数控机床的刀具材料
数控刀具选用培训教程
数控刀具选用培训教程在现代机械加工领域，数控刀具的选用是一项至关重要的工作。
正确选用数控刀具不仅能够提高加工效率和质量，还能降低生产成本和减少设备损耗。
本教程将为您详细介绍数控刀具选用的相关知识和技巧。
一、数控刀具的分类数控刀具种类繁多，常见的有以下几种：1、车削刀具包括外圆车刀、内孔车刀、螺纹车刀等。
外圆车刀用于加工外圆柱面和外圆锥面；内孔车刀用于加工内圆柱面和内圆锥面；螺纹车刀用于加工各种螺纹。
2、铣削刀具如立铣刀、面铣刀、球头铣刀等。
立铣刀适用于加工平面、台阶、沟槽等；面铣刀主要用于大面积平面的铣削；球头铣刀常用于曲面的加工。
3、钻削刀具有麻花钻、中心钻、深孔钻等。
麻花钻是最常见的钻孔刀具；中心钻用于加工中心孔；深孔钻用于加工深孔。
4、镗削刀具包括粗镗刀、精镗刀等，用于镗削内孔。
二、数控刀具的材料数控刀具的材料对其性能有着重要影响，常见的刀具材料有：1、高速钢具有较高的强度和韧性，但其耐热性和耐磨性相对较差，适用于低速切削。
2、硬质合金硬度高、耐磨性好、耐热性强，是目前应用最广泛的刀具材料之一。
3、陶瓷刀具具有极高的硬度和耐磨性，适用于高速切削，但韧性较差。
4、立方氮化硼（CBN）和金刚石刀具这两种刀具材料硬度极高，适用于加工高硬度材料，但价格昂贵。
三、数控刀具选用的基本原则1、加工工艺要求根据加工零件的形状、尺寸、精度和表面质量要求，选择合适的刀具类型和规格。
2、被加工材料不同的材料具有不同的切削性能，例如，加工钢件通常选用硬质合金刀具，而加工铝合金则可以选用高速钢刀具。
3、机床性能考虑机床的功率、转速、刚性等因素，确保选用的刀具能够在机床上正常工作。
4、刀具寿命在保证加工质量的前提下，尽量选择寿命较长的刀具，以降低刀具成本。
四、数控刀具选用的具体步骤1、分析零件图纸了解零件的形状、尺寸、精度要求以及材料等信息，确定加工工艺和刀具类型。
2、选择刀具材料根据被加工材料和切削速度等因素，选择合适的刀具材料。
数控刀具基础知识
数控刀具基础知识本文介绍了数控刀具材料，数控刀具硬度，数控刀具材料特性等基础知识，数控刀具种类等基础知识，数控刀具切削速度基础知识，数控刀具振动知识等等。
数控机床对刀具材料的要求较高的硬度和耐磨性刀具切削部分的硬度必须高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。
刀具材料在常温下的硬度应在HRC62以上。
足够的强度和韧性刀具在切削过度中承受很大的压力，有时在冲击和振动条件下工作，要使刀具不崩刃和折断，刀具材料必须具有足够的强度和韧性，一般用抗弯强度表示刀具材料的强度，用冲击值表示刀具材料的韧性。
较高的耐热性耐热性指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度及韧性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指标，这种性能也称刀具材料红硬性。
较好的导热性刀具材料的导热系数越大，刀具传出的热量越多，有利于降低刀具的切削温度和提高刀具的耐用度。
良好的工艺性为便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如刀具材料的锻造、轧制、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性及高温塑性变形性能，对于硬质合金和陶瓷刀具材料还要求有良好的烧结与压力成形的性能。
刀具材料种类高速钢高速钢是由W、Cr、Mo等合金元素组成的合金工具钢，具有较高的热稳定性，较高的强度和韧性，并有一定的硬度和耐磨性，因而适合于加工有色金属和各种金属材料，又由于高速钢有很好的加工工艺性，适合制造复杂的成形刀具，特别是粉沬冶金高速钢，具有各向异性的机械性能，减少了淬火变形，适合于制造精密与复杂的成形刀具。
硬质合金硬质合金具有很高的硬度和耐磨性，切削性能比高速钢好，耐用度是高速钢的几倍至数十倍，但冲击韧性较差。
由于其切削性能优良，因此被广泛用作刀具材料。
切削刀具用硬质合金分类及标志涂层刀片1）CVD气相沉积法涂层涂层物质为TiC，使硬质合金刀具耐用度提高1-3倍。
涂层厚；刃口钝；利于提高速度寿命。
2）PVD物理气相沉积法涂层涂层物质为TiN、TiAlN和Ti(C,N)，使硬质合金刀具耐用度提高2-10倍。
数控刀具材料及选用
数控刀具材料及选用，再也不用盲目选刀加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。
随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。
一. 刀具材料应具备基本性能刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。
刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。
因此，刀具材料应具备如下一些基本性能：(1) 硬度和耐磨性。
刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。
刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。
(2) 强度和韧性。
刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。
(3) 耐热性。
刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。
(4) 工艺性能和经济性。
刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。
二.刀具材料的种类、性能、特点、应用1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。
金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。
尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。
可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。
⑴金刚石刀具的种类①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002靘，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。
②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauinediamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。
金刚石刀具在数控机床中的应用
金刚石刀具在数控机床中的应用随着科技的不断进步和发展，数控机床在工业领域中扮演着重要的角色。
数控机床的出现大大提高了生产效率和加工质量，而金刚石刀具作为一种高性能的切削工具，在数控机床中的应用也越来越广泛。
本文将探讨金刚石刀具在数控机床中的应用，并分析其优势和挑战。
一. 金刚石刀具的基本特性金刚石刀具由金刚石颗粒和金属粉末经压制、烧结等工艺制成，具有极高的硬度、耐磨性和热稳定性。
这些特性使得金刚石刀具在切削加工中具备以下优势：1. 高硬度：金刚石刀具的硬度仅次于金刚石，可用于切削超硬材料如陶瓷和高硬度合金等。
2. 耐磨性：金刚石刀具具有出色的耐磨性，可在切削过程中保持较长的使用寿命。
3. 热稳定性：金刚石刀具具有良好的热稳定性，可承受高温切削环境下的工作，不易变形。
二. 金刚石刀具在数控机床中的应用领域1. 切削加工金刚石刀具广泛应用于数控机床的切削加工领域，包括车削、铣削、钻削、磨削等。
由于金刚石刀具的高硬度和耐磨性，可用于加工硬度较高的材料，如钛合金、高速钢等。
同时，金刚石刀具还能够提供更高的加工精度和表面质量。
2. 精密加工在数控机床的精密加工中，金刚石刀具的应用更能体现出其独特的优势。
例如，在汽车零部件的精密加工过程中，采用金刚石刀具可以实现更高的加工精度和更好的表面质量。
3. 工具磨损监测由于金刚石刀具的耐磨性较高，因此可以通过监测金刚石刀具的磨损情况，准确地评估刀具的使用寿命。
这对机床的保养和刀具的及时更换具有重要意义，可降低生产成本，并提高生产效率。
三. 金刚石刀具在数控机床中的挑战虽然金刚石刀具在数控机床中有广泛的应用前景，但面临着一些挑战和限制：1. 成本高昂：金刚石刀具的制造成本较高，所以其售价也相对较高，这给广泛应用带来了一定的限制。
2. 技术要求高：金刚石刀具的加工工艺复杂，需要高精度和高温高压的条件，所以其生产过程要求较高的技术水平。
3. 刀具表面质量难以保证：由于金刚石刀具的硬度很高，常规的抛光或修整技术难以完成对其表面的加工，从而可能会影响到加工表面质量。
数控机床刀具的选择
数控机床刀具的选择数控机床刀具的选择由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床，而且主轴输出功率较大，因此与传统加工方法相比，对数控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。
这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。
数控刀具是提高加工效率的先决条件之一，它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。
数控机床选择刀具应考虑以下方面：(1)根据零件材料的切削性能选择刀具。
如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件，建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。
(2)根据零件的加工阶段选择刀具。
即粗加工阶段以去除余量为主，应选择刚性较好、精度较低的刀具，半精加工、精加工阶段以保证零件的加工精度和产品质量为主，应选择耐用度高、精度较高的刀具，粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具的'精度最高。
如果粗、精加工选择相同的刀具，建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具，因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损，涂层磨损修光，继续使用会影响精加工的加工质量，但对粗加工的影响较小。
(3)根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。
在零件结构允许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具;切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角，以减少刀具和切削部位的切削力。
加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些的立铣刀，齿数也不要超过4齿。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。
生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀;铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般很小，故球头铣刀适用于曲面的精加工。
数控机床刀具的特点
数控机床刀具的特点
1）具有良好的稳定切削性能刀具刚性好、精度高，能进行高速切削和强力切削。
2）刀具有较高的寿命刀具大量采用硬质合金材料或高性能材料（如陶瓷刀片、立方氮化硼刀片、石复合刀片和涂层刀片等，高速钢刀具采用较多的则是高钴、高钒、含铝的高性能高速钢和粉末冶金高速钢）。
3）刀具（刀片）互换性好、能快速换刀刀具能实现自动、快速更换，缩短辅助时间。
4）刀具有较高的精度刀具监控适用于对较高精度工件的加工，特别是当采用可转位刀片时，由于刀具刀体和刀片重复定位精度高，因而能获得良好的加工质量。
5）刀具有可靠的卷屑和断屑性能使用数控机床不能随意停机处理切屑，加工中出现的长切屑会影响操的安全和加工效率。
6）刀具有调整尺寸的功能刀具可机外预调（对刀）或机内补偿，以减少换刀调整时间。
7）刀具能实现系列化、标准化和模块化刀具系列化、标准化和模块化有利于编程、刀具管理和降低成本。
8）多功能复合及专用化。
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数控机床刀具的选择
（2）硬质合金（Cemented Carbide）
1)普通硬质合金
①钨钴类（YG）
WC+Co，强度好，硬度和耐磨性较差， 用于加工脆性材料、有色金属和非金属 材料。常用牌号：YG3、YG6、YG8、 YG6X。数字表示Co的百分含量， Co多 韧性好，用于粗加工； Co少用于精加 工。
2)新型硬质合金 ①钨钛钽（铌）钴类
在YG类中添加 TaC 或 NbC，可提高 高温硬度、强度、耐磨性。用于加工 难切削材料和断续切削。
②通用合金（YW）
在YT类中添加合金，可提高抗 弯强度，冲击韧性，耐热性及高 温强度，抗氧化性等。
（3）新型刀具材料
① 涂层刀具
刀具基体材料上涂一薄层耐磨性 高的难熔金属化合物而得到的刀具材 料.
具 装三面刃铣刀
装面铣刀
M
装有扁尾莫氏锥柄刀具
TQW
倾斜式微调镗刀
XDZ
装直角端铣刀
G C 规格
攻螺纹夹头
TQC
倾斜式粗镗刀
XD
装端铣刀
切内槽工具
TZC
直角形粗镗刀
用数字表示工具的规格，其含义随工具不同而异。有些工具该数字为轮廓尺寸D-L；有些工具 该数字表示应用范围。还有表示其他参数值的，如锥度号等。
②钨钛钴类（YT）
TiC+WC+Co类（YT）：常用牌号有YT5、 YT14、YT15、YT30等。此类硬质合金硬度、 耐磨性、耐热性都明显提高，但韧性、抗冲 击振动性差，主要用于加工钢料,不宜加工脆 性材料。含TiC量多，含Co量少，耐磨性好， 适合精加工；含TiC量少，含Co量多，承受 冲击性能好，适合粗加工。
数控车床刀具材料知识
数控车床刀具材料知识一、刀柄材料及精度刀具材料也分为刀柄材料和刀片材料。
刀柄一般采用45#钢锻造，要求韧性好。
随着数控机床的日益普及，现在对车刀刀柄的公差要求也提高了很多。
这便于数控机床操作人员快速进行换刀，而不必磨刀。
二、刀片材料的硬度刀片在切削加工时，要承受很大的切削力，还要承受切屑变形时产生的高温。
要是刀具能在这样的条件下工作而不致很快地变钝或损坏，保持其切削能力，刀片必须具备足够的硬度，通常刀具材料的硬度都在60HRC以上。
三、刀片材料的耐磨性在通常情况下，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。
刀具材料组织中碳化物越多、颗粒越细、分布越均匀，其耐磨性也越高。
我们肯定是希望刀片的耐磨性，否则刀具工作不了一会儿就变变钝了。
四、刀片材料的强度一般采用刀具材料的抗弯强度表示刀片的强度大小，刀片的强度反应刀片变形能力的强弱。
我们肯定是希望刀片的强度高。
五、刀片材料的韧性一般采用刀具材料的冲击韧度表示刀片韧性的大小。
刀片韧性的大小反映出刀具材料抗脆性断裂和抗崩刃的能力。
六、刀片材料的红热性红热性表示刀片在高温状态下保持其切削性能的能力。
红热性越好，刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。
另外，刀片材料的导热性也是表示刀具使用性能的一个方面。
导热性越好，切削热越容易释放，刀具抗磨损、抗变形的能力也越强。
七、经济性价格便宜目前，经常使用的刀具材料有高速钢和硬质合金两大类。
随着加工技术的不断发展，一些特种材料，如陶瓷材料和超硬刀具材料（金刚石和立方氮化硼）也得到一定的应用。
后者具有硬度高、抗磨性能好、可以保证较好的加工质量和加工效率等优点，但由于价格等因素的限制，应用范围不如前者高。
数控车床刀具刀具材料的分类一、高速钢高速钢指的是含有较多的钨、铬、钼、钒等合金元素的高合金工具钢。
高速钢按使用用途的不同分为通用型高速钢和高性能高速钢。
1.通用型高速钢通用型高速钢具有一定的硬度（63-66HRC）和耐磨性、较高的强度和韧性。
数控刀具材料的选用
⑶很低的摩擦系数。金刚石与一些有色金属之间的 摩擦系数比其他刀具都低，通常在0.1～0.3之间，摩 擦系数低，导致加工时变形小，可减小切削力。 ⑷切削刃非常锋利。切削刃钝圆半径一般可达0.1～ 0.5 m。天然单晶金刚石刀具可高达0.002～0.008 m。因此，天然金刚石刀具能进行超薄切削和超精 密加工，称“镜面切削”。
（p135）
2.1.2切削刀具材料与加工对象的物理性能匹配
主要是指刀具与工件材料的熔点、弹性模量、导 热系数、热膨胀系数、抗热冲击性能等物理性能参数 要相匹配。 加工导热性差的工件时，应采用导热较好的刀具 材料，以使切削热得以迅速传出而降低切削温度。金 刚石的导热系数为硬质合金的1.5～9倍，为铜的2～6 倍。由于导热系数及热扩散速率高，切削热容易散 出，故刀具切削温度低。
（p151）
金刚石薄膜涂层刀具适宜和不适宜加工的材料
（p154）
2.2.4 金刚石刀具的刃磨
PCD刀具的硬度一般在4500～8000HV之间， 其刃磨问题是PCD刀具成功应用的关键。目前有两 种常用刃磨方法： ⑴金刚石砂轮刃磨法。 ⑵电蚀刃磨法。电蚀刃磨是将工件（PCD刀具）和 电蚀轮形成正负电极，通过正负电极间放电，达到 去除PCD的效果。 金刚石刀具的刃磨一般采用树脂、陶瓷和金属 结合剂的金刚石砂轮。在满足刀具刃口加工质量的 前提下，应选择较粗粒度的砂轮。
1.7硬质合金刀具
1.7.1 硬质合金刀具的种类
电大《数控加工工艺》第二章课后题
电⼤《数控加⼯⼯艺》第⼆章课后题第2章数控机床⼑具的选择作业答案思考与练习题1、简述数控⼑具材料的种类、特点及其应⽤场合？答：（1）⾼速钢：具有较好的⼒学性能和良好的⼯艺性，可以承受较⼤的切削⼒和冲击，但红硬性、耐磨性较差。
应⽤场合：①普通⾼速钢——不适于⾼速和硬材料切削；②⾼性能⾼速钢——⽤于制造出⼝钻头、铰⼑、铣⼑等；③粉末冶⾦⾼速钢——⽤于制造⼤型拉⼑和齿轮⼑具，特别是切削时受冲击载荷的⼑具。
（2）硬质合⾦：具有硬度⾼（⼤于89 HRC）、熔点⾼、化学稳定性好、热稳定性好的特点，但其韧性差，脆性⼤，承受冲击和振动能⼒低。
应⽤场合：①普通硬质合⾦：YG类——主要⽤于加⼯铸铁及有⾊⾦属；YT类——主要⽤于加⼯钢料。
②新型硬质合⾦——既可⽤于加⼯钢料，⼜可加⼯铸铁和有⾊⾦属。
（3）陶瓷⼑具：硬度⾼，耐磨性⽐硬质合⾦⾼⼗⼏倍，具有良好的抗粘性能，化学稳定性好，脆性⼤、强度低、导热性差。
应⽤场合：Al2O3基陶瓷⼑具——适⽤于各种铸铁及钢料的精加⼯、粗加⼯；Si3N4基陶瓷⼑具——适于端铣和切有氧化⽪的⽑坯⼯件等。
此外，可对铸铁、淬硬钢等⾼硬材料进⾏精加⼯和半精加⼯。
（4）⽴⽅氮化硼（CBN）：有很⾼的硬度及耐磨性，仅次于⾦刚⽯；热稳定性⽐⾦刚⽯⾼1倍；有优良的化学稳定性；导热性⽐⾦刚⽯差但⽐其他材料⾼得多，抗弯强度和断裂韧性介于硬质合⾦和陶瓷之间。
应⽤场合：可加⼯以前只能⽤磨削⽅法加⼯的特种钢，它还⾮常适合数控机床加⼯（5）⾦刚⽯：具有极⾼的硬度，耐磨性⾼，很⾼的导热性，刃磨⾮常锋利，粗糙度值⼩，可在纳⽶级稳定切削，较低的摩擦系数。
应⽤场合：主要⽤于加⼯各种有⾊⾦属、各种⾮⾦属材料，不能⽤于加⼯⿊⾊⾦属。
2、选择⼑⽚（⼑具）通常应考虑哪些因素？答：①被加⼯⼯件材料的类别：有⾊⾦属（铜、铝、钛及其合⾦）；⿊⾊⾦属（碳钢、低合⾦钢、⼯具钢、不锈钢、耐热钢等）；复合材料；塑料类等。
②被加⼯件材料性能的状况：包括硬度、韧性、组织状态—铸、锻、轧、粉末冶⾦等。
国内数控机床刀具标准共9页
国内数控机床刀具标准共9页
一、数控机床刀具标准
1、数控机床刀具种类
数控机床刀具分为几类：铣刀、钻头、铰刀、丝锥、拉刀、倒角刀、
半圆刀、滚针车刀、螺旋刀、T型孔槽刀以及非正交刀具等。
2、数控机床刀具材料
数控机床刀具主要以高速钢制造，也可以以合金钢、碳钢、不锈钢、
铬钼钢、双相钢、工具钢以及其他有良好力学特性的金属材料制造。
3、数控机床刀具尺寸
数控机床刀具尺寸要求一般根据基体大小、刀具种类、加工材料等来
判断，一般选择长度要大于加工体长度2~3mm，宽度要大于加工体宽度最
小的部分2mm，高度要大于加工体高度最小的部分2mm，圆柱形刀具直径
要大于加工部分小边的直径2mm。
4、数控机床刀具加工误差
数控机床刀具加工误差应低于±0.02mm，直线度误差应低于1‰，圆
度误差应低于3‰，非正交刀具加工误差应低于5‰。
5、数控机床刀具磨削把握
把握应按照刀具材料、刀具等级、刀具参数及切削条件等因素来确定，一般以负值为准，使用时严格按照设计要求来进行把握。
6、数控机床刀具保养
在使用数控机床刀具时，应严格按照操作规程进行，定期清洁，检查刀具磨削把握是否符合要求，保养时应严格按照操作规程进行。
数控加工刀具
3.3 数控车削刀具 3.3.1车削刀具类型与结构 车削刀具用于对回转体工件的加工，大致分为三大类：
1．圆表面切削刀具，如：外圆车刀、内圆车刀、螺纹车刀、切 槽车刀； 2．端面切削刀具，如：端面车刀、切断车刀； 3．中心孔加工刀具，如：中心孔钻头、镗刀、丝锥等。
单纯的平面加工。该类刀具通用性好（既可加工台阶面，又可
加工平面），在单件、小批量加工中选用。在加工带凸肩的平
面时，也可选用88°主偏角的铣刀。
60°和75°主偏角铣刀适用于平面铣削的粗加工。75°主
偏角铣刀为通用型刀具，适用范围较广。60°主偏角铣刀主要
用于镗铣床、加工中心上的粗铣和半精铣加工。
45°主偏角铣刀的径向切削力大幅度减小，具有很好的抗
2．铣削用刀具的选择 加工较大的平面应选择端面铣刀；
加工凹槽、较小的台阶面及平面轮廓应选择立铣刀； 加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面多选用球头铣刀； 加工键槽选择键槽铣刀； 加工各种直凹槽或圆弧形凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成型铣 刀；
3．铣刀参数的选择
（1）主偏角kr 主偏角为切削刃与切削平面的夹角（见图3-9）。主偏角对
削刃不得与工件的已加工表面或待加工表面发生干涉。 4．刀尖半径的选择 （1）选择尽可能大的刀尖圆弧，以获得坚固的切削刃； （2）大刀尖半径时允许使用大的进给量； （3）有振动时，宜选择小的刀尖半径； （4）从断屑可靠性考虑，小余量、小进给量的车削加工，刀尖圆 弧半径宜小，反之则宜用较大的刀尖圆弧半径。 刀尖圆弧半径、进给速度是影响表面粗糙度的两个因素。
数控刀具材料分类及选择
• 涂层刀具材料
• 在硬质合金或高速钢基体上，涂敷一层几 微米厚的高硬度、高耐磨性的金属化合物 (如碳化钛、氮化钛、氧化铝等)而制成的。
• 涂层硬质合金的刀具寿命至少可提高l～3倍 • 涂层高速钢的刀具寿命可提高2～10倍
刀具的选择
目的
• 通过刀具选择过程，理解影响刀具选择的 主要因素
• (5)螺纹刀具 包括螺纹车刀、丝锥、板牙、 螺纹切头，搓丝板等。
• (6)齿轮刀具 包括齿轮滚刀，蜗轮滚刀、插 齿刀、剃齿刀、花键滚刀等。
• (7)磨具 包括砂轮、砂带、砂瓦、油石和 抛光轮等。
• (8)其它刀具 包括数控机床专用刀具、自 动线专用刀具等。
• 单刃(单齿)刀具和多刃(多齿)刀具；
实验器材
• 数控车床 • 45钢制工件(例如：直径80mm) • 可转位车刀 CNMG120412-RN • 计算器 • 直尺
实验步骤
• 实验教师讲解切削参数对断屑的影响，给定实验数
据：
– 第一组数据：
• 切削速度： 350m/min • 进给率： 0.6 mm/r • 切削深度： 5mm
– 第二组数据：
车削实验一
目的
• 了解可转位车刀的结构，掌握可转位车刀 的装卸方法
实验器材
• 可转位车刀杆 • 可转位刀片 • 垫片 • 垫片螺钉 • 扳手 • 压板 • 开口销 • 夹紧螺钉
实验步骤
• 实验教师讲解并演示可转位车刀的结构和 装卸方法
• 实验学员按要求进行可转位车刀的装卸
车削实验二
目的
• 了解切削参数对断屑的影响
K类
用于加工短切屑的
铸铁件
N类
S类
数控车床常用刀具分类、用途、安装方法及注意事项
数控车床常用刀具分类、用途、安装方法及注意事项“车刀种类很多，按用途可分为：外圆车刀:根据主偏角，有95度(用于外圆和端面的半精加工和精加工)、45度(用于外圆和端面的粗车)、75度(主要用于外圆的粗车)、93度(主要用于仿形精加工)、90度(用于外圆的粗车)。
切槽刀:外切槽车刀主要用于外圆切槽和切断，内切槽车刀主要用于内沟槽加工螺纹车刀:螺纹车刀主要有外螺纹车刀和内螺纹车刀两类，其中外螺纹车刀主要用于外螺纹加工，内螺纹车刀主要用于内螺纹加工外螺纹车刀内螺纹车刀内孔车刀：主要用于内孔加工按结构又分为整体性:刀具主体由毛坯制成，不可分割，易于打磨成锋利的刃口，刀具刚性好。
适用于小型车刀和有色金属车刀。
焊接式:采用焊接方式连接，分为刀盘和刀杆。
它结构紧凑，制造方便，适用于各种车削刀具，特别是小型刀具。
机夹式:刀片通过机械夹持固定在刀杆上，钝后可更换。
是数控车床常用刀具，刀杆重复使用。
特殊类型:如复合刀具、阻尼刀具等。
按车刀材料分类：高速钢刀具:由高速钢制成，可连续抛光。
它是粗加工和半精加工的通用刀具。
硬质合金刀具：刀片采用硬质合金制造，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高猛钢、工具钢等难加工的材料。
”金刚石:刀片镶嵌金刚石，具有硬度高、耐磨性好、摩擦系数低、弹性模量高、导热系数高、热膨胀系数低、与有色金属亲和力低等优点。
可用于石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其他韧性有色金属材料等非金属脆硬材料的精密加工。
其他材料，如立方氮化硼刀具和陶瓷刀具，正在向高硬度合金铸铁的粗加工和断续切削方向发展。
四工位刀架上装要求1.车刀刀尖应与工件旋转中心高度相同。
刀尖对中心高常用的方法：第一步安装车刀时，使刀尖与尾座顶尖等高;第二步试切端面。
2.车刀伸出刀架的长度要合适。
车刀安装在刀架上，一般伸出刀架的长度为刀杆厚度的1-1.5倍，不宜过长，伸出过长会使刀杆刚性变差，切削时易产生振动。
数控陶瓷材料
数控陶瓷材料数控陶瓷材料是一种应用于数控机床行业的重要材料。
它具有高硬度、高耐磨性、高耐高温性等优点，被广泛应用于机床主轴、刀具等部件的制造中。
本文将从材料特性、制造工艺和应用领域等方面介绍数控陶瓷材料。
一、数控陶瓷材料的特性数控陶瓷材料具有以下几个主要特性：1. 高硬度：数控陶瓷材料的硬度非常高，通常在HRA80以上，甚至可达到HRA90以上。
这使得数控陶瓷材料具有优异的耐磨性和抗划伤性能，适用于高速切削和精密加工等工艺。
2. 高耐磨性：数控陶瓷材料的耐磨性能比普通金属材料要好得多。
在高速切削和重负荷工况下，数控陶瓷材料的刀具寿命较长，降低了工具更换频率和生产成本。
3. 高耐高温性：数控陶瓷材料具有良好的耐高温性能，能够在高温环境下保持较好的物理和机械性能。
这使得数控陶瓷材料适用于高速切削、高温热处理等工艺。
4. 轻质化：数控陶瓷材料的密度较低，比重仅为金属材料的一半左右。
这使得使用数控陶瓷材料制造的机床部件具有轻量化的特点，提高了机床的运动速度和精度。
数控陶瓷材料的制造工艺主要包括以下几个步骤：1. 原料准备：选择高纯度的陶瓷粉末作为原料，根据不同的材料需求进行配比。
将原料进行混合、研磨和过筛等处理，以获得均匀细小的粉末。
2. 成型：将经过处理的陶瓷粉末按照设计要求进行成型。
常见的成型方法有压制成型、注射成型和挤出成型等。
成型后的陶瓷坯体需要进行干燥和烧结处理，以增加其密度和机械强度。
3. 精密加工：烧结后的陶瓷坯体需要进行精密加工，以获得符合要求的尺寸和表面粗糙度。
常见的精密加工方法有磨削、抛光和电火花加工等。
4. 检测和质量控制：对成品进行严格的检测和质量控制，确保数控陶瓷材料的性能和可靠性。
常用的检测方法有硬度测试、密度测试和热稳定性测试等。
三、数控陶瓷材料的应用领域数控陶瓷材料广泛应用于数控机床行业的各个领域，主要包括以下几个方面：1. 机床主轴：数控陶瓷材料的高硬度和耐磨性能使其成为制造机床主轴的理想材料。
数控刀片详细介绍
数控刀片详细介绍数控刀片，也称为数控刀具或数控铣刀片，是机械加工中常用的切削工具。
它是利用数控机床的控制系统，根据预先编制的加工程序，通过自动化的方式对工件进行切削加工。
数控刀片主要由刀杆和刀片组成。
刀杆是数控刀片的主体部分，通常由高强度的合金钢材料制成，具有较好的刚性和耐磨性。
刀片则是安装在刀杆上的可更换的切削工具，通常由硬质合金或高速钢材料制成，具有较好的硬度和耐磨性。
刀片的形状和切削角度根据具体的加工要求和工件材料来确定。
数控刀片可分为面铣刀片、立铣刀片、槽铣刀片、球头刀片等多种类型。
它们的形状和结构各不相同，适用于不同的加工工艺和加工要求。
面铣刀片是最常用的数控刀片之一、它具有直刃和螺旋槽两种形状。
直刃面铣刀片适用于平面铣削和槽铣等工艺，它的刀片上有多个刃齿，可以同时进行多道切削。
螺旋槽面铣刀片则适用于粗铣和精铣等工艺，它的刀片上有一个螺旋状的刃齿，可以高效地去除切削屑。
立铣刀片是用于倒角和轮廓铣削的刀片。
它适用于金属工件的边角倒角和各种形状的轮廓铣削。
立铣刀片可根据需要选择不同形状和尺寸的刀片，以满足不同工件的加工要求。
槽铣刀片是用于槽铣和镗铣等工艺的刀片。
它的刀片上有多个切槽，适用于加工各种形状和尺寸的槽。
槽铣刀片还可以用于加工凸台和凸缘等特殊形状的工件。
球头刀片是用于球头铣削和倒圆角等工艺的刀片。
它的刀片上有一个球形的切削部分，可以实现高精度的球头铣削和倒圆角加工。
球头刀片通常用于模具制造和航空航天等领域的高精度加工。
数控刀片具有高效、精度高、稳定性好等特点，广泛应用于汽车、航空航天、模具制造等行业。
随着数控技术的发展和刀具材料的改进，数控刀片的性能不断提高，已成为现代机械加工的重要工具之一。
数控机床刀具材料基本要求的硬度
数控机床对刀具材料的基本要求是高的硬度和高的耐磨性、高的红硬性和足够的强度7和韧性。
-------------------------加工的刀具种类视加工对象而定刀具材料应当具备的性能切削过程中，刀具直接完成切除余量和形成已加工表面的任务。
刀具切削性能的优劣，取决于构成切削部分的材料、几何形状和刀具结构。
由此可见刀具材料的重要性，它对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本影响极大。
因此，应当重视刀具材料的正确选择和合理使用，重视新型刀具材料的研制。
在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此刀具材料应具备以下基本要求：1．硬度刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度须在HRC62以上，并要求保持较高的高温硬度。
2．耐磨性耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，它是刀具材料机械性能（力学性能）、组织结构和化学性能的综合反映。
例如，组织中硬质点的硬度、数量、大小和分布对抗磨料磨损的能力有很大影响，而抗冷焊磨损(冷焊磨损即过去有些书上所称的粘结磨损、抗扩散磨损和抗氧化磨损的能力还与刀具材料的化学稳定性有关。
3.强度和韧性为了承受切削力、冲击和振动，刀材料应具有足够的强度和韧性。
一般，强度用抗弯强度表示，韧性用冲击值表示。
刀具材料中强度高者，韧性也较好，但硬度和耐磨性常因此而下降，这两个方面的性能是互相矛盾的。
一种好的刀具材料，应当根据它的使用要求，兼顾以上两方面的性能，而有所侧重。
4．耐热性刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化的能力。
这就是刀具材料的耐热性。
5．导热性和膨胀系数在其他条件相同的情况下，刀具材料的导热系数(热导率)越大，则由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和提高刀具使用寿命。
线膨胀系数小，则可减少刀具的热变形。
对于焊接刀具和涂层刀具，还应考虑刀片与刀杆材料、涂层与基体材料线膨胀系数的匹配。
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数控机床对刀具材料的基本要求是高的硬度、高的耐磨性、高的红硬性和足够的强度7和韧性。
-------------------------加工的刀具种类视加工对象而定刀具材料应当具备的性能切削过程中，刀具直接完成切除余量和形成已加工表面的任务。
刀具切削性能的优劣，取决于构成切削部分的材料、几何形状和刀具结构。
由此可见刀具材料的重要性，它对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本影响极大。
因此，应当重视刀具材料的正确选择和合理使用，重视新型刀具材料的研制。
在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此刀具材料应具备以下基本要求：1．硬度刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度须在HRC62以上，并要求保持较高的高温硬度。
2．耐磨性耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，它是刀具材料机械性能（力学性能）、组织结构和化学性能的综合反映。
例如，组织中硬质点的硬度、数量、大小和分布对抗磨料磨损的能力有很大影响，而抗冷焊磨损(冷焊磨损即过去有些书上所称的粘结磨损、抗扩散磨损和抗氧化磨损的能力还与刀具材料的化学稳定性有关。
3.强度和韧性为了承受切削力、冲击和振动，刀材料应具有足够的强度和韧性。
一般，强度用抗弯强度表示，韧性用冲击值表示。
刀具材料中强度高者，韧性也较好，但硬度和耐磨性常因此而下降，这两个方面的性能是互相矛盾的。
一种好的刀具材料，应当根据它的使用要求，兼顾以上两方面的性能，而有所侧重。
4．耐热性刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化的能力。
这就是刀具材料的耐热性。
5．导热性和膨胀系数在其他条件相同的情况下，刀具材料的导热系数(热导率)越大，则由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和提高刀具使用寿命。
线膨胀系数小，则可减少刀具的热变形。
对于焊接刀具和涂层刀具，还应考虑刀片与刀杆材料、涂层与基体材料线膨胀系数的匹配。
6．工艺性为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性，包括锻、轧、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性等。
材料的高温塑性对热轧刀具十分重要。
可磨削性可用磨削比——磨削量与砂轮磨损体积之比来表示，磨削比大，则可磨削性好。
此外，在选用刀具材料时，还应考虑经济性。
性能良好的刀具材料，如成本和价格较低，且立足于国内资源，则有利于推广应用。
刀具材料种类很多，常用的有工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢)、硬质合金、陶瓷、金刚石(天然和人造)和立方氮化硼等。
碳素工具钢(如T10A、T12A)和合金工具钢(如9CrSi、CrWMn)，因其耐热性很差，仅用于手工工具。
陶瓷、金刚石和立方氮化硼则由于性质脆、工艺性差及价格昂贵等原因，目前尚只在较小的范围内使用。
当今，用得最多的刀具材料为高速钢和硬质合金。
.高速钢高速钢是加入了钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等合金元素的高合金工具钢。
按重量计，钨和钼占10—20％，铬约占4％，钒占1％以上，它们都是强烈的碳化物形成元素，在熔炼与热处理过程中与碳形成了高硬度的碳化物，从而提高了钢的耐磨性。
另外，高速铜采用了接近熔点的淬火温度，得到细晶粒的合金化的马氏体组织，它在低温回火(约560℃)时又使合金碳化物析出，从而进一步提高了硬度与耐磨性。
在高速钢中，钼和钨的作用基本相同，1％的钼可代替2％的钨。
钼并能减少钢中碳化物的不均匀性，细化碳化物晶粒，提高韧性。
另外，在某些高速钢中，为了提高高温硬度，添加钴、铝、硅、铌等元素；为了提高耐磨性，可适当增加含钒量。
但是，随着含钒量的增加，可磨削性变差，因此钒的含量不宜超过3％。
表2—1、2—2分别列出了主要高速钢的成分和性能。
从表中可见，高速钢在600℃时，仍能保持切削加工所要求的硬度，切削中碳钢时，切削速度可0.5m／s(30m／min)左右。
高速钢的强度、韧性和工艺性能均较好，能进行锻造，磨出的切削刃比较锋利，熔炼质量稳定，使用比较可靠。
各种刀具都可用高速钢制造；尤其是形状复杂的刀具和小型刀具，均大量使用着高速钢。
目前，高速钢占刀具材料总使用量的60％以上。
按基本化学成分，高速钢可分为钨系、钨钼系和钼钨系。
按切削性能分，则有普通高速钢和高性能高速钢。
按制造方法分，则有熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。
一、普通高速钢通高速钢的特点是工艺性好，切削性能可满足一般工程材料的常规加工，常用品种有：1．W18Cr4V属钨系高速钢。
它的历史悠久，至今尚在普遍使用。
其综合机械（力学）性能和可磨削性好，可用以制造包括复杂刀具在内的各类刀具．2．W6Mo5Cr4V2属钨铝系高速钢；其碳化物分布的均匀性、韧性和高温塑性均超过W18Cr4V，但是，可磨性比W18Cr4V略差，切削性能则大致相同。
国外由于资源关系，已淘汰所谓传谓传统高速钢W18Cr4V而以W6Mo5Cr4V2代替。
这一钢种目前我国主要用于热轧刀具（如麻花钻），也可用于制作大尺寸刀具。
3．W14Cr4VMn-RE这种高速钢有较大的塑性，可作热轧刀具用。
此钢种中含钨量较W18Cr4V少，而含有少量的锰及稀土元素RE ，其切削性能相当于W18Cr4V。
4．W9Mo3Cr4V是近年我国研制出的一种钨钢系高速钢，其性能接近于W6Mo5Cr4V2。
、二、高性能高速钢调整普通高速钢的基本化学成分和添加其他合金元素，使其机械(力学)性能和切削性能有显著提高，这就是高性能高速钢。
高性能高速钢的常温硬度可达HRC67-70，高温硬度也相应提高，可用于高强度钢、高温合金、钛合金等难加工材料的切削加工，并可提高刀具使用寿命。
高性能高速钢主要有以下几种：1．钴高速钢典型钢种是AISI的M42，它的特点是综合性能好，硬度高(接近HRC70)，高温硬度在同类钢中居于前列(见表2—2)，可磨削性也好。
表2—3为其磨削比的参考数据[62]，从表中可知，M42的磨削比接近普通高速钢W6Mo5Cr4V2。
用M42制作的刀具用于加工高温合金、不锈钢等效果很好。
然而，这一钢种含有较多的钴元素，价格较贵。
针对国内资源情况，我国应发展低钴或无钴的高性能高速钢。
2．低钴高速钢低钴高速钢(W12Mo3Cr4V3Co5Si)是用减少钴增加硅的办法以获得高性能。
其耐磨性比M42好，但韧性比M42差。
缺点是仍然含有—定的钴，而且由于增加了含钮量，使可磨性变差，因而不宜用于制造复杂刀具。
3，铝高速钢铝高速例（W6Mo5Cr4V2Al）是我国独创的无钴高速钢，它在W6Mo5Cr4V2的基础上加铝增碳，其高温硬度在600℃时约为HV602，抗弯强度为3.50-3.80GPa(350—380kgf／mm2)，冲击韧性为0.20MJ／m2(2.0kgf·m/cm2)，均与M42相当，抗弯强度及冲击韧性则高于W12Mo3Cr4V3Co5Si钢。
缺点是可磨削性略低于M42。
此钢种不含钴，性能好，生产成本较低。
其缺点是热处理温度较难控制，钢材成材率较低。
此外，我国研制的无钴高速钢还有加铝强化5F6钢和加铝、铝、铌强化的B201钢等，性能达到钴高速钢的水平，但也存在着含钒多而可磨性差的问题。
它仍在生产中用得不多。
近年来，我国研制成功无钴和低钴的高性能高速钢W12Mo3Cr4V3N(V3N)和W12Mo3Cr4VCo3N(Co3N),颇有应用前景。
V3N价格较低，但可磨性稍差。
三、粉末冶金高速钢高速钢的制造质量受多方面因素的影响，其中对性能影响较大而又难以改善的因素，是对碳化物分布的均匀性及其粒度粗细的控制。
熔炼高速钢中碳化物偏析比较严重。
完全消除碳化物偏析的方法是粉末冶金法。
其基本原理是将高频感应炉熔炼的钢液用高压惰性气体(如氩气)雾化成粉末，再经过热压(同时进行烧结)制成刀坯，或制成钢坯再经轧制或锻造成材。
粉末高速钢与熔炼高速钢相比，有很多优点：如韧性与硬度较高，可磨削性能显著改善(例如含钒5％的粉末冶金高速钢的可磨削性相当于含钒2％的普通高速钢)，材质均匀，热处理变形小，质量稳定可靠，故刀具使用寿命较长。
粉末冶金高速钢可以切削各种难加工材料，特别适合于制造各种精密刀具和形状复杂的刀具。
高速钢刀具可以用盐浴软氮化、气体软氮化、辉光离子化及离子氮注入等方法进行表面处理，形成高硬、耐磨的薄层(0.02—0.1mm)；也可以采用物理气相沉积(PVD)等方法在高速钢刀具表面涂覆一层(约10μm)TiN或TiC等材料。
经过表面处理或涂层后，刀具的耐磨性和使用寿命可以得到显著提高。
近年，TiN涂层高速钢刀具发展较快，应用较广。
高速钢钻头、丝锥、铣刀及齿轮刀具，经涂层后，其耐用度常可提高3—5倍以上。
附录l列出了世界各国主要高速钢牌号对照表。
2.硬质合金硬质合金是高硬度、难熔的金属化合物(主要是WC、TiC等，又称高温碳化物)微米级的粉末，用钴或镍等金属作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。
其中高温碳化物含量超过高速钢，允许切削温度高达800—1000℃。
切削中碳钢时，切削速度可达1.67—3.34m／s(100—200m／min)以上。
硬质合金是当今最主要的刀具材料之一。
绝大多数车刀、端铣刀和部分立铣刀、深孔钻、浅孔钻、铰刀等均已采用硬质合金制造。
由于硬质合金的工艺性较差，它用于复杂刀具尚受到很大限制。
目前，硬质合金占刀具材料总使用量的30％—40％。
一、高温碳化物硬质合金的性能，主要取决于金属碳化物的种类、性能数量、粒度和粘结剂的份量。
1．碳化物的种类和性能表2—4所列为几种碳化物的性能。
由表可见，这几种碳化物的硬度和熔点都很高。
TiC的硬度和熔点高于WC、TiN，但弹性模量却小于WC、TiN。
WC的密度远大于TiC、TiN，导热系数亦较大。
在硬质合金中碳化物所占的比例大，则硬度高；反之，碳化物减少，粘结剂增多，则硬度低，但抗弯强度提高。
2．碳化物粒度碳化物的粒度越细，则有利于提高硬质合金的硬度与耐磨性。
但当粘结剂含量一定时，如碳化物粒度减小，则碳化物颗粒的总表面积加大，使粘结层厚度减薄[61]，从而降低了合金的抗弯强度，提高了合金的硬度。
反之，则使合金的抗弯强度提高，硬度降低。
欲使细晶粒硬质合金具有较高的抗弯强度，就必须增加粘结剂含量，并在制造工艺上加以控制。
碳化物粒度的均匀性，也影响硬质合金的性能。
粒度均匀的碳化物可形成均匀的粘结层，有利于防止由于热应力和机械冲击而产生裂纹。
在合金中添加TaC能使碳化物粒度均匀和细化。
二、硬质合金的种类和牌号目前绝大部分硬质合金是以WC为基体，并分为WC—Co、WC—TiC—Co、WC—TaC (NbC)—Co以及WC—TiC—TaC(NbC)—Co等四类。
表2—5列出了国内常用各类合金的牌号、成分和性能。
YT类合金，IS0(国际标准化组织)称为P类，主要用于加工长切屑的黑色金属；YG类合金，ISO称为K类，主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料；YW类合金，ISO称为M 类，可覆盖P类、K类合金的应用范围。