数控刀具案例

第七章 数控刀具
第七章 数控刀具
本章介绍数控刀具的基本特点，数
提 控刀具材料和类型，数控刀具合理
选用，可转位车刀和旋转刀具的选
要 用，数控工具系统。
学时：2学时。
第七章 数控刀具
掌握数控刀具的基本特点
目
掌握数控刀具材料和类型
标
掌握数控刀具的合理选用
了解数控工具系统的结构和工作原理
第七章 数控刀具
材
和材料
具
(r/min) (mm/mi (mm)
(min)
料
n)
60X60X5 R1X8 20000 2000
0.02
50.3
具 的
铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等
类
型
钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等
与 特
镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等
点
数
控
刀
外圆车刀
内孔车刀
具
的
类
型
与
螺纹车刀
特
常用车刀
点
选择合理的刀具
各种数控加工刀具
立铣刀 球头刀 环形铣刀 端铣刀 径向铣刀
麻花钻 铰刀 镗刀 右旋丝锥 左旋丝锥
倒角铣刀 槽铣刀 螺纹铣刀 锥铣刀 棒铣刀
材 氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。许多切削加工
料
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。
超硬刀具 加工实例
数
Hale Waihona Puke Baidu
控 加工模具示意图 刀
高速加工切削参数
具
的
毛坯尺寸 使用刀 主轴转速 进给速度 背吃刀量 加工时间
作为刀具使用时的性能 耐磨损性 耐崩刃性，耐破损性 耐塑性变形性 耐热冲击性，耐热裂纹性 耐氧化性，耐扩散性 耐溶着、凝着(粘刀)性 刀具制造的高生产率,重磨性 刃口锋利，表面质量好，微小切削可能
切削刀具材料的硬度和韧性
1923年发 明的硬质 合金(WCCo)，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
建
采用多媒体教学和观看录象等方
法，增强学生对数控刀具的感性
议
认识，通过实例讲解数控刀具，
提高教学效果。
第一节 数控刀具的基本特点
数 控 切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品 刀 的飞跃，刀具切削性能显著提高。
具 切削刀具从低值易耗品过渡到全面进入“三高一
的 专（高效率、高精度、高可靠性和专用化）”的
高速钢刀具
数
控
高速钢(HSS)刀具过去曾经是切削工具的主流，随
刀 着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开发了
具 各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具，
的 高速钢凭藉其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面
材 料
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
类 数控刀具时代，实现了向高科技产品的飞跃,成
型 为现代数控加工技术的关键技术；
与 特 点
与现代科学的发展紧密相连，是应用材料科学、 制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶。
数控刀具特点
有很高的切削效率 有高的精度和重复定位精度 有很高的可靠性和耐用度 刀具尺寸的预调和快速换刀 有比较完善的工具系统 刀具管理系统 刀具在线监控及尺寸补偿系统
料 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。
超硬刀具
超硬刀具
加工实例
数
控
是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：单晶金刚石、
刀 聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚
具 石等。超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制
的 作的刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方
中心钻 点钻 中心镗 沉头铣刀 用户定义
数 控
面铣刀
刀
具
的
类 仿形
型 铣刀
与
特
点
方肩 铣刀
三面刃和 螺纹铣刀
整体硬质 合金铣刀
常用铣刀
丝锥
数
控
钻头
刀
具
的
类
型
与
铰刀
特
点
钻削刀具
数
控
刀
具
的
类
型
粗镗刀
精镗刀
与
特
点
镗削刀具
第二节 数控刀具材料
切削用刀具材料应具备的性能
希望具备的性能 高硬度(常温及高温状态) 高韧性(抗弯强度) 高耐热性 热传导能力良好 化学稳定性良好 低亲和性 磨削成形性能良好 锋刃性良好
数
控
数控刀具的基本特征
刀
具
的
类
数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效
型 和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、
与 通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具
特 并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列
点 化。数控刀具的分类有多种方法。
数 控 刀 具 的 类 型 与 特 点
可转位单刃微调镗刀
CVD涂层模
PVD涂层高速钢齿轮滚刀、铣刀、钻头
PCVD涂层刀具
PVD涂层模具
MT-CVD
陶瓷刀具
数
控 不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、
刀 刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工；
具 的
可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料；
材 刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工
合金工具代替。
硬质合金刀具
新型硬质合金 刀具加工实例
普通
数
硬质
控 刀 具
合金
超细晶粒 硬质合金
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
的 材 料
新型 硬质 合金
涂层硬 质合金
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
金属陶瓷
TiC(N)基硬质合金，其性能介于 陶瓷和硬质合金之间
可转位双刃镗刀
数 按照刀具结构分：
机夹可转位 刀具得到广
控
泛应用，数
刀 具 的
整体式：钻头、立铣刀等
量上已达到 整个数控刀
类
镶嵌式：包括刀片采用焊接和机夹式 具的30%-
型
40%，金属
与 特 点
特殊形式：复合式、减振式等
切除率占总 数的80%90%。
按照切削工艺分：
数
控 刀
车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等
新型硬质合金
刀具加工实例
数
控
刀
加工示意图
加工切削参数
具
的
材 毛坯尺寸
料
和材料
使用刀具
主轴转 速
(r/min)
进给速度 (mm/m
in)
侧吃刀 量(mm)
背吃刀量 (mm)
100X80X5 0
（HRC50）
Φ8，4齿
（超细晶硬质合金）
10000
3000
0.2
10
涂层刀具的使用范围相当广，从非金属、铝合金到铸 铁、钢以及高强度钢、高硬度钢和耐热合金、钛合金 等难加工材料的切削均可使用，且普遍较硬质合金的 性能要好。