数控机床刀具的选择

第2章数控机床刀具的选择一、学习目标•掌握刀具材料的种类、特点及应用场合•了解可转位刀片的优点、代码标记方法•了解镗铣类工具系统的结构类型与特点•掌握数控刀具选择应考虑的因素。二、重点1、刀具材料及其选用（2.1）2、数控机床刀具种类及特点（2.2)三、难点1、数控刀具选择（2.4）第二章主要内容讲解2.1.1刀具材料应具备的基本性能①高硬度②足够的强度和韧性2.1刀具材料及其选用③高耐磨性和耐热性④良好的导热性⑤良好的工艺性好和经济性⑥抗粘接性⑦化学稳定性2.1.2刀具材料的种类及其选用（1）高速钢（HighSpeedSteel，HSS）高速钢是一种含钨（W）、钼（MO）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素较多的工具钢，它具有较好的力学性能和良好的工艺性，可以承受较大的切削力和冲击。①普通高速钢国内外使用最多的普通高速钢是W6Mo5Cr4V2（M2钼系）及W18Cr4V（W18钨系）钢，含碳量为0.7%~0.9%，硬度63～66HRC，不适于高速和硬材料切削。②高性能高速钢指在普通高速钢中加入一些合金，如Co、Al等，使其耐热性、耐磨性又有进一步提高，热稳定性高。如W12Mo3Cr4V3Co5Si、W6Mo5Cr4V2A1、W10Mo4Cr4V3Al，硬度达67～69HRC，可用于制造出口钻头、铰刀、铣刀等。③粉末冶金高速钢可以避免熔炼钢产生的碳化物偏析。其强度、韧性比熔炼钢有很大提高。可用于加工超高强度钢、不锈钢、钛合金等难加工材料。用于制造大型拉刀和齿轮刀具，特别是切削时受冲击载荷的刀具效果更好。（2）硬质合金（CementedCarbide）①钨钴类（YG）WC+Co，强度好，硬度和耐磨性较差，用于加工脆性材料、有色金属和非金属材料。常用牌号：YG3、YG6、YG8、YG6X。数字表示Co的百分含量，Co多韧性好，用于粗加工；Co少用于精加工。1)普通硬质合金②钨钛钴类（YT）TiC+WC+Co类（YT）：常用牌号有YT5、YT14、YT15、YT30等。此类硬质合金硬度、耐磨性、耐热性都明显提高，但韧性、抗冲击振动性差，主要用于加工钢料,不宜加工脆性材料。含TiC量多，含Co量少，耐磨性好，适合精加工；含TiC量少，含Co量多，承受冲击性能好，适合粗加工。①钨钛钽（铌）钴类在YG类中添加TaC或NbC，可提高高温硬度、强度、耐磨性。用于加工难切削材料和断续切削。2)新型硬质合金②通用合金（YW）在YT类中添加合金，可提高抗弯强度，冲击韧性，耐热性及高温强度，抗氧化性等。（3）新型刀具材料刀具基体材料上涂一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而得到的刀具材料.常用涂层材料:TiN、TiC、Al2O3①涂层刀具②陶瓷刀具材料（Ceramics）主要成分Al2O3，硬度、耐热性和耐磨性高于硬质合金，不粘刀。脆性大，易蹦刃,主要用于切削45-55HRC的工具钢和淬火钢。a.Al2O3基陶瓷刀具主要成分Si3N4，强度、韧性、疲劳强度、切削稳定性高于Al2O3基陶瓷刀具，主要用于端铣和切有氧化皮的毛坯工件，也可对铸铁、淬硬钢进行精加工和半精加工。b.Si3N4基陶瓷刀具c.塞隆(Sialon)陶瓷Si3N4中加入Al2O3等形成的新材料。迄今陶瓷中强度最高的材料，化学稳定性和抗氧化能力都很好。③超硬刀具材料a.聚晶金刚石（PCD）金刚石和立方氮化硼的统称，用于超精加工和硬脆材料加工。硬度高、耐磨性好，但耐热性差、强度低、脆性大，与铁亲和力强，用于高速精细车削、镗削有色金属及其合金和非金属材料，不宜加工黑色金属。b.立方氮化硼（CBN）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(64-70HRC)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（1）刀柄①7：24圆锥刀柄7：24圆锥刀柄特点：•不能自锁，换刀比较方便•与直柄相比具有较高的定心精度和刚度•刀柄要配上拉钉才能固定在主轴锥孔上•刀柄与拉钉都已标准化•刀柄的选用要和机床的主轴孔相对应•刀柄型号：JT、BT、ST。②HSK刀柄（柄部锥度为1：10）刀柄主轴内孔HSK刀柄特点：•定位精度高。其经向和轴向重复定位精度一般在2m以内，并能长期保持高精度。•静态、动态刚度高。采用锥度和端面同时定位（过定位）。•适合高速加工。•重量轻、尺寸小、结构紧凑。•清除污垢方便。（2）TSG82镗铣类工具系统①整体式结构选用时一定要按图示进行配置。代码代码的意义代码代码的意义代码代码的意义J装接长刀杆用锥柄KJ用于装扩、铰刀TF浮动镗刀Q弹簧夹头BS倍速夹头TK可调镗刀KH7：24锥柄快换夹头H倒锪端面刀X用于装铣削刀具Z（J）用于装钻夹头（莫氏锥度注J）T镗孔刀具XS装三面刃铣刀MW装无扁尾莫氏锥柄刀具TZ直角镗刀XM装面铣刀M装有扁尾莫氏锥柄刀具TQW倾斜式微调镗刀XDZ装直角端铣刀G攻螺纹夹头TQC倾斜式粗镗刀XD装端铣刀C切内槽工具TZC直角形粗镗刀规格用数字表示工具的规格，其含义随工具不同而异。有些工具该数字为轮廓尺寸D-L；有些工具该数字表示应用范围。还有表示其他参数值的，如锥度号等。TSG82工具系统的代码和意义②模块式结构（TMG10/TMG21）2.3可转位刀片及其代码2.3.1可转位刀具优点可转位车刀的组成—刀杆；2—刀垫；3—刀片4—夹固元件①刀具寿命高②生产效率高③有利于推广新技术、新工艺2.3.2可转位刀片的代码极其标记方法按ISO1832-1985的可转位刀片的代码方法，是由10位字符串组成:123456789102.4数控刀具的选择（1）选择刀片（刀具）应考虑的要素①被加工工件材料的类别②被加工件材料性能的状况③切削工艺的类别④被加工工件的几何形状…（2）选择镗孔（内孔）刀具的考虑要点①尽可能选择大的刀杆直径，接近镗孔直径。②尽可能选择短的刀臂③选择主偏角（切入角Kr）接近90°，大于75°。…刀具形状和工件形状的关系（3）选用数控铣刀时注意事项①在数控机床上铣削平面时，应采用可转位式硬质合金刀片铣刀。②高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因为毛坯面有硬化层和夹砂现象，会加速刀具的磨损。…铣削加工时工件形状和刀具形状的关系。