㎜,f=0.5㎜/r时,刀片要承受约4000N的切削 力。因此,刀具材料必须要有足够的强度和韧性。一 般用刀具材料的抗弯强度(单位为Pa),表示它的强度 大小,用冲击韧度(单位为J/m2)表示其韧性的大小, 它反映刀具材料抵抗脆性断裂和崩刃的能力。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料应具备以下基本性能 刀 具 材 料 概 述 高耐磨性和耐热性 刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力。 一般来说,刀具材料硬度越高,耐磨性也越好。此外,刀具材 料的耐磨性还和金相组织中化学成分、硬质点的性质、数量、 颗粒大小和分布状况有关。金相组织中碳化物越多,颗粒越细, 分布越均匀,其耐磨性就越高。 刀具材料的耐磨性和耐热性有着密切的关系。其耐热性通 常用它在高温下保持较高的硬度的性能即高温硬度来衡量,或 叫红硬性。高温硬度越高,表示耐热性越好,刀具材料在高温 时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。耐热性差的刀具 材料,由于高温下硬度显著下降而导致快速磨损乃至发生塑性 变形,丧失其切削能力。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料应具备以下基本性能 刀 具 材 料 概 述 良好的导热性 刀具材料的导热性用热导率[单位为W/(m·k)] 来表示。热导率大,表示导热性好,切削时产生的热容量容易传 导出去,从而降低切削部分的温度,减轻刀具磨损。此外,导热 性好的刀具材料进行断续切削,特别是在加工导热性能差的工件 时尤为重要。 良好的工艺性和经济性 为了便于制造,要求刀具材料有较好的 可加工性,包括锻压、焊接、切削加工、热处理、可磨性等。经 济性是评价和推广应用新型刀具材料的重要指标之一。刀具材料 的选用应结合本国资源,以降低成本。 抗粘结性 防止工件与刀具材料分子间在高温高压作用下互相吸 附产生粘结。 化学稳定性 指刀具材料在高温下,不易与周围介质发生化学反 应。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料种类 普通刀具材料 刀 具 材 料 概 述 1、高速钢 高速钢是一种含有钨、钼、铬、钒 等合金元素较多的工具钢。高速钢具有良好的 500 600 热稳定性,在500℃~600℃的高温仍能切削, 和碳素工具钢、合金工具钢相比较,切削速度 提高1~3倍,刀具耐用度10~40倍。高速钢 具有较高强度和韧性,如抗弯强度为一般硬质 合金的2~3倍,陶瓷的5~6倍,且具有一定的 硬度(63~70HRC)和耐磨性。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 W18Cr4V W18 用 用 刀 具 材 料 概 述 钢 速 高 W6Mo5Cr4V2 加 元 630℃ 60HRC 1.5 3 650℃ 刀具 用 加工 加工 M2 加 具 加工 用 刀具 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料种类 普通刀具材料 刀 具 材 料 概 述 2、硬质合金 硬质合金是由难熔金属碳化物(如TiC、WC、NbC 等)和金属粘结剂(如Co、Ni等)经粉末冶金方法制成。 硬质合金的性能特点:硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量高, 因此硬质合金常温硬度很高,达到78~82 HRC,热熔性好,热 硬性可达800℃~1000℃以上,切削速度比高速钢提高4~7倍。 硬质合金缺点是脆性大,抗弯强度和抗冲击韧性不强。抗弯强度 只有高速钢的1/3~1/2,冲击韧性只有高速钢的1/4~1/35。硬 质合金力学性能主要由组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末 颗粒的粗细和粘化剂的含量决定。碳化物的硬度和熔点越高,硬 质合金的热硬性也越好。粘结剂含量大,则强度与韧性好。碳化 物粉末越细,而粘结剂含量一定,则硬度高。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 WC+Co 加工 YG 加工 WC+TiC+Co P TiC 加工 TiC 加工 TiC YT 用 加工 K 刀 具 材 料 概 述 金 合 质 硬 YW 加工 WC+TiC+TaC Nb +Co M 用 加工 用 加工 加工 WC+TiC+Ni+Mo 用 加工 YN 加工 P01 加工 加工 用 YG 刀 加工 用 加工 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料种类 刀 具 材 料 概 述 硬质合金的牌号表示方法如下: (1)按硬质合金的成分来表示 Y 表示硬质合金Y: 汉字“硬”的第一 个字母 G6 表示硬质合金含量的万分数G6:钨钴 类合金及钴的含量T15:钨钴钛类合金 及TiC的含量。W:钨钴钛钽类合金N: 钨钛镍钼合金 X 附加字母,分别表示 X:细晶粒 C:粗晶粒 N:加铌元素 A:加钽元素 (2)按硬质合金的特性来表示 Y 表示硬质合金Y: 汉字“硬”的第一 个字母 D 20 分组号 表示硬质合金的特性 C:长切屑用硬质合金 D:短切屑用硬质合金 B:涂层硬质合金 K:矿山工具用硬质合金 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料种类 常用牌号硬质合金的使用范围 适合铸铁、有色金属及其合金、非金属材料(橡 胶、纤维塑料、板岩、玻璃、石墨电极等)连续 精车及半精车 适合铸铁、有色金属及其合金的精车、精镗等、 亦可适用于淬硬钢及钨、钼材料的精加工 适合铸铁、有色金属及其合金、非金属材料连续 切削时的粗车,间断切削时的半精车、精车。连 续断面的半精铣与精铣 适合冷硬铸铁、合金铸铁、耐热钢的加工,亦适 用于普通铸铁的精加工,并可用于制造仪器仪表 工业用的小型刀具和小模数滚刀 适合铸铁、有色金属及其合金、非金属材料的粗 加工 适合重载切削下的车刀、刨刀等 适合硬铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、有色金属及其 合金、耐热合金钢 适合碳钢和合金钢的粗车,间断切削时的半精车 和精车,连续面的粗铣等 适合于碳钢和合金钢的粗车,间断切削时的半精 车和精车,连续面的粗铣 刀 具 材 料 概 述 YG3 在YG类合金中,耐磨性仅次于YG3X、YG6A,能使用较高的 切削速度,但对冲击和振动比较敏感 属于细晶粒合金,是YG类合金中耐磨性最好的一种 耐磨性较高,但是低于YG6X、YG3X及YG3 YG3X YG6 属细晶粒合金,其耐磨性较YG6高,而使用强度接近YG6 YG6X 使用强度高,抗冲击和抗震动较Y6好,耐磨性和允许的切削速 度较底 属粗晶粒合金,使用强度较高,接近与YG11 属细晶粒合金,耐磨性和使用强与YG6X相似 在YT类合金中,强度最高,抗冲击和抗振动性能最好,但耐磨 性较差 使用强度高,抗冲击性能和抗振动性能好,但较YT5稍差,耐 磨性及允许的切削速度较YT5高 YG8 YG8C YG6A(YA6) YT5 YT14 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料种类 耐磨性优于YT14,但抗冲击韧度较YT14差 续上表 适合于碳钢和合金钢的加工,连续切削时的 粗车、半精车及精车,间断切削时的断面精 车,连续面的半精铣与精铣 适合碳钢及合金钢的精加工,如小断面精车、 精镗、精扩等 适合耐热钢、高猛钢、不锈钢等难加工材料 的精加工,也适合一般钢材和铸铁及有色金 属的加工 适合于耐热钢、高猛钢、不锈钢等难加工材 料的精加工、半精加工,也适合一般钢材和 铸铁及有色金属的加工 适合于碳素钢、合金钢、不锈钢、工具钢及 粹硬的连续面精加工。对于较长件和表面粗 糙度值要求较小的工件 适合钢、淬硬钢、合金钢、铸钢和合金铸铁 的高速精加工及工工艺系统刚性特别好的细 长件精加工 刀 具 材 料 概 述 YT15 耐磨性及允许的切削速度较YT15高,但使用强度及冲击 韧度较差,焊接及刃磨极易产生裂纹 扩展了YT类合金的使用性能,能承受一定的冲击负荷, 通用性较好 耐磨性稍次于YW1合金,但使用强度较高,能承受较大 的冲击负荷 耐磨性和耐热性好,硬度与YT30相当,强度比YT30稍 高,焊接性能及刃磨性能较YT30为好 硬度和耐热性是硬质合金中最高的,耐磨性接近陶瓷, 但抗冲击和抗振动性能差 YT30 YW1 YW2 YN10 YN05 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料种类 特殊刀具材料 刀 具 材 料 概 述 1、陶瓷刀具 、 陶瓷刀具材料的主要由硬度和熔点都很高的Al2O3、Si3N4等氧化物、 氮化物组成,另外还有少量的金属碳化物、氧化物等添加剂,通过粉末 冶金工艺方法制粉,再压制烧结而成。常用的陶瓷刀具有两种:Al2O3 基陶瓷和Si3N4基陶瓷。 陶瓷刀具优点是有很高的硬度和耐磨性,硬度达91~95HRA,耐磨性是 91 95HRA 硬质合金的5倍;刀具寿命比硬质合金高;具有很好的热硬性,当切削温 度760℃时,具有87HRA(相当于66HRC)硬度,温度达1200℃时, 仍能保持80HRA的硬度;摩擦系数低,切削力比硬质合金小,用该类刀 具加工时能提高表面光洁度。 陶瓷刀具缺点是强度和韧性差,热导率低。陶瓷最大缺点是脆性大,抗 冲击性能很差。 此类刀具一般用于高速精细加工硬材料。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料种类 特殊刀具材料 刀 具 材 料 概 述 2、金刚石刀具 金刚石是碳的同素异构体,具有极高的硬度。现用的金刚石刀具 有三类:天然金刚石刀具;人造聚晶金刚石刀具;复合聚晶金刚 石刀具。 金刚石刀具具有如下优点:极高的硬度和耐磨性,人造金刚石硬 度达10000HV,耐磨性是硬质合金的60~80倍;切削刃锋利,能实 现超精密微量加工和镜面加工;很高的导热性。 金刚石刀具缺点是耐热性差,强度低,脆性大,对振动很敏感。 此类刀具主要用于高速条件下精细加工有色金属及其合金和非金 属材料。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料种类 特殊刀具材料 刀 具 材 料 概 述 3、立方氮化硼刀具 立方氮化硼(简称CBN)是由六方氮化硼为原料在高温高压下合成。 CBN刀具的主要优点是硬度高,硬度仅次于金刚石,热稳定性好, 较高的导热性和较小的摩擦系数。缺点是强度和韧性较差,抗弯 强度仅为陶瓷刀具的1/5~1/2。 CBN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。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料种类 特殊刀具材料 刀 具 材 料 概 述 4、涂层刀具 涂层刀具是在韧性较好的硬质合金基体上或高速钢刀具基体上,涂覆一 层耐磨性较高的难熔金属化合物而制成。 常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。TiC的硬度比TiN高,抗磨损性能 好。不过TiN与金属亲和力小,在空气中抗氧化能力强。因此,对于磨擦 剧烈的刀具,宜采用TiC涂层,而在容易产生粘结条件下,宜采用TiN涂 层刀具。 涂层可以采用单涂层和复合涂层,如TiC-TiN、TiC- Al2O3、、TiC- TiN-Al2O3等。涂层厚度一般在5~8μm,它具有比基体高得多的硬度, 表层硬度可达2500~4200HV。 涂层刀具具有高的抗氧化性能和抗粘结性能,因此具有较高的耐磨性。 涂层摩擦系数较低,可降低切削时的切削力和切削温度,提高刀具耐用 度,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,涂层刀具效果愈好。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 刀具材料种类 材料种类 常用刀具材料的力学物理性能 硬度 / HRC /HRA/HV 63~70 (89~92) 89~92.5 (~92) (92~93) 抗弯强度 /GPa 2~4.5 1.08~2.35 0.9~1.4 ~1.5 0.78~1.08 0.44~0.686 冲击韧度 /MJ·m-2 0.098~0.588 0.019~0.059 0.003~0.0068 ___ ___ 热导率/W ·m-1·K-1 16.75~25.1 75.4~87.9 20.9~62.8 ___ ___ 耐热性 /℃ 600~700 800 900 1000~ 1100 1100 1200 0.005~0.0117 0.71~0.88 4.19~20.93 1100 ___ 37.68 1300 1400~ 1500 3~3.7 6.3~9 8.2 3~7.5 线 刀 具 材 料 概 述 陶瓷 硬质 合金 密度 /g·㎝-3 8.0~8.8 14.3~15.3 9.35~13.2 ___ 5.56~6.3 高速钢 钨钴类 钨钛钴类 碳脂钽铌类 碳化钛基类 氧化铝 氧化物、碳 化物系 氮化硅 立方氮 化硼 超硬 材料 人造金 刚石 3.6~4.7 (91~95) 3.26 [5000] [8000~ 9000] 0.735~0.83 3.4~3.5 ~0.294 ___ 75.55 4.8 3.5~3.6 [10000] 0.21~0.48 ___ 146.54 700~800 0.9~1.2 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 数 控 刀 具 的 种 类 与 结 构 按刀具结构区分 按刀具结构区分 数控刀具种类 整体式,即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要 形状; 如钻头、立铣刀等。 镶嵌式,分为焊接式和机夹式,机夹式又 根据刀体结构的不同,可分为不转位和可 转位两种; 减振式,当刀具的工作臂长度与直径比大 于4时,为了减少刀具的振动,提高加工 精度所采用的一种特殊结构的刀具,主要 用于镗孔; 内冷式,即刀具的切削冷却液通过机床主 轴或刀盘传递到刀体内部由喷孔喷射到切 削刃部位; 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 数 控 刀 具 的 种 类 与 结 构 按切削工艺区分 按切削工艺区分 车削刀具:外圆、内孔、螺纹、成形车刀 等 车削刀具图片 数控刀具种类 铣削刀具:面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等 铣削刀具图片 钻削刀具:钻头、铰刀、丝锥等 钻削刀具图片 镗削刀具:粗镗刀、精镗刀等 镗削刀具图片 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 数 控 刀 具 的 种 类 与 结 构 螺纹车刀 外圆车刀 内孔车刀 数控刀具种类 常用车 刀 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 数 控 刀 具 的 种 类 与 结 构 仿形 铣刀 面铣刀 三面刃和 螺纹铣刀 方肩 铣刀 整体硬质 合金铣刀 数控刀具种类 常用铣 刀 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 数 控 刀 具 的 种 类 与 结 构 铰刀 钻头 数控刀具种类 钻削刀 具 丝锥 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 数 控 刀 具 的 种 类 与 结 构 粗镗刀 精镗刀 数控刀具种类 镗削刀 具 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 数 控 刀 具 的 种 类 与 结 构 数控刀具结构 数控加工多采用机夹可转位刀具,其目的在于尽可能实现刀具的快速 更换及调整,保证切削加工的连续性,充分发挥数控机床高效率、高精度、 高加工质量等特点,较少采用整体式刃磨刀具。为此数控加工刀具在结构上 应具备以下特点: 1.刀片和刀具几何参数和切削参数的规范化、典型化; 2.刀片或刀具材料及切削参数与被加工工件的材料之间匹配的选用原则; 3.刀片或刀具的耐用度及其经济寿命指标的合理化; 4.刀片及刀柄的定位基准的优化; 5.刀片及刀柄对机床主轴的相对位置的要求高; 6.对刀柄的强度、刚性及耐磨性的要求高; 7.刀柄或刀具系统的装机重量限制的要求; 9.对刀柄的转位,装拆和重复精度的要求; 10.刀片及刀柄切入的位置和方向的要求; 11.刀片和刀柄高度的饿通用化、规则化、系列化; 12.整个数控工具系统自动换刀系统的优化。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 数控刀具选用与成本 数 控 刀 具 的 选 用 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 数控刀具材料的选用 数 控 刀 具 的 选 用 正确选择刀具材料、牌号,需要全面掌握金属切削的基本知识和规律, 其中最主要的是了解刀具材料的切削性能和工件材料的切削加工性能及 加工条件,紧紧抓住切削中的主要矛盾,同时兼顾经济合理来决定取舍。 一般应遵循以下原则: 1.普通材料工件加工时,一般选用普通高速钢和硬质合金;加工难加工 材料时可选用高性能和新型刀具材料牌号,只有在加工高硬材料或精密 加工中常规刀具材料不能满足加工精度要求时,才考虑用CBN和PCD刀 片。 2.任何刀具材料在强度、韧性和硬度、耐磨性之间总是难以完全兼顾的, 在选择刀具材料牌号时,可根据工件材料切削加工性和加工条件,通常 先考虑耐磨性,崩刃问题尽可能用刀具合理几何参数解决。如果因刀具 材料脆性太大造成崩刃,才考虑降低耐磨性要求,选用强度和韧性较好 的牌号。一般情况下,低速切削时,切削过程不平稳,容易产生崩刃现 象,宜选用强度和韧性较好的牌号;高速切削时,切削温度对刀具材料 的磨损影响大,应选择耐磨性好的刀具材料牌号。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位车刀的选用 山特维克可乐满车刀的夹紧方式选择 数 控 刀 具 的 选 用 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。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位车刀的选用 数 控 刀 具 的 选 用 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。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位车刀的选用 数 控 刀 具 的 选 用 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。 根据加工轮廓 选择刀片形状 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位车刀的选用 刀具前角的选 择 数 控 刀 具 的 选 用 前角对切 削力、切 屑排出、 切削、刀 具耐用度 影响都很 大 前角的影响 正前角大,切削刃锋利 前角每增加1°,切削功率减少1 % 正前角大,刀刃强度下降;负前 角过大,切削力增加 大负前角用于 切削硬材料 需切削刃强度大,以适应断续切削 、切削含黑皮表面层的加工条件 大正前角用于 切削软质材料 易切削材料 被加工材料及机床刚性差时 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位车刀的选用 刀具后角的选 择 数 控 刀 具 的 选 用 后角的影响 后角大,后刀面磨损小 后角大,刀尖强度下降 小后角用于 切削硬材料 需切削刃强度高时 大后角用于 切削软材料 切削易加工硬化的材料 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位车刀的选用 刀具主偏角的选择 数 控 刀 具 的 选 用 余偏角等于 90°减主偏 角,其作用 是缓和冲击 力,对进给 力,背向力, 切削厚度都 有影响 主偏角的影响 进给量相同时,余偏角大,刀片与切屑接触的 长度增加,切削厚度变薄,使切削力分散作用在 长的刀刃上,刀具耐用度得以提高。 主偏角小,分力a’也随之增加,加工细长轴 时,易发生挠曲。 主偏角小,切屑处力性能变差。 主偏角小,切削厚度变薄,切削宽度增加,将 使切屑难以碎断。 大主偏角用于 切深小的精加工 切削细而长的工件 机床刚性差时 小主偏角用于 工件硬度高,切削温度大时 大直径零件的粗加工 机床刚性高时 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位车刀的选用 刀具主偏角的选择 数 控 刀 具 的 选 用 副偏角具有减少 已加工表面与刀 具摩擦的功能。 一般为5°~15° 副偏角的影响 副偏角小,切削刃强度增加,但刀尖易发 热 副偏角小,背向力增加,切削时易产生振 动 粗加工时副偏角宜小些 ;而精加工时副 偏角则宜大些 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位车刀的选用 刀具刃倾角的选择 数 控 刀 具 的 选 用 刃倾角是前刀面 倾斜的角度。重 切削时,切削开 始点的刀尖上要 承受很大的冲击 力,为防止刀尖 受此力而发生脆 性损伤,故需有 刃倾角。推荐车 削时为3°~5°; 铣削时10°~15° 刃倾角的影响 刃倾角为负时,切屑流向工件;为正 时,反向排出 刃倾角为负时,切削刃强度增大,但切 削背向力也增加,易产生振动 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位车刀的选用 刀具刀尖圆弧半径的选择 数 控 刀 具 的 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 刀尖圆弧半径的影响 刀尖圆弧半径大,表面粗糙度下降 刀尖圆弧半径大,刀刃强度增加 刀尖圆弧半径过大,切削力增加,易产生振动 刀尖圆弧半径大,刀具前、后面磨损减小 刀尖圆弧半径过大,切屑处理性能恶化 刀尖圆弧小用于 ?切深削的精加工 ?细长轴加工 ?机床刚性差时 刀尖圆弧大用于 ?需要刀刃强度高的黑皮 切削,断续切削 ?大直径工件的粗加工 ?机床刚性好时 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位车刀的选用 刀具断屑槽的选择 代 号 F H S H M V 断屑槽 形状 特 点 数 控 刀 具 的 选 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 切削范围 精加工切 削 轻切削 ?精加工专用断屑槽 ?适合用于小切深,大进给 ?大的前角刃口锋利 ?适用于仿形向上切削加工 ?正角刀棱锋利 ?大进给粗加工 ?断续、黑皮切削 ?两面均有断屑槽 ?不等棱边刀刃不仅刀刃锋利且强度 也好 ?连续或继续加工均适合 中切削 准重切削 G H MITSUBISHI推荐的适用 于加工钢材的断屑槽形 重切削 H X 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 数 控 刀 具 的 选 用 可 转 位 铣 刀 的 选 用 类型的选择 可转位面铣刀、立铣刀、槽铣刀、专用铣刀等 为满足不同用户的需要,同一直径的可转位铣刀一般 有粗齿、中齿、密齿三种类型 齿数的选择 角度的选择 可转位铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃 倾角等。为满足不同的加工需要,有多种角度组合型式 直径的选择 可转位铣刀直径的选用主要取决于设备的规格和工件 的加工尺寸 合理选择刀片硬质合金牌号的主要依据是被加工材料 的性能和硬质合金的性能。用于铣削的刀片槽形一般 有轻型、中型和重型 刀片牌号和断 屑槽形的选择 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 可转位铣刀类型的选择 可转位铣刀类型的选择 数 控 刀 具 的 选 用 可转位铣 刀的类型 可转位面铣刀:主要用于加工较大平面选择,主要有平面粗铣刀、平 面精铣刀、平面粗精复合铣刀三种 可转位立铣刀:主要用于加工凸台、凹槽、小平面、曲面等。 主要有立铣刀、孔槽铣刀、球头立铣刀、R立铣刀、T型槽铣 刀、倒角铣刀、螺旋立铣刀、套式螺旋立铣刀等 可转位槽铣刀:主要有三面刃铣刀、两面刃铣刀、精切槽铣刀 可转位专用铣刀:用于加工某些特定零件,其型式和尺寸取决 于所用机床和零件的加工要求 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 可转位铣刀齿数(齿距) 可转位铣刀齿数(齿距)选择 齿数 数 控 刀 具 的 选 用 可转位铣 刀的齿数 中齿铣刀:通用系列,使用范围广泛,具有较高的金属切除率和 切削稳定性 粗齿铣刀:大余量粗加工、软材料、切削宽度较大、机床功率较 小 密齿铣刀:用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工 不等分齿距铣刀:防止工艺系统出现共振,使切削平稳 ,在铸钢、 铸铁件的大余量粗加工中建议优先选用不等分齿距的铣刀 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 可转位铣刀角度的选 可转位铣刀角度的选择 角度的 数 控 刀 具 的 选 用 各种角度中最主要的是主偏角和前角(制造厂的产品样本中对刀具 的主偏角和前角一般都有明确说明) 主偏角:可转位铣刀的主偏角有90°、88°、75°、 70°、60°、45°等几种 可转位铣 刀的角度 前角:铣刀的前角可分解为径向前角和轴向前角。常用的 前角组合形式如下:双负前角、双正前角、正负前角(轴向 正前角、径向负前角)三种 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 可转位铣刀直径的选 可转位铣刀直径的选择 直径的 立铣刀直径选择:主要考虑工件加工尺寸 的要求,并保证刀具所需功率在机床额定 功率范围以内。如系小直径立铣刀,则应 主要考虑机床的最高转速能否达到刀具的 最低切削速度要求 数 控 刀 具 的 选 用 面铣刀直径选择:主要是根据工件宽 度选择,同时要考虑机床的功率、刀 具的位置和刀齿与工件接触形式等, 也可将机床主轴直径作为选取的依据, 面铣刀直径可按D=1.5d(d为主轴直 径)选取。一般来说,面铣刀的直径 应比切宽大20%~50% 面铣刀的直径应比 切宽大20%~50% 两次走刀铣削平面,轨迹之间须有重叠部分 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 刀片牌号和断屑槽型的选 刀片牌号和断屑槽型的选择 P类合金(含金属陶瓷):P01 P05 P10 P15 P20 P25 P30 P40 P50 M类合金:M10 M20 K类合金:K01 K10 M30 M40 K40 数 控 刀 具 的 选 用 可转位铣 刀刀片牌 号和断屑 槽形 一般用户选用 可转位铣刀, 均由刀具制造 厂根据用户加 工的材料及加 工条件配备相 应牌号的硬质 合金刀片 K20 K30 断屑槽形的选 择 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 面铣刀切削刃各角度的选 面铣刀切削刃各角度的选择 数 控 刀 具 的 选 用 面铣刀切削刃 各角度的功能 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 面铣刀切削刃各角度的选择 面铣刀切削刃各角度的选择 数 控 刀 具 的 选 用 基本刃 形 前角的正负 基本刃形的组合 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 面铣刀切削刃各角度的选择 面铣刀切削刃各角度的选择 利 于 防 止 下 工 件 边 缘 产 铸 生 铁 崩 时 落 , 加 , 壁 力 零 件 , 大 曲 工 薄 向 切 削 挠 。 生 加 。 , 背 降 发 会 给 力 首 选 工 度 工 件 进 工 精 , 于 加 时 约 等 一 般 为 数 控 刀 具 的 选 用 45°面铣刀 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 面铣刀切削刃各角度的选择 面铣刀切削刃各角度的选择 具 90 的 用 数 控 刀 具 的 选 用 90°面铣刀 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 面铣刀切削刃各角度的选择 面铣刀切削刃各角度的选择 数 控 刀 具 的 选 用 方肩铣刀 铣削开放或封 闭的槽、面或 孔时均有上佳 表现 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 立铣刀的选择 立铣刀的选择 数 控 刀 具 的 选 用 球头立铣刀 通用性:仿形 铣和曲面铣, 以坡走铣或螺 旋插补铣加工 型腔,适用于 高速加工 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 立铣刀的选择 立铣刀的选择 数 控 刀 具 的 选 用 整体硬质合金立铣刀 通用性:轮廓 铣、槽铣、平 面铣,以坡走 铣或螺旋插补 铣加工型腔, 应用较为普遍 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 螺纹铣刀的选择 螺纹铣刀的选择 数 控 刀 具 的 选 用 螺纹铣削的优点: 螺纹铣削免去了采用大量不同类型丝锥 的必要性; 加工具有相同螺距的任意螺纹直径; 加工始终产生的是短切屑,因此不存在 切屑处置方面的问题; 刀具破损的部分可以很容易地从零件中 去除; 不受加工材料限制,那些无法用传统方 法加工的材料可以用螺纹铣刀进行加工; 采用螺纹铣刀,可以按所需公差要求加 工; 螺纹尺寸是由加工循环控制的; 与传统HSS(高速钢)攻丝相比,采用硬质 合金螺纹铣削可以提高生产率 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 螺纹铣刀的选择 螺纹铣刀的选择 数 控 刀 具 的 选 用 螺纹铣刀分类 圆柱螺纹铣刀: 它的螺纹切削刃与丝锥不同, 刀具上无螺旋升程,加工中的 螺旋升程靠机床运动实现;该 刀具既可加工右旋螺纹,也可 加工左旋螺纹;适用于钢、铸 铁和有色金属材料的中小直径 螺纹铣削,切削平稳,耐用度 高。缺点是刀具制造成本较高, 结构复杂,价格昂贵 机夹螺纹铣刀: 适用于较大直径(如D25mm)的内、外螺 纹加工;刀片易于制造,价格较低,有 的螺纹刀片可双面切削;抗冲击性能较 整体螺纹铣刀稍差 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 可转位铣刀的选用 螺纹铣刀的选择 螺纹铣刀的选择 丝锥的选择: 工件材料的可加工性是攻螺纹难易的关键, 对于高强度的工件材料,丝锥的前角和下凹 量(前面的下凹程度)通常较小,以增加切 削刃强度。下凹量较大的丝锥则用在切削扭 矩较大的场合,长屑材料需较大的前角和下 凹量,以便卷屑和断屑;加工较硬的工件材 料需要较大的后角,以减小磨擦和便于冷却 液到达切削刃,加工软材料时,太大的后角 会导致螺孔扩大;螺旋槽丝锥主要用于盲孔 的螺纹加工。加工硬度、强度高的工件材料, 所用的螺旋槽丝锥螺旋角较小,这可改善其 结构强度 数 控 刀 具 的 选 用 螺纹铣刀分类 丝锥 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 工具系统的选用 工具系统的分类 镗式 铣工 类具 模系 块统 数 控 刀 具 的 选 用 工具系统是针对 数控机床要求与 之配套的刀具必 须可快换和高效 切削而发展起来 的,是刀具与机 床的接口。 数控车床 工具系统 模块式刀柄:通过将基本刀柄、接杆和加 长杆(如需要)进行组合,可以用很少的 组件组装成非常多种类的刀柄。 镗铣类整体式工具系统 整体式刀柄:用于刀具装配中装夹不改变, 或不宜使用模块式刀柄的场合。 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 工具系统的选用 工具系统的型号表示方法 1.柄部型式及尺寸 JT:表示采用国际 标准ISO7388号加工中心机床用锥柄柄 部; BT:表示采用日本标准MAS403号 加工中心机床用锥柄柄部;其后数字 为相应的ISO锥度号:如 50和40分别代 表大端直径69.85和44.45的7:24锥度。 2.刀柄用途及主参数:XD –装三面铣 刀刀柄 ;MW --无扁尾氏锥柄刀柄; XS –装三面刃铣刀刀柄;M – 有扁尾 氏锥柄刀柄;Z(J)--装钻夹头刀柄 (贾式锥度加J);XP – 装削平柄铣 刀刀柄;用途后的数字表示工具的工 作特性,其含义随工具不同而异。 3.工作长度 数 控 刀 具 的 选 用 JT(BT)40 1 XS16 2 75 3 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 工具系统的选用 常用刀柄 数 控 刀 具 的 选 用 莫式锥度刀柄 钻夹头刀柄 快换式丝锥刀柄 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 工具系统的选用 常用刀柄 数 控 刀 具 的 选 用 ER弹簧夹头刀柄 ER弹簧夹头 侧压式立铣刀柄 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 工具系统的选用 拉钉的种类及选择 数 控 刀 具 的 选 用 拉钉是带螺纹的零件,常固定在各种 工具柄的尾端。机床主轴内的拉紧机 构借助它把刀柄拉紧在主轴中。数控 机床刀柄有不同的标准,机床刀柄拉 紧机构也不统一,故拉钉有多种型号 和规格 拉钉的选择:根据数控机床说明书选择; 对机床自带的拉钉进行测量后来确定 注意:如果拉钉选择不当,装在刀柄上使 用可能会造成事故。 7388及 69871的 ISO 7388及DIN 69871的A型拉钉 ISO 7388及DIN 69871的B型拉钉 及 的 型拉钉 MAS BT的拉钉 的拉钉 数控加工工艺精品课程 单元3 单元3 数控加工常用刀具 习 题 1、刀具切削部分的材料应具备哪些性能? 2、常用的刀具材料有哪些种类? 3、影响刀具寿命的主要因素有哪些? 4、何谓刀具耐用度?刀具耐用度的确定原 则是什么? 5、常见刀具失效形式有哪些? 数 控 刀 具 的 选 用 数控加工工艺精品课程

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