第七章数控刀具

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1、 第七章 数控刀具提提要要本章介绍数控刀具的基本特点，数控刀具材料和类型，数控刀具合理选用，可转位车刀和旋转刀具的选用，数控工具系统。学时：2学时。第七章第七章 数控刀具数控刀具目目标标 掌握掌握数控刀具的基本特点数控刀具的基本特点 第七章第七章 数控刀具数控刀具 掌握掌握数控刀具材料和类型数控刀具材料和类型 掌握掌握数控刀具的合理选用数控刀具的合理选用 了解数控工具系统的结构和工作原理了解数控工具系统的结构和工作原理建建议议采用多媒体教学和观看录象等方法，增强学生对数控刀具的感性认识，通过实例讲解数控刀具，提高教学效果。 第七章第七章 数控刀具数控刀具n切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技

2、产品的飞跃，刀具切削性能显著提高。n切削刀具从低值易耗品过渡到全面进入“三高一专（高效率、高精度、高可靠性和专用化）”的数控刀具时代，实现了向高科技产品的飞跃,成为现代数控加工技术的关键技术；n与现代科学的发展紧密相连，是应用材料科学、制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶。 数控刀具的类型与特点第一节第一节 数控刀具的基本特点数控刀具的基本特点n有很高的切削效率有很高的切削效率 n有高的精度和重复定位精度有高的精度和重复定位精度n有很高的可靠性和耐用度有很高的可靠性和耐用度n刀具尺寸的预调和快速换刀刀具尺寸的预调和快速换刀 n有比较完善的工具系统有比较完善的工具系统 n刀具管理系统刀具管

3、理系统 n刀具在线监控及尺寸补偿系统刀具在线监控及尺寸补偿系统 数控刀具特点数控刀具的类型与特点数控刀具的基本特征 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。数控刀具的类型与特点可转位单刃微调镗刀可转位单刃微调镗刀 可转位双刃镗刀可转位双刃镗刀 按照刀具结构分：按照刀具结构分：整体式：整体式：钻头、立铣刀等钻头、立铣刀等镶嵌式：镶嵌式：包括刀片采用焊接和机夹式包括刀片采用焊接和机夹式特殊形式：特殊形式：复合式、减振式等复合式、减振式等机夹可转位

4、机夹可转位刀具得到广刀具得到广泛应用，数泛应用，数量上已达到量上已达到整个数控刀整个数控刀具的具的30%- 30%- 40%40%，金属切，金属切除率占总数除率占总数的的80%-90%80%-90%。数控刀具的类型与特点按照切削工艺分：按照切削工艺分：车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等数控刀具的类型与特点钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等外圆车刀内孔车刀螺纹车刀数控刀具的类型与特点常用车刀选择合理的刀具选择合

5、理的刀具立铣刀立铣刀球头刀球头刀环形铣刀环形铣刀端铣刀端铣刀径向铣刀径向铣刀倒角铣刀倒角铣刀槽铣刀槽铣刀螺纹铣刀螺纹铣刀锥铣刀锥铣刀棒铣刀棒铣刀麻花钻麻花钻铰刀铰刀镗刀镗刀右旋丝锥右旋丝锥左旋丝锥左旋丝锥中心钻中心钻点钻点钻中心镗中心镗沉头铣刀沉头铣刀用户定义用户定义各种数控加工刀具各种数控加工刀具面铣面铣刀刀方肩方肩铣铣刀刀仿形仿形铣铣刀刀三面刃和三面刃和螺纹铣螺纹铣刀刀整体硬质整体硬质合金铣合金铣刀刀数控刀具的类型与特点常用铣常用铣刀刀铰刀铰刀钻头钻头丝锥丝锥数控刀具的类型与特点钻削刀具钻削刀具粗镗刀粗镗刀精镗刀精镗刀数控刀具的类型与特点镗削刀具镗削刀具切削用刀具材料应具备的性能第二节第二

6、节 数控刀具材料数控刀具材料希望具备的性能希望具备的性能作为刀具使用时的性能作为刀具使用时的性能高硬度高硬度( (常温及高温状态常温及高温状态) )耐磨损性耐磨损性高韧性高韧性( (抗弯强度抗弯强度) )耐崩刃性，耐破损性耐崩刃性，耐破损性高耐热性高耐热性耐塑性变形性耐塑性变形性 热传导能力良好热传导能力良好耐热冲击性，耐热裂纹性耐热冲击性，耐热裂纹性化学稳定性良好化学稳定性良好耐氧化性，耐扩散性耐氧化性，耐扩散性低亲和性低亲和性耐溶着、凝着耐溶着、凝着( (粘刀粘刀) )性性磨削成形性能良好磨削成形性能良好刀具制造的高生产率刀具制造的高生产率, ,重磨性重磨性锋刃性良好锋刃性良好刃口锋利，表

7、面质量好，微小切削可能刃口锋利，表面质量好，微小切削可能切削刀具材料的硬度和韧性切削刀具材料的硬度和韧性 19231923年发年发明的硬质明的硬质合金合金(WC-(WC-Co)Co)，其后，其后因添加了因添加了TiCTiC、TaCTaC而改善了而改善了耐磨性，耐磨性，19691969年开年开发了发了CVDCVD技技术，使涂术，使涂层硬质合层硬质合金快速普金快速普及。自及。自19741974年起，年起，开发了开发了 TiC-TiNTiC-TiN系系金属陶瓷金属陶瓷数控刀具的材料高速钢刀具 高速钢(HSS)刀具过去曾经是切削工具的主流，随着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开发了各种涂层和不涂

8、层的高性能、高效率的高速钢刀具，高速钢凭藉其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面优良的综合性能，在切削某些难加工材料以及在复杂刀具，特别是切齿刀具、拉刀和立铣刀造中仍有较大的比重。但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质合金工具代替。硬质合金刀具普通硬质合金数控刀具的材料新型硬质合金超细晶粒硬质合金涂层硬质合金金属陶瓷 粒径在1m以下，这种材料具有硬度高、韧性好、切削刀可靠性高等优异性能保持了普通硬质合金机体的强度和韧性，又使表面有很高的硬度和耐磨性TiC(N)基硬质合金，其性能介于陶瓷和硬质合金之间新型硬质合金刀具加工实例新型硬质合金新型硬质合金刀具加工实例刀具加工实例数控刀具的材料加工示意图加

9、工示意图加工切削参数加工切削参数毛坯尺寸毛坯尺寸和材料和材料使用刀具使用刀具主轴转主轴转速速(r/min)(r/min)进给速度进给速度(mm/min(mm/min) )侧吃刀侧吃刀量量(mm)(mm)背吃刀量背吃刀量(mm)(mm)100X80X50100X80X50（HRC50HRC50）8 8，4 4齿齿（超细晶硬质合金）（超细晶硬质合金）1000010000300030000.20.21010n涂层刀具的使用范围相当广，从非金属、铝合金到铸铁、钢以及高强度钢、高硬度钢和耐热合金、钛合金等难加工材料的切削均可使用，且普遍较硬质合金的性能要好。 nCVD涂层模 PVD涂层高速钢齿轮滚刀、铣

10、刀、钻头nPCVDPCVD涂层刀具涂层刀具 PVDPVD涂层模具涂层模具n MT-CVD数控刀具的材料陶瓷刀具n不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工；n可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料；n刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数；n可进行高速切削或实现“以车、铣代磨”，切削效率比传统刀具高3-10倍。数控刀具的材料超硬刀具 是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚石等。超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具，其中以人造金刚石

11、复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。许多切削加工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的应用而起，故超硬刀具已成为切削加工中不可缺少的重要手段。 超硬刀具加工实例超硬刀具加工实例数控刀具的材料加工模具示意图高速加工切削参数毛坯尺寸毛坯尺寸和材料和材料使用刀使用刀具具主轴转速主轴转速(r/min)(r/min)进给速度进给速度(mm/min)(mm/min)背吃刀量背吃刀量(mm)(mm)加工时间加工时间(min)(min)60X60X5060X60X50（HRC60HRC60）R1X8R1X8（CBNCBN）2000020