《车刀基础知识》PPT课件.ppt

车削刀具专题 车削刀具 1 普通车削刀具 2 瑞士车刀 3 螺纹车削刀具 4 切槽 切断 刀 车削定义 单点切削 单点刀具生成圆柱形状 车削的组成 工件的旋转与刀具的进给运动 切削加工中的三要素 切削速度 进给率 切深 数控加工中进给F n f mm min 如何计算转数n 恒转数度 与恒线速概念及应用场合 细长杆的车削 注意 负前角类车刀并非是指刀片自身的前角为负值 最常用车刀片后角 B C P N 普通车削 内孔车削 车削刀具质量定位 尺寸精度外观精度配件选型与国内外同内产品的比较通用性与可替换性产品规格齐备 普通车削 内孔车削 普通车削 方柄内孔车削 方柄内孔车刀方便于在普通车床上加工使用 柄为方柄 刀具型号 方柄尺寸 瑞士车刀 Page109 主要用于汽车 钟表 连接器和医药工业的自动滑动头机床的精密车削 瑞士车刀 特点 1 刀片精度高 一般用G与E级公差 2 刀柄安装精度高 3 采用正前角设计 瑞士车刀的型号编制规则同正前角外圆车刀的编制对则 为示区别 在末尾增加一字母 F 特点 刀片刃口过中 可钻削车外圆 车内孔 车台阶倒角一刀多能 非常适合数控加工 减少刀具数量节省换刀时间 减少刀具库存 Eco Cut刀具 螺纹车削刀具 该改进可方便地对内冷式镗杆及其模块化同等镗杆进行改进 以使其适合那些通常需要特定镗杆应用的小孔螺纹切削 通过对到头的改进满足小孔加工 切断 切槽刀具 该三刃切槽刀片主要用于切浅槽 槽宽最大2 15mm槽深最大1 85mm 否则刀片定位不可靠 其他切槽刀具 GSW内切槽刀 GSE外切槽刀 GSV内切槽刀 其他可用于车床加工的刀具 La为浅孔钻的有效钻孔深度即最大钻孔深度 钻孔深度大于此 会出现危险 La 2 5dc 二 刀片材质及断屑槽型说明 颜色分类法 易于记忆 使用 将工件材料分为六大类 每一种颜色对应不同类的工件材料 橙色 高温合金 Ni基 Co基合金 钛合金 黄色 不锈钢 奥氏体CrNi钢 马氏体Cr钢 红色 铸铁 灰铸铁 球墨铸铁 烧结铁 绿色 非金属材料 有色金属 铝合金 铜及铜合金 蓝色 钢 碳素钢 低合金钢 高合金钢 白色 硬金属 淬火钢 HRC 45 冷硬铸铁 适用加工类型 粗加工 半精加工 精加工 千木车刀片简介 WNT20 铝合金 CKT10 加工铸铁好 CPT25 CPT30 CPT35 钢件 CMT30 加工不锈钢好 PMT20 切槽刀片 双头刀片 经济性更好 通用刀片 千木公司车刀片断屑槽型选用推荐 PFF FN FN NF PFQ 精加工 UM PMF MM KM NM MF首选半精加工 可选精加工 NR粗加工 讨论 不断屑如何处理如何辨别粗加工刀片 精加工刀片 普通车削 常用断屑槽型 带修光刃刀片 与普通刀片相比 修光刃刀片更具优势 1 加工表面质量更高 2 效率更高 具修光刃刀片代号 断屑槽符号后增加一个字母代码 Qeg TFQ 25Qetc 一般用于精加工 普通刀片 修光刃刀片 带修光刃刀片 优势 1 在切削参数不变条件下 可大幅提升表面质量 2 在保证表面粗糙度的前提下 效率可提升2倍 由于有修光刃的作用 可使进给增加2倍而不会使表面粗糙度下降 带修光刃刀片 优势 使用要点 注意主偏角的大小 刀片材质 普通车削 修光刃刀片 解决方案 降低切削速度 调整进给量和切深 加大进给量 选择更耐磨的刀片 解决方案 选择韧性更好的刀片 刃口带负倒棱刀片 使用带断屑槽的刀片 增加系统刚性 普通车削 刀片磨损成因及应对解决方案 解决方案 降低切削速度 选择更耐磨的刀片 增加冷却 解决方案 降低切削速度或进给 选用正前角槽形刀片 选择更耐磨的刀片 增加冷却或加大冷却液流量 普通车削 刀片磨损成因及应对解决方案 解决方案 提高切削速度 加大刀片前角 增加冷却 选取正确的刀片牌号 解决方案 降低进给和切深 选择刃性更好的刀片 选取刀尖角大的刀片 选取正确的断屑槽型 螺纹车削刀片分类 全牙形刀片 泛螺距刀片 多齿刀片 保证正确的深度 底径 顶径 能保证螺纹的强度 螺纹车完后不需去毛刺 齿顶修整量为0 03 0 07mm每一种螺距和牙型需要一种刀片 这类刀片不切削牙尖 因此螺钉的外径 螺母的内径须在螺纹加工前车削到正确的直径 同一的刀片可加工牙尖角相同螺距不同的螺纹 刀尖半径是根据最小螺距选择的 因此刀具寿命短 走刀次数少 因此刀具寿命长 生产效率高 由于切削刃长 负载大 因此要求切削条件必须特别稳定 仅有最常用的牙型和螺距的多齿螺纹刀片 螺纹车削刀片材质 钢件 P30 不绣钢 钛合金 铸铁 M20 有色金属 K20 通常推荐的车削刀具选择顺序为 接口确定 根据机床选择刀柄 刀方 功能选择 根据加工工艺要求选择刀具偏角 可转位刀片 形状 尺寸 刀尖半径 断屑槽型 牌号4 切削参数 根据刀片 质量和效率要求 影响选刀因素 零件结构和限制大或小 简单或复杂 长或短 小公差要求 表面质量 装夹可能性等所需要的加工工序内外加工 粗 半精或精加工等稳定性和加工条件刀具装夹与工件件装夹是否可靠 刀具悬伸尺寸 整体系统状况等机床条件和选择可用刀位数 功率 行程 多轴加工等等零件材料毛坯状况 硬度 材料可加工性 干切还是湿切等等刀具产品系列和库存可用刀具情况 管理等等加工经济性加工时间 刀具寿命 可靠性 过程化 刀柄的选择 根据在转塔刀架或在主轴上的接口情况 选择相应的接口刀具 通常在转塔刀架上为常规接口 如方柄与圆柄结合使用 但是在某些特定的机床上 则是特殊的接口 如7 24接口或HSK接口等等 不管是那一种接口 一定要保证连接的刚性足够 否则将会对加工产生不利影响 确定将要加工类型 是外圆车削还是内孔镗削 如是外圆车削 则应确定车刀刀方的尺寸大小 刀具应有的长度等 如是内孔镗削 则该选用恰当大小刀柄的车刀 并应遵循下面的 基本原则 1 根据车刀能加工的最小孔径 选择尽可能大的刀杆 刀杆越大 同等悬伸长度情况下 其长径比越小 刚性及抗震性也就越好 有利于加工表面质量的提高 常规转塔刀架 内孔车刀选用的基本原则 2 在满足加工要求的前提下 应尽可能的缩短悬伸长度 3 在深孔镗削或刀杆与孔尺寸相差不多情况下 排屑往往是一大难题 这时可通过采用内冷缺 或压缩空气 方式提高排屑效果 讲解 挠度的概念 及不同刀体材料对挠度的影响 内孔车刀选用的基本原则 4 镗杆夹紧是整个系统功能的确定性因素 特别是长悬伸时 所以一定要保证夹紧的刚性问题 直接使用螺钉压紧时 会使镗杆表面受到伤害 将导致稳定性差 使用硬质合金镗杆时 一定不能用螺钉压紧 1标准解决方案 2尚可性的方案 3不推荐使用方案 内孔车刀选用的基本原则 5 震动敏感的工序选择镗杆时应考虑的几个因素 选择接近90 但不小于75 主片角的镗杆 选择小的刀尖半径选择正前角刀具的刀片选用非涂层刀片避免使用后刀面过渡磨损的刀片 6 内孔车刀的切削参数不能期望等同于外圆切削时的参数 一般在用相同刀片时 孔加工中 调试时切削参数应降低到外圆切削时的1 2 1 3 再逐步调整到最佳状态 确定操作类型 加工类型 根据工序加工内容 确定 纵向车削 仿型车削 车端面 插车 纵向车削 端面车削 仿形车削 插车 确定操作类型 主偏角 刀尖角 纵向车削 端面车削 仿形车削 当进行仿型车削时 还应考虑有效主偏角的大小 以便获得良好的切削效果 每种刀柄都有最大内仿型切削角度的限制 应注意选取 对于每一种刀具 都有一个最大的内仿性切如角度 刀具类型由主偏角及所用刀片的刀尖角确定 主偏角及刀尖角的选择将会影响切削能力 切削刃强度和刀具的可达性 讨论 为什么会规定多种主偏角 确定操作类型 主偏角 刀尖角 内孔车削刀具形式与主偏角 确定刀具系统 正前角or负前角 综合考虑各方面的因素 确定选用正前角刀具还是负前角刀具 一般来说 推荐使用负前角刀具 负前角刀具采用0 后角刀片 刀片强度好 大多数刀片双面有切削刃 有效刃增加了一倍 刀片装夹可靠性与经济性都优于正前角刀具 但是 负前角刀具的切削抗力较大 震动趋势强于正前角刀片在系统刚性若或者对切削抗力敏感的系统中 还是应选择正前角刀具有色金属加工 系统刚性较弱和小零件加工选用正前角刀具 刀具安装前角为负 以形成切削后角 正前角刀具的安装前角一般 0 使用带后角的刀片 确定刀具系统 选择刀片 刀片的形状应根据刀具所需的主偏角 可接近性及通用性选择 刀尖角度必须根据强度和经济性选择 R型C型S型T型D型V型 180 100 90 60 55 35 强 弱 切削抗力 刀尖强度 确定刀具系统 刀片有效切深 根据系统的总体性能 如功率 机床整体刚性等 可大致确定出可以使用的最大切深量 从而进一步提出对刀片的需求 进一步下来 就该确定刀片的槽型了 同一款刀片有多种断屑槽型 如前介绍 根据对应工序的要求选择恰当的断屑槽型 条件恶劣的工序 在条件恶劣的条件下 对刀片应有更高的要求 如使用更厚更大的刀片 增加刀垫等措施 确定刀具系统 刀尖圆弧的影响 刀片刀尖半径将会影响的因素 粗加工时刀片的强度 精加工的表面纹理 粗加工时 尽可能的选用大的刀尖圆弧 可使用大的进给 如果出项震动的趋势 则可适当的减小刀尖圆弧 刀尖圆弧与进给的关系 对于粗加工 最常用的刀尖圆弧为1 2 1 6mm 经验公式 fmax r 2 刀尖圆弧的对表面质量的影响 h 残留面积高度 m R 刀尖圆角半径 mm f 进给量 mm rev 确定刀具系统 选择刀片 刀尖的圆角半径越大 强度越好 切削温度会被分散 除会增加切削的法向力外 一般是有利的 在日本 T型较为常见 仿型用V型 D型作为例外 在迎接NC时代的今天 80 的C型刀片作为推荐品最为通用在欧美 C型刀片占有绝对优势 C型刀片与T型刀片相比 C型刀片只是将刀片对称反安装 故安装精度要高得多 要点 1 推荐采用比目前使用中刀尖 刀尖半径 更强的产品 2 尽可能使用通用性强的C型产品 3 选购刃长为平均切深2倍的刀片较为合理 4 菱型80 的19 05mm刀片可实现9 5 12 7mm的切深 5 切深在6 35mm以下通常选用12 7mm的刀片较为经济 6 12 7mm刀片切深为50 15 8mm刀片切深为57 19 05mm刀片切深为67 简而言之 切深的推荐值分别为50 60 70 切深高于前述百分比的切削 必须具体情况具体对待 确定刀具系统 选择刀片 首选刀片形状 可选刀片形状 确定刀具系统 选择刀片 首选刀片形状 可选刀片形状 确定操作类型 切断 外圆切槽 GSE外切槽 GSV内切槽 GSW内切槽 切断 槽 刀具的选择 注意事项 1当使用切槽 断 刀时 要注意仔细的阅读说明书 了解该刀是否能横向切削 并使刃口垂直切入 2注意加工中的断屑情况 若不易断屑 则采用人为的方式强制性断屑 3切刀中心高是否正确也相当重要 切断 槽 刀具的选择 注意事项 4普通切刀在使用中应尽量避免单侧切削 尽可能的使整个刃口受力均匀 5刀具悬伸尽可能的短 以提高系统刚性 a 70 s 注意事项 6为提高提高系统刚性 降低震动趋势 提高刀具寿命 切断或切槽位置应尽可能靠近夹持点 7当切入面为斜面时 应减小进给至正常的20 50 难题解析为了减少毛刺CNC设备上 当接近终了时 在中心处的进给量应减少75 检查切屑刃中心高 用带主偏角刀片 如果必须用0 主偏角刀片 应用于刀片宽度小于切屑宽度的刀片 应用中心架 或调整同心 在空棒料内倒角时 应刀片倒角处与切断工件排成同线 为了提高加工表面质量 提高切屑速度 用0 主偏角刀片 正确选择断屑槽达到最佳切屑流向控制 用涂层硬质合金 提供充足的冷却液 消除振动 特定用途的通用规则倒角及切断 切断偏心管在管料切断时 通常推荐使用4 主偏角刀片 然而 空的偏心与设备的弹性结合效果 会使进给速度变化大 切屑刃可能会被破坏 当更换用8 主偏角刀片将减缓对刀片切屑刃的破环 切削力对称原理 刀片不易偏斜 V 型皮带轮槽加工 颈型凹槽加工 刀片的选择刀片宽度 刀片宽度影响强度 为高效切削 应选择尽可能宽的刀片 段屑范围在于刀片宽度 较窄的刀片宽度意味着低进给率下段屑更好 更宽的刀片 强度更高的刃口 可承受更大的切削力与更大的进速度 单刀具挠曲加大刀尖圆弧半径 侧向刃车屑 为更长的使用寿命 应选择刀尖 为减少切削力 以及用窄的刀片低进给切削时 应选择刀尖圆弧半径小的刀片 大的圆弧半径 小的侧向力 小的圆弧半径 大的侧向力 车削进给 进给取决于刀片的段屑范围 最大进给取决于刀片的宽度 以及最大承载能力 用太小刀尖圆弧半径的刀片进行大进给切削将缩短刀片的使用寿命 最大的进给量不适合于较小的刀尖半径刀具 为了在切槽时成屑更好 进给可以在每段小间距内中断 最大进给量 Fmax Wx0 75 进给量 进给量 切深 最小的切深等于刀尖圆弧半径 最大的切深取决于承载能力 切深取决于段屑范围 最大切深 apmax Wx0 8 切削速度较大时引起的刀具挠度较大 而使前沿间隙加大 切削速度较小时 前沿间隙和刀具挠度很小 刀杆或刀板的尺寸为避免振动与挠曲应首选 刀杆与刀板悬伸应金可能的小 刀杆直径最大化 90 安装为得到垂直加工表面 减少振动 刀具和工件中心线成90 安装是十分重要的 加工条件确定切槽车屑Vc 切屑速度 m min Vc 切屑速度 m min T 最大切深 mm apmax 最大切深 mm f 径向进给 mm rev f 轴向进给 mm rev 车削原则 后角a 影响侧向力且不像ISO刀片大小恒定不变 刀片与工件的后角 挠曲受影响于 进给 f 切深 ap 悬伸 T 切削速度 Vc 工件材质 精加工 直径补偿 最终直径补偿必须用于终了加工 2 D1 D2 2 1 切槽到目标直径 2 刀具退回 2 3 继续精车削操作 多功能加工 不推荐 加工圆弧或倒角 加工圆弧或倒角应大于刀片的圆弧半径 且要求两个方向的复合运动 刀片破损的问题在于 当刀片各刃同时切入工件时 由于受到如图F1 F2不同方向的力 导致刀片破损 推荐优化加工 消除刀片破损的加工顺序 先前运动 实际运动 1 3 2 4 壁间加工为了达到最佳的切削效果 以下加工顺序需遵循 不要达到相同的Z值 粗加工1 粗加工2 精加工3 精加工4 精加工5 精加工6 Zvalue 0 2 0 3mm1 消除圆环车削棒料的末端或凹槽时 圆环容易产生消除圆环的方法 粗加工1 粗加工2 精加工3 最佳内圆车削 1 第一次走刀 用刀片的一个刀尖进行粗加工2 回程时 用刀片的另一个刀尖进行半精加工与精加工 Lmax 3D 刀杆悬伸 刀片刀尖有效利用 在盲孔中改善车削效果在盲孔中内圆车削问题来自切屑的排出当工具触及后壁时 切屑可能夹在后壁与刀片之间 这会导致刀片破损下述两种方法可解决这个问题 第一种方法1 从后壁开始切槽2 由里向外继续车削 第二种方法从后壁开始切槽刀退回到外面然后由外向切槽出最终直径 要求机床功率的计算 车削 切槽 切断 端面切槽 Kc 切削力 N 效率 0 8 刀具选择遵循以下三种原则可选出表现优异的刀具 根据切削宽度与加工形状选择尽可能宽的刀片 依据所要求的最大加工深度 选择最短的悬伸刀杆 在切断面时 确认加工范围 选择正确的刀具 工具调整加工前 检查并调整下述工具位置 在工件中心线上检查切削刃的位置 将刀具降至中心线以下 并检查毛刺 检查切削刃与加工平面 正确的位置能保证在端面两个方向车削的加工表面质量 最佳切削顺序粗加工端面粗加工的基本步骤 第一步 第二步 第三步 初切按设定的直径范围内 远离轴线方向切削 向着轴线方向切削 与端面车削相比 端面切槽时切削速度应减少40 1 根据加工类型及机床情况 选择螺纹切削的方法 切削外螺纹或内螺纹 左手螺纹或右手螺纹 2 选择螺纹类型 a ISO标准公制螺纹MM 美制UN b 惠氏螺纹WH 美制NPT c 其他螺纹类型 螺纹加工属于一种定尺寸 仿型切削加工 特殊螺纹牙型的加工刀片需要定制 螺纹刀具的选择 3 确定螺距大小 进一步选定刀片类型 由前所述 螺纹刀片牙型分为三种 全牙型 泛螺距及多齿刀片 各有优势及缺点 应针对具体的工序要求选择恰当的类型 全牙形刀片 泛螺距刀片 多齿刀片 4 根据工件材质选用恰当的刀片材质和槽型 CPS20 钢件WNS20 不绣钢 钛合金 铸铁 M20CKS200 有色金属 5 螺纹切削工艺的选择 外螺纹 右旋 内螺纹 右旋 外螺纹 左旋 内螺纹 左旋 走刀次数及吃深量的确定 一般刀具供应商都会有一个走刀次数及吃深量推荐表 应首先按照表中的推荐值来加工 以下几点在加工中应值得注意 为了提高刀具寿命 工件直径不应超过螺纹大径的上限值 进刀量应避免小于0 05mm 对于奥式体不锈钢应避免小于0 08 进给方式 进给方式 改进型进刀方式能有效的改善刃口单侧磨损 交替进到有利于提高刀片寿命及得到良好的铁屑控制 提高螺纹加工质量的方法 递减方法 根据牙深 由大到小 逐渐降低吃刀深度 直到螺纹加工成型 此方式在CNC机床加工中较为常用 稳定进给方式 即每次进给的吃刀深度一致 可得到良好的切屑控制与较高的刀具寿命 适用于新机床加工 螺纹表面粗糙度大 不光整 a 切削速度过低 提高转速 b 最后一刀的切深ap过小 建议ap 0 1 d 如果牙形的一侧好 而另一侧差 则可能是车刀体的螺纹升角与所加工螺纹升角不符 对刀体需要进行改制 螺纹升角计算公式 c 刀片已磨损 换刀片 P 螺距D2 螺纹中径最常用刃倾角为1 我公司在刀体上制造有1 5 的刃倾角 已经涵盖大部分螺纹的加工 无需更换到垫 即可满足加工要求 后角的计算 arc tan xtan 2 螺纹牙型角 刀具 刀片 前角外螺纹刀片前角为10 内螺纹刀片前角为15 外型相同 注意在使用中不能把内外螺纹混淆使用因前角不同 螺纹有锥度 a 刀架在移动过程中让刀 移位或运动轨迹与主轴不平行所致 机修 b 螺纹车刀的起刀点或退刀点太近 改进程序 c 尾座顶尖与主轴不同心 导致工件的母线不直 机修 螺纹牙顶有毛刺 a 螺纹加工使用了泛螺距刀片 改用定螺距刀片 b 定螺距刀片的切削进刀方式不对 c 满足以上要求 仍然有毛刺 检查螺纹加工中螺纹大径是否有切削余量 正确进给方向 齿顶需要有修整量为0 03 0 07mm 螺纹始末端倒角处有飞边 a 工件材料硬度低 可能的情况下 提高工件硬度 b 如果在NC车床加工 则在螺纹加工完后 增加一段程序来去飞边 注意去飞边时的走刀方式及方法 NC车床加工出的螺纹始末端螺距不正确 该情况大多是由于NC车床的系统原因引起的 系统的响应时间 为避免该情况的发生 应该仔细阅读机床说明书