模塊八 數(shù)控機(jī)床刀具與數(shù)控工具系統(tǒng)

金屬切削原理與刀具（第二版）全國高等職業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)教材中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社金屬切削原理與刀具（第二版）目錄CONTENTS模塊一

金屬切削與刀具基本知識(shí)

模塊二

切削加工的主要規(guī)律

模塊三

切削加工質(zhì)量與效率

模塊四

車刀

模塊五

銑刀

模塊六

孔加工與螺紋刀具

模塊七

砂輪

模塊八

數(shù)控機(jī)床刀具與數(shù)控工具系統(tǒng)

金屬切削原理與刀具（第二版）任務(wù)一

數(shù)控機(jī)床刀具知識(shí)點(diǎn)：◎數(shù)控機(jī)床刀具的特點(diǎn)?！虺Ｓ脭?shù)控機(jī)床刀具?！驍?shù)控機(jī)床刀具的失效形式及解決辦法。能力點(diǎn)：◎熟悉數(shù)控機(jī)床刀具與傳統(tǒng)刀具的區(qū)別。金屬切削原理與刀具（第二版）一、任務(wù)提出數(shù)控機(jī)床刀具是指在數(shù)控機(jī)床上所使用的刀具，主要包括數(shù)控車床刀具、數(shù)控銑床刀具和加工中心刀具。為保證數(shù)控機(jī)床的加工精度、提高生產(chǎn)效率、降低刀具消耗，數(shù)控機(jī)床刀具得到了很快發(fā)展，形成了多種系列。因而，對(duì)數(shù)控機(jī)床刀具的選用提出了更高要求，如可靠斷屑、高壽命、快速調(diào)整與更換等。那么，數(shù)控機(jī)床刀具與傳統(tǒng)（普通）機(jī)床刀具區(qū)別何在呢？金屬切削原理與刀具（第二版）二、任務(wù)分析要弄清數(shù)控機(jī)床刀具與傳統(tǒng)（普通）機(jī)床刀具的區(qū)別，必須清楚數(shù)控機(jī)床刀具的特點(diǎn)、常用數(shù)控機(jī)床刀具、數(shù)控機(jī)床刀具切削部分材料和數(shù)控機(jī)床刀具的失效形式及解決辦法等。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備數(shù)控機(jī)床刀具必須具備如下特點(diǎn)，以達(dá)到數(shù)控加工的目的。（1）穩(wěn)定可靠的切削性能和壽命（2）很高的切削效率和精度（3）可靠的斷屑、卷屑和排屑（4）高度的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化（5）快速轉(zhuǎn)位、換刀及精確預(yù)調(diào)（6）良好的在線監(jiān)測(cè)及尺寸補(bǔ)償（7）完善的刀具數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)1、數(shù)控機(jī)床刀具的特點(diǎn)金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備（1）數(shù)控車床刀具為方便選用，數(shù)控車床刀具通常從用途、切削刃形狀、結(jié)構(gòu)三方面進(jìn)行分類。1）按用途分類數(shù)控車床刀具按用途，可分為外圓車刀、內(nèi)孔車刀、螺紋車刀、車槽刀和切斷刀等類型，如圖所示。2、常用數(shù)控機(jī)床刀具金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備2）按切削刃形狀分類數(shù)控車床刀具按切削刃形狀，可分為尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀三種類型。尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖由直線形的主切削刃和副切削刃相交構(gòu)成，其加工特點(diǎn)是工件的加工輪廓由刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡決定，如圖所示。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備圓弧形車刀是以一圓度誤差或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃為特征的車刀，如圖所示。圓弧形車刀的刀位點(diǎn)在該圓弧的圓心上。成形車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀切削刃的形狀和尺寸決定。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備3）按結(jié)構(gòu)分類數(shù)控車床刀具按結(jié)構(gòu)可分為整體式、焊接式、機(jī)夾式和可轉(zhuǎn)位式，并主要采用可轉(zhuǎn)位式結(jié)構(gòu)。數(shù)控車床用可轉(zhuǎn)位式車刀的要求、特點(diǎn)和目的見表。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備（2）數(shù)控銑床刀具數(shù)控銑床刀具主要有面銑刀、立銑刀、螺紋銑刀和孔加工刀具等，且主要采用可轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)。1）面銑刀面銑刀主要用于加工較大平面，如圖所示。面銑刀的圓周表面和端面上均有切削刃，圓周表面切削刃為主切削刃，端面切削刃為副切削刃。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備面銑刀采用不同的槽型和角度組合形式。就刀片槽型而言，以Sandvic可轉(zhuǎn)位刀片為例，通常有輕載（L,良好工況）、中載（M,一般工況）、重載（H,惡劣工況）之分，如圖所示。采用圓刀片可轉(zhuǎn)位面銑刀，不僅能進(jìn)行面銑，還能進(jìn)行插銑、曲面銑等。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備2）立銑刀立銑刀一般用于加工凹槽、較小臺(tái)階面及平面輪廓，如圖所示。數(shù)控立銑刀一般做成螺旋刀齒，其圓柱表面和端面上都有刀齒，圓柱表面的切削刃為主切削刃，端面上的切削刃為副切削刃。數(shù)控立銑刀的軸向長(zhǎng)度一般較長(zhǎng)，刀齒數(shù)比較少、容屑槽圓弧半徑大。大直徑立銑刀還可制成不等齒距結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)抗振作用，使切削過程平穩(wěn)。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備模具銑刀，包括圓錐形、圓柱形球頭、圓錐形球頭三種結(jié)構(gòu)形式，球頭或端面上布滿切削刃是其特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)徑向和軸向進(jìn)給，主要用于金屬模具型面的加工，如圖所示。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備3）螺紋銑刀螺紋銑刀用于內(nèi)、外螺紋的數(shù)控銑削加工。螺紋銑刀有圓柱螺紋銑刀和機(jī)夾螺紋銑刀兩種，見表。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備4）孔加工刀具數(shù)控銑床上使用的孔加工刀具分為鉆削刀具和鏜削刀具。常用的鉆削刀具有中心鉆、麻花鉆、硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位式鉆頭、加工中心槍鉆等；鏜削刀具有單刃鏜刀、雙刃鏜刀、三刃鏜刀之分，如圖所示。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備數(shù)控車削刀具常見的失效形式有后面磨損、溝槽磨損、切削刃微裂紋、前面月牙洼磨損、塑性變形、積屑瘤、崩刃、熱裂、部分脫落（陶瓷刀片）等，可轉(zhuǎn)位面銑刀常見的失效形式有后面磨損、溝槽磨損、切削刃微裂紋、崩刃、積屑瘤、表面粗糙、振動(dòng)等。生產(chǎn)實(shí)際中，可通過正確選擇刀具切削部分材料、合理選擇切削刀片槽型及幾何參數(shù)、合理選擇切削用量、合理選擇切削液及提高工藝系統(tǒng)剛度來改善和解決數(shù)控機(jī)床刀具失效問題。3、數(shù)控機(jī)床刀具的失效形式及解決辦法金屬切削原理與刀具（第二版）四、任務(wù)實(shí)施數(shù)控機(jī)床刀具與傳統(tǒng)（普通）機(jī)床刀具的區(qū)別見表。金屬切削原理與刀具（第二版）五、知識(shí)鏈接數(shù)控機(jī)床刀具尺寸預(yù)調(diào)儀數(shù)控機(jī)床刀具尺寸預(yù)調(diào)包括軸向和徑向尺寸、角度等的調(diào)整和測(cè)量。以前的預(yù)調(diào)工作采用通用量具和夾具組成的預(yù)調(diào)裝置來進(jìn)行，現(xiàn)已被性能完善的專用預(yù)調(diào)儀（如圖所示）所替代。按功能，預(yù)調(diào)儀有鏜銑類、車削類和綜合類之分；按精度，預(yù)調(diào)儀有普通級(jí)和精密級(jí)之分。選用時(shí)，應(yīng)與數(shù)控機(jī)床相適應(yīng)，精度應(yīng)根據(jù)加工零件的尺寸精度而定。金屬切削原理與刀具（第二版）六、思考與練習(xí)試說出如圖所示三種數(shù)控刀具的名稱及用途。a）b）c）金屬切削原理與刀具（第二版）任務(wù)二

數(shù)控工具系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)：◎工具系統(tǒng)概念?！蚬ぞ呦到y(tǒng)分類?！蜱M銑類工具系統(tǒng)。能力點(diǎn)：◎能識(shí)別刀柄規(guī)格型號(hào)。金屬切削原理與刀具（第二版）一、任務(wù)提出加工中心是目前產(chǎn)量最高、應(yīng)用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。它主要用于箱體類零件和復(fù)雜曲面零件的加工，能把銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋等功能集中在一臺(tái)設(shè)備上。由于它具有自動(dòng)選刀、換刀功能，所以工件經(jīng)一次裝夾后，可自動(dòng)完成或接近完成工件各表面的所有加工工序。表中所列為在VDF-850立式加工中心上完成某項(xiàng)目加工所需刀具清單及規(guī)格型號(hào)（部分內(nèi)容），其中刀柄的規(guī)格型號(hào)如何表示呢？金屬切削原理與刀具（第二版）一、任務(wù)提出金屬切削原理與刀具（第二版）二、任務(wù)分析工序集中的特點(diǎn)決定了加工中心在一次裝夾中要經(jīng)過多次換刀完成多工序的加工，所以加工中心對(duì)零件各加工部位往往選用不同的刀具，包括鉆削、鏜削、銑削、鉸削刀具及螺紋加工刀具等。因此，必須有數(shù)控工具系統(tǒng)及自動(dòng)換刀裝置，以便選用不同的刀具來完成不同工序的加工。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備工具系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床與數(shù)控加工刀具的接口，是針對(duì)數(shù)控機(jī)床要求與之配套的刀具必須可快換和高效切削而發(fā)展起來的輔助系統(tǒng)，它能實(shí)現(xiàn)刀具快換所必需的定位、夾持、拉緊、動(dòng)力傳遞和刀具保護(hù)等。（1）工具系統(tǒng)應(yīng)滿足的要求工具系統(tǒng)應(yīng)在換刀精度和定位精度、刀具壽命、剛度、加工切屑、裝卸和調(diào)整、三化（標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化）等方面達(dá)到較高要求，還能降低刀具制造成本，減少刀具數(shù)量，擴(kuò)展刀具的適用范圍，有利于數(shù)控編程和工具管理。1、工具系統(tǒng)概要金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備（2）數(shù)控加工工具系統(tǒng)的分類金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備鏜銑類數(shù)控工具系統(tǒng)是鏜銑床主軸到刀具之間的各種連接刀柄的總稱，如圖所示。2、鏜銑類工具系統(tǒng)金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備鏜銑類數(shù)控工具系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)又可分為整體式結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)兩大類。（1）TSG整體式工具系統(tǒng)在整體式結(jié)構(gòu)鏜銑類工具系統(tǒng)中，每把工具的柄部與工作部分連成一體，不同品種和規(guī)格的工作部分都必須加工出一個(gè)能與機(jī)床相連接的柄部，我國的TSG82就屬于這類工具系統(tǒng)，如圖所示。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備（2）TMG模塊式工具系統(tǒng)模塊式工具系統(tǒng)就是將工具的柄部和工作部分分割開來，制成各種系列化的模塊，然后經(jīng)過不同規(guī)格的中間模塊，組成各種不同用途、不同規(guī)格的模塊式工具。各類模塊式工具系統(tǒng)區(qū)別主要在于模塊之間的定位方式和鎖緊方式不同，但都是由主柄模塊、中間模塊和工作模塊三部分所組成。如圖所示為Sandvik模塊式工具系統(tǒng)示例，其中，主柄模塊直接與機(jī)床主軸連接，中間模塊用于加長(zhǎng)工具軸向尺寸和變換連接直徑，工作模塊則用于裝夾各種切削刀具。金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備最具代表性的產(chǎn)品是HSK刀柄（德國）、KM刀柄（美國）和Big-plus刀柄（日本）。（1）HSK刀柄HSK刀柄為雙面定位型空心刀柄，是一種錐度為1∶10的短錐面工具系統(tǒng)，如圖所示。HSK刀柄由錐面和端面共同實(shí)現(xiàn)定位和夾緊。3、新型高速銑削工具系統(tǒng)金屬切削原理與刀具（第二版）三、知識(shí)準(zhǔn)備（2）KM刀柄KM刀柄基本形狀與HSK刀柄相似，采用1∶10短錐配合，錐體尾部有鍵槽，用錐面和端面同時(shí)定位。（3）Big-plus刀柄Big-plus刀柄的錐度仍為7∶24。如圖所示為Big-plus刀柄與BT刀柄拉緊后的比較。金屬切削原理與刀具（第二版）四、任務(wù)實(shí)施加工中心主軸與刀具連接用刀柄屬TSG整體式工具系統(tǒng)，其型號(hào)由五個(gè)部分組成，具體表示方法如下：1、柄部形式工具柄部一般采用7∶24圓錐柄，并通過拉釘固定在主軸錐孔中。這種柄部不自鎖，并且與直柄相比有高的定心精度和剛度。金屬切削原理與刀具（第二版）四、任務(wù)實(shí)施圓錐柄與拉釘都已標(biāo)準(zhǔn)化。常用的工具柄部形式有JT、BT和ST三種。鏜刀類刀柄自身帶有刀頭，可用于粗、精鏜。有的刀柄則需要接桿或標(biāo)準(zhǔn)刀具才能組裝成一把完整的刀具。2、柄部尺寸對(duì)于圓柱柄，表示直徑（如32）；對(duì)于錐柄，則表示相應(yīng)的ISO錐度號(hào)（如40）。7∶24錐柄的錐度號(hào)有25、30、40、45、50和60等，如50和40分別代表大端直徑為69.85mm和44.45mm的7∶24錐度。大規(guī)格50、60號(hào)錐柄適用于重型切削機(jī)床，小規(guī)格25、30號(hào)錐柄適用于高速輕型切削機(jī)床。金屬切削原理與刀具（第二版）四、任務(wù)實(shí)施3、用途代碼用途代號(hào)表示工具的用途。4、工具規(guī)格用途代碼后的數(shù)字表示工具的工作特性，其含義隨工具的不同而異。5、工具長(zhǎng)度表示工具的設(shè)計(jì)工作長(zhǎng)度（錐柄大端直徑處到端面的距離）。金屬切削原理與刀具（第二版）五、知識(shí)鏈接數(shù)控車削工具系統(tǒng)數(shù)控車削工具系統(tǒng)是車刀刀架與刀具之間的連接環(huán)節(jié)的總稱，它的作用是使刀具能快速更換和定位，并傳遞回轉(zhuǎn)刀具所需的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它通常是固定在回轉(zhuǎn)刀架上。數(shù)控車削工具系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)與機(jī)床刀架的結(jié)構(gòu)形式、刀具