数控刀具和选用32页PPT

数控刀具的失效形式及可靠 性
刀具的失效形式
积屑瘤
工件材料在刀具上的粘附物质。 积屑瘤的产生会大大降低工件表面的加工 质量，会改变切削刃的形状并最终导致切削刃 崩刃。 采取的对策有提高切削速度，选择涂层硬 质合金或金属陶瓷等刀具材料，并在加工过程 中使用冷却液。
数控刀具的失效形式及可靠 性
刀具的失效形式
前刀面磨损主要由切屑和工件材料的接触， 以及对发热区域的扩散引起。另外刀具材料过 软，加工过程中切削速度较高，进给量较大， 也是前刀面磨损产生的原因。前刀面磨损会使 刀具产生变形、干扰排屑、降低切削刃的强度。
应该采用降低切削速度和进给速度，同时 选择涂层硬质合金材料，来达到减小前刀面磨 损的目的。
数控刀具的失效形式及可靠 性
工艺来分
高速钢刀具
硬质合金刀具
陶瓷刀具 立方氮化硼刀具 聚晶金刚石刀具
数控刀具的种类
车刀
按加工 工艺来分
钻刀 （钻头）
镗刀
铣刀
三、数控刀具的材料
数控刀具的材料
刀具的选择是根据零件的材料种类、硬度、 加工表面粗糙度要求和加工余量等已知条件来 决定刀片的几何结构（如刀尖圆角）、进给量、 切削速度和刀片牌号。
数控刀具的失效形式及可靠 性
了解
掌握
了解
2
掌握
了解
掌握 2
了解
随着数控机床功能、结构的发展， 数控机床上所使用的数控刀具已经不 是普通机床“一机一刀”的模式，而 是多种不同类型的刀具同时在数控机 床上轮换使用，来达到自动换刀和快 速换刀的目的。因此，对“数控刀具” 的含义应该理解为“数控刀具系统”。
数控刀具系统除了包括机床的自动换刀机构外， 为了保证刀具的可互换性，还必须有刀柄和工具系统。

超细晶粒硬质合金多用于YG类合金，它的硬度和耐磨性 得到较大提高，抗弯强度和冲击韧度也得到提高，已接近 高速钢。适合做小尺寸铣刀、钻头等，并可用于加工高硬 度难加工材料。
普通刀具材料
三、数控刀具的材料
硬质合金 硬质合金是由难熔金属碳化物（如TiC、WC、NbC等）
和金属粘结剂（如Co、Ni等）经粉末冶金方法制成。 硬质合金的性能特点：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物 含量高，因此硬质合金常温硬度很高，达到78～82 HRC， 热熔性好，热硬性可达800℃～1000℃以上，切削速度比 高速钢提高4～7倍。硬质合金缺点是脆性大，抗弯强度和 抗冲击韧性不强。抗弯强度只有高速钢的1/3～1/2，冲击 韧性只有高速钢的1/4～1/35。硬质合金力学性能主要由 组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘 化剂的含量决定。碳化物的硬度和熔点越高，硬质合金的 热硬性也越好。粘结剂含量大，则强度与韧性好。碳化物 粉末越细，而粘结剂含量一定，则硬度高。
涂层刀具有四种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金 刀具，以及在陶瓷和超硬材料(金刚石或立方氮化硼)刀 片上的涂层刀具。
三、数控刀具的材料
涂层方式： TiN涂层：在高温时能产生氧化膜，与铁基材料摩擦 系数较小，抗粘结性能好，并能有效降低切削温度。
TiC—TiN复合涂层： 第一层涂TiC，与刀具基体粘牢不易脱落。第二层 涂TiN,减少表面层与工件间的摩擦。 TiC-Al203复合涂层： 第一层涂TiC, 与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂 Al203可使刀具表面具有良好的化学稳定性和抗氧化性 能。 目前单涂层刀片已很少应用，大多采用TiC-TiN复 合涂层或TiC-Al2O3-TiN三复合涂层。
三、数控刀具的材料
陶瓷刀具的特点：有很高的硬度和耐磨性，刀具寿命 比硬质合金高；具有很好的热硬性，摩擦系数低，切削力 比硬质合金小，用该类刀具加工时能提高表面质量。 缺 点是脆性大，抗冲击性能很差。

硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)等金 属碳化物作基体，用钴（Co）、镍（Ni）、钼（Mo）作粘结剂，用 粉末冶金的方法烧结而成。硬度：HRC74～82，热硬性：可达800～ 1000℃，切削速度：100～300m/min，较高速钢高4～10倍，耐用度 比高速钢高几十倍．但其抗弯强度和韧性比高速钢低，工艺性也不 如高速钢，常用于制造结构较为简单的刀具，如车刀、端铣刀、刨 刀等。根据国标GB2075-87，硬质合金主要分为P、M、K三个主要 类别。 ① P类硬质合金（蓝色）：旧牌号钨钛钴硬质合金YT，有WC＋TiC ＋Co 组成。由于加入了TiC，耐磨性及耐热性比K类硬质合金更高， 但相应的含Co量减少，韧性较差，适于加工长切屑的黑色金属，如 钢、铸钢等。常用牌号有：P01、P10、P20、P30、P40、P50等。数 字越大，TiC的含量越多，耐热性和耐磨性越好，但韧性越差。粗加
(c)、立方氮化硼（CBN）：在高温高压下制成的一种新型超硬刀具 材料，硬度达7000～8000HV，耐磨性好，热硬性达1200℃，在 1200～1300℃高温下不与铁发生化学反应，主要用于加工淬硬钢、 耐磨铸铁、高温合金等难加工材料的半精加工和精加工。
常用刀具材料可切削加工的主要工件材料
刀具材料
高速钢又称白钢、锋(或风)钢，钢中加入铬(Cr)、钨(W)、 钒 （V）、钼（Mo）等合金元素的高合金工具钢。淬火硬度： HRC63～67，热硬性：500℃ ～ 600℃，允许切削速度：40m/min 。
高速钢较高的抗弯强度和冲击韧度，热处理变形小，刃磨性能好， 常用于制造各种形状复杂的成形刀具和 精加工刀具，如钻头、铰刀、铣刀、拉刀、齿轮刀具等，常用牌号 有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。 (d)、硬质合金

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
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
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
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
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

※安装的定位面和紧固用的零件上，不允许有异物粘附 仔细清扫后再装刀片。 ※请用附带的搬子切实地夹紧刀片与
◎用套筒等到辅助工具时若夹得过紧也会造成发刀具破损飞 出等到危险。
◎刀具高速成旋转时，由于离心力，刀片可能飞出十分危 险，使用时请充分注意安全。
※请勿使用套筒等辅助工具，而只用附带的专用搬手。 ※请参照使用说明书及样本，在推荐的范围内使用。
400
切 300
削 速 度
200
M/min
100
0
0.2 0.4 0.6 0.8
0
2021/3/9
进 给（mm/刃）
授课：XXX
金属陶瓷 CVD涂层硬质合金
PVD涂层硬质合金 硬质合金
0.2 0.4 0.6 0.8
进 给（mm/刃） 4
超硬质工具材料的基本特征
☆ 定义与区分：
超硬质工具材料——是硬质合金、金属陶瓷、陶瓷，CBN烧结体 和金刚石烧结体等的总称。
※在易燃易爆的场所请勿使用。 ※在使用非水溶性切屑油液时务请注意防火对策。
◎在高速旋转的情况下使用时，机床夹具等平衡性差时，会 因振动及颤振引起工具破损的危险。
※请使用安全罩、保护眼镜。
◎工件上产生的毛刺等，直接用手触摸有受伤的危险。
※请不要用裸手触摸。
所有可转位 式 （刀刃 可换式）的 切削工具
◎若未把刀片与有关零件牢牢夹紧，在切削中，有脱落、飞 散，导致受伤的危险。
授课：XXX
6
问题
起因
解决方法
☆震动
☆刃口加工 ☆刀片材质 ☆积屑瘤 ☆进给
☆重复切削的铁屑
★ 检查系统的刚性以确认工件是否夹紧 ★ 修正悬臂和支撑 ★ 检查不合适的刀具安装

数控刀具在医疗器械领域的应用 可以提高加工效率和精度，降低 废品率，提高产品质量和降低成
本。
05
数控刀具的发展趋势与挑 战
数控刀具的发展趋势
向高效化发展
为提高加工效率，数控刀具正朝着高效化方向发展，如高速切削 、硬切削等。
智能化与自动化
随着智能制造技术的发展，数控刀具的智能化与自动化成为趋势， 如智能刀具、自动换刀等。
性，延长刀具使用寿命。
03
数控刀具的制造工艺
数控刀具的制造流程
粗加工
对刀具毛坯进行粗加工，去除 多余的材料。
热处理
对刀具进行热处理，提高刀具 的硬度和耐磨性。
选材与设计
选择适合制造刀具的材料和设 计刀具结构。
精加工
对刀具进行精细加工，使刀具 达到要求的尺寸和精度。
涂层处理
在刀具表面涂覆硬质合金或陶 瓷涂层，提高刀具的切削性能 。
04
数控刀具的应用领域
数控刀具在机械加工中的应用
数控刀具在机械加工中应用广泛，主要用于各类零件的切削加工，如车、铣、钻、 刨等。
数控刀具可以加工各种材料，包括钢、铸铁、有色金属、非金属等，满足机械加工 的各种需求。
数控刀具在机械加工中具有高精度、高效率、高稳定性的特点，可以提高加工质量 和生产效率。
通过表面涂层技术，提高 刀具表面的耐磨、耐热、 抗氧化等性能。
常用数控刀具材料
高速钢
具有较好的红硬性和耐磨性， 常用于制造钻头、铣刀等。
硬质合金
具有较高的硬度、耐磨性和抗 氧化性，常用作刀片和铣刀的 材料。
陶瓷
具有高硬度、耐磨性和耐热性 ，适用于加工钢铁、铸铁等硬 质材料。
金刚石
具有极高的硬度，适用于加工 光学玻璃、半导体等高硬材料

• 薄壁零件
• 一般加工的首选
• 多个刃口最强壮
• 装夹不牢固的替零件 • 长悬深减小振动
• 一般加工
• 需要形成90°角的零件 • 切屑薄，能提高效率 • 切屑很薄，加工耐热合金
的首选
铣削公式
铣削公式
铣削计算
• 面铣刀直径80mm, 6个刀片刃口 ，若刀片的 切削速为150m/min, 问主轴的转速是多少？ 如果每齿进刀量为fz=0.2mm/z, 问机床的工作 台进刀量是多少？
断屑槽的参数直 接影响到切削的 卷曲和折断，目 前刀片的断屑槽 形式较多，各种 断屑槽刀片的使 用情况不尽相同， 选用时一般参照 具体的产品样本
切削范围
代 号
断屑槽 形状
特点
精加工切削 FH
•精加工专用断屑槽
轻切削 SH 中切削 MV
•适合用于小切深,大进给 •大的前角刃口锋利
•适用于仿形向上切削加工 •正角刀棱锋利
走刀路线
• + 切削速度控制 - ve • + 高速铣加工 • + 高进给 • + 高效率 • + 刀片寿命 • + 安全
• – 刀片中心负荷大 • – 减小进给 • – 减小刀具寿命 • – 机械撞刀 • – 形状误差 • – 更长的程序和加工时间
走刀路线
走刀路线
走刀路线
不同主偏角铣刀的切削力不同
➢数控刀具的基本特点 ➢数控刀具的材料及牌号 ➢车削刀具的选择及应用 ➢铣削刀具的选择及应用 ➢工具系统选择
数控刀具的基本特征
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。

14
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。
15
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
19
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)
12
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。
6
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
7
数控刀具的分类
外圆车刀
内孔车刀
螺纹车刀
常用车刀

涂层高速钢的刀具寿命可提高210倍第15页共47页刀具的选择第16页共47页目的通过刀具选择过程理解影响刀具选择的主要因素第17页共47页第18页共47页普通内外圆车削刀具选择第19页共47页工件的影响表面质量要求第20页共47页机床的影响主轴功率第21页共47页刀杆的影响第22页共47页选择与加工任务相适应的车刀片第23页共47页选择刀具材料的基本要求又较经济的满足加工要求第24页共47页切削刀具用硬质合金分类及标志用于加工不锈钢件用于加工短切屑的铸铁件用于加工短切屑的非铁材料用于加工难加工材料用于加工硬材料第25页共47页通用材质第26页共47页专用材质第27页共47页选择刀片槽形第28页共47页刀片上的标记断屑槽代号应用范围英制公制来源于iso工程制图表面光洁度符号超精加工mmpp重加工英制
高10-40倍，可加工有色金属至高温合金（范围广）。
• 2、高强度，韧性：抗弯强度为硬质合金的2-3倍数，是陶瓷的5-6倍，韧性比它 们高几 十倍。
第11页/共47页
• 3、一定的硬度（HRC63-70）：耐磨性好， 适合各类切削刀具的要求，也可 用于在刚 性较差的机床上加工。
• 4、刀具制造工艺简单：能锻造，制作形状复杂刀具，大型成型刀具（这一点极 为重要）如钻头、丝锥、成型刀具、拉刀、齿轮刀具。
•
可转位刀片
•
垫片
•
垫片螺钉
•
扳手
•
压板
•
开口销
•
夹紧螺钉
第40页/共47页
实验步骤
• 实验教师讲解并演示可转位车刀的结构和装卸方法 • 实验学员按要求进行可转位车刀的装卸
第41页/共47页
车削实验二
第42页/共47页
目的
• 了解切削参数对断屑的影响

2.3 可转位刀片及其代码
2.3.1 可转位刀具的优点 ① 刀具寿命高 ② 生产效率高 ③ 有利于推广新技术、
新工艺
以机夹可转位车刀为例， 图2-7表示可转位车刀的组 成
图2-7 可转位车刀的组成 —刀杆；2—刀垫；3—刀片
4—夹固元件
2.3.2 可转位刀片的代码极其标记方法
选用机夹式可转位刀片，首先要了解其中的关键是 各类型的机夹式可转位刀片的代码（Code）。按国 际标准ISO1832-1985的可转位刀片的代码方法，是 由10位字符串组成的，其排列如下:
车孔刀 切断刀 切槽刀 螺纹车刀 螺纹车刀
扩孔钻 锪钻
莫氏圆锥和 公制圆锥铰
刀
指状铣刀 三面刃铣刀 半圆铣刀
T形铣刀 可转位铣刀
图2-1 按机床类型分类的数控刀具
典型数控刀具系统
链式刀库
支点
机械手臂座 的运动
机械手的运 动
换刀机械手 臂
图2-2 链轮式自动换刀装置
图2-3 转盘式自动换刀系统 这2种刀具系统是加工中心上应用比较普遍的刀具系统。
如图2-9所示是铣削加工时工件形状和刀具形状的关系。
⑤ 良好的工艺性好和经济性 为了便于制造、 要求刀具材料有较好的可加工性。经济性是评 价新型刀具材料的重要指标之一，刀具材料的 选用应结合本国资源，降低成本。
⑥ 抗粘接性 防止工件与刀具材料分子间 在高温高压作用下互相吸附产生粘接。
⑦ 化学稳定性 指刀具材料在高温下，不 易与周围介质发生化学反应。
硬度和耐磨性仅次于金刚石，但 热稳定性好，主要用于加工高硬度(6470HRC)的淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金 等难加工材料。
2.2 数控机床刀具种类及特点
2.2.1 数控机床的刀具系统 数控刀具指的是数控机床和加工中