金属基础及原理 10

第一节数控加工刀具第二节数控加工工具系统一、数控加工对刀具的要求第一节数控加工刀具为满足切削刀具由传统机械工具向高科技产品的飞跃，现代数控加工技术对数控加工刀具提出了更高的要求，主要体现有：稳定可靠的切削性能，很高的耐用度，可靠的卷屑、断屑和排屑能力，高的加工精度和重复定位精度，能实现刀具尺寸的预调、快速换刀和自动换刀。另外，还需要配备一个完整的工具系统、刀具信息管理系统、刀具在线监控及尺寸补偿系统、切削数据库等，以便合理利用机床与刀具。二、数控加工刀具的构成和分类

为适应数控机床高精度、高速、高效和高自动化程度的特点，数控加工刀具一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。

出于加工需要，数控刀具种类多样，通常可以根据刀具结构、刀具材料、切削工艺等对其进行分类。

另外，还有满足特别需要的特殊型刀具，如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。数控加工刀具的分类三、数控车削刀具

与普通车床相类似，数控车床在数控机床中占有相当大的比重。在数控车床上可以高效率、高精度地完成各种带有复杂母线的回转体零件的加工。数控车削中心还能进行铣削、钻削以及各种多边形零件的加工。

1．常规刀具

与普通车床用刀具一样，数控车床使用的常规刀具有外圆刀具、外螺纹刀具、内孔刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具（包括中心钻、镗刀、丝锥）等。从刀具切削刃形状角度，可将数控车床用常规刀具分为尖形车刀、圆弧形车刀以及成形车刀三种类型。

（1）尖形车刀

概念：尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主切削刃和副切削刃相交构成。

特点：工件的加工轮廓由刀尖的运动轨迹决定。工件外轮廓成形面、螺纹底孔、孔口倒角、端面、切断等均可采用尖形车刀车削完成。

几何参数选择：应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。（2）圆弧形车刀

圆弧形车刀是以圆度误差或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该类车刀圆弧刃上每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。

圆弧形车刀

刀位点

用途：圆弧形车刀可以用于车削内、外表面，特别适用于车削各种光滑连接（凹形）的成形表面。

选择圆弧形车刀的圆弧半径时应考虑两点：车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干涉。车刀切削刃的圆弧半径不宜选得太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太低或刀体散热能力差而导致车刀损坏。（3）成形车刀

成形车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀切削刃的形状和尺寸决定。

数控车削加工中，常见的成形车刀有：小半径圆弧形车刀非矩形切槽刀螺纹车刀

数控加工中，应尽量少用或不用成形车刀。2．可转位刀具

由于数控车削加工的特殊性，可任意刃磨的高速钢或硬质合金车刀以及手工刃磨的传统操作、使用方法，已不适应数控车削加工及其发展的需要。目前，数控车床一般使用标准的可转位刀具。

数控车床与普通车床用的可转位车刀一般无本质的区别，其基本结构、功能特点是相同的，但数控车床工序是自动化的。因此，对用于其上的可转位车刀的要求侧重点又有别于普通车床的刀具。

数控车床可转位车刀的要求、特点和目的数控车削选刀实例

在数控车床上加工如图所示的零件（材料为45钢），试合理选择相应的数控车刀。分析：该零件为回转体零件，需要加工球面、外螺纹、沟槽（螺纹退刀槽）、外圆锥面、内凹圆弧面、外圆和内孔。根据数控车削的特点，工件外部轮廓（除沟槽、螺纹外）采用一把外圆车刀可全部加工完成，其他回转表面根据不同形状选用不同种类的车刀。选刀：数控车床用车刀通常选用涂层硬质合金可转位车刀，由于工件材料为45钢，故选用P类硬质合金，刀柄尺寸根据机床型号选择。数控车床的名称、材质、参数、加工内容四、数控铣削刀具数控铣削是机械加工尤其是模具型腔和型芯加工中最常用也是最主要的数控加工方法之一，它除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外，还能铣削普通铣床不能铣削的各种平面轮廓和立体轮廓。数控铣削刀具主要包括面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀、孔加工刀具等，且常用可转位结构刀具。

1．面铣刀面铣刀主要用于加工较大的平面。面铣刀的圆周表面和端面上均有切削刃，圆周表面的切削刃为主切削刃，端面切削刃为副切削刃。

为满足不同的加工需要，面铣刀可采用不同的角度组合形式，其中主偏角有90°、75°、45°等几种。例如45°面铣刀为一般加工首选，但加工薄壁工件时，工件会发生挠曲现象，导致加工角度发生变化；90°面铣刀则适用于薄壁工件和要求准确90°成形的场合。

2．立铣刀立铣刀一般用于加工凹槽、较小台阶面及平面轮廓。数控立铣刀一般做成螺旋刀齿，这样可以增加切削加工的平稳性，提高加工精度。数控立铣刀的圆柱表面和端面上都有刀齿，圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。

数控立铣刀的轴向长度一般较长，以保证能加工较深的沟槽及有足够的备磨量；数控立铣刀的刀齿数比较少（一般粗齿立铣刀z=3～4，细齿立铣刀z=5～8，套式立铣刀z=10～20），容屑槽圆弧半径大（r=2～5ｍｍ），以改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止堵塞。大直径立铣刀还可制成不等齿距结构，以增强抗振作用，使切削过程平稳。在立铣刀基础上发展出了模具铣刀，包括圆锥形、圆柱形球头、圆锥形球头三种结构形式，球头或端面上布满切削刃是其特点，可做径向和轴向进给。模具铣刀主要用来加工空间曲面、模具型腔或凸模成型表面。

3．螺纹铣刀螺纹铣刀用于内、外螺纹的铣削加工。螺纹铣削可以免去采用大量不同类型丝锥的必要性，并可加工具有相同螺距的任意直径的螺纹，其尺寸由加工循环指令控制。

螺纹铣刀有圆柱螺纹铣刀和机夹螺纹铣刀两种。螺纹铣刀类型4．孔加工刀具（1）钻削刀具钻削是数控铣床在实心材料上加工孔的常见方法。钻削还用于扩孔、锪孔加工。在数控铣床上经常使用的钻削刀具有中心钻、标准麻花钻、扩孔钻、硬质合金可转位式钻头、加工中心用枪钻、锪钻等。

（2）镗削刀具

镗削是数控铣床粗、精加工大尺寸孔的常见方法。采用的镗刀按切削刃数量可分为单刃镗刀、双刃镗刀和三刃镗刀。

除上述刀具外，根据需要，进行数控铣削时还会使用其他数控铣刀，如键槽铣刀、鼓形铣刀及成形铣刀等。

数控铣削选刀实例

在数控铣床上加工如图所示的零件，试合理选择相应的数控铣刀。

与普通铣刀的选用相类似，选择数控铣刀时，其类型应与工件表面形状和尺寸相适应。

数控铣刀的选择第二节数控加工工具系统一、数控加工工具系统介绍1．数控加工工具系统的概念和要求数控加工工具系统是用来连接机床主轴和刀具的辅助系统。除刀具本身外，还包括实现刀具快换所必需的定位、夹持、拉紧、动力传递和刀具保护等部分。数控加工工具系统主要由两部分组成：一是刀具部分；二是装夹工具部分，包括工具柄部（刀柄）、接杆（接柄）和夹头等。

数控加工工具系统除具备普通工具的特性外，在以下方面应达到较高要求：换刀精度和定位精度、刀具耐用度、刚度、加工切屑、装卸和调整、三化。

2．数控加工工具系统的分类通常可以从结构特点和使用范围的角度对数控加工工具系统进行分类。模块式工具系统将工具的柄部和工作部分分割开，制成各种系统化的模块，然后经过不同规格的中间模块，组成不同用途、不同规格的工具。二、数控车削工具系统数控车削加工经常采用模块式工具系统，其主要由刀具和刀夹两部分组成。其中各种车刀都是镶嵌式的模块化刀具。数控车削刀具的夹持部分为方形刀体（加工外表面）或圆柱刀杆（加工内表面）。方形刀体一般采用槽形刀架螺钉紧固方式固定；圆柱刀杆用套筒螺钉紧固方式固定。它们与机床刀盘之间通过槽形刀架和套筒接杆连接。三、数控（镗铣）工具系统数控镗