數(shù)控刀具介紹

美、德、日等世界制造業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家無(wú)一例外都是刀具工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家。先進(jìn)刀具不但是推動(dòng)制造技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的重要?jiǎng)恿?，還是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低加工成本的重要手段。刀具與機(jī)床一直是互相制約又相互促進(jìn)的。今天先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)的主要裝備，它與同步發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)刀具一起共同推動(dòng)了加工技術(shù)的進(jìn)步，使制造技術(shù)進(jìn)入了數(shù)控加工的新時(shí)代。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)使學(xué)者掌握正確選用數(shù)控刀具所必備的基礎(chǔ)知識(shí)。

1數(shù)控刀具的基本特點(diǎn)數(shù)控刀具的材料數(shù)控刀具合理選用可轉(zhuǎn)位車刀的選用旋轉(zhuǎn)刀具的選擇工具系統(tǒng)選擇2切削刀具由傳統(tǒng)的機(jī)械工具實(shí)現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍，刀具的切削性能有顯著的提高。切削技術(shù)由傳統(tǒng)的切削工藝向創(chuàng)新制造工藝的飛躍，大大提高了切削加工的效率。刀具工業(yè)由脫離使用、脫離用戶的低級(jí)階段面向用戶、面向使用的高級(jí)階段的飛躍，成為用戶可利用的專業(yè)化的社會(huì)資源和合作伙伴。切削刀具從低值易耗品過(guò)渡到全面進(jìn)入“三高一專（高效率、高精度、高可靠性和專用化）”的數(shù)控刀具時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍；成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)；與現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展緊密相連，是應(yīng)用材料科學(xué)、制造科學(xué)、信息科學(xué)等領(lǐng)域的高科技成果的結(jié)晶。數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn)3數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn)數(shù)控刀具的基本特征數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。4數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn)5按照刀具結(jié)構(gòu)分：整體式：鉆頭、立銑刀等鑲嵌式：包括刀片采用焊接和機(jī)夾式數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn)特殊形式：復(fù)合式、減振式等機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛應(yīng)用，數(shù)量上已達(dá)到整個(gè)數(shù)控刀具的30%~40%，金屬切除率占總數(shù)的80%~90%6按照切削工藝分：車削刀具：外圓、內(nèi)孔、螺紋、成形車刀等銑削刀具：面銑刀、立銑刀、螺紋銑刀等數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn)鉆削刀具：鉆頭、鉸刀、絲錐等鏜削刀具：粗鏜刀、精鏜刀等車削刀具圖片銑削刀具圖片鉆削刀具圖片鏜削刀具圖片7外圓車刀內(nèi)孔車刀螺紋車刀數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn)常用車刀8面銑刀方肩銑刀仿形銑刀三面刃和螺紋銑刀整體硬質(zhì)合金銑刀數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn)常用銑刀9鉸刀鉆頭絲錐數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn)鉆削刀具10粗鏜刀精鏜刀數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn)鏜削刀具11數(shù)控刀具的材料切削刀具材料的硬度和韌性

1923年發(fā)明的硬質(zhì)合金(WC-Co)，其后因添加了TiC、TaC而改善了耐磨性，1969年開發(fā)了CVD技術(shù)，使涂層硬質(zhì)合金快速普及。自1974年起，開發(fā)了TiC-TiN系金屬陶瓷12數(shù)控刀具的材料高速鋼刀具

高速鋼(HSS)刀具過(guò)去曾經(jīng)是切削工具的主流，隨著數(shù)控機(jī)床等現(xiàn)代制造設(shè)備的廣泛應(yīng)用，大力開發(fā)了各種涂層和不涂層的高性能、高效率的高速鋼刀具，高速鋼憑藉其在強(qiáng)度、韌性、熱硬性及工藝性等方面優(yōu)良的綜合性能，在切削某些難加工材料以及在復(fù)雜刀具，特別是切齒刀具、拉刀和立銑刀造中仍有較大的比重。但經(jīng)過(guò)市場(chǎng)探索一些高端產(chǎn)品逐步已被硬質(zhì)合金工具代替。13硬質(zhì)合金刀具普通硬質(zhì)合金數(shù)控刀具的材料新型硬質(zhì)合金超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金涂層硬質(zhì)合金金屬陶瓷

粒徑在1μm以下，這種材料具有硬度高、韌性好、切削刀可靠性高等優(yōu)異性能保持了普通硬質(zhì)合金機(jī)體的強(qiáng)度和韌性，又使表面有很高的硬度和耐磨性TiC(N)基硬質(zhì)合金，其性能介于陶瓷和硬質(zhì)合金之間新型硬質(zhì)合金刀具加工實(shí)例14新型硬質(zhì)合金刀具加工實(shí)例數(shù)控刀具的材料加工示意圖加工切削參數(shù)毛坯尺寸和材料使用刀具主軸轉(zhuǎn)速(r/min)進(jìn)給速度(mm/min)背吃刀量(mm)加工深度(mm)100X80X50（HRC50）Φ8，4齒（超細(xì)晶硬質(zhì)合金）1000030000.21015數(shù)控刀具的材料陶瓷刀具不僅能對(duì)高硬度材料進(jìn)行粗、精加工，也可進(jìn)行銑削、刨削、斷續(xù)切削和毛坯拔荒粗車等沖擊力很大的加工；可加工傳統(tǒng)刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料；刀具耐用度比傳統(tǒng)刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數(shù)；可進(jìn)行高速切削或?qū)崿F(xiàn)“以車、銑代磨”，切削效率比傳統(tǒng)刀具高3-10倍。16數(shù)控刀具的材料超硬刀具是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：?jiǎn)尉Ы饎偸⒕劬Ы饎偸?PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金剛石等。超硬刀具主要是以金剛石和立方氮化硼為材料制作的刀具，其中以人造金剛石復(fù)合片(PCD)刀具及立方氮化硼復(fù)合片(PCBN)刀具占主導(dǎo)地位。許多切削加工概念，如綠色加工、以車代磨、以銑代磨、硬態(tài)加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的應(yīng)用而起，故超硬刀具已成為切削加工中不可缺少的重要手段。

超硬刀具加工實(shí)例17超硬刀具加工實(shí)例數(shù)控刀具的材料加工模具示意圖高速加工切削參數(shù)毛坯尺寸和材料使用刀具主軸轉(zhuǎn)速(r/min)進(jìn)給速度(mm/min)背吃刀量(mm)加工時(shí)間(min)60X60X50（HRC60）R1X8（CBN）2000020000.0250.318硬質(zhì)合金的分類和標(biāo)志P類數(shù)控刀具的材料

藍(lán)色（包括P01~P50),系高合金化的硬質(zhì)合金牌號(hào)。這類合金主要用于加工長(zhǎng)切屑的黑色金屬

M類，黃色（包括M10~M40），系中合化的硬質(zhì)合金牌號(hào)。這類合金為通用型，適于加工長(zhǎng)切屑或短切屑的黑色金屬及有色金屬

切削刀具用硬質(zhì)合金根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO分類，把所有牌號(hào)分成用顏色標(biāo)志的三大類，分別用P、M、K表示M類K類紅色（包括K10~K40），系單純WC的硬質(zhì)合金牌號(hào)。主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料19數(shù)控刀具的材料

課堂討論根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO分類的硬質(zhì)合金牌號(hào)P、M、K，分別相當(dāng)于我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的哪一類硬質(zhì)合金？20形狀代號(hào)1代號(hào)刀片名稱Ｎ正六角形Ｏ正八角形Ｐ正五角形Ｓ正方形Ｔ正三角形Ｃ菱形頂角80度Ｄ菱形頂角55度E菱形頂角75度數(shù)控刀具的代號(hào)刀片形狀21代號(hào)刀片名稱Ｆ菱形頂角50度Ｍ菱形頂角86度Ｖ菱形頂角35度Ｗ等邊不等方形Ｌ長(zhǎng)方形Ａ平形四邊形85度Ｂ平形四邊形82度Ｋ平形四邊形55度Ｒ圓形形狀代號(hào)2數(shù)控刀具的代號(hào)形狀22后角代號(hào)1代號(hào)后角（度）

A3B5C7D15E20數(shù)控刀具的代號(hào)形狀23其它的后角代號(hào)后角（度）

F25G30N0P11O后角是指對(duì)主切削刃法向后角后角代號(hào)2數(shù)控刀具的代號(hào)形狀24精度代號(hào)1刀尖高度內(nèi)接圓允差厚度允差允差(mm)∮D1(mm)S1(mm)

A

±0.005

±0.025

±0.025

F±0.005±0.013±0.025C±0.013±0.013±0.025H±0.013±0.013±0.025E±0.025±0.025±0.025G±0.025±0.025±0.13J±0.05±0.05-0.15±0.025K*±0.013±0.05-0.15±0.025L*±0.025±0.05-0.15±0.025M*±0.08-0.18±0.05-0.15±0.13數(shù)控刀具的代號(hào)代號(hào)25代號(hào)刀尖高度內(nèi)接圓允差厚度允差允差(mm)∮D1(mm)S1(mm)N*±0.08-0.18±0.05-0.15±0.025U*±0.13-0.38±0.08-0.25±0.13

?。硎酒鋫?cè)面不研磨的刀片精度代號(hào)2數(shù)控刀具的代號(hào)26精度代號(hào)3數(shù)控刀具的代號(hào)27槽、孔代號(hào)數(shù)控刀具的代號(hào)28切削刃長(zhǎng)度代號(hào)和內(nèi)接圓代號(hào)數(shù)控刀具的代號(hào)29刀具厚度代號(hào)代號(hào)刀片厚度（ｍｍ）

S11.39011.59T01.79022.38T22.78033.18T33.97044.76066.35077.94099.52數(shù)控刀具的代號(hào)30刀尖圓弧代號(hào)代號(hào)圓弧頭半徑（ｍｍ）代號(hào)圓弧頭半徑（ｍｍ）

00無(wú)圓角V0.03

V50.05010.1020.2040.4080.8121.2161.6202.0242.4282.8323.2刀片直徑尺寸00(INCH)M0(mm)圓形刀片數(shù)控刀具的代號(hào)31刃口處理代號(hào)數(shù)控刀具的代號(hào)32切削方向代號(hào)數(shù)控刀具的代號(hào)33刀片斷屑槽代號(hào)數(shù)控刀具的代號(hào)34標(biāo)記示例數(shù)控刀具的代號(hào)TNUM160408R-A4斷屑槽型號(hào)式為A型，寬度為4mm切屑方向?yàn)橛仪械都鈭A角半徑為0.8mm刀片厚度為4.76mm刀片切屑刃長(zhǎng)為16.5mm刀片單面有斷屑槽，有圓形固定孔刀片允許偏差等級(jí)為U級(jí)刀片法向后角為0°刀片形狀為正三角形35

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷地推進(jìn)，現(xiàn)代企業(yè)在高目標(biāo)和低成本的追求過(guò)程中，已逐漸改變了傳統(tǒng)的“大而全”、“小而全”的模式，取而代之的是以投入最小的人力、物力獲得最大效益的“主題”生產(chǎn)。體現(xiàn)在金屬切削刀具領(lǐng)域，成本已不再是簡(jiǎn)單的購(gòu)買刀具的費(fèi)用，一方面，采用什么樣的刀具會(huì)影響到產(chǎn)品工藝、機(jī)床的選型和配置、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量等，因而受到越來(lái)越多的重視；另一方面，自制刀具是否劃算？人力物力的投入也成為企業(yè)考慮的問(wèn)題。企業(yè)內(nèi)部的成本核算推進(jìn)了生產(chǎn)過(guò)程的專業(yè)化服務(wù)。因此，對(duì)一般機(jī)械加工企業(yè)來(lái)說(shuō)，刀具的配置，更多的是如何選、如何用，而不是在如何設(shè)計(jì)與制造上。

數(shù)控刀具合理選用36數(shù)控刀具合理選用37可轉(zhuǎn)位車刀的選用刀片的夾緊方式

各種夾緊方式是為適用于不同的應(yīng)用范圍設(shè)計(jì)的。為了幫助您選擇具體工序的最佳刀具，按照適合性對(duì)它們分類，適合性有1-3個(gè)等級(jí)，3為最佳選擇。

山特維克可樂(lè)滿車刀的夾緊方式選擇38可轉(zhuǎn)位車刀的選用刀片形狀的選擇正型（前角）刀片：對(duì)于內(nèi)輪廓加工，小型機(jī)床加工，工藝系統(tǒng)剛性較差和工件結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜應(yīng)優(yōu)先選擇正型刀片。負(fù)型（前角）刀片：對(duì)于外圓加工，金屬切除率高和加工條件較差時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇負(fù)型刀片。39可轉(zhuǎn)位車刀的選用刀片形狀的選擇根據(jù)加工輪廓選擇刀片形狀一般外圓車削常用80°凸三角形、四方形和80°菱形刀片；仿形加工常用55°、35°菱形和圓形刀片；在機(jī)床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應(yīng)選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。40刀具前角的作用大負(fù)前角用于切削硬材料需切削刃強(qiáng)度大，以適應(yīng)斷續(xù)切削、切削含黑皮表面層的加工條件大正前角用于切削軟質(zhì)材料

易切削材料

被加工材料及機(jī)床剛性差時(shí)前角對(duì)切削力、切屑排出、切削、刀具耐用度影響都很大前角的影響1.正前角大，切削刃鋒利。2.前角每增加1°，切削功率減少1％。3.正前角大，刀刃強(qiáng)度下降；負(fù)前角過(guò)大，切削力增加。

41刀具后角的作用后角的影響1.后角大，后刀面磨損小。2.后角大，刀尖強(qiáng)度下降。小后角用于切削硬材料需切削刃強(qiáng)度高時(shí)大后角用于切削軟材料切削易加工硬化的材料42主偏角的作用主偏角的影響1。進(jìn)給量相同時(shí)，余偏角大，刀片與切屑接觸的長(zhǎng)度增加，切削厚度變薄，使切削力分散作用在長(zhǎng)的刀刃上，刀具耐用度得以提高。2。主偏角小，分力a‘也隨之增加，加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，易發(fā)生撓曲。3。主偏角小，切屑處力性能變差。4。主偏角銷，切削厚度變薄，切削寬度增加，將使切屑難以碎斷。

大主偏角用于切深小的精加工切削細(xì)而長(zhǎng)的工件機(jī)床剛性差時(shí)小主偏角用于工件硬度高，切削溫度大時(shí)大直徑零件的粗加工機(jī)床剛性高時(shí)余偏角等于90°減主偏角，其作用是緩和沖擊力，對(duì)進(jìn)給力，背向力，切削厚度都有影響43副偏角的作用副偏角具有減少已加工表面與刀具摩擦的功能。一般為5°～15°。副偏角的影響1.副偏角小，切削刃強(qiáng)度增加，但刀尖易發(fā)熱。2.副偏角小，背向力增加，切削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)。3.粗加工時(shí)副偏角宜小些；而精加工時(shí)副偏角則宜大些。44刃傾角的作用刃傾角的影響1.刃傾角為負(fù)時(shí)，切屑流向工件；為正時(shí)，反向排出。2.刃傾角為負(fù)時(shí)，切削刃強(qiáng)度增大，但切削背向力也增加，易產(chǎn)生振動(dòng)。刃傾角是前刀面傾斜的角度。重切削時(shí)，切削開始點(diǎn)的刀尖上要承受很大的沖擊力，為防止刀尖受此力而發(fā)生脆性損傷，故需有刃傾角。推薦車削時(shí)為3°～5°；銑削時(shí)10°～15°45刀尖圓弧半徑的作用刀尖圓弧半徑的影響1.刀尖圓弧半徑大，表面粗糙度下降。2.刀尖圓弧半徑大，刀刃強(qiáng)度增加。3.刀尖圓弧半徑過(guò)大，切削力增加，易產(chǎn)生振動(dòng)。4.刀尖圓弧半徑大，刀具前、后面磨損減小。5.刀尖圓弧半徑過(guò)大，切屑處理性能惡化。

刀尖圓弧半徑對(duì)刀尖的強(qiáng)度及加工表面粗糙度影響很大，

一般適宜值選進(jìn)給量的2～3倍。刀尖圓弧小用于切深削的精加工。細(xì)長(zhǎng)軸加工。機(jī)床剛性差時(shí)。刀尖圓弧大用于需要刀刃強(qiáng)度高的黑皮切削，斷續(xù)切削。大直徑工件的粗加工。機(jī)床剛性好時(shí)。46可轉(zhuǎn)位車刀的選用切削范圍代號(hào)斷屑槽形狀特點(diǎn)精加工切削FH

精加工專用斷屑槽輕切削SH

適合用于小切深,大進(jìn)給大的前角刃口鋒利中切削MV

適用于仿形向上切削加工正角刀棱鋒利準(zhǔn)重切削GH

大進(jìn)給粗加工斷續(xù)、黑皮切削兩面均有斷屑槽重切削HX

不等棱邊刀刃不僅刀刃鋒利且強(qiáng)度也好連續(xù)或繼續(xù)加工均適合斷屑槽的參數(shù)直接影響到切削的卷曲和折斷，目前刀片的斷屑槽形式較多，各種斷屑槽刀片的使用情況不盡相同，選用時(shí)一般參照具體的產(chǎn)品樣本MITSUBISHI推薦的適用于加工鋼材的斷屑槽形47可轉(zhuǎn)位銑刀的選用特點(diǎn)可轉(zhuǎn)位銑刀的選用類型的選擇可轉(zhuǎn)位面銑刀、立銑刀、槽銑刀、專用銑刀等可轉(zhuǎn)位銑刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角等。為滿足不同的加工需要，有多種角度組合型式。刀片牌號(hào)和斷屑槽形的選擇可轉(zhuǎn)位銑刀直徑的選用主要取決于設(shè)備的規(guī)格和工件的加工尺寸。為滿足不同用戶的需要，同一直徑的可轉(zhuǎn)位銑刀一般有粗齒、中齒、密齒三種類型。齒數(shù)的選擇角度的選擇直徑的選擇合理選擇刀片硬質(zhì)合金牌號(hào)的主要依據(jù)是被加工材料的性能和硬質(zhì)合金的性能。用于銑削的刀片槽形一般有輕型、中型和重型。旋轉(zhuǎn)刀具的選擇48可轉(zhuǎn)位銑刀類型的選擇可轉(zhuǎn)位銑刀的類型可轉(zhuǎn)位面銑刀：主要用于加工較大平面選擇，主要有平面粗銑刀、平面精銑刀、平面粗精復(fù)合銑刀三種。

可轉(zhuǎn)位槽銑刀：主要有三面刃銑刀、兩面刃銑刀、精切槽銑刀。旋轉(zhuǎn)刀具的選擇可轉(zhuǎn)位立銑刀：主要用于加工凸臺(tái)、凹槽、小平面、曲面等。主要有立銑刀、孔槽銑刀、球頭立銑刀、R立銑刀、T型槽銑刀、倒角銑刀、螺旋立銑刀、套式螺旋立銑刀等?？赊D(zhuǎn)位專用銑刀：用于加工某些特定零件，其型式和尺寸取決于所用機(jī)床和零件的加工要求。49可轉(zhuǎn)位銑刀齒數(shù)（齒距）的選擇可轉(zhuǎn)