1、1,数控刀具基础知识,美、德、日等世界制造业发达的国家无一例外都是刀具工业先进的国家。先进刀具不但是推动制造技术发展进步的重要动力，还是提高产品质量、降低加工成本的重要手段。刀具与机床一直是互相制约又相互促进的。今天先进的数控机床已经成为现代制造业的主要装备，它与同步发展起来的先进刀具一起共同推动了加工技术的进步，使制造技术进入了数控加工的新时代。通过本节的学习掌握正确选用数控刀具所必备的基础知识。,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,数控刀具的类型与特点,选择刀具时应考虑的因素,（1）被加工工件的材料类别,（2）工件毛坯的成形
2、方法（铸造，锻造，型材等）,（3）切削加工工艺方法（车，铣，钻，扩，铰，镗，粗加工，半精加工，精加工等）,（4）工件的结构与几何形状，精度，加工余量以及刀具能承受的切削用量等因素,（5）其他因数包括生产条件和生产类型,数控刀具的类型与特点,数控刀具的基本特征,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。,数控刀具的类型与特点,它们如何来分类呢？,按照刀具结构分：,整体式：钻头、立铣刀等,镶嵌式：包括刀片采用焊接和机夹式,数控刀具的类型与特点,特殊形式
3、：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%,数控刀具的类型与特点,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,数控刀具的类型与特点,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,数控刀具的类型与特点,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,数控刀具的类型与特点,常用铣刀,铰刀,钻头,丝锥,数控刀具的类型与特点,钻削刀具,粗镗刀
4、,精镗刀,数控刀具的类型与特点,镗削刀具,数控刀具的材料,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,数控刀具的材料,高速钢刀具High speed steels,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，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
5、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。,硬质合金刀具,普通 硬质 合金,数控刀具的材料,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,数控刀具的材料,加工示意图,数控刀具的材料,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
6、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。,数控刀具的材料,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。
7、,超硬刀具 加工实例,超硬刀具 加工实例,数控刀具的材料,加工模具示意图,硬质合金的分类和标志,P类,数控刀具的材料,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,切削刀具用硬质合金根据国际 标准ISO分类，把所有牌号分 成用颜色标志的三大类，分别 用P、M、K表示,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,数控刀具的材料,课外作业,根据国际标准ISO
8、分类的硬质合金牌号P、M、K ，分别相当于我国国家标准的哪一类硬质合金？,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
9、制造上。,数控刀具合理选用,数控刀具合理选用,可转位车刀的选用,刀片的夹紧方式,各种夹紧方式是为 适用于不同的应用 范围设计的。为了 帮助您选择具体工 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。,山特维克车刀的夹紧方式选择,可转位车刀的选用,刀片形状的选择,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。,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
10、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
11、。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
12、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
13、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
14、、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,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）：P01 P05 P10 P15 P20 P25 P30 P40 P50,M类合金：M10 M20 M30 M4
15、0,K类合金：K01 K10 K20 K30 K40,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
16、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
17、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
18、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
19、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，或不宜使用模块式刀柄的场合。,工具系统选择,工具系统型号表示方法,1.柄部型式及尺寸 JT：表示采用国际标准ISO7388号 加工中心机床用锥柄柄部； BT：表 示采用日本标准MAS403号加工中心 机床用锥柄柄部；其后
20、数字为相应的 ISO锥度号：如 50和40分别代表大端 直径69.85和44.45的7:24锥度。 2.刀柄用途及主参数 XD 装三面铣刀刀柄 MW -无扁尾氏锥柄刀柄 XS 装三面刃铣刀刀柄 M 有扁尾氏锥柄刀柄 Z（J）-装钻夹头刀柄（贾式锥度加J） XP 装削平柄铣刀刀柄 用途后的数字表示工具的工作特性， 其含义随工具不同而异。3.工作长度,常用刀柄,工具系统,面铣刀刀柄,整体钻夹头刀柄,常用刀柄,工具系统,镗刀柄,常用刀柄,工具系统,莫式锥度刀柄,快换式丝锥刀柄,钻夹头刀柄,常用刀柄,工具系统,ER弹簧夹头刀柄,ER弹簧夹头,侧压式立铣刀柄,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,工具系统,
