电子课件-《金属切削原理与刀具(第四版)》-B01-8993 第十一章
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金属切削原理与刀具PPT课件
车刀安装偏斜
rer
' re
r'
-
（２）进给运动对工作角度的影响 ① 横向进给（以切断车刀为例） ② 如下图所示，此时切削刃相对与工件的运动轨迹为一螺线。
合成运动方向为过切削点与螺线的切线方向，因此，基面、 切削平面均逆时针转过一角度μ。
tg f v f v nf r
nf 2nr f d
横向进给
➢ 自由切削：只有一条直线切削刃参加切削工作 ➢ 非自由切削：刀具切削刃是曲线，或几条切削刃同时 参加并完成切削 （2）直角切削与斜角切削
➢ 直角切削：刀具主切削刃的刃倾角 s 0 的切削。此
时，主切削刃与切削速度方向成直角
➢ 斜角切削：刀具主切削刃的刃倾角 s 0 的切削。
直角切削与斜角切削
oe o oe o
② 纵向进给 如左图所示，此时合成运动方向 在进给速度的影响下，绕切削 点转过一角度μ，仍先注意在进 给平面的变化，然后再转换为 主剖面内。角度的变化为：
纵向进给
tgf vf v f dw
oe o oe o
tg v fv fd w c o 2 sr fd w sirn
§2-2 刀具材料
一、刀具材料应具备的性能
➢ 高的硬度和耐磨性 ➢ 足够的强度和韧性 ➢ 高的耐热性 ➢ 更好的热物理性能和耐热冲击性能 ➢ 良好的工艺性 ➢ 经济性
二、常用的刀具材料
工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷超硬刀具材料
（1）高速钢 ➢ 突出性能：较高的强度、韧性和耐磨性，较好的工 艺性 ➢ 主要品种： W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 、 W6Mo5Cr4V2 Co8、 W6Mo5Cr4V2Al ➢ 应用范围：用于加工250~280HB以下的大部分结构 钢和铸铁，用作复杂刀具如钻头、丝锥、铰刀、拉刀、 铣刀、齿轮刀具和成形刀具
金属切削原理与刀具PPT
• 刀具工作参考系（动态参考系）：是确定刀具在 切削运动中有效工作角度的基准。考虑了进给运 动及安装情况的影响。
一、刀具切削角度的坐标平面
二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
ve v v f
1.2 刀具切削部分组成要素
• 当刀尖没有圆弧半径 r 残留面积有直线构成其 高 Rmax 为：
Rm a x
ctgkr
f
ctgkr
残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmax r
r2
f 2
2
因 Rmax << r
• ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时， 刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度
• 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
磨时所c需tg的p角 c度tg坐0标• c系os和kr 设 tg计s时• s的in角kr 度坐标系 不同，c刃tg磨f 时 c应tg进0行• s坐in k标r 系tg间s的• c角os度kr 换算。
一、刀具切削角度的坐标平面
二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
ve v v f
1.2 刀具切削部分组成要素
• 当刀尖没有圆弧半径 r 残留面积有直线构成其 高 Rmax 为：
Rm a x
ctgkr
f
ctgkr
残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmax r
r2
f 2
2
因 Rmax << r
• ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时， 刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度
• 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
磨时所c需tg的p角 c度tg坐0标• c系os和kr 设 tg计s时• s的in角kr 度坐标系 不同，c刃tg磨f 时 c应tg进0行• s坐in k标r 系tg间s的• c角os度kr 换算。
电子课件-《金属切削原理与刀具(第四版)》-B01-8993 第三章
前角
40°
20°
-5°
ξ
1.81
4.23
10.08
第三章 切削加工的主要规律
第二节 切屑的类型与控制 一、切屑的类型
a)带状切屑 b)节状切屑 c)粒状切屑 d )崩碎切屑 四种切屑类型比较
第三章 切削加工的主要规律
二、切屑的控制
1．切屑的折断
（1）切屑的折断过程
切屑的折断经历了“卷—碰—断”这三个过程。
第三章 切削削速度v 切削速度提高后，切削温度升高，
在一般情况下，切屑的塑性增大，不易折断。
第三章 切削加工的主要规律
（3）刀具角度 1）前角γo 前角γo 越大，排屑越顺利，切屑变形小，
不易断屑；反之，易断屑。 2）主偏角κr 在背吃刀量ap 和进给量f已选定的条件下，
第三章 切削加工的主要规律
第三章 切削加工的主要规律
若已知ap和f，车削时Fc可用下面的近似公式计算： 切削钢件时：
Fc=2000 ap ·f （N） 切削铸铁时：
Fc=1000 ap·f （N）
第三章 切削加工的主要规律
三、切削分力的实用意义
1．主切削力Fc
通常主切削力是最大的分力，它是确定机床电动机功 率、计算机床强度和刚度、设计夹具主要零部件、验算刀 杆和刀片强度的主要依据。
➢当切削速度增大一倍时，切削温度约增高20%~33%。 ➢进给量增大一倍时，切削温度约增高10%。 ➢背吃刀量增大一倍时，切削温度只增高约5% 。
第三章 切削加工的主要规律
2．刀具方面
（1）刀具角度
1）前角 前角的大小直接影响切削过程中的变形和摩擦， 因此它对切削温度有明显的影响。
不同前角下切削温度的对比值
Lc ach 1
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缺点：高速钢的耐热性较差，耐热温度为550~600℃，允许的最高切削速度为 30m/min。
由于高速钢的切削速度比其他工具钢高几倍甚至十几倍，故称之为高速钢。
1．普通高速钢
普通高速钢主要牌号、性能特点及应用
类别 主要牌号
性能特点
应用
钨系 高速 钢
W18Cr4V
工艺性能好，特别是刃磨性
能和热处理性能好；但碳化物 均匀性、高温塑性较钨钼系高 速钢差
用途: （1）制造切削难加工材料的刀具。 （2）进行强力、断续切削时，要求锋利、强度和韧性高的刀具。
4．高速钢刀具的表面处理
表面处理：通过某种特殊工艺改善刀具表层的成分与组织或在刀具表面涂镀 一层耐磨薄层（0.002mm左右）。
常见的表面处理有：
➢氮化处理 ➢离子注入 ➢液体氮碳共渗 ➢真空溅射涂镀 ➢物理气相沉积TiN、TiC
（2）氮化硅基陶瓷 成分：将硅粉经氮化、球磨后添加助烧剂于模腔内热压烧结而成。其抗热 冲击性能优于其他陶瓷刀具，并不易发生崩刃现象。
应用：切削速度可达500~600m/min，适宜精车、半精车，精铣、半精铣加 工。可用于切削难加工材料。
六、超硬刀具材料
1．金刚石
金刚石是碳的同素异形体，是目前最硬的物质。有天然与人造之分。
第一节 刀具材料 一、刀具材料应具备的主要性能
1．高硬度 2．高耐磨性 3．足够的强度和韧性 4．高耐热性 5．良好的工艺性
二、常用刀具材料的种类及主要性能
三、高速钢
高速钢是含有钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素较多的 合金工具钢，也称为白钢、锋钢。
优点：高速钢具有较高的强度、韧性和良好的刃磨性能，能承受较大的切削 力和冲击力，常用于制造形状复杂的刀具。
由于高速钢的切削速度比其他工具钢高几倍甚至十几倍，故称之为高速钢。
1．普通高速钢
普通高速钢主要牌号、性能特点及应用
类别 主要牌号
性能特点
应用
钨系 高速 钢
W18Cr4V
工艺性能好，特别是刃磨性
能和热处理性能好；但碳化物 均匀性、高温塑性较钨钼系高 速钢差
用途: （1）制造切削难加工材料的刀具。 （2）进行强力、断续切削时，要求锋利、强度和韧性高的刀具。
4．高速钢刀具的表面处理
表面处理：通过某种特殊工艺改善刀具表层的成分与组织或在刀具表面涂镀 一层耐磨薄层（0.002mm左右）。
常见的表面处理有：
➢氮化处理 ➢离子注入 ➢液体氮碳共渗 ➢真空溅射涂镀 ➢物理气相沉积TiN、TiC
（2）氮化硅基陶瓷 成分：将硅粉经氮化、球磨后添加助烧剂于模腔内热压烧结而成。其抗热 冲击性能优于其他陶瓷刀具，并不易发生崩刃现象。
应用：切削速度可达500~600m/min，适宜精车、半精车，精铣、半精铣加 工。可用于切削难加工材料。
六、超硬刀具材料
1．金刚石
金刚石是碳的同素异形体，是目前最硬的物质。有天然与人造之分。
第一节 刀具材料 一、刀具材料应具备的主要性能
1．高硬度 2．高耐磨性 3．足够的强度和韧性 4．高耐热性 5．良好的工艺性
二、常用刀具材料的种类及主要性能
三、高速钢
高速钢是含有钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素较多的 合金工具钢，也称为白钢、锋钢。
优点：高速钢具有较高的强度、韧性和良好的刃磨性能，能承受较大的切削 力和冲击力，常用于制造形状复杂的刀具。
金属切削原理ppt课件
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素 刀具由任务部分和非任务部分构成。
•〔1〕前刀面 Aγ 切屑流过的刀面。 •〔2〕主后刀面 Aα 与工件正在被切削加工的外表 〔过渡 外表〕相对的刀面。 •〔3〕副后刀面 Aα′ 与工件已切削加工的外表相对的刀面。
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素
瞬时速度。单位：m/s或m/min〔r/s或r/min)
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2〕进给速度 Vf
切削切削刃上选定点相对于工件沿进给运
动方向的瞬时速度。单位：mm/s或m/min
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2〕进给速度 Vf
•进给量 f：工件或刀具每回转一周或往返一个行程时，两者沿 进给运动方向的相对位移。单位：mm/r或mm/d•str〔double stroke双行程〕 • 例如，车削时进给速度 Vf = f·n •每齿进给量 fz：在用多刃刀具进展切削时，后一个刀齿相对 前一个刀齿的进给量。f = z·fz ，单位：mm/齿 • 例如，铣削时进给速度为 Vf = f·n = z•fz•n
二、刀具几何参数 3.刀具的标注角度
以外圆车刀在正交平面参考系中的角度为例 1〕基面中丈量的刀具角度
•〔1〕主偏角κr 主切削刃在基面上的投影与 进给运动速度Vf方向之间的夹角。 •〔2〕副偏角κr′副切削刃在基面上的投影与进 给运动速度vf反方向之间的夹角。 •〔3〕刀尖角εr 主、副切削刃在基面上的投 影之间的夹角，它是派生角度。εr=180°-(κr ＋κr′)。εr是标注角度能否正确的验证公式之
§1-2 刀具资料
•刀具资料通常是指刀具切削部分的资料。 •加工质量、加工效率、加工本钱，在很大程度上取决于 刀具资料的合理选择。因此，资料、构造和几何外形是决 议刀具切削性能的主要要素。 •金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还 要求刀具资料具备一定性能。
金属切削原理与刀具(课)课件
切削和高硬度材料加工。
立方氮化硼
具有极高的硬度，适用于加工 高硬度材料，如淬火钢和硬质
合金。
刀具结构
切削刃
刀柄
刀槽
刀面
刀具上用于切削的锋利 部分，其形状和角度对 切削效果有很大影响。
连接刀具和机床的部分， 要求具有足够的刚性和 稳定性。
为了容纳切屑和增强排 屑效果，在刀具上设置
的凹槽。
刀具上与工件接触的部 分，要求具有较低的摩 擦系数和较高的耐磨性。
切屑的控制
切屑控制是金属切削过程中的重要环节，通过合理选择刀具 几何形状、切削用量和冷却润滑条件，可以有效地控制切屑 的形状、大小和排出方向，避免切屑对刀具和加工表面的损伤。
切削力与切削振 动
切削力
切削过程中，刀具对工件施加压力，使工件产生变形和切屑，这个力称为切削力。 切削力的大小直接影响切削效率和加工质量，是金属切削过程中的重要参数。
进给量定义
工件或刀具在单位时间内 沿进给方向相对于刀具的 移动量。
切削热与切削温度
切削热的产生
切削温度对加工的影响
切削过程中因克服工件与刀具之间的 摩擦以及工件材料的弹性变形和塑性 变形而产生大量的热量。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧， 工件表面质量下降，甚至引起刀具和 工件的变形，影响加工精度。
切削温度的影响因素
切削温度主要受切削用量、刀具几何 参数、刀具材料和工件材料等因素的 影响。
02
金属切削刀具
刀具材料
01
02
03
04
硬质合金
具有高硬度、高耐磨性和良好 的高温性能，广泛应用于切削
刀具。
高速钢
具有较好的韧性和热稳定性， 常用于制造复杂刀具和大型刀
立方氮化硼
具有极高的硬度，适用于加工 高硬度材料，如淬火钢和硬质
合金。
刀具结构
切削刃
刀柄
刀槽
刀面
刀具上用于切削的锋利 部分，其形状和角度对 切削效果有很大影响。
连接刀具和机床的部分， 要求具有足够的刚性和 稳定性。
为了容纳切屑和增强排 屑效果，在刀具上设置
的凹槽。
刀具上与工件接触的部 分，要求具有较低的摩 擦系数和较高的耐磨性。
切屑的控制
切屑控制是金属切削过程中的重要环节，通过合理选择刀具 几何形状、切削用量和冷却润滑条件，可以有效地控制切屑 的形状、大小和排出方向，避免切屑对刀具和加工表面的损伤。
切削力与切削振 动
切削力
切削过程中，刀具对工件施加压力，使工件产生变形和切屑，这个力称为切削力。 切削力的大小直接影响切削效率和加工质量，是金属切削过程中的重要参数。
进给量定义
工件或刀具在单位时间内 沿进给方向相对于刀具的 移动量。
切削热与切削温度
切削热的产生
切削温度对加工的影响
切削过程中因克服工件与刀具之间的 摩擦以及工件材料的弹性变形和塑性 变形而产生大量的热量。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧， 工件表面质量下降，甚至引起刀具和 工件的变形，影响加工精度。
切削温度的影响因素
切削温度主要受切削用量、刀具几何 参数、刀具材料和工件材料等因素的 影响。
02
金属切削刀具
刀具材料
01
02
03
04
硬质合金
具有高硬度、高耐磨性和良好 的高温性能，广泛应用于切削
刀具。
高速钢
具有较好的韧性和热稳定性， 常用于制造复杂刀具和大型刀
金属切削原理及刀具.pptx
直接作用于被切削的金属层，并控制切屑沿其排出的刀
造 面。
要 素
根据前刀面与主、副切削刃相毗邻的情况分为：
主前刀面： 与主切削刃毗邻的称为主前刀面；
副前刀面： 与副切削刃毗邻的称为副前刀面。
(2)后刀面
后刀面分为主后刀面与副后刀面。
主后刀面：是指与工件上加工表面相互作用和相对着的
刀面；
副后刀面：是与工件上已加工表面相互作用和相对着的
系 这些夹角就是刀具切削部分的几何角度。
工作角度：把刀具同工件和切削运动联系起来确定的刀
具角度，即刀具在使用状态下(in use)的角度。
刀具标注角度参考系：任何一把刀具，在使用之前，总
可以知道它将要安装在什么机床上，将有怎样的切削运动，
因此也可以预先给出假定的工作条件，并以此确定刀具标
注角度参考系（所谓的“静止参考系” ）。
刀具标注角度参考系。
考 图中同时也表示了一
系 个由Pn-Pr- Ps 组成
的法剖面参考系。在
实际使用时一般是分
别使用某一个参考系。
第16页/共66页
刀 具 标
(5)进给剖面 Pf 和背平面Pp及 其组成的进给、背平面参考系
注 角 度 的
进给剖面Pf是通过切削刃选定 点，平行于进给运动方向并垂直 于基面Pr的平面。通常，它也平
定 义
下图所示三把刀具的标注角度完全相同，但由于合成切 削运动方向不同，后刀面与加工表面之间的接触和摩擦的
实际情形有很大的不同：
(a)
第18页(b/)共66页
(c)
刀 具
图(a)，刀具后刀面同工件已加工表面之间有适宜的
工 作 角
间隙，切削情况正常； 图(b)，刀具的背棱顶在已加工表面上，切削刃无法
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结构特点：模具铣刀的柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄 三种，球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可 作径向和轴向进给。
应用：主要用来加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面。
a) 圆锥形立铣刀 b) 圆柱形球头立铣刀 c) 圆锥形球头立铣刀
第十一章 数控机床用刀具
3．键槽铣刀
结构：键槽铣刀它有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削 刃，端面刃延至中心，既像立铣刀，又像钻头，可作径向和 轴向进给。
第十一章 数控机床用刀具
二、常用数控铣刀
a）面铣刀 b）立铣刀 c）键槽铣刀 d）成形铣刀
第十一章 数控机床用刀具
1．立铣刀
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，套式结构Z＝10～20）、容屑槽圆弧半 径大（r＝2～5mm）。
第十一章 数控机床用刀具
2．模具铣刀
L1 15.9 15.9 15.9 25 30 35
L2 3.18 3.18 3.18 1.6
3 3
第十一章 数控机床用刀具
标准 ISO BT
规格
40 45 50 40 45 50
拉钉尺寸
l1
g1
d3
54
M16
φ 17
65
M20
φ 21
74
M24
φ 25
60
M16
φ 17
70
M20
φ 21
85
M24
第十一章 数控机床用刀具
（3）盘形铣刀
（4）成形铣刀
盘形铣刀包括槽铣刀、两面刃铣刀和三面刃铣刀，可 用于槽和台阶的加工。
为了提高效率，有些零件加工可采用成形铣刀。
第十一章 数控机床用刀具
4．铰削刀具
铰刀主要用于孔的精加工 和高精度孔的半精加工。加工 中心广泛应用带负刃倾角的铰 刀和螺旋齿铰刀。
a)带刃倾角铰刀
第十一章 数控机床用刀具
第三节 数控加工中心用刀具
加工中心主要用于箱体类零件和复杂曲面零件的加工， 因为它具有自动选刀、换刀功能，所以工件经一次装夹后， 可自动完成或接近完成工件各表面的所有加工工序。
第十一章 数控机床用刀具
一、加工中心常用刀具
1．钻削刀具
钻削是加工中心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。
应用：加工各种键槽。
第十一章 数控机床用刀具
4．鼓形铣刀
结构特点：鼓形铣刀切削刃分布在圆弧面上，端面无切削 刃。加工时通过控制刀具上下位置，相应改变刀刃的切削部位， 可在工件上切出从负到正的不同斜角。
第十一章 数控机床用刀具
5．成形铣刀
为特定的工件或加工内容专门设计制造的刀具。
第十一章 数控机床用刀具
刀杆与刀架系统匹配
第十一章 数控机床用刀具
三、模块化刀具
模块化刀具为数控车削加工中常用的刀具,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： （1）方形刀体（加工外表面） （2）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是 通过槽形刀架和套筒接杆来联结的。
φ 21
50 φ 69.85 101.75 φ 25
40 φ 44.45 65.4
φ 17
BT
45 φ 57.15 82.8
φ 21
50 φ 69.85 101.8 φ 25
G1
D2
M16 φ 63.55
M20 φ 82.55
M24 φ 97.5
M16 φ 63
M20 φ 82.55
M24 φ 100
选择车刀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择太小。
第十一章 数控机床用刀具
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 刀刀刃的形状和尺寸决定。
数控车削加工中，常见的成形车刀有： ➢小半径圆弧车刀 ➢非矩形车槽刀 ➢螺纹刀 数控加工中，应尽量少用或不用成形车刀。
φ 16刀杆，刀尖角εr=55°菱形刀片
（D型）
加工零件 上的表面
外轮廓
沟槽（螺 纹退刀槽）
外螺纹
内孔 内孔
第十一章 数控机床用刀具
第二节 数控铣床用刀具
一、对数控铣刀的基本要求
➢铣刀刚性要好 ➢耐用度要高 ➢铣刀切削刃几何参数的合理选择 ➢排屑性能 刚性好的两个目的： 一是满足为提高生产率而采用大切削用量的需要。 二是适应数控铣削过程中难以调整切削用量的特点。
工具系统谱
第十一章 数控机床用刀具
数控加工中心加工选刀实例
在数控加工中心上加工如图所示的 零件，试合理选择相应的加工中心刀具。
序号
1
2
加工过程及选用刀具种类见表
加工内容
中间圆孔
工件外形
加工过程
先麻花钻钻孔，再镗刀扩孔
首先用立铣刀采用三轴联动粗加工，再用 球刀精加工，最后采用小直径立铣刀清根 加工
第十一章 数控机床用刀具
第十一章 数控机床用刀具
二、数控车削用可转位刀具
要求
特点
目的
精度高
刀片采用M级或更高精度等级 刀杆多采用精密级 用带微调装置的刀杆在机外预调好
保证刀片重复定位精度， 方便坐标设定，保证刀尖位 置精度
采用断屑可靠性高的断屑槽型或有断
可靠性高
屑台和断屑器的刀 采用结构可靠的车刀，复合式夹紧结
构和夹紧可靠的其他结构
b)螺旋齿铰刀
5．螺纹加工刀具
加工中心一般使用丝锥作为螺纹加工刀具。
第十一章 数控机床用刀具
二、刀柄及工具系统
装夹刀具的部分叫工作头，而安装工作头又直接与主轴 接触的标准定位部分就是刀柄。
刀柄与拉钉
第十一章 数控机床用刀具
刀柄尺寸
标准
规格 40
D1
φ 44.45
L3 68.4
D3
φ 17
JT
45 φ 57.15 82.7
几何参数选择：应结合数控加工的特点进行全面的考虑， 并应兼顾刀尖本身的强度。
第十一章 数控机床用刀具
2．圆弧形车刀
圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切 削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃刀位点不在圆弧上，而在 该圆弧的圆心上。
圆弧形车刀
刀位点
第十一章 数控机床用刀具
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）的成形面。
第十一章 数控机床用刀具
模块化刀具的主要优点有：
➢缩短换刀停机时间。 ➢加快换刀速度。 ➢提高刀具的标准化、合理化程度。 ➢扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能。 ➢有效消除刀具测量工作中的中断现象，并可采用线 外预调。
第十一章 数控机床用刀具
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45钢），试合 理选择相应的数控车刀。
断屑稳定，不能有紊乱和 带状切屑
适应刀架快速移动和换位 以及整个自动切削过程中夹 紧不得有松动的要求
换刀迅速
采用车削工具系统 采用快换小刀夹
迅速更换不同形式的切削
部件，完成多种切削加工， 提高生产效率
刀片材料 刀片较多采用涂层刀片
满足生产节拍要求，提高 加工效率
刀杆截形
刀杆较多采用正方形刀杆，但因刀架系 统结构差异大，有的需采用专用刀杆
φ 25
θ
1
2
30°
45°
30°
45°
30°
45°
30°
45°
30°
45°
30°
45°
第十一章 数控机床用刀具
加工中心的工具系统是刀具与加工中心的连接部分，由 工作头、刀柄、拉钉、接长杆等组成，起到固定刀具及传递 动力的作用。
第十一章 数控机床用刀具
加工中心的工具 系统一般由钻削系统、 镗铣系统等组成，由 于内容繁多，工具系 统一般用图谱来表示。
a)机夹式
b)定装式
第十一章 数控机床用刀具
3．铣削刀具
（1）端铣刀
端铣刀主要用于加工平面，主偏角Kr＝90°的端铣 刀还可用于加工浅台阶。端铣刀一般做成可转位式。
第十一章 数控机床用刀具
（2）立铣刀
立铣刀按功能特点可分为： ➢通用立铣刀 ➢键槽立铣刀 ➢平面立铣刀 ➢球头立铣刀 ➢圆角立铣刀 ➢多功能立铣刀 ➢倒角立铣刀 ➢T形槽立铣刀
第十一章 数控机床用刀具
第一节 数控车床用刀具 第二节 数控铣床用刀具 第三节 数控加工中心用刀具
第十一章 数控机床用刀具
第一节 数控车床用刀具
一、数控车削用常规刀具
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，它由车 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。
在模块化车削工具系统中，刀盘的联结以齿条式柄体联结为 多，而刀头与刀体的联结是“插入快换式系统”。
第十一章 数控机床用刀具
刀盘结构
刀盘一共有六个刀位，每个刀位上都可以径向装刀，也可以 轴向装刀。外圆车刀通常安装在径向，内孔车刀通常安装在轴向。
➢径向装刀时，刀具插入刀盘的方槽中，方槽的高度尺寸 略大于刀杆的高度尺寸，旋转刀盘端面的螺钉，即可将刀 具的杆部锁紧。 ➢轴向装刀时，采用套筒的方式，固定在方槽中。
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。
第十一章 数控机床用刀具
序号 1 2 3 4
铣刀名称 面铣刀 立铣刀
模具铣刀 键槽铣刀
数控铣刀种类及应用
应用：主要用来加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面。
a) 圆锥形立铣刀 b) 圆柱形球头立铣刀 c) 圆锥形球头立铣刀
第十一章 数控机床用刀具
3．键槽铣刀
结构：键槽铣刀它有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削 刃，端面刃延至中心，既像立铣刀，又像钻头，可作径向和 轴向进给。
第十一章 数控机床用刀具
二、常用数控铣刀
a）面铣刀 b）立铣刀 c）键槽铣刀 d）成形铣刀
第十一章 数控机床用刀具
1．立铣刀
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，套式结构Z＝10～20）、容屑槽圆弧半 径大（r＝2～5mm）。
第十一章 数控机床用刀具
2．模具铣刀
L1 15.9 15.9 15.9 25 30 35
L2 3.18 3.18 3.18 1.6
3 3
第十一章 数控机床用刀具
标准 ISO BT
规格
40 45 50 40 45 50
拉钉尺寸
l1
g1
d3
54
M16
φ 17
65
M20
φ 21
74
M24
φ 25
60
M16
φ 17
70
M20
φ 21
85
M24
第十一章 数控机床用刀具
（3）盘形铣刀
（4）成形铣刀
盘形铣刀包括槽铣刀、两面刃铣刀和三面刃铣刀，可 用于槽和台阶的加工。
为了提高效率，有些零件加工可采用成形铣刀。
第十一章 数控机床用刀具
4．铰削刀具
铰刀主要用于孔的精加工 和高精度孔的半精加工。加工 中心广泛应用带负刃倾角的铰 刀和螺旋齿铰刀。
a)带刃倾角铰刀
第十一章 数控机床用刀具
第三节 数控加工中心用刀具
加工中心主要用于箱体类零件和复杂曲面零件的加工， 因为它具有自动选刀、换刀功能，所以工件经一次装夹后， 可自动完成或接近完成工件各表面的所有加工工序。
第十一章 数控机床用刀具
一、加工中心常用刀具
1．钻削刀具
钻削是加工中心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。
应用：加工各种键槽。
第十一章 数控机床用刀具
4．鼓形铣刀
结构特点：鼓形铣刀切削刃分布在圆弧面上，端面无切削 刃。加工时通过控制刀具上下位置，相应改变刀刃的切削部位， 可在工件上切出从负到正的不同斜角。
第十一章 数控机床用刀具
5．成形铣刀
为特定的工件或加工内容专门设计制造的刀具。
第十一章 数控机床用刀具
刀杆与刀架系统匹配
第十一章 数控机床用刀具
三、模块化刀具
模块化刀具为数控车削加工中常用的刀具,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： （1）方形刀体（加工外表面） （2）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是 通过槽形刀架和套筒接杆来联结的。
φ 21
50 φ 69.85 101.75 φ 25
40 φ 44.45 65.4
φ 17
BT
45 φ 57.15 82.8
φ 21
50 φ 69.85 101.8 φ 25
G1
D2
M16 φ 63.55
M20 φ 82.55
M24 φ 97.5
M16 φ 63
M20 φ 82.55
M24 φ 100
选择车刀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择太小。
第十一章 数控机床用刀具
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 刀刀刃的形状和尺寸决定。
数控车削加工中，常见的成形车刀有： ➢小半径圆弧车刀 ➢非矩形车槽刀 ➢螺纹刀 数控加工中，应尽量少用或不用成形车刀。
φ 16刀杆，刀尖角εr=55°菱形刀片
（D型）
加工零件 上的表面
外轮廓
沟槽（螺 纹退刀槽）
外螺纹
内孔 内孔
第十一章 数控机床用刀具
第二节 数控铣床用刀具
一、对数控铣刀的基本要求
➢铣刀刚性要好 ➢耐用度要高 ➢铣刀切削刃几何参数的合理选择 ➢排屑性能 刚性好的两个目的： 一是满足为提高生产率而采用大切削用量的需要。 二是适应数控铣削过程中难以调整切削用量的特点。
工具系统谱
第十一章 数控机床用刀具
数控加工中心加工选刀实例
在数控加工中心上加工如图所示的 零件，试合理选择相应的加工中心刀具。
序号
1
2
加工过程及选用刀具种类见表
加工内容
中间圆孔
工件外形
加工过程
先麻花钻钻孔，再镗刀扩孔
首先用立铣刀采用三轴联动粗加工，再用 球刀精加工，最后采用小直径立铣刀清根 加工
第十一章 数控机床用刀具
第十一章 数控机床用刀具
二、数控车削用可转位刀具
要求
特点
目的
精度高
刀片采用M级或更高精度等级 刀杆多采用精密级 用带微调装置的刀杆在机外预调好
保证刀片重复定位精度， 方便坐标设定，保证刀尖位 置精度
采用断屑可靠性高的断屑槽型或有断
可靠性高
屑台和断屑器的刀 采用结构可靠的车刀，复合式夹紧结
构和夹紧可靠的其他结构
b)螺旋齿铰刀
5．螺纹加工刀具
加工中心一般使用丝锥作为螺纹加工刀具。
第十一章 数控机床用刀具
二、刀柄及工具系统
装夹刀具的部分叫工作头，而安装工作头又直接与主轴 接触的标准定位部分就是刀柄。
刀柄与拉钉
第十一章 数控机床用刀具
刀柄尺寸
标准
规格 40
D1
φ 44.45
L3 68.4
D3
φ 17
JT
45 φ 57.15 82.7
几何参数选择：应结合数控加工的特点进行全面的考虑， 并应兼顾刀尖本身的强度。
第十一章 数控机床用刀具
2．圆弧形车刀
圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切 削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃刀位点不在圆弧上，而在 该圆弧的圆心上。
圆弧形车刀
刀位点
第十一章 数控机床用刀具
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）的成形面。
第十一章 数控机床用刀具
模块化刀具的主要优点有：
➢缩短换刀停机时间。 ➢加快换刀速度。 ➢提高刀具的标准化、合理化程度。 ➢扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能。 ➢有效消除刀具测量工作中的中断现象，并可采用线 外预调。
第十一章 数控机床用刀具
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45钢），试合 理选择相应的数控车刀。
断屑稳定，不能有紊乱和 带状切屑
适应刀架快速移动和换位 以及整个自动切削过程中夹 紧不得有松动的要求
换刀迅速
采用车削工具系统 采用快换小刀夹
迅速更换不同形式的切削
部件，完成多种切削加工， 提高生产效率
刀片材料 刀片较多采用涂层刀片
满足生产节拍要求，提高 加工效率
刀杆截形
刀杆较多采用正方形刀杆，但因刀架系 统结构差异大，有的需采用专用刀杆
φ 25
θ
1
2
30°
45°
30°
45°
30°
45°
30°
45°
30°
45°
30°
45°
第十一章 数控机床用刀具
加工中心的工具系统是刀具与加工中心的连接部分，由 工作头、刀柄、拉钉、接长杆等组成，起到固定刀具及传递 动力的作用。
第十一章 数控机床用刀具
加工中心的工具 系统一般由钻削系统、 镗铣系统等组成，由 于内容繁多，工具系 统一般用图谱来表示。
a)机夹式
b)定装式
第十一章 数控机床用刀具
3．铣削刀具
（1）端铣刀
端铣刀主要用于加工平面，主偏角Kr＝90°的端铣 刀还可用于加工浅台阶。端铣刀一般做成可转位式。
第十一章 数控机床用刀具
（2）立铣刀
立铣刀按功能特点可分为： ➢通用立铣刀 ➢键槽立铣刀 ➢平面立铣刀 ➢球头立铣刀 ➢圆角立铣刀 ➢多功能立铣刀 ➢倒角立铣刀 ➢T形槽立铣刀
第十一章 数控机床用刀具
第一节 数控车床用刀具 第二节 数控铣床用刀具 第三节 数控加工中心用刀具
第十一章 数控机床用刀具
第一节 数控车床用刀具
一、数控车削用常规刀具
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，它由车 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。
在模块化车削工具系统中，刀盘的联结以齿条式柄体联结为 多，而刀头与刀体的联结是“插入快换式系统”。
第十一章 数控机床用刀具
刀盘结构
刀盘一共有六个刀位，每个刀位上都可以径向装刀，也可以 轴向装刀。外圆车刀通常安装在径向，内孔车刀通常安装在轴向。
➢径向装刀时，刀具插入刀盘的方槽中，方槽的高度尺寸 略大于刀杆的高度尺寸，旋转刀盘端面的螺钉，即可将刀 具的杆部锁紧。 ➢轴向装刀时，采用套筒的方式，固定在方槽中。
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。
第十一章 数控机床用刀具
序号 1 2 3 4
铣刀名称 面铣刀 立铣刀
模具铣刀 键槽铣刀
数控铣刀种类及应用