数控刀具培训课件.ppt

1、数控刀具,（1）刀柄, 7：24圆锥刀柄,7：24圆锥刀柄特点：,不能自锁，换刀比较方便 与直柄相比具有较高的定心精度和刚度 刀柄要配上拉钉才能固定在主轴锥孔上 刀柄与拉钉都已标准化 刀柄的选用要和机床的主轴孔相对应 刀柄型号：JT、BT、ST。,7:24的通用刀柄是靠刀柄的7:24锥面与机床主轴孔的7:24锥面接触定位连接的，在高速加工、连接刚性和重合精度三方面有局限性。,7:24的刀柄 NT（传统型）简称 NT或ST DIN 69871（德国标准）（简称JT、 DIN、DAT或DV） IS0 7388/1 （国际标准）（简称 IV或IT） MAS BT（日本标准）（简称 BT） ANSI/

2、ASME（美国标准）（简称 CAT）,NT型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST； 其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。目前国内使用最多的是DIN 69871型（即JT）和MAS BT 型两种刀柄。DIN 69871型的刀柄可以安装在DIN 69871型和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上， IS0 7388/1型的刀柄可以安装在DIN 69871型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1型的刀柄是最好的。,常用刀柄,面铣刀刀柄,整体钻夹头刀柄,常用刀柄,镗刀柄,常用

3、刀柄,莫式锥度刀柄,快换式丝锥刀柄,钻夹头刀柄,侧压式立铣刀柄,拉钉有三个关键参数：角、长度l以及螺纹G 关于刀柄拉钉的角有如下几种情况： 1、MAS BT（日本标准）刀柄拉钉角有45、60和90之分，常用的是45和60的 ； 2、DIN 69871刀柄拉钉（通常称为DIN 6987240/50） 角只有75一种； 3、 IS0 7388/1刀柄拉钉（通常称为IS0 7388/240/50） 角有45和75之分； 4、 ANSI/ASME（美国标准）刀柄拉钉角有45、60和90之分。 关于刀柄拉钉的螺纹G，除ANSI/ASME（美国标准）刀柄拉钉 存在有英制螺纹标准外，其它三种均使用公制螺纹，

4、40#刀柄拉 钉通常使用M16螺纹， 50#刀柄拉钉通常使用M24螺纹。,ISO 7388及DIN 69871的A型拉钉,ISO 7388及DIN 69871的B型拉钉,MAS BT的拉钉,拉钉是带螺纹的零件，常固定在各 种工具柄的尾端。机床主轴内的拉 紧机构借助它把刀柄拉紧在主轴中。 数控机床刀柄有不同的标准，机床 刀柄拉紧机构也不统一，故拉钉有 多种型号和规格,拉钉的选择： 根据数控机床说明书选择； 对机床自带的拉钉进行测量后来确定,注意： 如果拉钉选择不当，装在刀 柄上使用可能会造成事故。,拉钉的种类及选择,一般ER夹头的锥度是16度 ER-8 夹头 1 5 m/m ER-11夹头 1

5、7 m/m ER-12夹头 1 7 m/m ER-16夹头 1 10 m/m ER-20夹头 2 13 m/m ER-25夹头 2 16 m/m ER-32夹头 3 20 m/m ER-40夹头 4 26 m/m ER-50夹头 6 34 m/m,ER弹簧夹头刀柄,ER弹簧夹头,HSK刀柄（柄部锥度为1：10）,HSK刀柄的德国标准是DIN69873，有六种标准和规格，即 HSK-A、 HSK-B、 HSK-C、 HSK-D、 HSK-E和HSK-F 常用的有三种： HSK-A (带内冷自动换刀) HSK-C (带内冷手动换刀) HSK-E(带内冷自动换刀，高速型)。,HSK刀柄特点：,定位精

6、度高。其经向和轴向重复定位精度一般在2m以内，并能长期保持高精度。,静态、动态刚度高。采用锥度和端面同时定位（过定位）。,适合高速加工。,重量轻、尺寸小、结构紧凑。,清除污垢方便。,HSK刀柄靠刀柄的弹性变形，不但刀柄的1:10锥面与机床主轴孔的1:10锥面接触，而且使刀柄的法兰盘面与主轴面也紧密接触，这种双面接触系统在高速加工、连接刚性和重合精度上均优于7:24的通用刀柄。,（2）TSG82镗铣类工具系统, 整体式结构,选用时一定要按图示进行配置。,TSG82工具系统的代码和意义, 模块式结构（TMG10/TMG21）,面铣刀切削刃 各角度的功能,基本刃形,前角的正负,基本刃形的组合,铣刀

7、主偏角 Kr (度) 主切削刃角 (kr) 是影响切削力方向 和切屑厚度的主要因素。 刀具直径 Dc (mm) 刀具直径 (Dc)在PK部位上测量，主切削刃在这里与平行刃带相遇。 Dc 是在大多数情况下是指直径，也有使用D3 。 要考虑的最重要直径是(Dcap) 在实际切削深度 (ap) 处的有效切削直径 用于 计算实际切削速度 (ve)，参见页码D 76。 D3 是刀片的最大直径，对于某些刀具，它等于Dc。,切削深度 ap (mm) 切削深度 (ap) 是指未切孔半径与已切孔半径的差值。最大ap主要受到刀片尺寸和机床功率限制。粗加工工序的另一个关键因素是扭矩，在精加工工序中为振动。 切削宽度

8、 ae (mm) 刀具吃刀时的径向宽度 (ae)。在插铣步距宽度中特别关键，并且对于圆角铣削中的振动，最大ae 特别关键。,径向切深 ae / Dc 径向切深 (ae / Dc)是相对刀具直径的切削宽度。 刀具有效切削刃数量 zc用于确定工作台进给 (vf)和生产效率。通常对排屑和工序稳定性具有关键影响。zc zn 刀具切削刃总数 zn,齿距 u (mm) 有效切削刃之间的距离 (u)。 对于特定的刀具直径，可以在不同齿距之间选择：疏齿 (-L)、密齿 (-M)、超密齿 (- H)。添加至代码的X指示齿距比其基本设计稍小的刀具类型。 不等距齿距 表示刀具上齿之间的不均匀间距。这是减小振动趋势的

9、极有效方法。,当为工序选择最适当的有效切削刃数量zc时，也有必要考虑齿距 (切 削刃之间的距离)。所有刀具都有均匀齿距设计。 根据切削刃尺寸和数量，某些刀具也提供不等齿距设计 (刀具 周围齿的间隔不相等)。 不等齿距刀具的好处在于它们能中断谐振，从而提高稳定性，这对于 高ae 和长悬伸特别有用。 齿距主要影响：生产效率 稳定性 功率消耗 适当的工件材料。 然而，增加切削刃数量会改变刀具设计。刀具切削刃之间的距 离越短意味着留给排屑的空间越少，在大多数情况中，刀具都必须具有均匀齿距。 对于切削刃参与切削的可能数量，功率要求是个限制因素。 刀具提供三种齿距，以优化特殊应用： 疏齿L 密齿M 超密齿

10、H 较密齿刀具-M和-H用于稳定性良好和低ae 应用中。这确保总有 一个以上的齿进行走刀。 通过增加切削刃的数量，可以增加工作台进给，同时保持相同 的切削速度和每齿进给，并且不会在切削刃处产生更多热量。,疏齿L 减少了切削刃数量的不等齿距刀具。 由于切削力最低，首选用于不稳定的工序 功率受限 加长刀具 全槽铣工序 长屑材料 (大容屑槽)。 密齿M 根据概念，具有中等切削刃数量的均匀或不等齿距刀具。 首选用于稳定工况中的粗加工 高生产效率 在对 P、M和S材料进行粗加工时具 有良好的切屑空间。,超密齿H 具有最多刀片数量的均匀齿距具。 首选用于高生产效率，具有低ae (不只一个切削刃接触) K材

11、料的粗加工和精加工 S材料的粗加工，结合使用圆刀片。 添加至代码的一个X，表明这是齿距比其基本设计稍密的刀具型号,经过对切削刃槽形的较深入地研究，发现刀片上有两个重要的角度： 前角 切削刃角 宏观槽形开发用于轻载、中等载荷或重载加工。 L (轻载) 槽形具有较大的正前角，但是切削刃刚性较差 (大前角 ，小切削刃角 ) H (重载) 槽形具有强度较高的切削刃，但正前角较小 (小前角 ，大切削刃角 ) 宏观槽形影响切削过程中的许多参数。具有高强度切削刃的刀片可以在较高负荷下工作，但是也会产生较 大的切削力、消耗较多的功率和产生较多的热量。 材料优化槽形通过ISO分类字母命名。例如，用于铸铁的槽形：

12、KL、KM、KH。 切削刃强度 切削力 功率消耗 最大切屑厚度 产生的热量,切削速度 vc (m/min) 它指示直径处的表面速度并构成计算切削参数的基本值。 vc =Dcap n / 1000 有效的或实际切削速度 指示有效直径 (Dcap)。 该值对于确定实际切削深度 (ap)处的实际切削参数是必要的。当使用圆角刀片铣刀、球头立铣刀、所有较大圆角半径的刀具以及主偏角小于90度的刀具时，这是一个 主轴转速 n (rpm) 主轴上铣削刀具每分钟转数。它由工序的推荐切削速度值计算而来。,每齿进给量 fz(mm/Z) 用于计算切削参数 (如工作台进给) 的基本值。计算时也考虑最大切屑厚度 (hex

13、)和主偏角。 fz = vf / n zc 每转进给 fn (mm/r)指示旋转一周刀具移动的距离的辅助数值。专门用于进给计算并常用于确定刀具的精加工能力。,顺铣 在顺铣中，切削刀具沿着旋转方向进刀。 在机床、夹具和工件允许的情况下，总是优选顺铣。 在周边顺铣中，切削厚度从切削开始就逐渐降低，并在切削末端逐渐接近零。这可防 止切削刃在吃刀前磨损或擦伤表面。 大的切屑厚度较为有利，且切削力有拉动工件进入刀具的趋势，从而保持切削刃吃刀。 在以下例外情况中优选逆铣： 由于刀具趋于被拉入工件，机床需要通过消除间隙处理工作台进给游隙。 如果刀具被拉入工件而使进给意外增加，这将导致切屑过厚和切削刃断裂。

14、在加工余量有较大变化时，使用逆铣可能是有益的。 注意： 在使用陶瓷刀片加工耐热合金时，由于陶瓷对工件入口处的冲击敏感，推荐使用逆铣。,逆铣 在逆铣 (传统铣削) 中，切削刀具的进给方向与其旋转方向相反。,P 钢铣削 钢的切削加工性依其合金元素、热处理和制造工艺 (锻造、铸造等) 不同而不同。 在较软的低碳钢中，工件上的积屑瘤和毛刺形成是主要问题。 在较硬的钢中，刀具的定位变得较重要，以避免切削刃崩刃。,切削速度 vc,M 不锈钢铣削 不锈钢的切削加工性依其合金元素、热处理和制造工艺 (锻造、铸造等) 不同而不同。 铁素体/马氏体 材料分类： P5.x 铁素体和退火马氏体不锈钢具有与低合金钢类似

15、的切削加工性，此可使用有关钢车削的推荐值。 奥氏体和双相不锈钢 材料分类： M1.x、M2.x和M3.x 主要问题 当铣削奥氏体和双相不锈钢时主要的磨损失效判据是：由于热裂、沟槽磨损和积屑瘤/粘结造成切削刃崩刃。 刀片上切削刃崩刃。毛刺形成和不良表面质量。 在面铣中，由于采用正前角较大的刀具槽形， 使用圆刀片或小主偏 角刀具以减小沟槽磨损。 由于切削液产生热裂使用正前角刀片槽形 (-ML、-WL),应用提示 粗加工 使用高切削速度 (vc = 150-250 m/min) 以免形成积屑瘤。 在粗加工中，总是干式运行，不使用切削液，以尽量减小热裂问题。 精加工 在精加工中，为了改善表面质量，有时

16、需要使用切削液或最好是雾状冷却液/微量润滑。精铣中的热裂问题较少，因为切削区域中产生的热量较低。 使用金属陶瓷牌号CT530，不用切削液就可以获得足够的表面质量。 进给率fz过低，可能导致较高的刀片磨损，因为切削刃切入变形硬化区域,K铸铁铣削 铸铁可分为可锻铸铁、灰口铸铁、 球墨铸铁、蠕墨铸铁 (CGI)和 等温淬火球墨铸铁(ADI)。 灰口铸铁 材料分类： K2.x 主要问题 在铣削灰口铸铁时主要的磨损失效判据是研磨性后刀面磨损和热裂。 在工件上，工件上刀具切出侧的崩碎和表面质量不佳是主要问题。,球墨铸铁 材料分类： K3.x 铁素体和铁素体/珠光体球墨铸铁 铁素体球墨铸铁的切削加工性与低合

17、金钢很相似。因此，在刀具、刀片槽形和牌号的选择上应使用为ISO P材料提供的铣削推荐值。首选牌号为GC1020。 珠光体球墨铸铁 磨蚀性较强，因此推荐ISO K牌号。,蠕墨铸铁 (CGI)材料分类： K4.x 珠光体含量低于90% 这种CGI经常含有大约80%的珠光体结构，是最常见的铣削材料。典型零件如发动 机缸体、发动机缸盖和排气歧管 刀具推荐值与灰口铸铁相同；但是应选择较锋利、较大的正前角刀片槽形， 如KX和KL用于AUTO-R刀具，以尽量减少零件上的毛刺形成。 首选牌号为GC1020。,等温淬火球墨铸铁 (ADI) 材料分类： K5.x 粗加工一般在非淬硬条件下进行，类似高合金钢铣削。

18、然而，对硬材料执行精加工工序，磨蚀性很强。这类似于硬钢ISO H铣削。最好选择对磨料磨损有高抵抗能力的牌号。干湿工况都 首选GC1020，加工较硬的ADI材料选用补充牌号GC1010。 与NCI比较，加工ADI的刀具寿命降低至大约40%，切削力大约高40%。,应用提示 粗加工 最好干式加工，不使用切削液，以减小热裂问题。使用具有厚涂层的硬质合金刀片。GC3040为首选，GC3220为较高速度时的优化方案。 如果问题为工件崩碎检查后刀面磨损降低进给率fz，以减小切屑厚度 使用较大正前角的槽形-KL如果必须使用切削液以避免灰尘等，则选择湿铣削牌号。K20W是基本选择，K15W和GC3040为补充牌

19、号。 首选总是涂层硬质合金，但也可以使用陶瓷 CC6090。注意切削速度vc应很高，在800 m/min以上。工件上的毛刺形成会限制 切削速度。不应使用切削精加工 使用带薄涂层的硬质合金刀片，或者补充选择不带涂层的硬质合金，如干式工况选用GC3220，湿式工况选用K15 W。 立方氮化硼 (CB50) 可以用于灰口铸铁的高速精加工。不应使用切削液。,N铝铣削 铝合金的切削加工性主要随Si含量而变化。过共晶为常见类型，其Si含量低于13%。 ISO N材料组不仅包括铝合金，还包括镁、铜和锌基合金。,Si含量低于13%的铝 材料分类： N1.1-3 主要问题 主要的磨损失效判据是切屑刃上的积屑瘤/

20、粘滞， 它们会导致毛刺形成和表面质量问题。 对于铸铝加工，有时夹砂是个问题。 良好的切屑形成和排空对于避免在零件表面上留下擦伤痕迹至关重要。,应用提示 切削速度 vc m /min 和其它大多数铣削应用不同，在加工铝合金时总是要使用切削液，以避免刀片切削刃上的粘结和提高表面质量。 通常，较高的切削速度能提高性能，而且不会对刀具寿命造成负面影响。 推荐hex 的值为0.10-0.20 mm。值太低会导致毛刺形成。 警告：确保不超过刀具的最大速！ 刀具寿命总是会受到毛刺形成或零件上的表面质量限制。刀片的磨损难于作为刀具寿命判断标准。,S HRSA和钛铣削 耐热优质合金 (HRSA) 材料可 分为三

21、类；镍基、铁基和铬基合金。钛可以是纯钛或钛合金。HRSA和钛的切削加工性都比较差，特别是在时效处理情况下，这对切削刀具提出了特殊要求。,一般原则 对HRSA和钛合金都有效 主要问题 铣削HRSA和钛通常要求机床具有高刚性、高功率和扭矩，并 在低转速下运转。 沟槽磨损和切削刃崩刃是最常见的磨损类型。 产生的高热会限制切削速度。 适用的刀具概念和刀片 尽量使用圆刀片刀具在铣削循环中，实际切削的齿数量应尽量多。如果保持稳定性，这样将提供很高的生产效率。使用超密齿刀具。,H 铣削硬钢 这一组包括硬度大于HRC 45 65的调质钢和淬硬钢。 典型的铣削零件为： 用于冲模的工具钢刀片 塑料模 锻模 压铸模

22、 输油泵 主要问题 刀片上有研磨性后刀面磨损。 工件崩口。 应用提示 干切削，避免使用切削液。 摆线铣削是适用的加工方法，它将高工作台 进给与低切削力集合于一身，产生较低的切削力和工件温度， 这对于生产效率、刀具寿命和部件公差都有益。 运行“轻快”的加工策略也适用于面铣，即小切深，包括ae和ap。使用超密齿刀具和相对高的切削速度。,摆线铣削 应用范围 摆线铣削是有振动问题时铣槽的出色方法；也适用于封闭型腔、凹窝和槽的粗铣。 定义 摆线铣削可以定义为包含几个同步向前移动的圆弧铣。在一系列连续的螺旋刀具路径 中，刀具沿其径向方向去除重复的材料“切片铣”。它需要专门编程和特定的机床功能。 编程时，刀具路径为弧切入和切出，保持低的径向螺距w，这表示： 受控制吃刀弧度产生的切削力低，从而实现高轴向切削深度。 整个切削刃长度获得利用，确保热量和磨损均匀一致并散开，使得刀具寿命比传统