数控刀具系统PPT课件
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15
16
硬质合金刀具
硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉 末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在 真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。
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。
17
硬质合金的常见类型：
高速钢High Speed Steels (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。
22
超硬刀具
超硬刀具 加工实例
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。
铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等
铣削刀具图片
钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等 镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等
钻削刀具图片 镗削刀具图片
6
外圆车刀
内孔车刀
螺纹车刀
常用车刀
7
8
面铣刀
仿形 铣刀
方肩 铣刀
三面刃和 整体硬质 螺纹铣刀 合金铣刀
常用铣刀
9
10
钻头
丝锥
铰刀
钻削刀具
11
粗镗刀
精镗刀
镗削刀具
整方便
4
按照刀具结构分：
整体式：钻头、立铣刀等 镶嵌式：包括刀片采用焊接式和机夹式 特殊形式：内冷式、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%
5
按照切削工艺分：
车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等 车削刀具图片
M类，黄色（包括M10~M40），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
19
硬质合金刀具
普通 硬质 合金
新型 硬质 合金
超细晶粒 硬质合金
涂层硬 质合金
金属陶瓷
新型硬质合金 刀具加工实例
粒径在1μm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
20
新型硬质合金 刀具加工实例
加工示意图
加工切削参数
毛坯尺寸 和材料
100X80X50 （HRC50）
使用刀具
Φ8，4齿 （超细晶硬质合金）
主轴转速 (r/min)
10000
进给速度 (mm/min
)
3000
Βιβλιοθήκη Baidu
背吃刀量 (mm)
0.2
加工深度 (mm)
10
21
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。
钨钴类
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。 ISO标准代号是K类
钨钛钴类
国内代号为YT。适合加工长切屑黑 色金属（塑性好的材料低碳钢）， 常用于加工钢材。 ISO标准代号是P 类
钨钛钴钽 （铌）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。ISO标准代号是M类
切削刀具材料的硬度和韧性
25
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制造上。
18
国际标准ISO分类
硬质合金的分类和标志
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 K 、 P 、 M表示
K类 P类 M类
红色（包括K10~K40），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
蓝色（包括P01~P50),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
23
超硬刀具 加工实例
加工模具示意图
高速加工切削参数
毛坯尺寸 和材料
60X60X50 （HRC60）
使用刀具
R1X8 （CBN）
主轴转速 (r/min)
20000
进给速度 (mm/min)
2000
背吃刀量 (mm)
0.02
加工时间 (min)
50.3
24
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 TiCTiN系金属陶瓷
12
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
足够 的强 度和 韧性
高的 耐磨 性
高的 耐热 性
良好 的加 工工 艺性
13
硬质合金
高速钢
刀具材料
陶瓷
聚晶金 刚石
(PCD)
立方氮 化硼
(CBN)
单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、CVD金刚石
14
高速钢刀具
标准化 系列化 规格化 模块化 通用化
3
刀具有如下要求:
具有 较高 的强 度、 较好 的刚 度和 抗振 性能
高精 度、 高可 靠性 和较 强的 适应 性
能够 满足 高切 削速 度和 大进 给量 的要 求
具耐磨性 及刀具的 使用寿命 长，刀具 材料和切 削参数与 被加工件 材料之间 要适宜
刀片与刀柄要 通用化、规格 化、系列化、 标准化，相对 主轴要有较高 位置精度，转 位、拆装时要 求重复定位精 度高，安装调
数 控 刀 具 系 统
1
➢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
2
1 数控机床刀具的特点
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 连接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。
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硬质合金刀具
硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉 末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在 真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。
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。
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硬质合金的常见类型：
高速钢High Speed Steels (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。
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超硬刀具
超硬刀具 加工实例
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。
铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等
铣削刀具图片
钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等 镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等
钻削刀具图片 镗削刀具图片
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外圆车刀
内孔车刀
螺纹车刀
常用车刀
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8
面铣刀
仿形 铣刀
方肩 铣刀
三面刃和 整体硬质 螺纹铣刀 合金铣刀
常用铣刀
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钻头
丝锥
铰刀
钻削刀具
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粗镗刀
精镗刀
镗削刀具
整方便
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按照刀具结构分：
整体式：钻头、立铣刀等 镶嵌式：包括刀片采用焊接式和机夹式 特殊形式：内冷式、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%
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按照切削工艺分：
车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等 车削刀具图片
M类，黄色（包括M10~M40），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
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硬质合金刀具
普通 硬质 合金
新型 硬质 合金
超细晶粒 硬质合金
涂层硬 质合金
金属陶瓷
新型硬质合金 刀具加工实例
粒径在1μm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
20
新型硬质合金 刀具加工实例
加工示意图
加工切削参数
毛坯尺寸 和材料
100X80X50 （HRC50）
使用刀具
Φ8，4齿 （超细晶硬质合金）
主轴转速 (r/min)
10000
进给速度 (mm/min
)
3000
Βιβλιοθήκη Baidu
背吃刀量 (mm)
0.2
加工深度 (mm)
10
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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。
钨钴类
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。 ISO标准代号是K类
钨钛钴类
国内代号为YT。适合加工长切屑黑 色金属（塑性好的材料低碳钢）， 常用于加工钢材。 ISO标准代号是P 类
钨钛钴钽 （铌）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。ISO标准代号是M类
切削刀具材料的硬度和韧性
25
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制造上。
18
国际标准ISO分类
硬质合金的分类和标志
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 K 、 P 、 M表示
K类 P类 M类
红色（包括K10~K40），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
蓝色（包括P01~P50),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
23
超硬刀具 加工实例
加工模具示意图
高速加工切削参数
毛坯尺寸 和材料
60X60X50 （HRC60）
使用刀具
R1X8 （CBN）
主轴转速 (r/min)
20000
进给速度 (mm/min)
2000
背吃刀量 (mm)
0.02
加工时间 (min)
50.3
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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 TiCTiN系金属陶瓷
12
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
足够 的强 度和 韧性
高的 耐磨 性
高的 耐热 性
良好 的加 工工 艺性
13
硬质合金
高速钢
刀具材料
陶瓷
聚晶金 刚石
(PCD)
立方氮 化硼
(CBN)
单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、CVD金刚石
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高速钢刀具
标准化 系列化 规格化 模块化 通用化
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刀具有如下要求:
具有 较高 的强 度、 较好 的刚 度和 抗振 性能
高精 度、 高可 靠性 和较 强的 适应 性
能够 满足 高切 削速 度和 大进 给量 的要 求
具耐磨性 及刀具的 使用寿命 长，刀具 材料和切 削参数与 被加工件 材料之间 要适宜
刀片与刀柄要 通用化、规格 化、系列化、 标准化，相对 主轴要有较高 位置精度，转 位、拆装时要 求重复定位精 度高，安装调
数 控 刀 具 系 统
1
➢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
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1 数控机床刀具的特点
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 连接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。