数控刀具基础知识

精品文档---下载后可任意编辑 本文介绍了数控刀具材料，数控刀具硬度，数控刀具材料特性等基础知识，数控刀具种类等基础知识，数控刀具切削速度基础知识，数控刀具振动知识等等。 数控机床对刀具材料的要求 较高的硬度和耐磨性 刀具切削部分的硬度必须高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。刀具材料在常温下的硬度应在HRC62以上。 足够的强度和韧性 刀具在切削过度中承受很大的压力，有时在冲击和振动条件下工作，要使刀具不崩刃和折断，刀具材料必须具有足够的强度和韧性，一般用抗弯强度表示刀具材料的强度，用冲击值表示刀具材料的韧性。 较高的耐热性 耐热性指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度及韧性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指标，这种性能也称刀具材料红硬性。 较好的导热性 刀具材料的导热系数越大，刀具传出的热量越多，有利于降低刀具的切削温度和提高刀具的耐用度。 良好的工艺性 为便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如刀具材料的锻造、轧制、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性及高温塑性变形性能，对于硬质合金和陶瓷刀具材料还要求有良好的烧结与压力成形的性能。 刀具材料种类 高速钢 高速钢是由W、Cr、Mo等合金元素组成的合金工具钢，具有较高的热稳定性，较高的强度和韧性，并有一定的硬度和耐磨性，因而适合于加工有色金属和各种金属材料，又由于高速钢有很好的加工工艺性，适合制造复杂的成形刀具，特别是粉沬冶金高速钢，具有各向异性的机械性能，减少了淬火变形，适合于制造精密与复杂的成形刀具。 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）PVD物理气相沉积法涂层 涂层物质为TiN、TiAlN和Ti(C,N)，使硬质合金刀具耐用度提高2-10倍。涂层薄；刃口锐利；利于降低切削力。 ★涂层最大厚度≤16um 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。 ★ISO机夹刀片材料分类法★ 钢 件：P05 P25 P40 不锈钢：M05 M25 M40 铸 铁：K05 K25 K30 ★数字越小表示刀片越硬，刀具的耐磨性越好，抗冲击性能较差。 ★数字越大表示刀片越软，刀具的抗冲击性能越好，耐磨性较差。 可转为刀片型号与ISO表示规则 1 、表示为刀片形状的代码 2、表示为主切削刃后角的代码 3、表示为刀片尺寸公差的代码 4、表示为刀片断屑及夹固形式的代码 5、表示为切削刃长度表示方法 6、表示为刀片厚度的代码 7、表示为修光刃、R角的代码 其他数字的意义 8表示为表示特别需要的代码； 9表示为进给方向的代码，如代码R表示右进刀，代码L表示左进刀，代码N表示中间进刀； 10表示为断屑槽型的代码； 11表示刀具公司材料代码； 切削速度 切削速度Vc计算公式： 式中： d—工件或刀尖的回转直径，单位mm n—工件或刀具的转速，单位r/min 普通车床加工螺纹的速度 车削螺纹主轴转速n，切削螺纹时，车床的主轴转速受加工工件的螺距（或导程）大小、驱动电动机升降特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响，因此对于不同的数控系统，选择车削螺纹主轴转速n存在一定的差异。下列为一般数控车床车螺纹时主轴转速计算公式： 式中： p—工件螺纹的螺距或导程, 单位mm。 k—保险系数，一般为80。 加工螺纹的每次进给深度计算 螺纹加工走刀次数 1）粗加工 粗加工走刀量经验计算公式： f 粗 = 0.5 R 式中： R ------ 刀尖圆弧半径mm f ------ 粗加工走刀量mm 2）精加工 式中： Rt ------ 轮廓深度µm f ------ 进给量mm/r rε ------ 刀尖圆弧半径mm 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为锐利。 刀具振动 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。 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。 降低切削力的方法 · 用尽可能小的刀尖圆弧。 · 增大刀具的前角。 · 用磨制刀片替代压制刀片。 · 减小切深、转速和提高进给。 · 对于细长轴用90度的主偏角。 · 对于细长杆的铣刀用圆刀片最有利于消振。 · 1数控加工常用刀具的特点 · 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： · 1. 刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； · 2. 互换性好，同一品种规格的刀具耐用度、几何形状、尺寸精度基本一致，便于快速换刀； · 3. 寿命高，切削性能稳定、可靠； · 4. 刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；刀具的调整、装夹应简单、方便 。 · 5. 刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； · 6. 具有完善的模块式工具系统； · 7. 系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。 · 2数控加工常用刀具的种类 · 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。 · 一、根据刀具结构可分为： · 1.整体式； · 2.镶嵌式，采纳焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种； · 3.减震式刀具； · 4.内冷式刀具； · 5.特别型式，如复合式刀具，可逆攻螺纹刀具等。 · 二、根据制造刀具所用的材料可分为： · 1.高速钢刀具； · 2.硬质合金刀具； · 3.金刚石刀具； · 4.立方氮化硼刀具； · 5.陶瓷刀具等； · 6.涂层刀具等。 · 三、按切削工艺可分为： · · 格外圆、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，采纳该种刀具