数控机床刀具选择[PPT课件]

（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.
常用涂层材料:TiN、TiC、Al2O3
② 陶瓷刀具材料（Ceramics）
a. Al2O3基陶瓷刀具
主要成分 Al2O3，硬度、耐热 性和耐磨性高于硬质合金，不粘刀。 但脆性大，易蹦刃, 主要用于切削 45 - 55HRC 的工具钢和淬火钢。
2)新型硬质合金 ①钨钛钽（铌）钴类（YW）
添加 TaC 或 NbC，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。常用牌号：YW1、YW2。
②碳化钛基类（YN）
TiC+Ni+Mo，硬度高、 抗粘接、抗月牙洼磨损和抗 氧化能力强。用于合金钢、 工具钢、淬火钢的连续精加 工。牌号：YN05、YN10。
③ 粉末冶金高速钢 可以避免熔炼钢产
生的碳化物偏析。其强度、韧性比熔炼 钢有很大提高。可用于加工超高强度钢、 不锈钢、钛合金等难加工材料。用于制 造大型拉刀和齿轮刀具，特别是切削时 受冲击载荷的刀具效果更好。
（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。
按刀具切削部分的材料可分为高速钢、硬质合金、陶瓷、 立方氮化硼和金刚石等刀具；按刀具的结构形式可分为整 体式、焊接式、机夹可转位式和涂层刀具；按所使用机床 的类型、结构和性能可分为车刀、钻头、铰刀和铣刀（如 图2-1所示）等。
车刀
钻头
铰刀
铣刀
外圆车刀
麻花钻
手用铰刀
立铣刀
端面车刀
Fra Baidu bibliotek中心钻
机用铰刀
面铣刀
② 足够的强度和韧性 一般用刀具材料的抗弯 强度b（单位为Pa：N/m2）表示它的强度大小。 用冲击韧度ak（单位为J/m2）表示其韧性的大 小，它反映刀具材料抗脆性断裂和崩刃的能力。
③ 高耐磨性和耐热性 刀具材料的耐磨性是 指抵抗磨损的能力。一般说，刀具材料硬度 越高，耐磨性也越好。刀具材料的耐磨性和 耐热性有着密切的关系。其耐热性通常用高 温硬度来衡量，或叫红硬性。高温硬度越高， 表示耐热性越好。 ④ 良好的导热性 刀具材料的导热性用热导 率[单位为W/（m·K）]来表示。
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。
⑤ 良好的工艺性好和经济性 为了便于制造、 要求刀具材料有较好的可加工性。经济性是评 价新型刀具材料的重要指标之一，刀具材料的 选用应结合本国资源，降低成本。
⑥ 抗粘接性 防止工件与刀具材料分子间 在高温高压作用下互相吸附产生粘接。
⑦ 化学稳定性 指刀具材料在高温下，不 易与周围介质发生化学反应。
车孔刀 切断刀 切槽刀 螺纹车刀 螺纹车刀
扩孔钻 锪钻
莫氏圆锥和 公制圆锥铰
刀
指状铣刀 三面刃铣刀 半圆铣刀
T形铣刀 可转位铣刀
图2-1 按机床类型分类的数控刀具
典型数控刀具系统
链式刀库
支点
机械手臂座 的运动
机械手的运 动
换刀机械手 臂
图2-2 链轮式自动换刀装置
图2-3 转盘式自动换刀系统 这2种刀具系统是加工中心上应用比较普遍的刀具系统。
数控机床刀具的选择
2.1 刀具材料及其选用
刀具材料是指刀具切削部分的材料。 在金属切削加工中，刀具材料的切削性 能直接影响着生产效率、工件的加工精 度和已加工表面质量、刀具消耗和加工 成本。正确选择刀具材料是设计和选用 刀具的重要内容之一 。
2.1.1 刀具材料应具备的基本性能
① 高硬度 刀具材料的硬度必须更高于被加工 工件材料的硬度。高速钢的硬度为63~70HRC； 硬质合金的硬度为89～93HRA。
b. Si3N4基陶瓷刀具
主要成分Si3N4，强度、韧性、
疲劳强度、切削稳定性高于Al2O3 基陶瓷刀具，主要用于端铣和切有 氧化皮的毛坯工件，也可对铸铁、 淬硬钢进行精加工和半精加工。
c. 塞隆(Sialon)陶瓷
Si3N4中加入Al2O3等形成的新 材料。迄今陶瓷中强度最高的材 料，化学稳定性和抗氧化能力都 很好。
（1）刀柄 加工中心上一般采用7：24圆锥刀柄，如图2-4所示。
图2-4 自动换刀机床用7：24圆锥工具柄部简图
（2）工具系统
① 整体式结构
图2-5所示是TSG82 工具系统，选用时 一定要按图示进行 配置。
② 高性能高速钢 指在普通高速钢中加入一 些合金，如Co、Al等，使其耐热性、耐磨性 又有进一步提高，热稳定性高。但综合性能 不如普通高速钢，不同牌号只有在各自规定 的切削条件下，才能达到良好的加工效果。 我国正努力提高高性能高速钢的应用水平， 如发展低钴高碳钢W12Mo3Cr4V3Co5Si、含 铝的超硬高速钢W6Mo5Cr4V2A1、 W10Mo4Cr4V3Al，提高韧性、热塑性、导热 性，其硬度达67～69HRC，可用于制造出口 钻头、铰刀、铣刀等。
硬度和耐磨性仅次于金刚石，但 热稳定性好，主要用于加工高硬度(6470HRC)的淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金 等难加工材料。
2.2 数控机床刀具种类及特点
2.2.1 数控机床的刀具系统 数控刀具指的是数控机床和加工中
心用刀具，在国外发展很快，品种很 多，已形成系列。在我国，由于对数 控刀具的研究开发起步较晚，数控刀 具成了工具行业中最薄弱的一环。
③ 超硬刀具材料 金刚石和立方氮化硼的统称，用于超精加工 和硬脆材料加工。
a.聚晶金刚石（Poly Crystalline Diamond，PCD）
硬度高、耐磨性好，但耐热性差、 强度低、脆性大，与铁亲和力强，用 于高速精细车削、镗削有色金属及其 合金和非金属材料，不宜加工黑色金 属。
b. 立方氮化硼（Cubic Boron Nitride, CBN）