附4：数控刀具基础知识讲解共50页

数控刀具基本知识汇编1、硬度和耐磨性。

刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。

刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。

2、强度和韧性。

刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。

3、耐热性。

刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。

4、工艺性能和经济性。

刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。

刀具材料的种类、性能、特点、应用1金刚石刀具材料金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。

金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。

尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。

可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。

1、金刚石刀具的种类①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

② PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。

PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。

PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口，加工的工件表面质量也不如天然金刚石，现在工业中还不能方便地制造带有断屑槽的PCD刀片。

因此，PCD只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。

③ CVD金刚石刀具：自从20世纪70年代末至80年代初，CVD金刚石技术在日本出现。

硬质合金
硬质合金具有很高的硬度和耐磨性，切削性能比高速钢好，耐用度是高速钢的几倍至数十倍，但冲击韧性较差。由于其切削性能优良，因此被广泛用作刀具材料 。
切削刀具用硬质合金分类及标志
涂层刀片
1）CVD气相沉积法涂层 涂层物质为TiC，使硬质合金刀具耐用度提高1-3倍。涂层厚；刃口钝；利于提高速度寿命。
2）铣刀参数的确定
面铣刀粗铣时刀具直径应小些，精铣时，铣刀直径应大些，尽量包容整个加工宽度。立铣刀应根据工件的材料、刀具的加工性质选择合适的刀具参数（直径、前角、后角、长度等）。
2.4数控钻、镗、铣加工刀具的装夹工具系统
2.4.1刀柄的分类
加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24的通用系统和1:10的
6.涂层刀具等。
三、按切削工艺可分为：
1.车削刀具
分外圆、内孔、螺纹、切断、切槽刀具等多种，如图2-17所示。
常用车削刀具有高速钢整体刃磨刀具，硬质合金焊接式刀具，机夹可转位刀具等。目前，在数控加工中机夹可转位刀具应用已非常普遍，采用该种刀具，可大大缩短工艺辅助时间，提高切削效率。机夹可转位车刀的夹紧结构有如图2-18所示三种。
通常，小规格（4—16mm）立铣刀制成整体式，而φ16mm以上的立铣刀制成焊接式或机夹可转位式。整体立铣刀的结构如图2-21所示。
图2-20 立铣刀
图2-21 整体式立铣刀结构
（3）模具铣刀 模具铣刀是由立铣刀演变而来的，分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀等几种。刀柄有直柄、削平型直柄和莫式锥柄三种。如图2-22所示，该种刀具大多用来加工各种模具型腔及曲面，一般圆周及球面部分都有切削刃，可作径向和轴向进给。
目前国内使用最多的是DIN 69871型（即JT）和MAS BT 型两种刀柄。DIN 69871型的刀柄可以安装在DIN 69871型和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，IS0 7388/1型的刀柄可以安装在DIN 69871型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1型的刀柄是最好的。

工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式 切削等都因超硬刀具的应用而起，故超硬刀具已成为切削加工中不可缺少
的重要手段。
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精品资料
1177
数控刀具(dāojù)的材料
数控刀具的介绍
超硬刀具(dāojù) 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）
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精品资料
335
数控刀具的介绍
(dāojù)
市场经济不断地推进，现代企业在高目标和低成本的追求过
数
程中，已逐渐改变了传统的“大而全”、“小而全”的模式，取 而代之(qǔ é dài zhī)的是以投入最小的人力、物力获得最大效
控 益的“主题”生产。体现在金属切削刀具领域，成本已不再是简
刀 单的购买刀具的费用，一方面，采用什么样的刀具会影响到产品
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精品资料
3344
数控刀具(dāojù)的 代号
数控刀具的介绍
标记(biāojì)示例
T N U M 16 04 08 R - A4
断屑槽型号式为A型，宽度为4mm
切屑方向为右切 刀尖圆角半径为0.8mm 刀片厚度为4.76mm 刀片切屑刃长为16.5mm
刀片单面有断屑槽，有圆形固定孔
刀片允许偏差等级为U级 刀片法向后角为0° 刀片形状为正三角形
主轴转速 (r/min)
10000
进给速度 (mm/min)
3000
背吃刀量 (mm)
0.2
加工深度 (mm)
10
15 15
精品资料
数控刀具(dāojù)的材料
数控刀具的介绍
陶瓷(táocí)刀具

数控刀具知识点总结大全一、数控刀具的分类数控刀具按照其功能和使用范围的不同，可以分为以下几类：1. 铣刀：铣刀用于铣削加工，根据其形状和用途可分为平头铣刀、立铣刀、立面铣刀、球头铣刀、倒角铣刀等。

2. 钻头：钻头主要用于钻孔加工，根据其结构和用途可分为螺纹钻头、中心钻头、加工钻头等。

3. 刀片：刀片主要用于车削加工，根据其形状和用途可分为外圆刀片、内圆刀片、螺纹刀片等。

4. 锯片：锯片用于锯割加工，根据其齿形和用途可分为圆锯片、带锯片等。

5. 刀具系统：刀具系统主要包括刀柄、刀杆、插刀、刀尖等组成，根据其结构和用途可分为拉刀系统、旋转刀系统、可转位刀系统等。

二、数控刀具的材料数控刀具的材料选择对于刀具的性能和寿命有着重要的影响，常见的数控刀具材料主要有以下几种：1. 高速钢：高速钢是一种含钨、钼、铬、钴等元素的合金钢，具有高硬度、良好的热稳定性和切削性能，适用于一般的切削加工。

2. 硬质合金：硬质合金是一种以钨钴粉末为主要原料，添加少量的钛、钼、铬等元素制成的耐磨合金材料，具有极高的硬度和耐磨性，适用于高速切削和重切削。

3. 陶瓷刀具：陶瓷刀具是一种新型的刀具材料，具有非常高的硬度、耐磨性和热稳定性，适用于高速切削和高温加工。

4. 超硬合金：超硬合金是一种以碳化钨粉末为基础，添加少量的钴、钛、铬等元素制成的超硬材料，具有极高的硬度和耐磨性，适用于高速切削和重切削。

5. 金刚石和CBN：金刚石和立方氮化硼(CBN)是目前最硬的材料，可以用来制作超硬刀具，具有极高的耐磨性和切削性能。

三、数控刀具的结构数控刀具的结构通常由刀头、刀柄、刃部等几个主要部分组成，不同类型的刀具结构也会有所不同，常见的数控刀具结构有以下几种：1. 实心刀具：实心刀具是指整个刀具都是由一种材料制成的，通常用于轻负载和精密加工。

2. 中空刀具：中空刀具是指刀具的刃部为空心结构，可以减轻刀具的重量和提高切削效率，适用于重切削和大负载的加工。

数控车工刀具知识点总结一、刀具的分类及特点1. 钻头钻头是一种用于钻孔的刀具，根据材料和用途的不同，钻头可以分为普通钻头、中心钻、深孔钻等。

钻头的特点是主要用于孔加工，能够达到高精度的孔径和表面质量。

2. 铣刀铣刀是用于进行平面、轮廓、曲面等复杂形状的加工刀具，根据刀具形状的不同，铣刀可以分为平底刀、球头刀、立铣刀等。

铣刀的特点是能够进行多种形状的加工，适用范围广泛。

3. 刀片刀片是用于车削加工的切削刀具，根据刀片形状的不同，刀片可以分为外圆刀片、内圆刀片、螺纹刀片等。

刀片的特点是能够在车床上进行高效的切削加工，适用于各种不同类型的车削工艺。

4. 钻头钻头是一种用于钻孔的刀具，根据材料和用途的不同，钻头可以分为普通钻头、中心钻、深孔钻等。

钻头的特点是主要用于孔加工，能够达到高精度的孔径和表面质量。

5. 锯片锯片是一种用于切割材料的刀具，根据材料和切割方式的不同，锯片可以分为金属锯片、木工锯片、切割锯片等。

锯片的特点是能够进行高效的切割操作，适用于多种不同的材料。

6. 刀杆刀杆是刀具的主要部件，它承载刀具的切削力，同时能够稳定地进行切削加工。

刀杆的特点是需要具备足够的刚性和稳定性，以确保切削加工的精度和质量。

二、刀具的选择原则1. 根据加工材料选择刀具不同的材料需要选择不同的刀具，比如对于硬质材料，需要选择耐磨性和刚性较高的刀具；对于脆性材料，需要选择刀具的锋利度和切削角度较小的刀具。

2. 根据加工工艺选择刀具不同的加工工艺需要选择不同的刀具，比如对于车削加工，需要选择刀片；对于铣削加工，需要选择铣刀；对于钻削加工，需要选择钻头等。

3. 根据加工精度选择刀具不同的加工精度需要选择不同的刀具，比如对于精密加工，需要选择刀具的刚性和耐磨性较高的刀具；对于一般加工，可以选择刀具的耐磨性和寿命较长的刀具。

4. 根据切削参数选择刀具不同的切削参数需要选择不同的刀具，比如对于高速切削，需要选择能够承受较高切削速度的刀具；对于重切削，需要选择刀具的刚性和稳定性较好的刀具。

数控刀片的基础知识第一部分：硬质合金1概念；用粉末冶金法生产的由难熔金属化合物（硬质相）和粘结金属（粘结相）所构成的复合材料。

常用的碳化物包括：WC TiC TaC（碳化钽）NbC（碳化铌）等常用的粘结剂：Co Ni Fe硬质合金的强度主要取决于钴的含量。

硬质合金的两个因素主要包括强度和硬度，这两个因素是相互矛盾的。

随着强度的增大硬度可能会降低，硬质合金型号区分就是这两个参数不同节点的区分。

2硬质合金的特点1）高硬度、高耐磨性2）高弹性模量3）高抗压强度4）化学稳定性好（耐酸、碱、高温氧化）5）冲击韧性较低6）膨胀系数低，导热、导电与铁及其合金相近但硬质合金脆性大，不能进行切削加工；与工具钢相比硬质合金的有下列优点：a 提高刀具的使用寿命；b 提高切削效率和劳动效率；c 提高工件光洁度和精度；d可以加工高速钢难以加工的耐热合金、效合金、特硬铸铁等难加工材料。

3 概念；连续切削：在切削过程中，切削刃始终与工件接触的切削。

断续切削：在切削过程中，切削刃间断地与工件接触的切削。

高速切削：比常规切削要高出数倍的速度对零件进行切削加工的一项先进技术。

4 数控刀片的精度等级常见刀具材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。

加工工件材料的类型主要有:钢P、不锈钢M、铸铁K、有色金属N、优质合金S、淬硬材料H。

数控刀片的精度等级:例如型号CNMG120408，第三个字母M表示刀片的制造精度。

第二部分：硬质合金的成份、结构及性能1 硬质合金主要包括以下几部分Wc—耐磨相Co—韧性相Tic Tac Nbc—硬质相Crc Vc(碳化钒)—抑制相结构：两相组织和三相组织，而三项组织决定了硬质合金的品质。

硬质合金基体（骨架）+刀片的结构和形状（血肉）+涂层(皮肤)2 硬质合金的分类1）钨钴类（WC+Co）硬质合金（YG）相当于K类2）钨钛钴类（WC+TiC+Co）硬质合金（YT）型相当于P类3) 钨钽钴类（WC+TaC+Co）硬质合金（YA）相当于G类4）钨钛钽钴类（WC+TiC+TaC+Co）)硬质合金(YW) 相当于M类P类钢材加工M类不锈钢难加工材料K类铸铁及有色金属G类矿山地质工具* 性能指标：密度，硬度，抗弯强度，矫顽磁力，钴磁等.3 硬质合金的生产工艺流程传统的工艺流程数控刀片的工艺流程配料→球磨→喷雾干燥→压制→烧结→毛检→研磨→半检→钝化→清洗→涂层→成检混合料的制备：成份是什么？又通过那几个环节制备（配料－湿磨－干燥－过筛）配料组分布均匀决定了压制性能以及整个产品的质量4 合金的生产湿磨的介质？酒精乙烷丙酮压制的概念：在模孔中填入混合料，然后压力机加压将粉沫状的混合料挤压成具有一定形状和尺寸的产品压制通常分为三个阶段？1）压块密度随压力增加而迅速增大；孔隙急剧减少。

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

刀具知识
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
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。
◎使用错误的方法，使用条件不恰当时可导致刀具破损，飞 出，造成碰伤的 危险。
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 550以上的经过热处理的材料。
问题
起因
解决方法
☆ 切削速度和进给 ★ 通过降低切削速度和每齿进给来降低切削温度
☆ 冷却
★ 关闭冷却液或确定是否应用正确
☆ 刀片材料
★ 使用湿铣设计的涂层材质
3、热裂痕：这些裂痕垂直产生在刀片的切削刃上，是由铣削带来的极
端温度变化引起。铣刀每旋转一周，刀片开始切削，温度 也随刀片进入切削而迅速上升。在整个切削过程中，不断 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 专业人士看来，深度的裂痕象普通的刃口缺损。
☆ 超硬质材料会因沾上磨削液，切削润滑液，其它水分 等腐蚀而使强度下降，请保管时加以注意。
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

可靠的断屑和排屑措施
要有在线监控及尺寸补偿系统 实现刀具尺寸的预调和快速换刀 刀具标准化、模块化、通用化及复合化
数控刀具的要求与特点
特点
数控车床能兼作粗精车削，因此粗车时，要选强度高、 耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进 给量的要求。精车时，要选精度高、耐用度好的刀具， 以保证加工精度的要求。
刀尖角度影响加工性能的关系
被加工表面形状与其相适应的主偏角kr和刀片形状
数控刀具的选择
数控车削刀具的选择 刀片刀尖半径选择
刀尖圆弧半径的大小直接影响刀尖的强度和被 加工零件的表面粗糙度。刀尖圆弧半径越大，表面 粗糙度值增大，切削力增大且易产生振动，切削性 能下降，但刀刃强度增加，刀具前后刀面的磨损减 少。 选择原则为：在切削深度较小的精加工、细长 轴加工或机床刚度较差的情况下，选取刀尖圆弧半 径较小些；在需要刀刃强度高、零件直径大的粗加 工中，选用刀尖圆弧半径较大些。 刀尖圆弧半径一般适宜选取为进给量的2～3倍。
数控刀具的失效形式及可靠性
刀具的失效形式
塑性变形
切削刃在高温或高应力作用下产生的变形。 切削速度和进给速度太高以及工件材料中 硬点的作用，刀具材料太软和切削刃温度较高 等现象，都是产生塑性变形的主要原因。塑性 变形的产生会影响切屑的形成质量，并导致刀 具崩刃。 可以通过降低切削速度和进给速度，选择 耐磨性高和导热性能好的刀具材料等措施，达 到减少塑性变形的目的。
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。