数控机床原理第05章

第5章数控机床刀具和刀库5.1数控机床刀具和刀库概述5.2数控机床常用刀具及工具系统5.3刀具测量与调整5.4数控车床刀架5.5加工中心刀库5.1数控机床刀具和刀库概述5.1.1数控加工对刀具的要求5.1.2数控机床刀具技术的发展刀具材料从以下几个方面在进行发展：①具有较高的硬度和耐磨性；②具有较高的强度和韧性；③具有良好的耐热性和导热性；④应具有较好的抗粘结性；⑤应具有良好的工艺性。高速钢刀具硬质合金刀具金刚石、立方氮化硼（CBN）材料为代表的超硬刀具还发展了陶瓷刀具涂层技术是刀具技术发展的关键之一。CVD（化学气相沉积）和PVD技术（物理气相沉积）。提高刀具的耐磨性、耐高温性、抗粘结性、耐热冲击性等。5.2数控机床常用刀具及工具系统5.2.1数控机床刀具分类1．按照刀具结构分①整体式②镶嵌式③其他特殊结构型式2．按照制造刀具所用的材料分①高速钢刀具②硬质合金刀具③金刚石刀具④其他材料刀具3．按照切削工艺分①车削刀具②孔加工刀具③镗铣削刀具等5.2.2数控机床用刀具材料1．高速钢高速钢是含钨（W）、钼（Mo）、铬（Ｃr）、钒（Ｖ）、钴（Ｃo）等元素的高合金钢。2．硬质合金硬质合金是采用高硬度的金属碳化物（ＷC、TiC、NbC等）与金属粘接剂（Ｃo、Ni等）通过粉末冶金的方法制造的烧结体。3．陶瓷陶瓷材料是在氧化铝（Al2O3）基体内加入氧化物、碳化物或氮化物的无机非金属材料。4．立方氮化硼（简称CBN）是氮化硼（BN）的同素异形体5．金刚石（1）天然单晶金刚石（2）人造聚晶金刚石（PCD）6．金属陶瓷（Cermet）金属陶瓷是以碳化钛（TiC）、氮化钛（TiN）以及碳氮化钛（TiCN）为基体，以镍（Ni）为粘结剂，加入少量其他材料（如Cr、Mo、W等）构成的复合材料。7．涂层硬质合金刀具材料在硬质合金或高速钢的基体上（其中以涂层硬质合金刀具材料应用最为广泛），涂上极薄的一层或多层硬度高、耐磨性好、抗氧化、耐腐蚀、抗粘结的金属化合物材料所构成的新型刀具材料。5.2.3常用数控刀具结构5.2.3.1整体式刀具5.2.3.2机夹式刀具1．机夹可转位刀具的结构组成图5.4机夹式刀具结构组成示意图2．机夹可转位刀具的类型3．机夹可转位刀具刀片的定位与夹紧（a）偏心夹紧（b）杠杆夹紧（c）上压式（d）螺钉夹紧图5.5几种机夹可转位刀具定位与夹紧结构示意图5.2.4数控机床刀具的选用在选用数控刀具时一般遵循如下原则：①应尽可能选用机夹可转位涂层刀具；②应根据工件形状选择适当的刀具形式；③在大批量生产时，应尽量采用各种高效刀具；选择刀片时应考虑的因素1．工件材料的类别2．工件材料的状况3．切削工艺的类别4．被加工的工件的几何形状5．要求刀片能承受的切削参数容量6．被加工件的生产批量5.2.5数控机床工具系统1．数控机床工具系统的应用意义和发展2．常用数控机床工具系统TMT系统和我国的TSG82系统等。（1）TSG82整体式工具系统图5.9TSG82工具系统图谱（2）TMG21模块式工具系统3．数控机床工具系统选择（1）在结构选型上考虑整体式工具系统还是模块式工具系统整体式工具系统结构简单，价格便宜，但是使用范围单一；模块式工具系统价格较高，但是使用范围广、灵活机动。长期反复使用，不需要拼装的简单刀柄，以配备整体式刀柄为宜。对于多品种小批单件生产，以选用模块式工具系统为宜。如果拥有较多数控机床，选用模块式工具系统可以取得明显的经济效益。（2）刀柄数量的选择一般是日常加工所需刀柄数量的2到3倍。（3）刀柄种类选择（4）注意刀柄及刀具结构标准标准有很多，在选用时应确认机床所采用的标准。5.3刀具测量与调整5.3.1刀具的分类和调整方法1．刀具测量分类按照测量进行地点分为在线测量和离线测量。按照测量装置测头与刀具接触形式分为接触式测量和非接触式测量。按照测量设备工作原理有机械式、光学式和机电式等。2．刀具调整方法在对刀具进行调整时，根据刀具及工具系统结构不同，采用相应的方法调整刀具尺寸参数。刀具尺寸调整主要分：径向尺寸调整、轴向尺寸调整及两者的综合调整。可以采用不同的调整方法和调整结构来满足相应调整要求。5.3.2刀具预调仪1．刀具预调仪分类2．刀具预调仪选购与使用图5.13立式刀具预调仪5.4数控车床刀架5.4.1数控车床的结构和要求1．数控车床刀架的发展与性能要求（a）立式刀架（b）卧式刀架图5.14数控车床用刀架2．数控车床刀架结构形式①排式刀架②立式回转刀架③卧式回转刀架5.4.2典型数控车床刀塔结构与工作原理图5.15MJ-50数控车床的回转刀架结构简图5.5加工中心刀库5.5.1加工中心刀库分类与形式主要有盘式和链式两种。放置方式又有轴向、径向和斜向安装图5.16盘式刀库常见的有单链结构、多链结构、“S”形折叠回绕结构等图5.17链式刀库5.5.2典型加工中心刀库结构与操作1．V400型加工中心刀库结构及换刀过程图5.18V400换刀过程动作原理示意图图5.19V400型加工中心刀库结构2．VP1050型加工中心刀库结构及换刀过程图5.20VP1050型加工中心刀库结构图5.23VP1050型加工中心自动换刀过程示意图