数控刀具培训课件

ISO 7388及DIN 69871 的A型拉钉
拉钉的种类及选择
ISO 7388及DIN 69871 的B型拉钉
MAS BT的拉钉
注意：
如果拉钉选择不当，装在刀 柄上使用可能会造成事故。
拉钉是带螺纹的零件，常固定在各
种工具柄的尾端。机床主轴内的拉 紧机构借助它把刀柄拉紧在主轴中。 数控机床刀柄有不同的标准，机床 刀柄拉紧机构也不统一，故拉钉有 多种型号和规格
主要受到刀片尺寸和机床功率 限制。 粗加工工序的另一个关键因素 是扭矩，在精加工工序中为振 动。
切削宽度 – ae (mm) 刀具吃刀时的径向宽度 (ae)。
在插铣步距宽度中特别关键， 并且对于圆角铣削中的振动，
最大ae 特别关键。
径向切深 – ae / Dc 径向切深 (ae / Dc)是相对
刀具直径的切削宽度。
高ae 和长悬伸特别有用。
齿距主要影响：生产效率 稳定性 功率消耗 适当的工件材料。 然而，增加切削刃数量会改变刀具设计。刀具切削刃之间的距 离越短意味着留给排屑的空间越少，在大多数情况中，刀具都必须具 有均匀齿距。 对于切削刃参与切削的可能数量，功率要求是个限制因素。 刀具提供三种齿距，以优化特殊应用： 疏齿–L 密齿–M 超密齿–H
IS0 7388/1型的刀柄是最好的。
常用刀柄
面铣刀刀柄
整体钻夹头刀柄
常用刀柄 镗刀柄
常用刀柄
莫式锥度刀柄
钻夹头刀柄
快换式丝锥刀柄
侧压式立铣刀柄
拉钉有三个关键参数：θ角、长度l以及螺纹G
关于刀柄拉钉的θ角有如下几种情况： 1、MAS BT（日本标准）刀柄拉钉θ角有45°、60°和90°之分，常用的 是45°和60°的 ； 2、DIN 69871刀柄拉钉（通常称为DIN 69872－40/50） θ角只有 75°一种； 3、 IS0 7388/1刀柄拉钉（通常称为IS0 7388/2－40/50） θ角有45° 和75°之分； 4、 ANSI/ASME（美国标准）刀柄拉钉θ角有45°、60°和90°之分。 关于刀柄拉钉的螺纹G，除ANSI/ASME（美国标准）刀柄拉钉 存在有英制螺纹标准外，其它三种均使用公制螺纹，40#刀柄拉 钉通常使用M16螺纹， 50#刀柄拉钉通常使用M24螺纹。
250
的积屑瘤和毛刺形成是主要问
题。
200
在较硬的钢中，刀具的定位 变得较重要，以避免切削刃崩 150
刃。
100
GC4220 GC1030 GC4230 GC4240
GC4220 GC4230 GC1030 GC4240
GC4220 GC4230 G0-330 ＞330
② 模块式结构（TMG10/TMG21）
面铣刀切削刃 各角度的功能
基本刃形
前角的正负
基本刃形的组合
铣刀
主偏角 – Kr (度) 主切削刃角 (kr) 是影响切削力方向 和切屑厚度的主要因素。
刀具直径 – Dc (mm) 刀具直径 (Dc)在PK部位上测量，主切
削刃在这里与平行刃带相遇。 Dc 是在大多数情况下是指直径，也有
添加至代码的一个X，表明这是齿 距比其基本设计稍密的刀具型号
经过对切削刃槽形的较深入地研究，发现刀片上有两个重要的角度： 前角 切削刃角 宏观槽形开发用于轻载、中等载荷或重载加工。 L (轻载) 槽形具有较大的正前角，但是切削刃刚性较差 (大前角 ，小切削刃
角) H (重载) 槽形具有强度较高的切削刃，但正前角较小 (小前角 ，大切削刃
TK
倒锪端面刀
X
镗孔刀具
XS
直角镗刀
XM
浮动镗刀
可调镗刀 用于装铣削刀
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。
7:24的刀柄
NT（传统型）简称 NT或ST DIN 69871（德国标准）（简称JT、 DIN、DAT或DV） IS0 7388/1 （国际标准）（简称 IV或IT） MAS BT（日本标准）（简称 BT） ANSI/ASME（美国标准）（简称 CAT）
NT型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上 通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST；
M 不锈钢铣削
不锈钢的切削加工性依其合金元素、热 处理和制造工艺 (锻造、铸造等) 不同而 不同。
铁素体/马氏体 材料分类： P5.x 铁素体和退火马氏体不锈钢具有与低合 金钢类似的切削加工性，此可使用有关 钢车削的推荐值。
奥氏体和双相不锈钢 材料分类： M1.x、M2.x和M3.x
主要问题 当铣削奥氏体和双相不锈钢时主要的磨 损失效判据是：由于热裂、沟槽磨损和 积屑瘤/粘结造成切削刃崩刃。 刀片上切削刃崩刃。毛刺形成和不良表 面质量。 在面铣中，由于采用正前角较大的刀具 槽形， 使用圆刀片或小主偏 角刀具以 减小沟槽磨损。 由于切削液产生热裂使用正前角刀片槽 形 (-ML、-WL)
注意： 在使用陶瓷刀片加工耐热合金时，由 于陶瓷对工件入口处的冲击敏感，推荐使 用逆铣。
逆铣
在逆铣 (传统铣削) 中，切削 刀具的进给方向与其旋转方 向相反。
切削速度 vc
400
P 钢铣削
钢的切削加工性依其合金元
350
素、热处理和制造工艺 (锻造、 铸造等) 不同而不同。
300
在较软的低碳钢中，工件上
HSK刀柄特点：
定位精度高。其经向和轴向重复定位精度一般在2m以内， 并能长期保持高精度。 静态、动态刚度高。采用锥度和端面同时定位（过定位）。
适合高速加工。 重量轻、尺寸小、结构紧凑。 清除污垢方便。
HSK刀柄靠刀柄的弹性变形，不但刀柄的1:10锥面 与机床主轴孔的1:10锥面接触，而且使刀柄的法兰盘面与 主轴面也紧密接触，这种双面接触系统在高速加工、连接 刚性和重合精度上均优于7:24的通用刀柄。
顺铣
在顺铣中，切削刀具沿着旋转方向进刀。 在机床、夹具和工件允许的情况下，总是 优选顺铣。 在周边顺铣中，切削厚度从切削开始就逐 渐降低，并在切削末端逐渐接近零。这可 防 止切削刃在吃刀前磨损或擦伤表面。 大的切屑厚度较为有利，且切削力有拉动 工件进入刀具的趋势，从而保持切削刃吃 刀。
在以下例外情况中优选逆铣： 由于刀具趋于被拉入工件，机床需要通过 消除间隙处理工作台进给游隙。 如果刀具被拉入工件而使进给意外增加， 这将导致切屑过厚和切削刃断裂。 在加工余量有较大变化时，使用逆铣可能 是有益的。
主轴转速 – n (rpm)
主轴上铣削刀具每分钟转数。它由工序的推荐切削速度值计算而来。
每齿进给量 – fz(mm/Z)
用于计算切削参数 (如工作台进给) 的基 本值。计算时也考虑
最大切屑厚度 (hex)
和主偏角。
fz = vf / n × zc
每转进给 – fn (mm/r)
指示旋转一周刀具移 动的距离的辅助数值。 专门用于进给计算并 常用于确定刀具的精 加工能力。
应用提示
粗加工
使用高切削速度 (vc = 150-250 m/min) 以免形成积屑瘤。
在粗加工中，总是干式运行，不使用切削液，以尽量减小热裂问题。
精加工 在精加工中，为了改善表面质量，有时需要使用切削液或最好是雾状
使用D3 。 要考虑的最重要直径是(Dcap) – 在实
际切削深度 (ap) 处的有效切削直 径 – 用于 计算实际切削速度 (ve)，参见页码D 76。 D3 是刀片的最大直径，对于某些刀具， 它等于Dc。
切削深度 – ap (mm) 切削深度 (ap) 是指未切孔半径 与已切孔半径的差值。最大ap
数控刀具
（1）刀柄
① 7：24圆锥刀柄
7：24圆锥刀柄特点：
不能自锁，换刀比较方便 与直柄相比具有较高的定心精度和刚度 刀柄要配上拉钉才能固定在主轴锥孔上 刀柄与拉钉都已标准化 刀柄的选用要和机床的主轴孔相对应 刀柄型号：JT、BT、ST。
7:24的通用刀柄是靠刀柄的7:24锥面与机床主轴孔的7:24 锥面接触定位连接的，在高速加工、连接刚性和重合精度 三方面有局限性。
拉钉的选择： 根据数控机床说明书选择； 对机床自带的拉钉进行测量后来确定
一般ER夹头的锥度是16度
ER-8 夹头 Ø 1~ Ø 5 m/m ER-11夹头 Ø 1~ Ø 7 m/m ER-12夹头 Ø 1~ Ø 7 m/m ER-16夹头 Ø 1~ Ø10 m/m ER-20夹头 Ø 2~ Ø13 m/m ER-25夹头 Ø 2~ Ø16 m/m ER-32夹头 Ø 3~ Ø20 m/m ER-40夹头 Ø 4~ Ø26 m/m ER-50夹头 Ø 6~ Ø34 m/m
密齿–M 根据概念，具有中等切削刃数量的均匀或不等
齿距刀具。 首选用于稳定工况中的粗加工 高生产效率 在对 P、M和S材料进行粗加工时具 有良好的切屑空间。
超密齿–H 具有最多刀片数量的均匀齿距具。
首选用于高生产效率，具有低ae
(不只一个切削刃接触) K材料的粗加工和精加工 S材料的粗加工，结合使用圆刀片。
其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将 刀柄拉紧。目前国内使用最多的是DIN 69871型（即JT） 和MAS BT 型两种刀柄。DIN 69871型的刀柄可以安装在 DIN 69871型和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上， IS0 7388/1型的刀柄可以安装在DIN 69871型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，
角) 宏观槽形影响切削过程中的许多参数。具有高强度切削刃的刀片可以在较高
负荷下工作，但是也会产生较 大的切削力、消耗较多的功率和产生较多的热量。 材料优化槽形通过ISO分类字母命名。例如，用于铸铁的槽形：KL、KM、
KH。
切削刃强度 切削力 功率消耗 最大切屑厚度 产生的热量
切削速度 – vc (m/min)
刀具有效切削刃数量 – zc 用于确定工作台进给 (vf)
和生产效率。通常对排屑 和工序稳定性具有关键影
响。zc < zn
刀具切削刃总数 – zn
齿距 – u (mm) 有效切削刃之间的距离 (u)。 对于特定的刀具直径，可以在不 同齿距之间选择：疏齿 (-L)、密 齿 (-M)、超密齿 (- H)。添加至 代码的X指示齿距比其基本设计稍 小的刀具类型。
ER弹簧夹头刀柄
ER弹簧夹 头
②HSK刀柄（柄部锥度为1：10）
刀柄
主轴内孔
HSK刀柄的德国标准是DIN69873，有六种标准和规格， 即 HSK-A、 HSK-B、 HSK-C、 HSK-D、 HSK-E和HSK-F 常用的有三种： HSK-A (带内冷自动换刀) HSK-C (带内冷手动换刀) HSK-E(带内冷自动换刀，高速型)。
（2）TSG82镗铣类工具系统
① 整体式结构 选用时一定要按图示进行配置。
TSG82工具系统的代码和意义
代码
代码的意义
代码
代码的意义
代码
代码的意义
J
装接长刀杆用锥柄
KJ
Q
弹簧夹头
BS
KH
7：24锥柄快换夹头
H
Z（J） 用于装钻夹头（莫氏锥度注J）
T
MW
装无扁尾莫氏锥柄刀具
TZ
用于装扩、铰刀
TF
倍速夹头
它指示直径处的表面速度并构成计算切削参数的基本值。
vc =Dcap × π × n / 1000
有效的或实际切削速度
指示有效直径 (Dcap)。 该值对于确定实际切削深度 (ap)处的实际切削参数是必要的。当使用
圆角刀片铣刀、球头立铣刀、所有较大圆角半径的刀具以及主偏角小 于90度的刀具时，这是一个
不等距齿距 表示刀具上齿之间的不均匀间距。 这是减小振动趋势的极有效方法。
当为工序选择最适当的有效切削刃数量zc时，也有必要考虑齿距 (切
削刃之间的距离)。所有刀具都有均匀齿距设计。 根据切削刃尺寸和数量，某些刀具也提供不等齿距设计 (刀具 周围齿的间隔不相等)。 不等齿距刀具的好处在于它们能中断谐振，从而提高稳定性，这对于
较密齿刀具-M和-H用于稳定性良好和低ae 应用中。这确保总有
一个以上的齿进行走刀。
通过增加切削刃的数量，可以增加工作台进给，同时保持相同 的切削速度和每齿进给，并且不会在切削刃处产生更多热量。
疏齿–L 减少了切削刃数量的不等齿距刀具。 由于切削力最低，首选用于不稳定的工序 功率受限 加长刀具 全槽铣工序 长屑材料 (大容屑槽)。