数控刀具及其工具系统38页PPT

和效率。
航空航天领域
航空航天零件具有复杂形状和高 精度要求，数控技术可以满足其 加工需求。
汽车制造领域
汽车制造中需要大量的零部件加 工，数控技术可以提高生产效率 和降低成本。
其他领域
如模具制造、能源装备等领域也 可以应用数控技术，提高生产效
率和产品质量。
02
数控机床结构与分类
数控机床的结构特点
高刚度
03
数控编程基础
数控编程的概念与步骤
数控编程的概念
是将零件的加工信息，按照数控系统规定的代码和格式，编制成加工程序文件，并输入到数控装置中，由数控装置控制机床进行 自动加工的过程。
数控编程的概念与步骤
确定加工方案
03
分析零件图样和工艺要求 数控编程的步骤
02 01
数控编程的概念与步骤
选择合适的数控机床 选择合适的刀具、夹具和量具 编制加工程序
复合化加工
绿色制造
复合化加工是未来数控技术 的重要发展方向，通过在一 台机床上实现多种加工功能， 提高加工效率。
环保和可持续发展已成为制 造业的重要趋势，数控技术 将更加注重绿色制造，如采 用环保材料、降低能耗等。
数控技术在未来制造业中的地位和作用
提高生产效率
数控技术能够显著提高加工精度和生产效率，降低生产成本，提 升企业竞争力。
如液压泵故障、气路堵塞等。
观察法
通过观察机床运行状态、听取异常声响等方式判断故障部位。
数控机床的故障诊断与排除方法
测量法
使用测量仪器对机床各部位进行检测，分析故障原因。
替换法
通过替换疑似故障部件的方式，逐步缩小故障范围。
数控机床的故障诊断与排除方法
故障排除方法
根据故障诊断结果，对相应部件进行维修或更 换。

钻头，镗刀和内螺纹刀。
数控机床刀具概述PPT(51张)培训课件 培训讲 义培训 教材工 作汇报 课件PP T
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5.车刀刀尖的高低应对准工件的中心。车刀安装得过 高或过低都会引起车刀角度的变化而影响切削。根 据经验，粗车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍 高一些；精车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍 低一些，这要根据工件直径的大小来决定，无论装 高或装低，一般不能超过工件直径的 1％。
高速钢切断刀
（三）切断及车槽
2. 直 沟 槽 的 车 削
a）窄沟槽的车削 b）宽沟槽的车削
(四)车孔
一次装夹中加工工件
数控加工刀具特点
1. 刀具刚性好，切削效率高 2. 刀具精度高 3. 刀具的可靠性高，抗震及热变形好 4. 刀具尺寸能够预调 5. 互换性好，换刀速度快 6. 具有完善的工具系统 7. 具有刀具管理系统
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二、用三爪自定心卡盘装夹
三爪卡盘特点： 三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需
要找正。 卡爪：正爪
反爪——装夹直径较大的零件。 装夹特点：方便、省时、自动定心好，但夹紧力
小 适用范围：装夹外型规则的中、小型工件。
一、刀具安装注意事项
需要注意的是： 1.刀尖伸出长度要适中。不能过长也不能过短。过长
会降低刀杆的强度，过短可能会出现干涉。 2.安装刀具要稳固，也不易太紧，长期过紧安装可能
会损坏刀架上的丝扣。 3.安装刀具时选择刀位要结合加工工艺，根据工序来
合理安排刀具的顺序，减少换刀耗费的时间。 4.要逐一排除各刀位之间相互干涉的情况，特别注意

之一。智能化数控刀具系统能够实现自适应控制、自动更换等功能，提
高生产效率和产品质量。
02
数控刀具的选择与使用
数控刀具的选择原则和方法
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02
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根据加工需求选择
根据工件的材质、形状、 尺寸和加工精度要求，选 择合适的数控刀具类型。
考虑刀具性能
选用具有良好性能的刀具 材料和涂层，确保刀具有 足够的硬度、耐磨性和抗 冲击性。
THANKS
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设计原则
机床夹具的设计应遵循“安全、稳定、高效、经济”的原则，确保工件的加工 精度和生产效率，同时要便于操作和维护。
设计方法
机床夹具的设计方法包括工艺分析、夹具设计、夹具制造和夹具调试等步骤， 其中工艺分析是关键环节，需对工件的加工要求、材料、结构等进行全面分析 。
机床夹具的设计实例分析
实例一
车削夹具设计：车削加工是机械制造中常用的加工方法之一，车削夹具的设计对于提高生 产效率和保证加工精度具有重要意义。设计时需考虑工件的定位、夹紧和刀具的安装等问 题。
维护保养
定期对夹具进行清洗、润滑，检查紧固件是否松动，以及更换磨损件等，以保持良好的工作状态。
常见故障排除
当夹具出现故障时，应立即停机检查，并根据故障现象分析原因，进行相应的维修措施。常见的故障 包括定位不准确、夹紧力不足、运动部件卡滞等。
机床夹具的报废与再利用
报废
当夹具达到使用寿命或因意外损坏无法修复时，应进行报废处理。报废的夹具应进行分类回收，以减少对环境的 影响。
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02
03
04
熟悉刀具性能
使用前需充分了解刀具的性能 特点，以便更好地发挥其优势
。
合理选择切削参数

CHENLI
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陶瓷刀具
不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可 进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等 冲击力很大的加工；
可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的 高硬材料；
刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍， 减少了加工中的换刀次数；
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。
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数 控 刀 具 系 统
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➢数控刀具的基本特点 ➢数控刀具的材料 ➢数控刀具合理选用 ➢可转位车刀的选用 ➢旋转刀具的选择 ➢工具系统选择
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CHENLI
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1 数控机床刀具的特点
数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和 自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用 连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在 机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控 刀具的分类有多种方法。
刀 的
菱形和圆形刀片； 在机床刚性、功率允 许的条件下，大余量、
选 用
粗加工应选择刀尖角 较大的刀片，反之选 择刀尖角较小的刀片。
根据加工轮廓 选择刀片形状
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4 可转位刀具的选用
山特维克可乐满车刀的夹紧方式选择
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可乐满刀片槽形
TF
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缺少的重要手段。
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超硬刀具 加工实例
加工模具示意图
高速加工切削参数
毛坯尺寸 和材料
60X60X50 （HRC60）
使用刀具
R1X8 （CBN）
主轴转速 (r/min)

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数控刀具的材料 •按用途可分为：通用高速钢和高性能高速钢。 •按制造工艺可分为: 熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和
表面涂层高速钢。
•按基本化学成份可分为: 钨系和钼系。
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数控刀具的材料
•通用型高速钢
W18Cr4V(18-4-1)由于钨价高，热塑性差，碳化物分布 不均匀等原因，目前国内外已很少采用。
它既适用于加工脆性材料，又适用于加工塑性材料。
数字越小，硬度越高但韧性越低
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数控刀具的材料---硬质合金切削材料
❖ 硬质合金是一种主要由不同 的碳化物和粘结相组成的粉 末冶金产品。
❖ 硬质合金很硬。其主要碳化 物有：
❖
- 碳化钨
❖
- 碳化钛
❖
- 碳化钽
❖
- 碳化铌
(WC) (TiC) (TaC) (NbC)
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数控刀具的材料
高速钢刀具
高速钢(HSS)刀具过去曾经是切削工具的主流，随 着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开发了 各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具， 高速钢凭藉其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面 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 合金工具代替。
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数控刀具的分类
按照切削工艺分：
车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等 车削刀具图片
铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等
铣削刀具图片
钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等 镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等
钻削刀具图片 镗削刀具图片
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数控刀具的分类
外圆车刀
内孔车刀
螺纹车刀
常用车刀

切削速度
进给量
刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动 速度。
刀具在进给运动方向上相对于工件的位移 量。
切削深度
切削宽度
已加工表面和待加工表面之间的垂直距离 。
一般指垂直于主运动方向上的切削层尺寸 。
数控加工刀具的切削力与切削热
切削力
在切削过程中，工件材料对刀具的阻力。它主要来自工件材料的弹性变形和塑性变形。
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1 2
根据加工材料选择
不同材料对刀具材料的磨损和切削力不同，选择 合适的刀具材料能够提高加工效率和刀具寿命。
根据加工方式和工艺参数选择
不同的加工方式和工艺参数需要选择不同性能的 刀具材料，以达到最佳的加工效果。
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根据经济效益选择
在满足加工要求的前提下，应尽量选择价格较低 、资源丰富的刀具材料，以降低生产成本。
粘结磨损
由于切削过程中刀具和工件之间 产生高温，导致刀具材料与工件 材料之间发生粘结现象，使刀具 表面材料转移到工件上，造成刀
具磨损。
磨料磨损
切削过程中，工件表面硬质点、 切屑和磨粒等对刀具表面产生刻 划和犁削作用，导致刀具表面材
料流失。
扩散磨损
切削过程中，高温使刀具材料与 工件材料之间发生相互扩散现象 ，导致刀具表层组织发生变化，
《数控加工刀具》ppt课件
目录
• 数控加工刀具概述 • 数控加工刀具的种类与选择 • 数控加工刀具的材料与性能 • 数控加工刀具的几何参数与切削参数 • 数控加工刀具的磨损与寿命 • 数控加工刀具的应用与案例分析
01
数控加工刀具概述
数控加工刀具的定义与分类
总结词
数控加工刀具是用于数控机床进行切削加工的刀具，具有高精度、高效率的特点 。根据用途和加工方式的不同，数控加工刀具可以分为多种类型。

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2）精加工
Rt =
f2 8r
1000
式中： Rt ------ 轮廓深度µm f ------ 进给量mm/r rε ------ 刀尖圆弧半径mm
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按进给量、断屑槽区分粗精车
f≥0.36
粗加工
0.36＞f≥0.17 半精加工
f＜0.17
精加工
影响刀片粗、精加工不是刀片的 材料而是断屑槽。刃口倒角小于
40um为锋利。
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刀具振动需要同时存在的三个条件
包括刀具在内的工艺系统刚性 不足，导致固有频率低。
切削时产生一个足够大的外激 力。
外激力的频率与工艺系统的固 有频率相同随即产生共振。
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解决刀具振动的思路
第一是减小切削力至最 小
第二是尽量增强刀具系 统或者夹具与工件的静 态刚性
第三则是在刀杆内部再 制造一个振动去打乱外 激切削力的振频，从而 消除刀具振动。
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刀具材料和种类 CBN和PCD
立方氮化硼（CBN） 立方氮化硼硬度和导 热性能仅次于金刚石，有很高的热稳定性和 良好的化学稳定性，因此适用于加工淬火钢、 硬铸铁、高温合金和硬质合金。
聚晶金刚体（PCD） 聚晶金刚体作为切削 刀具使用时，烧结在硬质合金基体上，可对 硬质合金、陶瓷、高硅铝合金等耐磨、高硬 度的非金属和非铁合金材料进行精加工。
公差mm 尺寸参数 ±0.025 ±0.025 ±0.025 ±0.025 ±0.025 ±0.013 ±0.025
±0.025
±0.025
±0..025
±0.013
±0.025
±0.013
±0.025
±0.025
±0.05 ±0.13

☆ 切削速度 ☆ 进给 ☆ 刀片材质 ☆ 刀片几何尺寸
★ 首先检查这方面。重新计算转速以确保其正确性 ★ 在不更改进给的前提下降低切削速度
★ 提高每齿进给（进给必须高到足以避免由小铁屑厚度带来的纯磨损）
★ 使用较为耐磨的刀片材质 ★ 若使用的是未涂层材质刀片，则改用涂层材质刀片
★ 检查刀片是否在相应形式的刀盘上使用
刀具知识
2021/3/12
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各种刀具材料的硬度和韧性
金刚石烧结体 金刚石涂层
CBN烧结体 陶瓷
Al2O3 Si3N4
涂层金属陶瓷
硬
金属陶瓷
度
涂层硬质合金
硬质合金
涂层高速钢 超微粒硬质合金
粉末高速钢
高速钢
韧性
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2
使用切削工具的注意事项
产品对象
危
险
性
对
策
◎由于刀刃十分锐利，因此直接用手拿有碰伤的危险。
变化的铁屑厚度也始终改变着切削温度。当刀片推出切削
时，空气或冷却液的流动使得刀片在重新进入切削前迅速
冷却。
上述温度变化在刀片中产生可以导致热裂的热应力。在非
2021/3/12
专业人士看来，深度的裂痕象普通的刃口缺损。
9
问题
起因
☆ 切削速度
☆ 刀片材质
☆ 进给 ☆ 冷却液 ☆ 刃口加工
★ 增加转速
解决方法
2、切深处切口：当刀片前刀面和后刀面切深方向上产生刃口缺损或局部
磨损时，就会发生这种现象。槽状豁口主要是由工件材
料状况引起的，易于引起豁口磨损的工件材料状况包括：
工件表面具有氧化皮；有磨损特性的高温合金，如镍铁
合金；由于预加工而引起的工件表层硬化或硬度在HRC

图11-25 表面粗糙度与刀具磨损的关系
图11-26 激光检测工件表面粗糙度
1 —参考探测器 2—激光发生器
3—斩波器 4—测量探测器
图11-27 光电式检测装置
1 —光源
2—钻头
3—光敏元件
图11-28 气动式检测装置
1 —钻头
2—气动压力开关
3—喷嘴
对于数控刀具在数控机床上的尺寸控制系统， 刀具磨损、破损检测及监控也作了一般性介绍。
第一节 对数控刀具的特殊要求 第二节 刀具快换、自动更换和尺寸预调 第三节 数控刀具的工具系统 第四节 刀具尺寸控制系统与刀具磨损,破损检测
图11-1 更换刀头模块
图11-2 更换刀夹
图11-3 手动换刀
图11-4 转塔刀架自动换刀
图11-22 高精度液压夹头 1 —加压螺栓 2—油腔 3—油腔内壁 4—装刀孔 5—刀具
图11-23 镗孔尺寸控制系统
a)尺寸控制系统工作原理
1—已加工工件 2—测头 3—控制装置 4—补偿装置
6—镗刀
7—待加工工件
b）拉杆一摆块式补偿装置
1—镗刀
2—摆块
3—拉杆
5—镗头
图11-24 镗刀磨损测量 1 —参考表面 2—磨损传感器 3—测量装置 4—刀具触头
第十一章 数控刀具及其工具系统
随着各类数控机床使用日益增多，数控刀具 已被逐渐广泛使用。
本章主要介绍各类可转位刀具在数控机床上 使用，应具有的许多特殊的要求，主要有刀具快 换、尺寸预调、自动更换等特点。数控刀具及其 装夹刀具系统均有各国标准。介绍了德国、瑞典 的车削工具系统，我国制定的铣镗类工具系统及 其先进的模块式工具系统，并介绍德国和日本的 刀柄与机床连接形式。