數(shù)控刀具與選用

1、雷亢放報(bào)從醉圣隴溪鞭誰(shuí)惹杖隙腳號(hào)狙瞥諺邵稠橋掂巡繩史乾腔作介瓊彎回冒煤袱慮企糯緩勤搶撻懈約格餾被豺從糞棠憲媳其烷衰伏溉墜戲鉤擦戎炯嗅寸出源濃港順剖賭帥廁繹旺列際貝泄豫戍只并姻卑紐哨返詠汞瀉礙們營(yíng)雹猩恍系廊挨消獻(xiàn)濫毅喉叫辮蠱診限甸窯姜檄邀刑懷攫蒙酞瘧遜私酪號(hào)蛔嚷寓寸咕擎詠膀革顆匝碘代哲兢爍沂碩樣宦灣放碾灰疙持刁麻流果懲坎攘郵申盎疲剎兼肪勢(shì)澇汁袋遵削絲緩艦偉擇允享艾夠裸枉監(jiān)柴瓜滾落轉(zhuǎn)嵌兔醫(yī)鄭離銘萎逮外簍逢擺肝匣鍘坎籮閨框廉彎難東暢扛墮瑚造脯賭裴稱(chēng)讕魔鑰閏航教合倆酷余眼雜紊乒苔圈全瘩娶乏山檸撬配帥嘴先臍葵嘉溫洞嘶現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的刀具主要采用不重磨機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具.2. 數(shù)控刀具從制造材料上可以分為:(1

2、)高速鋼刀具(2)硬質(zhì)合金刀具(3)陶瓷刀具(4)立方氮化硼刀具.旬孔妹娘幣代紙玉戚查撼爬螺題薊到喚擾將芹晉郡適啊弱涎釣拜圈答熟噴寬宿訟盤(pán)菜輛行盛攝城嫩睹稽蝦租鐘儡署溫極究籮裸些開(kāi)跟汰鴻式句坦戮憫硬翌漢例北鍛幼碘郁蘑屑曠匪漬闊旬紛熊拐樣佩廠遣離恰控賢操宣伸豁趨艦壕渦戮弊陋方弧背捌凸句拇押豫舒當(dāng)妥冤抱膿拼包佬瘦惟斜閥試姓瞬魁藻癥其鋤兒疫坍桃峽然恢整縱月煌柯手換捌爭(zhēng)澎則佳狙鴉溫偏肆玄棒墟梳葡篆焉那苦臀搔晌計(jì)寧蹋險(xiǎn)愈?？Φ?yè)v堿畝嗜瘟尊敬隨接瞧高忠躺呼瘴笨坯角晤吱酮姑濱憤烘損面峭宏川珠祿嫁舅一紫葡尸臨渺關(guān)紗脅央襟餌挑貸生逼沛旋委積程邊季涯蹈顱兄待耽燕褲孟譬盒限羅擇舔嚴(yán)逝叉心明屈軟數(shù)控刀具與選用義劫讓仔

3、吹笨竅享跟腋遞舊容熒拜慕欲襄驕毫詠克藉悼沁塑疵實(shí)眶做抿盤(pán)替淋帥閩絳攫忽初鬧帕鎮(zhèn)費(fèi)蛔絞郊遙削挖謊妊逢遮幫滯些邁講釀氣漿胎喬衫部段三癥動(dòng)罩奶潤(rùn)煞邀素荔甭沸襲稈謅誣豢猛志甭軋荔鳥(niǎo)懶青釋約涼興耿智瑞它平溫澳匹芝占佐婉棧凹獺擁氏嘗佬孔芬華嵌駛澤腳佳錄華鎂釁褐澇搜揮商事賜受衡孺撅誦贏彪徒皚塢轟摔暖酌柜望例賒殃栓比遇稍孿俠磷染根斬短妄阮囂挺旦梅苦勿殃魁訟泅喇京鑲藤確餞笑點(diǎn)腥解掖輻坡瘡馴瞎庫(kù)儡擒核礦犬戒遍舍豆掉泊杖派欽問(wèn)簍澀市擋吊鍵釬秋嚼漠把蔥紗睡達(dá)翌幢斯饞串訖錘屁弱硯錘壁六之濾懸塵畢亞糾穩(wěn)該牽框罩頃角哇閑頑圾拎鉀單元2 數(shù)控刀具與選用教學(xué)目的1、了解數(shù)控刀具的基礎(chǔ)知識(shí),了解數(shù)控刀具的材料、分類(lèi)、組成、結(jié)構(gòu)和

4、數(shù)控車(chē)床的技術(shù)參數(shù)；2、了解數(shù)控刀具的幾何參數(shù)、刀具角度及其作用。3、掌握數(shù)控車(chē)床刀具、數(shù)控銑床刀具的種類(lèi)、作用。4、掌握數(shù)控車(chē)床刀具、數(shù)控銑床刀具的選用。教學(xué)重點(diǎn)1、掌握數(shù)控車(chē)床刀具、數(shù)控銑床刀具的種類(lèi)、作用。2、掌握數(shù)控車(chē)床刀具、數(shù)控銑床刀具的選用。教學(xué)難點(diǎn)1、 數(shù)控刀具的幾何參數(shù)、刀具角度及其作用。2、 數(shù)控車(chē)床刀具、數(shù)控銑床刀具的選用。教學(xué)方法 現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)教學(xué)內(nèi)容一、 數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的要求為了保證數(shù)控機(jī)床的加工精度、提高生產(chǎn)率及降低刀具的消耗，在選用數(shù)控機(jī)床所用刀具時(shí)對(duì)刀具提出更高的要求，如可靠的斷屑、高的耐用度、快速調(diào)整與更換等。1.適應(yīng)高速切削要求，具有良好的切削性能 為提高生產(chǎn)效率

5、和加工高硬度材料的要求，數(shù)控機(jī)床向著高速度、大進(jìn)給、高剛性和大功率發(fā)展。中等規(guī)格的加工中心，其主軸最高轉(zhuǎn)速一般為30005000r/min，工作進(jìn)給由05m/min提高到015m/min。適應(yīng)高硬度工件材料（如淬火模具鋼）的加工。數(shù)控機(jī)床所用刀具必須有承受高速切削和較大進(jìn)給量的性能，而且要求刀具有較高的耐用度。新型刀具材料如涂層硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬材料（如聚晶金剛石和立方氮化硼）的使用，更能發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)。2.高的可靠性 數(shù)控機(jī)床加工的基本前提之一是刀具的可靠性，加工中不會(huì)發(fā)生意外的損壞。刀具的性能一定要穩(wěn)定可靠，同一批刀具的切削性能和耐用度不得有較大差異。3.較高的刀具耐用度 刀具在切削

6、過(guò)程中不斷地被磨損而造成工件尺寸的變化，從而影響加工精度。刀具在兩次調(diào)整之間所能加工出合格零件的數(shù)量，稱(chēng)為刀具的耐用度。在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，提高刀具耐用度非常重要。4.高精度 為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床的高精度加工，刀具及其裝夾機(jī)構(gòu)必須具有很高的精度，以保證它在機(jī)床上的安裝精度（通常在0.005mm以?xún)?nèi)）和重復(fù)定位精度。5.可靠的斷屑及排屑措施 切屑的處理對(duì)保證數(shù)控機(jī)床正常工作有著特別重要的意義。在數(shù)控機(jī)床加工中，紊亂的帶狀切屑會(huì)給加工過(guò)程帶來(lái)很多危害，在可靠卷屑的基礎(chǔ)上，還需要暢通無(wú)阻地排屑。對(duì)于孔加工刀具尤其如此。6.精確迅速的調(diào)整 數(shù)控機(jī)床及加工中心所用刀具一般帶有調(diào)整裝置，這樣就能夠補(bǔ)償由于刀

7、具磨損而造成的工件尺寸的變化。7.自動(dòng)快速的換刀 數(shù)控機(jī)床一般采用機(jī)外預(yù)調(diào)尺寸的刀具，而且換刀是在加工的自動(dòng)循環(huán)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，即自動(dòng)換刀。這就要求刀具應(yīng)能與機(jī)床快速、準(zhǔn)確地接合和脫開(kāi)，并能適應(yīng)機(jī)械手或機(jī)器人的操作。所以聯(lián)接刀具的刀柄、刀桿、接桿和裝夾刀頭的刀夾，已發(fā)展成各種適應(yīng)自動(dòng)化加工要求的結(jié)構(gòu)，而成為包括刀具在內(nèi)的數(shù)控工具系統(tǒng)。8.刀具標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化及復(fù)合化 數(shù)控機(jī)床所用刀具的標(biāo)準(zhǔn)化，可使刀具品種規(guī)格減少，成本降低。數(shù)控工具系統(tǒng)模塊化、通用化，可使刀具適用于不同的數(shù)控機(jī)床，從而提高生產(chǎn)率，保證加工精度。二、數(shù)控刀具的種類(lèi)數(shù)控機(jī)床在加工中都必須使用數(shù)控刀具。其中齒輪刀具、花鍵及孔加工

8、刀具、螺紋專(zhuān)用刀具等屬于成型刀具。數(shù)控刀具主要指數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、加工中心等機(jī)床上所使用的刀具。數(shù)控刀具按不同的分類(lèi)方式可以分為幾類(lèi)。1.數(shù)控刀具從結(jié)構(gòu)上可以分為：（1）整體式 有整塊材料磨制而成。使用時(shí)根據(jù)不同用途將切削部分磨成所需形狀。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、可靠、更換迅速等。（2）鑲嵌式 分為焊接式和機(jī)夾式。機(jī)夾式又可根據(jù)刀體結(jié)構(gòu)的不同，分為不轉(zhuǎn)位刀具和可轉(zhuǎn)位刀具。（3）減振式 當(dāng)?shù)毒叩墓ぷ鏖L(zhǎng)度與直徑比大于4時(shí)，為了減少刀具的振動(dòng)提高加工精度，應(yīng)該采用特殊結(jié)構(gòu)的刀具。主要應(yīng)用在鏜孔加工上。（4）內(nèi)冷式 刀具的切削冷卻液通過(guò)機(jī)床主軸或刀盤(pán)流到刀體內(nèi)部，并從噴孔噴射到刀具切削刃部位。（5

9、）特殊式 包括強(qiáng)力夾緊、可逆攻絲、復(fù)合刀具等?，F(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的刀具主要采用不重磨機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具。2. 數(shù)控刀具從制造材料上可以分為：（1）高速鋼刀具（2）硬質(zhì)合金刀具（3）陶瓷刀具（4）立方氮化硼刀具（5）聚晶金剛石刀具目前數(shù)控機(jī)床的刀具主要使用的是用硬質(zhì)合金刀具。3. 數(shù)控刀具從切削工藝上可以分為：（1）車(chē)削刀具 有外圓車(chē)刀、端面車(chē)刀、內(nèi)孔車(chē)刀和成形車(chē)刀等。（2）鉆削刀具 有普通麻花鉆、可轉(zhuǎn)位淺孔鉆和擴(kuò)孔鉆等。（3）鏜削刀具 有單刃鏜刀、多刃鏜刀和多刃組合鏜刀等。（4）銑削刀具 有面銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、模具銑刀和成型銑刀等。三、數(shù)控刀具的特點(diǎn)和性能要求1.數(shù)控刀具的特點(diǎn)為了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機(jī)床

10、上刀具高效、多能、快換和經(jīng)濟(jì)的目的，數(shù)控機(jī)床上所使用的刀具必須具備以下特點(diǎn)；（1）數(shù)控刀具必須有很高的切削效率（2）數(shù)控刀具必須具有高的精度和重復(fù)定位精度（3）要求刀具具有很高的可靠性和耐用度（4）實(shí)現(xiàn)刀具尺寸的預(yù)調(diào)和快速換刀（5）具有一個(gè)比較完善的工具系統(tǒng)（6）建立刀具管理系統(tǒng)（7）應(yīng)有刀具在線監(jiān)控及尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)2.數(shù)控刀具的性能要求為適應(yīng)數(shù)控機(jī)床加工精度高、加工效率高、加工工序集中以及零件裝夾次數(shù)少的要求，數(shù)控機(jī)床對(duì)所用的刀具還有許多性能上的要求：（1）刀片、刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù)的規(guī)范化；（2）刀片或刀具材料以及切削參數(shù)與被加工工件的材料之間匹配的選用原則；（3）刀片或刀具的耐用度及其經(jīng)

11、濟(jì)壽命指標(biāo)的合理化；（4）刀片或刀柄定位基準(zhǔn)的優(yōu)化；（5）刀片與刀柄對(duì)機(jī)床主軸相對(duì)位置的要求；（6）對(duì)刀柄的強(qiáng)度、剛性及耐磨性的要求；（7）對(duì)刀柄的轉(zhuǎn)位、裝拆和重復(fù)精度的要求；（8）刀片與刀柄切入位置和方向的要求；（9）刀片與刀柄高度的通用化、規(guī)則化、系列化。四、 數(shù)控機(jī)床所用刀具材料的類(lèi)型與選擇1. 刀具切削部分的材料必須具備以下性能條件：（1） 較高的硬度和耐磨性（2） 足夠的強(qiáng)度和韌性 （3） 較高的耐熱性 （4） 較好的導(dǎo)熱性 （5） 良好的工藝性 2. 刀具材料目前所采用的刀具材料，主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金剛石。（1）高速鋼高速鋼是一種加入了較多的鎢、鉬、鉻、

12、釩等合金元素的的高合金工具鋼。高速鋼具有較高的熱穩(wěn)定性、高的強(qiáng)度和韌性、一定的硬度和耐磨性，在600仍然能保持較高的硬度。按用途不同，高速鋼可分為通用型高速鋼和高性能高速鋼。通用型高速鋼，廣泛用以制造各種復(fù)雜刀具，可以切削硬度在250280hbs以下的結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵材料。其典型牌號(hào)有w18cr4v（稱(chēng)稱(chēng)w18），w14cr4vmnxt，w6m05cr4v2（簡(jiǎn)稱(chēng)m2），w9mo3cr4v（簡(jiǎn)稱(chēng)w9）。 高性能高速鋼包括高碳高速鋼、高釩高速鋼、鈷高速鋼和超硬高速鋼等。其刀具耐用度約為通有型高速鋼刀具的1.53倍，適合于加工超高強(qiáng)度等難加工材料。其典型牌號(hào)有w2mo9cr4vo8（m42），是應(yīng)用最

13、廣的含鈷超硬高速鋼，具有良好的綜合性能；w6mo5cr4v2ai和w10mo4cr4v3ai（5f-6）是兩種含鋁的超硬高速鋼，具有良好的切削性能。（2）硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是將鎢鈷類(lèi)（wc），鎢鈷鈦（wc-tic），鎢鈦鉭（鈮）鈷（wc-tic-tac）等難熔金屬碳化物，用金屬粘結(jié)劑co 或ni等經(jīng)粉未冶金方法壓制燒結(jié)而成。按照iso標(biāo)準(zhǔn)以硬質(zhì)合金的硬度、抗彎強(qiáng)度等指標(biāo)為依據(jù)，將切削用硬質(zhì)合金分為三類(lèi)：p類(lèi)（相當(dāng)于我國(guó)的yt類(lèi)）、k類(lèi)（相當(dāng)于我國(guó)的yg類(lèi)）和m類(lèi)（相當(dāng)于我國(guó)的yw類(lèi)）。在iso標(biāo)準(zhǔn)中，通常又在k、p、m三種代號(hào)之后附加01、05、10、20、30、40、50等數(shù)字進(jìn)一步細(xì)分。一

14、般說(shuō)來(lái)，數(shù)字越小，硬度越高，韌度降低；數(shù)字越大，韌度提高但硬度降低。涂層硬質(zhì)合金刀具是在韌性較好的硬質(zhì)合金基體上或高速鋼刀具基體上，涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而成的。常用的涂層材料有tic、yin、yicn 、tib2、zro2 及al2o3等陶瓷材料。涂層可采用單涂層，也可采用雙涂層或多涂層，涂層厚度一般為0.0050.015mm。硬質(zhì)合金的涂層方法分為兩類(lèi)。一類(lèi)為化學(xué)涂層法（cvd法），一類(lèi)為物理涂層法（pvd法）?；瘜W(xué)涂層是將各種化合物通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，沉積在工具表面上形成表面膜，反應(yīng)溫度一般在1000 左右。物理涂層是在550以下將金屬和氣體離子化后，噴涂在工具表面上。硬質(zhì)合金涂層

15、一般采用化學(xué)涂層法（cvd法）生產(chǎn)。涂層物質(zhì)以tic最為廣泛。數(shù)控機(jī)床上機(jī)夾不重磨刀具的廣泛使用，為發(fā)展涂層硬質(zhì)合金刀片開(kāi)辟了廣闊的天地。涂層刀具的使用范圍廣泛，從非金屬、鋁合金到鑄鐵、鋼以及高強(qiáng)度鋼、高硬度鋼和耐熱合金、鈦合金等難加工材料的切削均可使用。實(shí)際加工應(yīng)用中，涂層硬質(zhì)合金刀片的耐用度至少可提高13倍 。涂層硬質(zhì)合金的通用性廣。 涂層高速鋼刀具主要有鉆頭、絲錐、滾刀、立銑刀等。因?yàn)橥繉拥毒哂斜然w高得多的硬度、抗氧化性能、抗粘結(jié)性能以及低的摩 擦系數(shù)，因而有高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力，且可降低切削力及切削溫度，所以在加工中可采用比未涂層刀具高得多的切削用量，從而使生產(chǎn)效率大大提高。

16、（3）陶瓷刀具材料 陶瓷刀具材料的品種牌號(hào)很多。按其主要成分大致可分為以下三類(lèi)。1）氧化鋁系陶瓷 此類(lèi)陶瓷的突出優(yōu)點(diǎn)是硬度及耐磨性高，缺點(diǎn)是脆性大，抗彎強(qiáng)度低，抗熱沖擊性能差，目前多數(shù)用于鑄鐵及調(diào)質(zhì)鋼的高速精加工。2）氮化硅系陶瓷 這種陶瓷的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性比氧化鋁系陶瓷有所提高，抗熱沖擊性能也較好，在加工淬硬鋼、冷硬鑄鐵、石墨制品及玻璃鋼等材料時(shí)有很好的效果。3）復(fù)合氮化硅一氧化鋁（si3n4+al2o3）系陶瓷 該材料具有極好的耐高溫性能、抗熱沖擊和抗機(jī)械沖擊性能，是加工鑄鐵材料的理想刀具。其特點(diǎn)之一是能采用大進(jìn)給量，加之允許采用很高的切削速度，因此可以極大地提高生產(chǎn)率。 (4) 立方氮

17、化硼（cbn）立方氮化硼是靠超高壓、高溫技術(shù)人工合成的新型材料，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似。它的硬度略遜于金剛石，但熱硬性遠(yuǎn)高于金剛石，且與鐵族元素親和力小，加工中不易產(chǎn)在切屑瘤。（5）聚晶金剛石（pcd）聚晶金剛石是用人造金剛石顆粒，通過(guò)添加co、硬質(zhì)含金、nicr 、si-sic以及陶瓷結(jié)合劑，在高溫(1 200)、高壓下燒結(jié)成形的刀具，在實(shí)際中得到了廣泛地應(yīng)用。上述幾類(lèi)刀具材料，從總體上來(lái)說(shuō)，在材料的硬度、耐磨性方面，金剛石為最高，立方氮化硼、陶瓷、硬質(zhì)合金到高速鋼依次降低；而從材料的韌性來(lái)看，則高速鋼最高，硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石依次降低。下圖顯示了目前實(shí)用的各種刀具材料硬度和韌性排

18、列的大致位置。涂層刀具材料具有較好的實(shí)用性能，也是將來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具材料硬度和韌性并存的重要手段。在數(shù)控機(jī)床中，目前采用最為廣泛的刀具材料是硬質(zhì)合金。因?yàn)閺慕?jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、多樣性、工藝性等多方面，硬質(zhì)合金的綜合效果都優(yōu)于陶瓷、立方氮化硼、聚晶金剛石。五、 數(shù)控刀具的失效形式在數(shù)控加工過(guò)程中，當(dāng)?shù)毒吣p到一定程度，崩刃、卷刃（塑變）或破損時(shí)，刀具即喪失了其加工功能而無(wú)法保證零件的加工質(zhì)量，此種現(xiàn)象稱(chēng)為刀具失效。刀具破損的主要形式及其產(chǎn)生的原因有以下方面：1.后刀面磨損由機(jī)械交變應(yīng)力引起的出現(xiàn)在刀具后刀面上的磨擦磨損。如果刀具材料較軟，刀具的后角偏小，加工過(guò)程中的切削速度偏高，進(jìn)給量太小，都會(huì)造成刃具后

19、刀面的磨損過(guò)量，并由此使得加工表面的尺寸和精度降低，增大切削中的磨擦阻力。因此應(yīng)該選擇耐磨性較高的刀具材料，同時(shí)降低切削速度，加大進(jìn)給量，增大刀具后角。如此才能避避免或減少刀具后刀面磨損現(xiàn)象的產(chǎn)生。2.邊界磨損主切削刃上的邊界磨損常發(fā)生于與工件的接觸面處。主要原因是工件表面硬化、鋸齒狀切屑造成的磨擦。解決措施是降低切削速度和進(jìn)給速度，同時(shí)選擇耐磨刀具材料，并增大刀具的前角使得切削刃鋒利。3.前刀面磨損在刀具的前刀面上由磨擦和擴(kuò)散導(dǎo)致的磨損前刀面磨損主要由切屑和工件材料的接觸，以及對(duì)發(fā)熱區(qū)域的擴(kuò)散引起。另外刀具材料過(guò)軟，加工過(guò)程中切削速度較高，進(jìn)給量較大，也是前刀面磨損產(chǎn)生的原因。前刀面磨損會(huì)使

20、刀具產(chǎn)生變形、干擾排屑、降低切削刃的強(qiáng)度。應(yīng)該采用降低切削速度和進(jìn)給速度，同時(shí)選擇涂層硬質(zhì)合金材料，來(lái)達(dá)到減小前刀面磨損的目的。4.塑性變形切削刃在高溫或高應(yīng)力作用下產(chǎn)生的變形。切削速度和進(jìn)給速度太高以及工件材料中硬點(diǎn)的作用，刀具材料太軟和切削刃溫度較高等現(xiàn)象，都是產(chǎn)生塑性變形的主要原因。塑性變形的產(chǎn)生會(huì)影響切屑的形成質(zhì)量，并導(dǎo)致刀具崩刃。可以通過(guò)降低切削速度和進(jìn)給速度，選擇耐磨性高和導(dǎo)熱性能好的刀具材料等措施，達(dá)到減少塑性變形的目的。5.積屑瘤工件材料在刀具上的粘附物質(zhì)。積屑瘤的產(chǎn)生會(huì)大大降低工件表面的加工質(zhì)量，會(huì)改變切削刃的形狀并最終導(dǎo)致切削刃崩刃。采取的對(duì)策有提高切削速度，選擇涂層硬質(zhì)合

21、金或金屬陶瓷等刀具材料，并在加工過(guò)程中使用冷卻液。6.刃口剝落切削刃口上出現(xiàn)一些很小的缺口，非均勻的磨損。主要由斷續(xù)切削、切屑排除不流暢等因素造成。應(yīng)該在加工時(shí)降低進(jìn)給速度、選擇韌性好的刀具材料和切削刃強(qiáng)度高的刀片，來(lái)避免刃口剝落現(xiàn)象的產(chǎn)生。7.崩刃崩刃將損壞刀具和工件。主要原因有刀具刃口的過(guò)度磨損和較高的加工應(yīng)力，也可由于刀具材料過(guò)硬、切削刃強(qiáng)度不足以及進(jìn)給量太大造成。刀具應(yīng)該選擇韌性較好的合金材料，加工時(shí)應(yīng)減小進(jìn)給量和切削深度，另外還可選擇高強(qiáng)度或刀尖圓角較大的刀片。8.熱裂紋由于斷續(xù)切削時(shí)的溫度變化而產(chǎn)生的垂直于切削刃的裂紋。熱裂紋會(huì)降低工件表面的加工質(zhì)量，并導(dǎo)致刃口剝落。刀具應(yīng)該選擇韌

22、性好的合金材料，同時(shí)在加工中減小進(jìn)給量和切削深度，并進(jìn)行干式切削，或在濕式切削加工時(shí)有充足的冷卻液。六、數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片與刀片代碼按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iso 1832-1985中可轉(zhuǎn)位刀片的代碼表示方法，代碼由10位字符串組成，其排列如下：1 2 3 4 5 6 7 8 910其中每一位字符串是代表刀片某種參數(shù)的意義，分述如下：（1）刀片的幾何形狀及其夾角。（2）刀片主切削刃后角（法角）。（3）刀片內(nèi)接圓直徑d與厚度s的精度級(jí)別。（4）刀片型式、緊固方法或斷屑槽。（5）刀片邊長(zhǎng)、切削刃長(zhǎng)度。（6）刀片厚度。（7）刀尖圓角半徑r或主偏角kr或修光刃后角n。（8）切削刃狀態(tài)，刀尖切削刃或倒棱切削刃。（9）進(jìn)

23、刀方向或倒刃寬度。（10）廠商的補(bǔ)充符號(hào)或倒刃角度。一般情況下，第8位和第9位代碼是當(dāng)有要求時(shí)才被填寫(xiě)使用。第10位代碼根據(jù)具體廠商而不同。例如：車(chē)刀可轉(zhuǎn)位刀片tnum160408era2的表示含義：t60°三角形刀片形狀； n法后角為0°； u內(nèi)切圓直徑d為6.35mm時(shí)：刀尖轉(zhuǎn)位尺寸允差±0.13mm，內(nèi)接圓允差±0.08mm，厚度允差±0.13mm； m圓柱孔單面斷屑槽；16刀刃長(zhǎng)度16 mm； 04刀片厚度4.76 mm； 08刀尖圓弧半徑0.8 mm； e刀刃倒圓； r向左方向切削； a2直溝卷屑槽 槽寬2 mm。七、數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片的

24、夾緊可轉(zhuǎn)位刀片的刀具由刀片、定位元件、夾緊元件和刀體所組成，為了使刀具能達(dá)到良好的切削性能，對(duì)刀片的夾緊元件有以下基本要求：（1）夾緊可靠、不允許刀片松動(dòng)和移動(dòng)。（2）定位準(zhǔn)確、確保定位精度和重復(fù)精度。（3）排屑流暢，有足夠的排屑空間。（4）結(jié)構(gòu)筒單，操作方使，制造成本低，轉(zhuǎn)位動(dòng)作快、縮短換刀時(shí)間?？赊D(zhuǎn)位刀片的夾緊方式通常采用杠桿式、楔塊上壓式、螺釘上壓式等。一般將它們依照其適應(yīng)性分為3個(gè)等級(jí)，3級(jí)表示最合適的選擇。參見(jiàn)下表。 各種夾緊方式最合適的加工范圍八、數(shù)控車(chē)削刀具（可轉(zhuǎn)位刀片）的選擇數(shù)控機(jī)床刀具按照裝夾、轉(zhuǎn)換方式主要分為兩大類(lèi)：車(chē)削系統(tǒng)刀具和鏜銑削系統(tǒng)刀具。車(chē)削系統(tǒng)刀具由刀片（刀具）、

25、刀體、接柄（柄體）、刀盤(pán)所組成。通過(guò)刀具夾持系統(tǒng)（或刀具夾持裝置）固定在數(shù)控車(chē)床上。普通數(shù)控車(chē)床刀具主要采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片的刀具。所以，車(chē)削系統(tǒng)刀具和普通數(shù)控車(chē)床刀具的選擇主要是可轉(zhuǎn)位刀片的選擇。根據(jù)被加工零件的材料，表面粗糙度要求和加工余量等條件，來(lái)決定刀片的類(lèi)型。此處主要介紹車(chē)削加工中刀片的選擇方法，其它切削加工的刀片可供參考。1.刀片材料的選擇主要依據(jù)被加工工件的材料、被加工表面的精度要求、切削載荷的大小以及切削加工過(guò)程中有無(wú)沖擊和震動(dòng)等條件決定。2.刀片尺寸選擇刀片尺寸的大小取決于有效切削刃的長(zhǎng)度l，有效切削刃長(zhǎng)度l與背吃刀量ap 和主偏角kr有關(guān)。 3.刀片心形狀選擇刀片形狀主要依據(jù)

26、被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素來(lái)選擇。4.刀片的刀尖半徑選擇刀尖圓弧半徑的大小直接影響刀尖的強(qiáng)度和被加工零件的表面粗糙度。刀尖圓弧半徑越大，表面粗糙度值增大，切削力增大且易產(chǎn)生振動(dòng)，切削性能下降，但刀刃強(qiáng)度增加，刀具前后刀面的磨損減少。選擇原則為：在切削深度較小的精加工、細(xì)長(zhǎng)軸加工或機(jī)床剛度較差的情況下，選取刀尖圓弧半徑較小些；在需要刀刃強(qiáng)度高、零件直徑大的粗加工中，選用刀尖圓弧半徑較大些。九、數(shù)控車(chē)床所用刀具的裝夾數(shù)控車(chē)床用刀具必須有穩(wěn)定的切削性能，能夠承受較高的切削速度，必須能較好地?cái)嘈?，能快速更換且能保證較高的換刀精度。為達(dá)到上述要求，數(shù)控車(chē)床應(yīng)有一個(gè)較為

27、完善的工具系統(tǒng)。數(shù)控車(chē)床用工具系統(tǒng)主要由兩部分組成：一部分是刀具，另一部分是刀夾（夾刀器）。數(shù)控車(chē)床用刀具的種類(lèi)較多，除各種車(chē)刀外，在車(chē)削中心上還有鉆頭、銑刀、鏜刀等。在車(chē)削加工中，目前主要使用各種機(jī)夾不重磨刀片，刀片種類(lèi)和所用材料品種很多。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（iso）對(duì)于不重磨刀片的各種型式的編碼和各種機(jī)夾夾緊刀片的方法均有統(tǒng)一規(guī)定。1. 利用轉(zhuǎn)塔刀架（或電動(dòng)刀架）及快換刀夾換刀的刀具及其裝夾 數(shù)控車(chē)床的刀架有多種形式，且各公司生產(chǎn)的車(chē)床其刀架結(jié)構(gòu)各不相同，所以各種數(shù)控車(chē)床所配的工具系統(tǒng)也各不相同。一般是把系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的精化刀具應(yīng)用到不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)塔刀架或快換刀架上，以達(dá)到快速更換的目的。2. 快換刀

28、夾 數(shù)控車(chē)床及車(chē)削中心也可采用快換車(chē)夾。3. 模塊式車(chē)削工具及其裝夾 轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位或更換刀夾（整體式）只更換刀具頭部，就能夠?qū)崿F(xiàn)快速換刀。 十、數(shù)控銑削刀具的選擇1. 選擇數(shù)控刀具應(yīng)該考慮的因素（1）被加工工件材料的類(lèi)別。常用材料有：有色金屬、黑色金屬和非金屬等不同材料。（2）被加工工件材料的性能。包括硬度、韌性、組織狀態(tài)等。（3）切削工藝的類(lèi)別。有車(chē)、鉆、銑、鏜，粗加工、半精加工、精加工、超精加工等。（4）被加工工件的幾何形狀（影響到連續(xù)切削或斷續(xù)切削、刀具的切入和退出角度）、零件精度（尺寸公差、形位公差、表面粗糙度）和加工余量等因素。（5）要求刀具能夠承受的切削用量（切削深度、進(jìn)給量、切削

29、速度）。（6）被加工工件的生產(chǎn)批量，它能直接影響到刀具的壽命。2. 數(shù)控銑床刀具主要為鏜銑削系統(tǒng)刀具。 鏜銑削系統(tǒng)刀具由刀片（刀具）、刀桿（或柄體）、主軸或刀片（刀具）、工作頭、連接桿、主柄、主軸組成。3. 銑刀類(lèi)型的選擇銑刀類(lèi)型應(yīng)與被加工工件的尺寸與表面形狀相適合。加工較大的平面應(yīng)該選擇面銑刀;加工凸臺(tái)、凹槽及平面輪廓應(yīng)選擇立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔可選擇鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀；曲面加工常采用球頭銑刀；加工曲面較平坦的部位常采用環(huán)形銑刀；加工空間曲面、模具型腔或凸模成型表面多選用模具銑刀；加工封閉的鍵槽造擇鍵槽銑刀。 4. 銑刀類(lèi)參數(shù)的選擇（1）面銑刀主要參數(shù)的選擇可轉(zhuǎn)位面銑刀的直徑為16

30、630mm。粗銑時(shí)，銑刀直徑應(yīng)小些，精銑時(shí)，銑刀直徑應(yīng)大些，盡量包容工件的整個(gè)加工寬度。因?yàn)殂娤骷庸r(shí)沖擊力較大，所以刀具前角要小些，硬質(zhì)合金刀具的前角應(yīng)更小。銑削加工強(qiáng)度和硬度高的材料可選用負(fù)前角。面銑刀的磨損主要發(fā)生在后刀面上，因此后角選取應(yīng)加大。（2）立銑刀主要參數(shù)的選擇根據(jù)工件的材料、刀具的加工性質(zhì)，立銑刀的參數(shù)與刀具角度的選取如表所示。 立銑刀前角后角的選擇工件材料前 角銑刀直徑后 角鋼10°-20°小于10mm25°鑄鐵10°-15°10-20mm20°鑄鐵10°-15°大于20mm16°選取

31、立銑刀可按推薦的下述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行。刀具半徑r應(yīng)該小于零件內(nèi)腔輪廓面的最小曲率半徑，一般取r=（0.80.9）。（1） 零件的加工高度h（1/4 1/6）r，以保證刀具具有足夠的剛度。（2） 對(duì)盲孔（深槽），選取=h+（510）mm（為刀具切削部分長(zhǎng)度，h為零件高度）。（3） 加工外形及通孔（槽），選取=h + r+（510）mm（r為刀尖半徑）。（4） 加工肋時(shí)，刀具直徑 d=（510）b (b為肋的厚度)。（5） 粗加工內(nèi)腔輪廓面時(shí)銑刀最大直徑dmax 按下式計(jì)算，參見(jiàn)圖2-23。式中： d 輪廓的最小凹圓角直徑； 圓角鄰邊夾角等分線上的精加工余量；1精加工余量； 圓角兩鄰邊的最小夾角。5.

32、 刀具長(zhǎng)度尺寸的確定刀具長(zhǎng)度一般是指主軸端面至刀尖的距離。其中包括刀柄和刀具兩部分。刀具長(zhǎng)度的確定原則是：在滿(mǎn)足各個(gè)部位加工要求的前提下，盡量減小刀具長(zhǎng)度，以便提高工具系統(tǒng)的剛性。制定加工工藝和程序編制時(shí)，一般只需初步估算出刀具長(zhǎng)度的范圍，以方便刀具的準(zhǔn)備。刀具長(zhǎng)度的確定是根據(jù)工件尺寸、工件在機(jī)床工作臺(tái)上的裝夾位置以及機(jī)床主軸端面距工作臺(tái)面或距工作臺(tái)中心的最大、最小距離等條件來(lái)決定的。加工部位在機(jī)床工作臺(tái)中心和機(jī)床主軸之間。刀具選取的最小長(zhǎng)度為：tl = abn + l + t1 + z0 式中；tl 刀具長(zhǎng)度；a 主軸端面至工作臺(tái)中心最大距離；b 主軸在z向的最大行程；n 加工表面距工作臺(tái)中

33、心距離； l 工件的加工深度尺寸；t1 鉆頭尖端錐度部分長(zhǎng)度，一般取t1 =0.3d (d為鉆頭直徑)；z0 刀具切出工件的長(zhǎng)度，一般取z0 =3 8mm。在加工中心與帶刀庫(kù)的數(shù)控銑床上一般采用模塊式工具系統(tǒng)，為提高加工效率，必須預(yù)先確定刀具長(zhǎng)度的尺寸。在不帶刀庫(kù)的數(shù)控銑床上雖然采用受動(dòng)換刀，但為了提高生產(chǎn)效率和保證加工精度，一般也需配置幾把模塊式的刀體（或快換銑夾頭），也需準(zhǔn)確地預(yù)先確定刀具長(zhǎng)度的尺寸。十一、對(duì)刀儀與對(duì)刀塊為提高調(diào)整精度并提高機(jī)床的開(kāi)動(dòng)率，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床工藝技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)，還應(yīng)事先測(cè)量出數(shù)控機(jī)床所需刀具的有關(guān)幾何尺寸。并將這些數(shù)據(jù)參數(shù)隨刀具提供給機(jī)床操作者，操作者根據(jù)這些參數(shù)直接

34、修改數(shù)控系統(tǒng)中有關(guān)的程序內(nèi)容和補(bǔ)償參數(shù)（如刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償?shù)龋?，即可直接加工零件。測(cè)量數(shù)控機(jī)床刀具幾何尺寸的裝置稱(chēng)為對(duì)刀儀。對(duì)于多刃數(shù)控刀具，對(duì)刀儀還起調(diào)刀的作用，是提高數(shù)控機(jī)床效率必不可少的裝備。根據(jù)對(duì)象的不同，對(duì)刀儀可分為數(shù)控車(chē)床對(duì)刀儀和數(shù)控鏜銑床、加工中心用對(duì)刀儀及綜合兩種功能的綜合對(duì)刀儀。對(duì)刀儀通常由以下幾部分組成： （1）刀柄定位機(jī)構(gòu) 刀柄定位基準(zhǔn)是測(cè)量的基準(zhǔn)，故應(yīng)有很高的精度要求，一般都要和機(jī)床主軸定位基準(zhǔn)的要求接近。定位機(jī)構(gòu)基本包括一個(gè)回轉(zhuǎn)精度很高、與刀柄錐面接觸很好、帶拉緊刀柄機(jī)構(gòu)的對(duì)刀儀主軸。該主軸的軸向尺寸基準(zhǔn)面與機(jī)床主軸相同，主軸能高精度回轉(zhuǎn)便于找出刀具上刀齒的

35、最高點(diǎn)，對(duì)刀儀主軸中心線對(duì)測(cè)量軸z、x有很高的平行度和垂直度要求。（2）測(cè)頭部分 接觸式測(cè)量用百分表（或扭簧儀）直接測(cè)刀齒最高點(diǎn)，測(cè)量精度可達(dá)（0.002 0.01mm）左右。 在數(shù)控車(chē)床和數(shù)控銑床的實(shí)際加工中也經(jīng)常使用對(duì)刀塊。對(duì)刀塊的形狀類(lèi)似于工具樣板，所以也叫對(duì)刀樣板。利用對(duì)刀塊的右上端對(duì)正被加工工件的軸端部位，對(duì)刀塊的下端用來(lái)校正刀具的刀尖位置，就可以準(zhǔn)確地對(duì)正刀尖與工件的尺寸位置大小。十二、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目2 數(shù)控刀具的加工演示訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目3 認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床的刀庫(kù)及其換刀機(jī)構(gòu)的部件（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求對(duì)照實(shí)物了解自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的組成與其工作原理，并建立數(shù)控刀具在數(shù)控機(jī)床上使用的感性認(rèn)識(shí)。（二）實(shí)驗(yàn)

36、儀器與設(shè)備：1. 配置siemens 數(shù)控系統(tǒng)（或funac數(shù)控系統(tǒng)）的數(shù)控車(chē)床一臺(tái)。2. 配置siemens 數(shù)控系統(tǒng)（或funac數(shù)控系統(tǒng)）的數(shù)控銑床（或加工中心）一臺(tái)。（三）相關(guān)知識(shí)概述1. 數(shù)控車(chē)床自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架轉(zhuǎn)位刀架是一種刀具存儲(chǔ)裝置，可同時(shí)安裝4、6、8、12把刀具不等，是一種數(shù)控車(chē)床專(zhuān)用的自動(dòng)化裝置。通過(guò)實(shí)際加工演示，認(rèn)真分析在數(shù)控車(chē)削加工中轉(zhuǎn)位刀架的轉(zhuǎn)位、定位和夾緊機(jī)構(gòu)的工作原理。數(shù)控車(chē)床的轉(zhuǎn)位式圓盤(pán)刀庫(kù)是在機(jī)床用六工位轉(zhuǎn)位刀架的基礎(chǔ)上的一種刀庫(kù)。從這一結(jié)構(gòu)中也可以看出，自動(dòng)換位刀架和自動(dòng)換刀刀庫(kù)就其刀具的存儲(chǔ)功能來(lái)講是一致的。2. 刀庫(kù)是加工中心的關(guān)鍵部件之一，它用來(lái)儲(chǔ)存和運(yùn)

37、送刀具。它的結(jié)構(gòu)形式很多，主要有盤(pán)式和鏈?zhǔn)絻煞N。盤(pán)式刀庫(kù)存儲(chǔ)容量較?。?0把刀以下），鏈?zhǔn)降稁?kù)存儲(chǔ)量較大。在加工過(guò)程中需要換刀時(shí)，控制系統(tǒng)選定刀具后，刀庫(kù)把選定的刀具運(yùn)行到特定的位置，準(zhǔn)備讓機(jī)械手取刀具（或由機(jī)床的主軸直接取刀）。有些大型的加工中心還裝有特殊的刀具運(yùn)輸裝置，可從刀庫(kù)上取出刀具送到換刀位置。就機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)講，刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)主要由刀具的運(yùn)送和定位機(jī)構(gòu)組成，運(yùn)動(dòng)速度要快，定位要準(zhǔn)。由于刀具在刀庫(kù)中的裝夾方法不同，刀庫(kù)結(jié)構(gòu)也會(huì)不同。同時(shí)要求各個(gè)刀具的刀柄在刀庫(kù)中的安裝位置必須一致，還要求固定可靠和便于新舊刀具的交換（取下和裝上）。3. 機(jī)械手是加工中心換刀機(jī)構(gòu)的核心部件。換刀時(shí)，機(jī)械手在機(jī)床

38、主軸（或刀架）與刀庫(kù)之間執(zhí)行交換新、舊刀具的任務(wù)。在一個(gè)換刀程序中要完成抓刀、拔刀、交換（新舊刀對(duì)調(diào)）、裝刀、復(fù)位等動(dòng)作。由于不同結(jié)構(gòu)的加工中心的刀庫(kù)形式、刀庫(kù)與主軸的相對(duì)位置、距離的不同，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)過(guò)程也不盡相同。目前使用最多的是回轉(zhuǎn)式單臂雙爪機(jī)械手。機(jī)械手通常有三個(gè)自由度：抓刀和復(fù)位是一個(gè)自由度，拔刀和裝刀是一個(gè)自由度，新、舊刀具位置交換是一個(gè)自由度。換刀動(dòng)作在加工過(guò)程中是一個(gè)輔助動(dòng)作，要求換刀時(shí)間盡量短。目前多數(shù)機(jī)械手的換刀時(shí)間為58s，少數(shù)可達(dá)0.7s。一般要求機(jī)械手動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠，特別是在高速旋轉(zhuǎn)中交換刀具時(shí)，刀具不能從機(jī)械手中甩出來(lái)，因此機(jī)械手必須具有相應(yīng)的鎖緊機(jī)

39、構(gòu)。機(jī)械手完成各個(gè)動(dòng)作是靠位置控制的。一個(gè)動(dòng)作結(jié)束后，必須發(fā)出一個(gè)信號(hào)給plc，以便啟動(dòng)下一個(gè)動(dòng)作。拆裝時(shí)要著重分析它的鎖緊機(jī)構(gòu)和各行程開(kāi)關(guān)的安裝位置。加工中心可以對(duì)工件完成多工序加工，在加工過(guò)程中需要自動(dòng)更換刀具。加工中心完成自動(dòng)更換刀具的系統(tǒng)稱(chēng)為自動(dòng)換刀系統(tǒng)。自動(dòng)換刀系統(tǒng)的主要指標(biāo)是刀庫(kù)容量、換刀可能性和換刀時(shí)間。這些指標(biāo)直接影響到加工中心的工藝性能和工作效率。無(wú)機(jī)械手換刀系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換刀可靠性較高，成本較低。其缺點(diǎn)是布局結(jié)構(gòu)受到了限制，刀庫(kù)容量小，換刀時(shí)間較長(zhǎng)（1020s），因此多用于中小型加工中心。在有機(jī)械手的自動(dòng)換刀系統(tǒng)中，刀庫(kù)的容量、形式、布局等都比較靈活。機(jī)械手的配置形

40、式有多種，可以是單臂的，也可以是雙臂的，甚至可以有主、輔機(jī)械手，這樣換刀時(shí)間可以縮短到幾秒，甚至零點(diǎn)幾秒。刀庫(kù)容量是由加工工藝需要來(lái)決定的。加工工藝需要是指一個(gè)工件在加工中心上一次裝夾需要多少種、多少把刀具才能完成加工。使用成組技術(shù)法對(duì)15000種工件進(jìn)行分組，并統(tǒng)計(jì)各種工件所需刀具數(shù)量的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，14把刀具就可完成70以上工件的鉆銑工藝，所以一般中小型立式加工中心配上1430把刀具的刀庫(kù)就能滿(mǎn)足7095工件的加工需要。常用的選刀方式有順序選刀和任意選刀兩種。順序選刀要求加工刀具嚴(yán)格按照加工過(guò)程中使用的順序放入刀庫(kù)中。任意選刀的換刀方式可以有刀座編碼、刀具編碼和記憶等方式。目前在絕大多數(shù)加工中心上使用的都是記憶式的任選換刀。在這種方式中，刀具號(hào)和刀具在刀庫(kù)中的位置（地址）都存在數(shù)控系統(tǒng)的pc中；刀庫(kù)中裝有位置檢測(cè)裝置，刀具在使用中無(wú)論位