1、美、德、日等世界制造業(yè)發(fā)達(dá)的國家無一例外都是刀具工業(yè)先進(jìn)的國家。先進(jìn)刀具不但是推動制造技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的重要動力，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)展起來的先進(jìn)刀具一起共同推動了加工技術(shù)的進(jìn)步，使制造技術(shù)進(jìn)入了數(shù)控加工的新時代。通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握正確選用數(shù)控刀具所必備的基礎(chǔ)知識。,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,切削刀具由傳統(tǒng)的機(jī)械工具實現(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

2、躍，大大提高了切削加工的效率。刀具工業(yè)由脫離使用、脫離用戶的低級階段向面向用戶、面向使用的高級階段的飛躍，成為用戶可利用的專業(yè)化的社會資源和合作伙伴。切削刀具從低值易耗品過渡到全面進(jìn)入“三高一專（高效率、高精度、高可靠性和專用化）”的數(shù)控刀具時代，實現(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),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)床動力頭上，

3、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。,數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn),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)到整個數(shù)控刀具的30%40%，金屬切除率占總數(shù)的80%90%,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,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,面銑

4、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,鉸刀,鉆頭,絲錐,數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn),鉆削刀具,粗鏜刀,精鏜刀,數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn),鏜削刀具,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,數(shù)控刀具的材料,高速鋼刀具,高速鋼(HSS)刀具過去曾經(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

5、、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)過市場探索一些高端產(chǎn)品逐步已被硬質(zhì)合金工具代替。,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1m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)合金刀具加工實例,新型硬質(zhì)合金刀具加工實例,數(shù)控刀具的材料,加工示意圖,加工切削參數(shù),數(shù)控刀具的材料,陶瓷刀具,不僅能對

6、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。,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：單晶金剛石、聚晶金剛石(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

7、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。,超硬刀具加工實例,超硬刀具加工實例,數(shù)控刀具的材料,加工模具示意圖,高速加工切削參數(shù),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P01P50),系高合金化的硬質(zhì)合金牌號。這類合金主要用于加工長切屑的黑色金屬,M類，黃色（包括M10M40），系中合化的硬質(zhì)合金牌號。這類合金為通用型，適于加工長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)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO分類，把所有牌號分成用顏色標(biāo)志的三大類，分別用P、M、K表示,M類,K類,紅色（包括K10K40），系單純WC的硬質(zhì)合金牌號。主要

8、用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料,數(shù)控刀具的材料,課堂討論,根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO分類的硬質(zhì)合金牌號P、M、K，分別相當(dāng)于我國國家標(biāo)準(zhǔn)的哪一類硬質(zhì)合金？,市場經(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，成本已不再是簡單的購買刀具的費(fèi)用，一方面，采用什么樣的刀具會影響到產(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)考慮的問題。企業(yè)內(nèi)部的成本核算推進(jìn)了生產(chǎn)過程的專業(yè)化

9、服務(wù)。因此，對一般機(jī)械加工企業(yè)來說，刀具的配置，更多的是如何選、如何用，而不是在如何設(shè)計與制造上。,數(shù)控刀具合理選用,數(shù)控刀具合理選用,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)計的。為了幫助您選擇具體工序的最佳刀具，按照適合性對它們分類，適合性有1-3個等級，3為最佳選擇。,山特維克可樂滿車刀的夾緊方式選擇,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,刀片形狀的選擇,正型（前角）刀片：對于內(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：對于外圓加工，金屬切除率高和加工條件較差時應(yīng)優(yōu)先選擇負(fù)型刀片。,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,刀片形狀的選擇,根據(jù)

10、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。,刀具前角的作用,前角對切削力、切屑排出、切削、刀具耐用度影響都很大,刀具后角的作用,主偏角的作用,余偏角等于90減主偏角，其作用是緩和沖擊力，對進(jìn)給力，背向力，切削厚度都有影響,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515,刃傾角的作用,刃傾角是前刀面傾斜的角度。重切削時，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

11、為35；銑削時1015,刀尖圓弧半徑的作用,刀尖圓弧半徑對刀尖的強(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23倍,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,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,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

12、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,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、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,可轉(zhuǎn)位專

13、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,可轉(zhuǎn)位銑刀齒數(shù)（齒距）的選擇,可轉(zhuǎn)位銑刀的齒數(shù),粗齒銑刀：大余量粗加工、軟材料、切削寬度較大、機(jī)床功率較小,中齒銑刀：通用系列，使用范圍廣泛，具有較高的金屬切除率和切削穩(wěn)定性,密齒銑刀：用于鑄鐵、鋁合金和有色金屬的大進(jìn)給速度切削加工,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,不等分齒距銑刀：防止工藝系統(tǒng)出現(xiàn)共振，使切削平穩(wěn)，在鑄鋼、鑄鐵件的大余量粗加工中建議優(yōu)先選用不等分齒距的銑刀,可轉(zhuǎn)位銑刀角度的選擇,可轉(zhuǎn)位銑刀的角度,主偏角：可轉(zhuǎn)位銑刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等幾種,前角：銑刀的前角可分解為徑向前角和軸向前角。常用的前角組

14、合形式如下：雙負(fù)前角、雙正前角、正負(fù)前角(軸向正前角、徑向負(fù)前角)三種,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,各種角度中最主要的是主偏角和前角(制造廠的產(chǎn)品樣本中對刀具的主偏角和前角一般都有明確說明),銑刀角度的功能,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,刀片牌號和斷屑槽形的選擇,可轉(zhuǎn)位銑刀刀片牌號和斷屑槽形,一般用戶選用可轉(zhuǎn)位銑刀時，均由刀具制造廠根據(jù)用戶加工的材料及加工條件配備相應(yīng)牌號的硬質(zhì)合金刀片,P類合金（含金屬陶瓷）：P01P05P10P15P20P25P30P40P50,M類合金：M10M20M30M40,K類合金：K01K10K20K30K40,斷屑槽形的選擇,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,面銑刀切削刃各角度的功能,旋轉(zhuǎn)

15、刀具的選擇,基本刃形,前角的正負(fù),基本刃形的組合,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,45面銑刀,為一般加工首選，背向力大，約等于進(jìn)給力。加工薄壁零件時，工件會發(fā)生撓曲，導(dǎo)致加工精度下降。切削鑄鐵時，有利于防止工件邊緣產(chǎn)生崩落,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,面銑加工視頻,90面銑刀,適用于薄壁零件、裝夾較差的零件和要求準(zhǔn)確90成形場合，進(jìn)給力等于切削力，進(jìn)給抗力大，易振動，要求機(jī)床具有較大功率和剛性,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,方肩銑加工視頻,方肩銑刀,銑削開放或封閉的槽、面或孔時均有上佳表現(xiàn),旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,各種高效銑削方法,視頻：插銑,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,多功能圓刀片銑刀,刀片可多次轉(zhuǎn)位，切削刃強(qiáng)度高，切削刃強(qiáng)度高；隨切深不同，其主偏角和

16、切屑負(fù)載均會變化，切屑很薄，最適合加工耐熱合金,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,視頻：插銑,球頭立銑刀,通用性：仿形銑和曲面銑，以坡走銑或螺旋插補(bǔ)銑加工型腔適用于高速加工,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,加工視頻,各種整體硬質(zhì)合金銑刀,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,螺紋銑刀分類,螺紋銑刀,螺紋銑削的優(yōu)點(diǎn)：螺紋銑削免去了采用大量不同類型絲錐的必要性；加工具有相同螺距的任意螺紋直徑；加工始終產(chǎn)生的是短切屑，因此不存在切屑處置方面的問題；刀具破損的部分可以很容易地從零件中去除；不受加工材料限制，那些無法用傳統(tǒng)方法加工的材料可以用螺紋銑刀進(jìn)行加工；采用螺紋銑刀，可以按所需公差要求加工，螺紋尺寸是由加工循環(huán)控制的；與傳統(tǒng)HSS(高速鋼)攻絲相比，采

17、用硬質(zhì)合金螺紋銑削可以提高生產(chǎn)率,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,螺紋銑刀分類,圓柱螺紋銑刀：它的螺紋切削刃與絲錐不同，刀具上無螺旋升程，加工中的螺旋升程靠機(jī)床運(yùn)動實現(xiàn)；該刀具既可加工右旋螺紋，也可加工左旋螺紋；適用于鋼、鑄鐵和有色金屬材料的中小直徑螺紋銑削，切削平穩(wěn)，耐用度高。缺點(diǎn)是刀具制造成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴,機(jī)夾螺紋銑刀：適用于較大直徑(如D25mm)的內(nèi)、外螺紋加工；刀片易于制造，價格較低，有的螺紋刀片可雙面切削；抗沖擊性能較整體螺紋銑刀稍差,旋轉(zhuǎn)刀具的選擇,絲錐的選擇：工件材料的可加工性是攻螺紋難易的關(guān)鍵，對于高強(qiáng)度的工件材料，絲錐的前角和下凹量（前面的下凹程度）通常較小，以增加切削刃強(qiáng)度。

18、下凹量較大的絲錐則用在切削扭矩較大的場合，長屑材料需較大的前角和下凹量，以便卷屑和斷屑；加工較硬的工件材料需要較大的后角，以減小磨擦和便于冷卻液到達(dá)切削刃，加工軟材料時，太大的后角會導(dǎo)致螺孔擴(kuò)大；螺旋槽絲錐主要用于盲孔的螺紋加工。加工硬度、強(qiáng)度高的工件材料，所用的螺旋槽絲錐螺旋角較小，這可改善其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,絲錐,攻螺紋是在數(shù)控銑床和加工中心上加工小螺紋孔最常用的方法,工具系統(tǒng)選擇,數(shù)控車床工具系統(tǒng),鏜銑類整體式工具系統(tǒng),工具系統(tǒng)是針對數(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，是刀具與機(jī)床的接口。,工具系統(tǒng)分類,鏜式銑工類具模系塊統(tǒng),模塊式刀柄通過將基本刀柄、接桿和加長桿（如需要）進(jìn)行組合，可以用很少的組件組裝成非常多種類