扩展1-数控车加工刀具及选用

下午8时45分,数控加工技术实训,1,适应高速切削要求,高的精度和重复定位精度,高的可靠性和较高的耐用度,可靠的断屑及排屑措施,刀具的调整、更换方便、快速而且精确,符合标准化、模块化、通用化及复合化,3.2对数控刀具的要求,下午8时45分,数控加工技术实训,2,按照刀具结构分,整体式：钻头、立铣刀等,镶嵌式：刀片采用焊接或机夹式连接,特殊形式：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%,3.3数控刀具的种类,下午8时45分,数控加工技术实训,3,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,3.3数控刀具的种类,下午8时45分,数控加工技术实训,4,外圆车刀,内孔车刀,螺纹车刀,常用车刀,3.3数控刀具的种类,下午8时45分,数控加工技术实训,5,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,3.3数控刀具的种类,下午8时45分,数控加工技术实训,6,铰刀,钻头,丝锥,钻削刀具,3.3数控刀具的种类,下午8时45分,数控加工技术实训,7,粗镗刀,精镗刀,镗削刀具,3.3数控刀具的种类,下午8时45分,数控加工技术实训,8,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,3.4数控刀具的材料,下午8时45分,数控加工技术实训,9,数控刀具的材料,高速钢,钨钴类,钨钛钴类,Mo系高速钢,W系高速钢,硬质合金,钨钛钽（铌）钴类,陶瓷,纯氧化铝类（白色陶瓷）,TiC添加类（黑色陶瓷）,立方碳化硼,聚晶金刚石,3.4数控刀具的材料,下午8时45分,数控加工技术实训,10,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，各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具应运而生。高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性，以及良好的可加工性，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。,3.4数控刀具的材料,下午8时45分,数控加工技术实训,11,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,硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁，使刀具在切削时的磨损速度减慢，涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高13倍以上。,TiC(N)基硬质合金，其性能介于陶瓷和硬质合金之间,3.4数控刀具的材料,下午8时45分,数控加工技术实训,12,新型硬质合金刀具加工实例,加工示意图,加工切削参数,3.4数控刀具的材料,下午8时45分,数控加工技术实训,13,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。,3.4数控刀具的材料,下午8时45分,数控加工技术实训,14,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。,聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等；聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属，及合金、塑料和玻璃钢等。,3.4数控刀具的材料,下午8时45分,数控加工技术实训,15,超硬刀具加工实例,加工模具示意图,高速加工切削参数,3.4数控刀具的材料,下午8时45分,数控加工技术实训,16,3.5数控刀具的选择,图3-4外圆车刀的角度,1.刀具种类的选择,刀具种类主要根据被加工表面的形状、尺寸、精度、加工方法、所用机床及要求的生产率等进行选择。2.刀具材料的选择刀具材料主要根据工件材料、刀具形状和类型及加工要求等进行选择。3.刀具角度的选择,刀具角度的选择主要包括刀具的前角、后角、主偏角和刃倾角的选择。如图3-4所示为外圆车刀的角度。,下午8时45分,数控加工技术实训,17,3.5数控刀具的选择,（1）前角前角o对切削的难易程度有很大影响。增大前角能使刀刃变得锋利，使切削更为轻快，并减小切削力和切削热。但前角过大，刀刃和刀尖的强度下降，刀具导热体积减少，影响刀具使用寿命。前角的大小对表面粗糙度、排屑和断屑等也有一定影响。工件材料的强度、硬度低，前角应选得大些，反之小些；刀具材料韧性好（如高速钢），前角可选得大些，反之应选得小些（如硬质合金）；精加工时，前角可选得大些。粗加工时应选得小些。（2）后角后角o的主要功用是减小后刀面与工件间的摩擦和后刀面的磨损，其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大影响。一般，切削厚度越大，刀具后角越小；工件材料越软，塑性越大，后角越大。工艺系统刚性较差时，应适当减小后角，尺寸精度要求较高的刀具，后角宜取小值。,下午8时45分,数控加工技术实训,18,3.5数控刀具的选择,（3）主偏角主偏角r的大小影响切削条件和刀具寿命。在工艺系统刚性很好时，减小主偏角可提高刀具耐用度、减小已加工表面粗糙度，所以r宜取小值；在工件刚性较差时，为避免工件的变形和振动，应选用较大的主偏角。（4）副偏角副偏角r的作用是可减小副切削刃和副厚刀面与工件已加工表面之间的摩擦，防止切削振动。r的大小主要根据表面粗糙度的要求选取。（5）刃倾角刃倾角s主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。,下午8时45分,数控加工技术实训,19,机夹可转位式外圆车刀的ISO代码,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,20,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,21,各种夹紧方式是为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。,山特维克可乐满车刀的夹紧方式选择,刀片的夹紧方式,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,22,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。,刀片形状的选择,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,23,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。,刀片形状的选择,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,24,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,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,25,刀具后角的作用,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,26,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,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,27,主偏角的作用,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,28,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515,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,29,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1015,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,30,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,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,31,断屑槽的作用,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,3.6可转位数控车刀的选用,下午8时45分,数控加工技术实训,32,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。它们主要由两部分组成：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。,工具系统分类,数控车床工具系统,镗铣类整体式工具系统,镗铣类模块式工具系统,镗铣类工具系统,3.8工具系统的选择,下午8时45分,数控加工技术实训,33,数控车床工具系统,3.8工具系统的选择,下午8时45分,数控加工技术实训,34,刀具,刀座,刀架,3.8工具系统的选择,下午8时45分,数控加工技术实训,35,数控车床-刀块式车刀系统,3.8工具系统的选择,下午8时45分,数控加工技术实训,36,数控车床-圆齿条式刀柄车刀系统,3.8工具系统的选择,下午8时45分,数控加工技术实训,37,刀具安装,3.8工具系统的选择,下午8时45分,数控加工技术实训,38,刀具安装,3.8工具系统的选择,下午8时45分,数控加工技术实训,39,3.8工具系统的选择,下午8时45分,数控加工技术实训,40,项目1：数控车床常用刀具及工具系统认识实训1技能要求：通过本项目的训练，进一步熟悉数控车床常用刀具及工具系统，熟练掌握数控车床常用刀具的选择方法。2训练内容：认识与选择不同角度的外圆车刀、偏刀、切槽或切断刀、镗孔刀、螺纹车刀与刀片。3训练步骤：（1）外圆车刀与刀片的认识与选择。（2）偏刀与刀片的认识与选择。（3）切槽或切断刀与刀片的认识与选择。（4）镗孔刀与刀片的认识与选择。（5）螺纹车刀与刀片的认识与选择。,3.9实训内容,下午8时45分,数控加工技术实训,41,项目2：加工中心及数控铣床常用刀具及工具系统认识实训1技能要求：通过本项目的训练，进一步熟悉加工中心及数控铣床常用刀具及工具系统，熟练掌握加工中心及数控铣床常用刀具的选择方法。2训练内容：认识加工中心常用工具系统以及圆柱平面铣刀、面铣刀、立铣刀、键槽铣刀、麻花钻、铰刀、镗刀。3训练步骤：(1)圆柱平面铣刀的认识与选择。(2)面铣刀的认识与选择。(3)立铣刀的认识与选择。(4)键槽铣刀的认识与选择。(5)成形铣刀、麻花钻、铰刀、镗刀的认识与选择。(6)麻花钻的认识与选择。(7)铰刀的认识与选择。(8)镗刀的认识与选择。,3.9实训内容,下午8时45分,数控加工技术实训,42,项目3：使用机外对刀仪对刀实训1技能要求：熟悉数控刀具的类型、规格，会使用刀具预调仪（对刀仪）测量刀具的长度和半径等参数。2训练内容：（1）对刀仪的使用2）被测刀具半径、长度尺寸的测量将被测刀具的锥柄擦净后，插入主轴锥孔中，按开关盘上的“锁紧”开关交将刀具锁紧，移动滑板，使被测刀具的刀尖点分别对准投影屏的水平及垂直线，此时数显读数装置显示的X、Z值即该刀具的半径值和轴向长度值。注意事项对刀仪的零点校正好后，断电再开机后仍可保留原置入数，但为了确保测量准确无误，每次开机时必须重新校对零点，不可用上次校对的零点。在对刀仪上测量好的刀具仍需要在机床上进行试切，找出仪器测量值与加工后工件的实际尺寸间的变化规律，积累经验，以便进行修正。（2）用对刀仪对加工中心上使用的各种刀具进行测量。,3.9实训内容,下午8时45分,数控加工技术实训,43,项目3：加工中心及数控铣床常用刀具及工具系统认识实训3训练步骤(1)开机、校正零点。(2)各种刀具的测量对麻花钻、立铣刀、键槽铣刀、面铣刀、镗刀等进行测量。(3)用对刀仪调整出指定的可调镗刀、可调铰刀的半径值。(4)将测量的刀具的参数输入机床的刀具参数表中。,3.9实训内容,下午8时45分,数控加工技术实训,44,项目3：装卸刀具实训1技能要求：通过本项目的训练，进一步熟悉数控机床刀具的装卸方法以及注意事项。2训练内容：在数控车床上装卸外圆车刀、偏刀、切断刀、镗孔刀、螺纹车刀等常用刀具；在加工中心上装卸面铣刀、键槽铣刀、立铣刀、镗刀等常用刀具。3训练步骤：（1）在数控车床的刀架上装卸刀具。安装刀具调整刀具注意：刀尖应与工件轴线等高；刀杆应与工件轴线垂直；刀杆伸出刀架不宜过长,一般为刀杆