数控切削刀具培训课件PPT(共 69张)

数控切削刀具
2.1 数控机床刀具的特点 2.2 金属切削刀具 2.3 刀具常用材料 2.4 数控机床刀具分类 2.5 常用数控刀具结构 2.6 数控机床刀具的选择 2.7 数控加工刀具选择的典型实例
2.1 数控机床刀具的特点
数控机床刀具的特点：
标准化
系列化
规格化
模块化
通用化
对数控刀具有如下要求:
可转位刀片的选择：
刀片材料 选择
高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、 陶瓷、立方碳化硼或金刚石。
刀片尺寸 选择
刀片形状 选择
刀尖半径 选择
有效切削刃长度、主偏角等
依据表面形状、切削方式、刀具寿命 等 选择前角、刀片形状与刀尖夹角和 断屑槽。
粗加工、工件直径大、要求刀刃强度 高、机床刚度大时选大的刀尖半径取 大值 ；反之取较小半径值
如下表所示
刀 （5）良好的工艺性与经济性
具
材
料 刀具不但要有良好的切削性能，本身还应
具 该易于制造，这要求刀具材料有较好的工
备 的
艺性，如锻造、热处理、焊接、磨削、高
性 温塑性变形等功能。
能 经济性也是刀具材料的重要指标之一，选
择刀具时，要考虑经济效果，以降低生产
成本。
硬 质 合 金 代 号 数 组 规 律
刀具振动
2.选择车削刀具的考虑要点
数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机 夹可转位刀具的刀片和刀柄都有标准。
刀片的夹紧方式选择。
刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金等。 数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀、端面 车刀、外螺纹刀、切断刀具、内圆刀具、内螺 纹刀具、孔加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、 丝锥等）。
选择铣削刀具的考虑要点在数控铣床上使用的刀具主要是立铣铣刀类型的选择加工较大平面选择面铣刀加工较大平面选择面铣刀加工较大平面选择面铣刀加工较大平面选择面铣刀加工凸台凹槽平面轮廓选择立铣刀加工凸台凹槽平面轮廓选择立铣刀加工凸台凹槽平面轮廓选择立铣刀加工凸台凹槽平面轮廓选择立铣刀加工曲面较平坦的部位常采用环形牛鼻刀铣刀加工曲面较平坦的部位常采用环形牛鼻刀铣刀加工曲面较平坦的部位常采用环形牛鼻刀铣刀加工曲面较平坦的部位常采用环形牛鼻刀铣刀曲面加工选择球头铣刀曲面加工选择球头铣刀曲面加工选择球头铣刀曲面加工选择球头铣刀加工空间曲面模具型腔与凸模表面选择模具铣刀加工空间曲面模具型腔与凸模表面选择模具铣刀加工空间曲面模具型腔与凸模表面选择模具铣刀加工空间曲面模具型腔与凸模表面选择模具铣刀加工封闭键槽选键槽铣刀加工封闭键槽选键槽铣刀加工封闭键槽选键槽铣刀加工封闭键槽选键槽铣刀面铣刀主要参数选择
二、机夹式刀具结构 机夹式刀具分为机夹可转位刀具和机夹不可转 位刀具。数控机床一般使用标准的机夹可转位 刀具。
机夹可转位刀具一般由刀片、刀垫、刀体和刀片定位 夹紧元件组成。
依靠螺钉旋紧压靠杠杆，由杠 杆的力压紧刀片达到夹固的目 的
三、可转位刀片的代码 机夹式可转位刀片的代码由10位字符组成。
常用W(外凸六边形)，S(正方形)，T(等边三角形)，R （圆形），D（55°菱形）， V（35°菱形） 。
常 见 数 控 铣 刀
面 铣 刀
铣刀直径在Φ16－ Φ630）：粗铣时
主
直径选小的，精
要
铣时最好能包容
参 数 选
待加工表面的整 个宽度。
择
依据工件材料和刀具材料以及加工性质确定其几何参数：铣削加工通常
面 选前角小的铣刀，强度硬度高的材料选负前角，工件材料硬度不大选大
铣 后角、硬的选小后角，粗齿铣刀选小后角，细齿铣刀取大后角，铣刀的
2.工具系统
工具系统一般由与机床主轴连接的刀柄、延伸 部分的连杆和工作部分的刀具组成。 镗铣类工具系统分为整体式结构和模块式结构 两类。
整体式结构
将刀柄和 连杆制造 在一起。
我国 TSG82属 于这类， 缺点是使 用的锥柄 型号较多。
模块式结构
由主柄模 块、中间 模块和工 作模块组 成。 如瑞士的 山特维克 公司的模 块式刀具
具 的有 刚较 度高 和的 抗强 振度 性、 能较
好
高
较 强 的 适 应 性
精 度 、 高 可 靠 性
和
能
大 进 给 量 的 要 求
够 满 足 高 切 削 速 度
和
切用刀 削寿具 料参命耐 之数长磨 间与，性 要被刀及 适加具刀 宜工材具 件料的 材和使
复度相格刀
定，对化片
位转主、与
精位轴系刀
方 便
实训难点与重点
（1）可转位刀片。 （2）数控加工工具系统。
一、数控车削刀具的选择
加工如图所示零件。零件材料：45＃钢 毛坯尺寸：Φ36×100mm。为该加工选择刀具
二、数控铣削刀具的选择
数控铣床上加工如图所示零件。 零件材料：HT200 毛坯尺寸：170mm×110mm×50mm。
选择加工该零件的加工刀具。
第7位数值表示刀尖圆弧半径。
四、加工中心的工具系统 “数控工具系统”为刀具系统(+换刀系统)
加工中心的刀库Leabharlann 链条式转盘式1.刀柄
刀柄是机床主轴和刀具之间的连接工具。能够 安装各种刀具，已经标准化和系列化。 加工中心上一般采用7：24圆锥刀柄，这类刀柄 不自锁，换刀方便。实训时使用的是BT40。 高速加工时用直刀柄(或叫短刀柄HSK)
系统。
2.5 数控机床刀具的选择
一、选择刀具时应考虑的因素
（1）被加工工件的材料类别（黑色金属，有色金属或合金）
（2）工件毛坯的成形方法（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
•切深削的精加工 •细长轴加工 •机床刚性差时
•需要刀刃强度高的黑皮 切削，断续切削 •大直径工件的粗加工 •机床刚性好时
断 屑 槽
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
切削范围
代 号
断屑槽 形状
精加工切 F
削
H
特点 •精加工专用断屑槽
的
形式较多，各种
作
断屑槽刀片的使
轻切削
S H
•适合用于小切深,大进给 •大的前角刃口锋利
用
用情况不尽相同， 选用时一般参照
中切削
M V
•适用于仿形向上切削加工 •正角刀棱锋利
具体的产品样本
准重切削
G H
•大进给粗加工 •断续、黑皮切削 •两面均有断屑槽
重切削
H X
•不等棱边刀刃不仅刀刃锋利且强度 也好
•连续或继续加工均适合
MITSUBISHI推荐的适用 于加工钢材的断屑槽形
刀 刃倾角通常在-５－-１５度，主偏角在４５－９０度
主
要
参
数
45°面铣刀为
选
一般加工首选， 背向力大，约
择
等于进给力。
加工薄壁零件
时，工件会发
生挠曲，导致
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， 进给抗力大，易振动，要求机 床具有较大功率和刚性。
立方氮 化硼
(CBN)
材料越硬就越脆，越耐磨，在使用时需要高速 平稳，防止冲击和振动。 数控机床上常用高速钢刀具和硬质合金刀具。 一、高速钢
高合金工具钢，具有良好的工艺性，能制成复 杂的刀具。包括： W系高速钢和Mo系高速钢。 切削速度通常小于30m/min。
二、硬质合金
比高速钢硬得多。允许的切削速度比高速钢高 4~10倍，切削速度可达100m/min以上。
3.选择铣削刀具的考虑要点
在数控铣 床上使用 的刀具主 要是立铣 刀、面铣 刀、球头 刀、环形 刀、鼓形 刀和锥形 刀等。
铣刀类型的选择
加工较大平面选择面铣刀 加工凸台、凹槽、平面轮廓选择立铣刀 加工曲面较平坦的部位常采用环形（牛鼻刀）铣刀 曲面加工选择球头铣刀 加工空间曲面模具型腔与凸模表面选择模具铣刀 加工封闭键槽选键槽铣刀
第2章 数控刀具及选用
刀 尖 圆
刀尖圆弧半径 对刀尖的强度 及加工表面粗
弧
糙度影响很大，
半
一般适宜值选
径
进给量的2～3
的
倍
作
用
刀尖圆弧半径的影响
刀尖圆弧小用于
刀尖圆弧大用于
刀尖圆弧半径大，表面粗糙度下降 刀尖圆弧半径大，刀刃强度增加 刀尖圆弧半径过大，切削力增加，易产生振动 刀尖圆弧半径大，刀具前、后面磨损减小 刀尖圆弧半径过大，切屑处理性能恶化
三、陶瓷
陶瓷特耐高温，在2000度条件下，仍具有高的 硬度，非常耐磨，耐磨性是硬质合金的5倍，但 是，韧性很低，不能承受冲击，适用于精加工 和高速切削。
四、立方氮化硼
立方氮化硼刀具适用于加工高硬度淬火钢、冷 硬铸铁和高温合金材料。它不宜加工塑性大的 钢件和镍基合金，也不适合加工铝合金和铜合 金，通常采用负前角的高速切削。
车
刀
常
见
刀
片
形
状
外圆车刀
内孔车刀
D型55°
R型
T型60°
V型35°
W型 80°
可 各种夹紧方 转 式是为适用 位 于不同的应 车 用范围设计 刀 的。为了帮 柄 助您选择具 的 体工序的最 选 佳刀具，按 择 照适合性对
它们分类， 适合性有1-3 个等级，3为 最佳选择。
刀片的夹紧方式
常 见 数 控 车 刀
零件上表面加工采用面铣刀，一次完成切削， 刀径比面宽20%可选φ125； 加工零件的φ60外圆柱面及其台阶面采用立铣 刀，一次完成切削，可选φ63； 铣削外轮廓时，立铣刀直径的大小不受加工 表面形状的限制，通常不要选得太大或太小 即可，可选φ25； 选择加工孔的刀具时，刀具的直径要与所加 工孔的尺寸相适应。
国际标准化组织规定，切削加工用硬质合金按 其排屑类型和被加工材料分为三大类：K类、P 类和M类，类似于国家标准中的YG类、YT类、 和YW类。根据被加工材料及适用的加工条件， 每大类中又分为若干组，用两位阿拉伯数字表 示，每类中组号数字越大，其耐磨性越低、韧 性越高，因此，组号数字越大，可选用越大的 进给量和切削深度，而切削速度则应越小。从 另一个方面讲，组号数字越小，硬度越高，韧 性越差，适用于精加工；反之，组号数字越大， 适用于粗加工。
刀 具 材 料
涂层材料
第2章 数控刀具及选用
整体式刀具
刀 具 分 类
刀 具 分 类
焓接式刀具
刀
具
分
机夹式刀具
类
刀
具
分
中
类
心 冷
却
内冷式刀具
刀 具 分 类
减 振 刀 具
刀 具 分 类
铣削刀具
刀 具 分 类
外圆车刀
内孔车刀
螺纹车刀
车削刀具
刀 具 分 类
孔加工刀具
车 刀 常 见 夹 装 方 式
度 高 ，
、 拆 装
要 有 较
列 化 、
柄 要 通
安时高标用
装要位准化
调求置化、
整重精，规
2.2 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
度足 和够 韧的 性强
和 耐 热 性
高 的 耐 磨 性
导优 热良 性的
性良 与好 经的 济工 性艺
硬质合金
高速钢
陶瓷
刀具材料
聚晶金 刚石
(PCD)
车
刀 正型（前角）刀
片 片：对于内轮廓
形 加工，小型机床
状 加工，工艺系
的 统刚性较差和工
选 件结构形状较复
择
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
车 刀 片 形 状 的 选 择
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。
硬质合金的常见类型：
钨钴类
ISO标准代号是K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。
钨钛钴类
ISO标准代号是P类，国内代号为YT。 适合加工长切屑黑色金属（塑性好的 低碳钢），常用于加工钢材。
钨钛钴钽 （铌）类
ISO标准代号是M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。
2.3 数控机床刀具分类
高速钢刀具 硬质合金刀具
刀具材料
整体式 焊接式
刀具结构
铣削刀具
切削工艺
陶瓷刀具 立方氮化硼刀具 金刚石刀具
机夹式 内冷式 减振式
车削刀具 孔加工刀具
2.4 常用数控刀具结构
一、整体式刀具结构 整体式刀具是指刀具切削部分和夹持部分为一 体式结构的刀具。 制造工艺简单，刀具磨损后可以重新修磨。
涂层刀具有比基体高得多的硬度、抗氧化性能、 抗粘接性能以及低的摩擦系数。
高速钢基体涂层刀具耐用度可提高2～10倍，硬 质合金基体刀具提高1～3倍。加工材料硬度愈高， 涂层效果愈好。在刀具寿命相同的前提下，可提 高切削速度25%～30%。 涂层刀具经过钝化处理，切削刃锋利程度减小， 不适合进给量很小的精密切削。
五、聚晶金刚石
硬度很高，耐磨性好(硬质合金的60～80倍)，有 锋利的刀刃。
在以车代磨加工淬火钢时，可用陶瓷、立方氮 化硼刀具；加工有色金属和非金属材料，砂轮 修磨时，可用聚晶金刚石刀片。
六、表面涂层材料
涂层材料是在韧性较好的硬质合金基体上或高 速钢基体上，涂覆一层耐磨性较高的难熔金属 化合物而制成。
二、刀具的选择 1.刀具的选择原则
选择 正确 的、 快速 装夹 的刀 杆刀 柄
尽可 能选 择标 准化、 系统 化刀 具
精加工 时选用 无涂层 刀片及 小的刀 尖圆弧 半径
选择较大主偏 角（大于75°， 接近90°）； 粗加工时选用 负刃倾角刀具， 精加工时选用 正刃倾角刀具
尽可能选择 大的刀杆横 截面尺寸， 较短的长度 尺寸提高刀 具的强度和 刚度，减小
铣刀参数的选择
面铣刀主要参数选 择：直径、几何参 数，圆形刀片铣刀
立铣刀主要 参数选择
球头刀主要 参数选择
各种孔加工刀具
2.7 数控加工刀具选择的典型实例
实训目的
（1）了解数控加工对刀具的要求、刀具材料、刀具应 用范围。 （2）熟悉可转位刀片的代码含义、标注方法以及选用。 （3）了解数控机床工具系统。 （4）学会数控机床刀具的选用方法。