11 数控刀具及其工具系统

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除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及 排屑性能等也非常重要。切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣 削中是十分忌讳的。总之，根据被加工工件材料的热处 理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高 的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意加 工质量的前提。
2．铣刀的种类
铣刀种类很多，这里只介绍几种在数控机 床上常用的铣刀。
要满足车刀圆弧刃的半径处处等距，则必须保证该圆弧刃 具有很小的圆度误差，一般采用特殊的制造工艺(如光学曲 线磨削等)加工。
圆弧刀刀具参数的设置（如图 10-20）
x——刀尖在x轴方向的位置
z——刀尖在z轴方向的位置
I——刀尖半径
L——刀头长
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铣削加工刀具的选择
1．对刀具的基本要求
1)铣刀刚性要好
铣刀刚性要好的目的有二：一是为提高生产效率而采用大切 削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切 削用量的特点。
2）铣刀的耐用度要高
尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损 较快，不仅会影响零件的表面质量与加工精度，而且会增加 换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误 差而形成的接刀台阶，从而降低了零件的表面质量。
一 数控刀具的种类
按结构来分
整体式
镶嵌式
内冷式
减振式
机夹可转位式
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车刀
按加工 工艺来分
钻刀 （钻头）
镗刀
铣刀
二 数控刀具的要求与特点
刀具，尤其是刀片的选择是保证加工质量提 高加工效率的重要环节。
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数控刀具的要求与特点
要有高的切削效率
要有高的精度和重复定位精度 要有高的可靠性和耐用度
实现刀具尺寸的预调和快速换刀 具有完善的模块式工具系统
建立完备的刀管理系统
要有在线监控及尺寸补偿系统
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数控车床能兼作粗精车削，因此粗车时，要选强度 高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、 大进给量的要求。精车时，要选精度高、耐用度好 的刀具，以保证加工精度的要求。
此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采 用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得 比较合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。目 前，数控车床用得最普遍的是硬质合金刀具和高
、加工效率高、加工表面
质量也较好，并可加工带
有硬皮和淬硬层的工件，
故得到广泛应用。硬质合
金面铣刀按刀片和刀齿安
装方式的不同，可分为整
体焊接式、机夹一焊接式
和可转位式三种(见图10-
22)．
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(2)立铣刀
立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀，其结构如 图10-23所示，立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃， 它们可同时进行切削，也可单独进行切削。
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四 数控刀具的选择
刀具的选择是数控加工工艺中重要内容 之一。选择刀具通常要考虑机床的加工能力、 工序内容、工件材料等因素。选取刀具时，要 使刀具的尺寸和形状相适应。
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刀具选择应考虑的主要因素有：
被加工工件的 材料、性能
如金属、非金属，其硬度、刚度、 塑性、韧性及耐磨性等。
加工工艺类 别
加工工件信 息
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车削时，圆弧形车刀的切削刃与被加上轮廓曲线作 相对“滚动”运动(见图10-19)，这时，车刀在不同 的切削位置上，其“刀尖”在圆弧切削刃上也有不 同位置(即相切的切点)。
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结论：圆弧形车刀切削刃对零件的车削是以无数个连续变 化位置的“刀尖”进行的。
规定圆弧形车刀刀位点必须在该圆弧刃的圆心位置上。
速钢刀具两种。
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三 数控刀具的材料
刀具的选择是根据零件的材料种类、硬度、 以及加工表面粗糙度要求和加工余量的已知条 件来决定刀片的几何结构（如刀尖圆角）、进 给量、切削速度和刀片牌号。
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数控刀具的材料
高速钢
数
控
硬质合金
刀
具
的
材
料
陶瓷
立方碳化硼 聚晶金刚石
W系高速钢 Mo系高速钢
钨钴类 钨钛钴类 钨钛钽（铌）钴类 纯氧化铝类（白色陶瓷） TiC添加类（黑色陶瓷）
(1)面铣刀如图10-21所示，面铣刀的圆
周表面和端面上都有切削刃，，端部切
削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶
齿结构，刀齿材料为高速钢或硬质含金
，刀体为40Cr。
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高速钢面铣刀按国家标准 规定，直径d=80～ 250mm，螺旋角β=10º ，刀齿数Z=10～26。
硬质合金面铣刀与高速钢
铣刀相比，铣削速度较高
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选择刀具类型主要应考虑如下几个方面的因素： (1)一次连续加工表面尽可能多。 (2)在切削过程中刀具不能与工件轮廓发生干涉。 (3)有利于提高加工效率和加工表面质量。 (4)有合理的刀具强度和耐用度。
这里着重介绍圆弧形车刀的选用。 圆弧形车刀是与普通车削加工用圆弧成型车刀性质完全 不同的特殊车刀，它适用于某些精度要求较高的凹曲面 零件(见图10--18)或一刀即可完成跨多个象限的外圆弧 面零件(见图10一19)的车削。
1、车削刀具类型
数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转 位刀具的刀片和刀体都有标准（硬质合金可转位刀片按 GB／12076 1987） ，刀片材料采用硬质合金、涂层硬 质合金以及高速钢。
数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀 具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具(包 括中心孔钻头、镗刀、丝锥等)。
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机夹可转位刀具在固定不重磨刀片时通常采用螺钉、 螺钉压板、杠销或楔块等结构。（如图10-15）
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常用外圆可转位车刀类型如图10—16所 示。
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车刀上的硬质合金可转位刀片按(GB／12076 1987）规定有： 等边等角(如正方形、正三角形、正五边形等)、 等边不等角(如菱形)、 等角不等边(如矩形)、 不等角不等边(如平行四边形) 圆形等5种（如图10—17所示）
刀具能承受的 切削用量
辅助因数
车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半 精加工、精加工和超精加工等。
工件的几何形状、加工余量、零 件的技术经济指标。
切削用量三要素，包括主轴转速、 切削速度与切削深度。
如操作间断时间、振动、电力波动
或突然中断等。
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车刀的选择
数控车床使用的刀具从切削方式上分为三类：圆表面切 削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具。各类刀具又具 有不同的形状和材质。
立铣刀圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削 刃为副切削刃。主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增 加切削平稳性，提高加工精度。由于普通立铣刀端面 中心处无切削刃，所以立铣刀不能作轴向进给，端面 刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。