数控刀具分类及应用

数控刀具的分类及应用数控刀具的分类及应用制作：周亚伟时间：2015年9月7日（请按F5全屏观看）目录数控刀具发展近况数控刀具分类数控刀具的要求及特点刀具磨损分析数控刀具的材料一、数控刀具发展近况1、概述机械制造业由于产品更新换代和生产形势发展的需要，在航空航天、机床工具、电站制造、能源和轨道等行业，数控机床的占有率已从20世纪的20%～30%提高到目前的50%～65%。一般来说，数控机床具有高精度、高刚度和高效率的特性（特别适用于高速切削），因而能取得高效加工的效果。为了保证数控机床的正常运行，只有配置了与数控机床性能相适应的刀具才能使其性能得到充分发挥，也可说配置刀具的优异（合理性、先进性）直接影响到数控机床功能和作用的发挥。1.数控刀具的定义数控刀具是指与数控机床（数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗铣床、加工中心、自动线以及柔性制造系统）相配套使用的各种刀具的总称。2.数控机床刀具的特点（1）具有良好的稳定切削性能刀具刚性好、精度高，能进行高速切削和强力切削。（2）刀具有较高的寿命刀具大量采用硬质合金材料或高性能材料（如陶瓷刀片、立方氮化硼刀片、金刚石复合刀片和涂层刀片等，高速钢刀具采用较多的则是高钴、高钒、含铝的高性能高速钢和粉末冶金高速钢）。（3）刀具（刀片）互换性好、能快速换刀刀具能实现自动、快速更换，缩短辅助时间。（4）刀具有较高的精度刀具适用于对较高精度工件的加工，特别是当采用可转位刀片时，由于刀具刀体和刀片重复定位精度高，因而能获得良好的加工质量。（5）刀具有可靠的卷屑和断屑性能使用数控机床不能随意停机处理切屑，加工中出现的长切屑会影响操作者的安全和加工效率。（6）刀具有调整尺寸的功能刀具可机外预调（对刀）或机内补偿，以减少换刀调整时间。（7）刀具能实现系列化、标准化和模块化刀具系列化、标准化和模块化有利于编程、刀具管理和降低成本。（8）多功能复合及专用化。3.数控刀具的主要应用领域包括：（1）汽车行业汽车行业的加工特点一是大批量、流水线生产,二是加工条件相对比较固定。为了优化生产,提高质量和效率,汽车行业对刀具的加工效率和使用寿命提出了非常苛刻的要求。同时,由于采用流水线作业,为了避免因换刀导致整条生产线的停机、造成巨大的经济损失，所以通常采用强制性的统一换刀的方式。这对刀具质量的稳定性也提出了独一无二的高要求。（2）航空航天行业航空航天业的加工特点一是加工精度要求高,二是材料难加工。该行业所加工的零部件材料大多为韧性和强度都非常高的高温合金和镍钛合金（如INCONEL718等）。（3）大型涡轮机、汽轮机、发电机及柴油机生产企业这些企业所要加工的零件大多体积庞大、价值昂贵，在加工时,保证被加工零件的精度和少出废品是至关重要的，所以在这些行业里经常采用进口刀具。（4）使用数控机床较多的企业俗话说“好马配好鞍”，为了提高加工效率和产品质量,充分发挥数控机床的使用效率，往往采用进口刀具更易达到预期的效果。（5）外资企业在这些企业中,往往更注重生产效率和质量的保证。除此之外,还有很多其它行业,如模具行业、军工企业等应用数控刀具也都十分普遍。一、数控刀具发展近况2、刀具品牌①山特维克(SANDVIK)：山特维克可乐满是山特维克集团旗下最大的金属切削刀具公司，也是全球排名第一的金属切削业刀具制造与供应商。②②山高（SECO）：瑞典山高刀具公司，数控刀具十大品牌，全球知名硬质合金刀具制造商，以铣削与车削的刀具和刀片产品系列而闻名于世，集研发、生产和销售金属加工用各类硬质合金刀具为一体的专业化企业。③瓦尔特（WALTER：瓦尔特刀具有限公司，数控刀具十大品牌，世界著名的加工刀具品牌，著名的硬质合金刀具生产公司之一，始于1919年德国，形成了全系列刀具产品的先进企业，行业内最具规模和影响力的金属切削刀具企业之一。④肯纳（Kennametal）：美国肯纳刀具有限公司，数控刀具十大品牌，始创于1938年美国，全球领先的刀具解决方案供应商，国际采矿及道路建筑工具业领先企业，北美金属切削业市场占有率领先企业，世界著名的硬质合金刀具生产制造公司。一、数控刀具发展近况⑤伊斯卡（ISCAR）：伊斯卡刀具有限公司，数控刀具十大品牌，世界上最大的金属切削刀具生产厂家之一，世界金属加工与机械制造领域的领军企业，国内规模最大、技术水平最高的外商投资刀具生产厂之一。各地区刀具的排名也是价格和品质的体现第一:欧美刀具（以上几种）第二:日本刀具和韩国刀具如三菱综合材料、住友电工、东芝泰珂洛、京瓷、黛杰、日立、特固克等。第三:台湾刀具如正河源、周车刀等第四:国产刀具株洲钻石、东莞耐斯卡特、成都森泰英格、成都千木、上工、哈工等。二、数控刀具分类根据刀具结构可分为：（1）整体式：刀具为一体，由一个毛坯料制造而成，不分体；（2）焊接式：采用焊接方法连接，刀杆；（3）机夹式：机夹式又分为不转位和可转位两种；通常数控刀具采用机夹式！（4）特殊型式：如复合式刀具、减震式刀具；根据刀具所用材料可分为：根据刀具所用材料可分为：（1）高速钢刀具；（2）硬质合金刀具；（3）陶瓷刀具；（4）超高压烧结体刀具；根据刀具加工方式可分为：（1）车削工具：分外圆、内圆、螺纹、切槽、切断刀具等。（2）钻削工具；包括钻头、丝锥、铰刀等。（3）镗削刀具；（4）铣削刀具；包括面铣刀、立铣刀、三面刃铣刀等。车削刀具数控车刀是应用最广的一种单刃刀具。也是学习、分析各类刀具的基础。车刀用于各种车床学习、分析各类刀具的基础。车刀用于各种车床上，加工外圆、内孔、端面、螺纹、车槽等。车刀分类根据加工方式可分为外圆车刀、内孔车刀、槽刀、切断刀、螺纹车刀。根据结构可分为整体式、焊接式、机夹式、可转位式和成形式。比较常见的是可转位刀片式。车刀1.外圆车刀2.单体式槽刀3.模块化槽刀4.端面车刀5.外螺纹车刀6.轴向切槽刀7.内孔车刀8.内螺纹车刀9.内孔槽刀整体式车刀刀头部分和刀杆部分均为同一种材料。整体式车刀的刀具材料一般是整体高速钢特点：刃磨方便，使用灵活，可根据需要刃磨成不同用途的车刀，尤其适宜于刃磨切槽刀、螺纹车刀、成形刀等。刀具磨损后可以多次重磨。硬度、耐热性较低。通常用于车削有色工件，小型车床上车削较小工件。焊接式车刀刀头部分和刀杆部分分属两种材料。即刀杆上镶焊硬质合金刀片，而后经刃磨所形成的车刀。优点：结构简单、紧凑；刚性好、抗振性强；制造、刃磨方便；使优点：结构简单、紧凑；刚性好、抗振性强；制造、刃磨方便；使用灵活。缺点：刀片经过高温焊接，强度、硬度降低，切削性能下降；刀片材料产生内应力，容易出现裂纹等缺陷；刀杆不能重复使用，浪费原材料；换刀及对刀时间较长，不适用于自动和数控车床。机夹式车刀机夹车刀是采用普通刀片，用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的车刀。与焊接式车刀相比，有以下特点：与焊接式车刀相比，有以下特点：刀杆可多次重复使用，节约了刀杆材料；避免了因焊接而引起刀片产生裂纹、崩刃和硬度降低，提高了刀具寿命；有些压紧刀片的压板还可起断屑作用。但不适用于小尺寸刀具。成形车刀成形车刀是加工回转体成形表面的专用刀具，其刃形是根据工件廓形设计的，可用在各类车床上加工内外回转体的成形表面。特点：（1）刀具寿命长（2）加工质量稳定（3）生产效率高用成形车刀加工零件时可一次形成零件表面，操作简便、生产率高，加工后能达到公差等级IT8～IT10、粗糙度为10～5μm，并能保证较高的互换性。但成形车刀制造较复杂、成本较高，刀刃工作长度较宽，故易引起振动。可转位式车刀可转位式车刀是用机械方法把硬质合金可转位刀片夹固在刀杆上，刀片上具有合理的几何参数和多条切削刃。特点：（1）刀具寿命提高（2）加工质量稳定（3）生产效率高（4）有利于推广新技术、新工艺（5）有利于降低刀具成本可转位式车刀片常用的刀片有正三角形、正方形、正五边形、菱形和圆形等。边数多的刀片，刀尖角大，耐冲击，可利用切削刃多，因此刀具寿命高。但刀尖角越大，车削时径向力越大，越易引起振动。单从刀具寿命考虑，在机床、工件刚性和功率允许的情况下，粗加工时应尽量选用刀尖角较大的刀片；反之选用刀尖角较小的刀片。刀片形状的选择往往主要决定于被加工零件形状。可转位式车刀片标记方法孔加工刀具在工件实体材料上钻孔或扩大已有孔的刀具统称为孔加工刀具，机加工中孔加工刀具应用非常广泛。具应用非常广泛。由于孔的形状、规格、精度要求和加工方法各不相同，孔加工刀具种类有很多。按其用用途可分为在实体材料上加工孔用刀具和对已有孔加工用刀具。孔加工刀具分类孔加工刀具按其用途可分为两大类：另一类是对已有孔进行再加工的刀具，如扩孔钻、铰刀及镗刀等。一类是钻头，它主要用于在实心材料上钻孔(有时也用于扩孔)。根据钻头构造及用途不同，又可分为麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等。孔加工刀具1.30×Dc深孔钻2.单刀片式U钻3.高速钢钻头4.整硬钻孔倒角复合式钻头5.高速钢中心钻6.复合涂层钻头7.精镗刀8.可转位式钻头9.可调大直径粗镗刀10.12×Dc高效钻头11.可转位式铰刀11.可转位式铰刀12.铰刀麻花钻螺旋槽有2槽、3槽或更多槽，但以2槽最为常见。麻花钻可被夹持在手动、电动的手持式钻孔工具或钻床、铣床、车床乃至麻花钻是通过其相对固定轴线的旋转切削以钻削工件的圆孔的工具。因其容屑槽成螺旋状而形似麻花而得名。被夹持在手动、电动的手持式钻孔工具或钻床、铣床、车床乃至加工中心上使用。钻头材料一般为高速工具钢或硬质合金。中心钻中心钻在结构上与麻花钻类似。为节约刀具材料，复合中心中心钻用于加工中心孔。有三种形式：中心钻、无护锥60°复合中心钻及带护锥60°复合中心钻。钻常制成双端的。钻沟一般制成直的。复合中心钻工作部分由钻孔部分和锪孔部组成。钻孔部与麻花钻同样，有倒锥度及钻尖几何参数。锪孔部制成60°锥度，保护锥制成120°锥度。深孔钻专门用于加工深孔的钻头。在机械加工中通常把孔深与孔径之比大于6的孔称为深孔。深孔钻按排屑方式分为外排屑和内排屑两类。外排屑的有枪钻、深孔扁钻和深孔麻花钻等;内排屑的因所用的加工系统不同，分BTA深孔钻、喷射钻和DF深孔钻3种。深孔钻削时,散热和排屑困难，且因钻杆细长而刚性差，易产生弯曲和振动。一般都要借助压力冷却系统解决冷却和排屑问题。扩孔钻扩孔钻一般用于孔的半精加工或终加工，一般加工精度可达IT10～IT11，表面粗糙度可达3.2～12.5，用于铰或磨前的预加工或毛坯孔的扩大，有3到4个刃带，无横刃，前角和后角沿切削刃的变化小，加工时导向效果好，轴向抗力小，切削条沿切削刃的变化小，加工时导向效果好，轴向抗力小，切削条件优于钻孔。铰刀铰刀具有一个或者多个刀齿，用以切除孔已加工表面薄金属层的旋转刀具。经过绞刀加工后的孔可以获得精确的尺寸和形状。铰刀用于中小孔的半精加工和精加工，也常用于磨孔或研孔的预加工。铰刀的齿数多、导向性好、刚性好、加工余量小、工作平稳一般加工精度可达IT6～IT8，表面粗糙度可达1.6～0.4。镗刀镗刀是镗削刀具的一种，一般是圆柄的，也有较大工件使用方刀杆，最常用的场合就是内孔加工，扩孔，仿形等。镗刀常用于孔的的粗、精加工。镗刀能修正钻孔、扩孔等上一工序所造成的孔轴线歪曲、偏斜等缺陷，故特别适用于要求孔距很准的孔系加工。镗刀可加工不同直径的孔，镗孔可在车床、铣床、钻床、镗床上进行。铣削刀具铣刀是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。铣刀分类铣刀按用途区分有多种常用的型式：①圆柱形铣刀:用于卧式铣床上加工平面。②面铣刀:用于立式铣床、端面铣床或龙门铣床上加工平面端面。③立铣刀:用于加工沟槽和台阶面等。④三面刃铣刀:用于加工各种沟槽和台阶面。⑤角度铣刀:用于铣削成一定角度的沟槽。⑥锯片铣刀:用于加工深槽和切断工件。1.整体硬质合金立铣刀2.模块化整硬合金铣刀3.八角刀片面铣刀4.方肩铣刀5.三面刃铣刀6.玉米铣刀7.4刃整硬立铣刀8.八刃面铣刀9.仿形球头立铣刀9.仿形球