《数控刀具系统》PPT课件.ppt

数控刀具系统,数控刀具的基本特点数控刀具的材料数控刀具合理选用可转位车刀的选用旋转刀具的选择工具系统选择,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。,1数控机床刀具的特点,标准化,系列化,规格化,模块化,通用化,具有较高的强度、较好的刚度和抗振性能,刀具有如下要求:,高精度、高可靠性和较强的适应性,能够满足高切削速度和大进给量的要求,具耐磨性及刀具的使用寿命长，刀具材料和切削参数与被加工件材料之间要适宜,刀片与刀柄要通用化、规格化、系列化、标准化，相对主轴要有较高位置精度，转位、拆装时要求重复定位精度高，安装调整方便,按照刀具结构分：,整体式：钻头、立铣刀等,镶嵌式：包括刀片采用焊接式和机夹式,特殊形式：内冷式、复合式、减振式等,机夹可转位刀具得到广泛应用，数量上已达到整个数控刀具的30%40%，金属切除率占总数的80%90%,按照切削工艺分：,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,钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等,镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等,车削刀具图片,铣削刀具图片,钻削刀具图片,镗削刀具图片,外圆车刀,内孔车刀,螺纹车刀,常用车刀,面铣刀,方肩铣刀,仿形铣刀,三面刃和螺纹铣刀,整体硬质合金铣刀,常用铣刀,铰刀,钻头,丝锥,钻削刀具,粗镗刀,精镗刀,镗削刀具,2刀具常用材料,刀具切削部分的材料应具备如下性能：,高的硬度,足够的强度和韧性,高的耐磨性,高的耐热性,良好的加工工艺性,刀具材料,硬质合金,高速钢,陶瓷,聚晶金刚石(PCD),立方氮化硼(CBN),单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、CVD金刚石,高速钢刀具,高速钢HighSpeedSteels(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。,硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。比高速钢硬得多。允许的切削速度比高速钢高410倍，切削速度可达100m/min以上。,硬质合金刀具,钨钴类,钨钛钴类,钨钛钴钽（铌）类,国内代号为YG。适合加工短切屑黑色金属（铸铁），有色金属以及非金属。ISO标准代号是K类,国内代号为YT。适合加工长切屑黑色金属（塑性好的材料低碳钢），常用于加工钢材。ISO标准代号是P类,国内代号为YW。综合性能好，既可加工铸铁又可加工钢材及有色金属，常用于不锈钢。ISO标准代号是M类,硬质合金的常见类型：,硬质合金的分类和标志,根据国际标准ISO分类，把所有牌号分成用颜色标志的三大类，分别用K、P、M表示,P类,蓝色（包括P01P50),系高合金化的硬质合金牌号。这类合金主要用于加工长切屑的黑色金属,M类，黄色（包括M10M40），系中合化的硬质合金牌号。这类合金为通用型，适于加工长切屑或短切屑的黑色金属及有色金属,M类,K类,红色（包括K10K40），系单纯WC的硬质合金牌号。主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料,国际标准ISO分类,硬质合金刀具,普通硬质合金,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,新型硬质合金刀具加工实例,加工示意图,加工切削参数,陶瓷刀具,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；可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料；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；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。,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,加工模具示意图,高速加工切削参数,切削刀具材料的硬度和韧性,1923年发明的硬质合金(WC-Co)，其后因添加了TiC、TaC而改善了耐磨性，1969年开发了CVD技术，使涂层硬质合金快速普及。自1974年起，开发了TiC-TiN系金属陶瓷,市场经济不断地推进，现代企业在高目标和低成本的追求过程中，已逐渐改变了传统的“大而全”、“小而全”的模式，取而代之的是以投入最小的人力、物力获得最大效益的“主题”生产。体现在金属切削刀具领域，成本已不再是简单的购买刀具的费用，一方面，采用什么样的刀具会影响到产品工艺、机床的选型和配置、生产效率、产品质量等，因而受到越来越多的重视；另一方面，自制刀具是否划算？人力物力的投入也成为企业考虑的问题。企业内部的成本核算推进了生产过程的专业化服务。因此，对一般机械加工企业来说，刀具的配置，更多的是如何选、如何用，而不是在如何设计与制造上。,4可转位刀具的选用,刀片的夹紧方式,5数控可转位刀片,可转位车刀的选用,刀片形状的选择,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。,山特维克可乐满车刀的夹紧方式选择,4可转位刀具的选用,TF,可乐满刀片槽形,刀具前角的作用,前角对切削力、切屑排出、切削、刀具耐用度影响都很大,刀具后角的作用,主偏角的作用,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,副偏角的作用,副偏角具有减少已加工表面与刀具摩擦的功能。一般为515。,刃倾角的作用,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35；铣削时1015,刀尖圆弧半径的作用,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23倍。,可转位车刀的选用,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,MITSUBISHI推荐的适用于加工钢材的断屑槽形,可转位铣刀的选用特点,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,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。,刀片牌号和断屑槽形的选择,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。,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,直径的选择,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。,旋转刀具的选择,可转位铣刀类型的选择,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。,可转位槽铣刀：主要有三面刃铣刀、两面刃铣刀、精切槽铣刀。,旋转刀具的选择,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。,可转位铣刀齿数（齿距）的选择,可转位铣刀的齿数,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。,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。,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。,旋转刀具的选择,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。,可转位铣刀角度的选择,可转位铣刀的角度,主偏角：可转位铣刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等几种。,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。,旋转刀具的选择,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)。,铣刀角度的功能,旋转刀具的选择,可转位铣刀直径的选择,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。,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D1.5d（d为主轴直径）选取。,两次走刀铣削平面，轨迹之间须有重叠部分,刀片牌号和断屑槽形的选择,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时，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,P类合金（含金属陶瓷）：P01P05P10P15P20P25P30P40P50,M类合金：M10M20M30M40,K类合金：K01K10K20K30K40,断屑槽形的选择,旋转刀具的选择,旋转刀具的选择,面铣刀切削刃各角度的功能,旋转刀具的选择,基本刃形,前角的正负,基本刃形的组合,旋转刀具的选择,45面铣刀,为一般加工首选，背向力大，约等于进给力。加工薄壁零件时，工件会发生挠曲，导致加工精度下降。切削铸铁时，有利于防止工件边缘产生崩落。,旋转刀具的选择,面铣加工视频,90面铣刀,适用于薄壁零件、装夹较差的零件和要求准确90成形场合，进给力等于切削力，进给抗力大，易振动，要求机床具有较大功率和刚性。,旋转刀具的选择,方肩铣加工视频,方肩铣刀,铣削开放或封闭的槽、面或孔时均有上佳表现。,旋转刀具的选择,各种高效铣削方法,视频：插铣,旋转刀具的选择,多功能圆刀片铣刀,刀片可多次转位，切削刃强度高，切削刃强度高；随切深不同，其主偏角和切屑负载均会变化，切屑很薄，最适合加工耐热合金。,旋转刀具的选择,视频：插铣,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,旋转刀具的选择,加工视频,各种整体硬质合金铣刀,旋转刀具的选择,螺纹铣刀分类,螺纹铣刀,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。,旋转刀具的选择,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。,旋转刀具的选择,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。,丝锥,攻螺纹是在数控铣床和加工中心上加工小螺纹孔最常用的方法。,工具系统选择,数控车床工具系统,镗铣类整体式工具系统,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。,工具系统分类,镗式铣工类具模系块统,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。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