单元4数控车削刀具选用.ppt

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1、单元4 数控车削刀具选用,任务4.1 数控车削刀具及选用任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,单元4 数控车削刀具选用,由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中，刀具是一个活跃的因素。切削加工生产率和刀具寿命的长短、加工成本的高低、加工精度和加工表面质量的优劣等，在很大程度上取决于刀具类型、刀具材料、刀具结构及其他因素的合理选择。,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,【学习目标】通过本任务学习，达到以下学习目标:熟悉数控加工对刀具的要求;熟悉刀具几何参数对刀具性能的影响及选用;熟悉各种刀具材料的性能特点及选用;初步具备根据车削加工情况合理选用刀具的能力【基本知识】了解数控刀具要求为了适应数

2、控加工高速、高效和高自动化程度等特点，数控加工刀具应比传统加工用刀具有更高的要求。数控加工刀具应满足如下要求。,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,1.刀具材料应具有高的可靠性数控加工刀具材料应具有高的耐热性、抗热冲击性和高温力学性能;随着科学技术的发展，对工程材料提出了愈来愈高的要求，各种高强度、高硬度、耐腐蚀和耐高温的工程材料愈来愈多地被采用，数控加工刀具应能适应难加工材料和新型材料加工的需要。2.数控刀具应具有高的精度数控加工要求刀具的制造精度要高，尤其在使用可转位结构的刀具时，对刀片的尺寸公差、刀片转位后刀尖空间位置尺寸的重复精度，都有严格的精度要求。3.数控刀具应能实现快速

3、更换数控刀具应能适应快速、准确的自动装卸，要求刀具互换性好、更换迅速、尺寸调整方便、安装可靠、换刀时间短。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,4.数控刀具应系列化、标准化和通用化数控刀具实现系列化、标准化和通用化，可尽量减少刀具规格，便于刀具管理，降低加工成本，提高生产效率。5.为了保证生产稳定进行，数控刀具应能可靠地断屑或卷屑认识车削刀具类型及选用1.针对不同加工结构的车刀类型车床主要用于回转表面的加工，如内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等的切削加工。车刀针对不同的加工结构和加工方法，设计成不同的刀具类型。车刀按用途分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断刀、切槽刀等

4、多种形式。常用车削刀具种类及用途参见图4-1-1所示。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,2.整体车刀、焊接车刀、机夹车刀从车刀的刀体与刀片的连接情况看，可分为整体车刀、焊接车刀和机械夹固式车刀，如图4-1-2所示。整体车刀主要是整体高速钢车刀，截面为正方形或矩形，使用时可根据不同用途进行刃磨。整体车刀耗用刀具材料较多，一般只用作切槽、切断刀使用。焊接车刀是将硬质合金刀片用焊接的方法固定在普通碳钢刀体上。它的优点是结构简单、紧凑、刚性好、使用灵活、制造方便，缺点是由于焊接产生的应力会降低硬质合金刀片的使用性能，有的甚至会产生裂纹。机械夹固车刀简称机夹车刀，根据使用情况不同又

5、分为机夹重磨车刀和机夹可转位车刀。可转位车刀的刀片夹固机构应满足夹紧可靠、装卸方便、定位精确等要求。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,3.尖形车刀、圆弧形车刀和成形车刀数控车削时，从刀具移动轨迹与形成轮廓的关系看，常把车刀分为三类，即尖形车刀、圆弧形车刀和成形车刀。(1)尖形车刀以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。这类车刀的刀尖(同时也为其刀位点)由直线形的主、副切削刃构成，例如:刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀，左、右端面车刀，切断(车槽)车刀。用这类车刀加工零件时，其零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移后得到。如图4-1-3(a)所示，尖

6、形车刀刀尖作为刀位点，刀尖移动形成零件的曲面轮廓。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,(2)圆弧形车刀圆弧形车刀是较为特殊的数控加工用车刀，如图4-1-4所示。其特征是:构成主切削刃的刀刃形状为一圆度误差或轮廓度误差很小的圆弧;该圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖。因此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀特别适宜于车削各种光滑连接(凹形)的成形面。对于某些精度要求较高的凹曲面车削或大外圆弧面的批量车削，以及尖形车刀所不能完成加工的过象限的圆弧面，宜选用圆弧形车刀进行，圆弧形车刀具有宽刃切削(修光)性质，能使精车余量保持均匀而改善切削性能，还能一刀车出跨多个象限的

7、圆弧面。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,如图4-1-3(b)所示，圆弧形车刀圆心作为刀位点，刀位点轨迹与零件的曲面轮廓相距一个圆弧刃半径。(3)成形车刀成形车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成形车刀有小半径圆弧车刀(圆弧半径等于加工轮廓的圆角半径)、非矩形车槽刀和螺纹车刀等。在数控加工中选用成形车刀时，应在工艺准备的文件或加工程序单上进行详细的规格说明。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,熟悉刀具基本几何参数及选用1.车刀的几何形状金属切削加工所用的刀具种类繁多、形状各异，但是它们参加切削的部

8、分在几何特征上都有相同之处。外圆车刀的切削部分可作为其他各类刀具切削部分的基本形态，其他各类刀具就其切削部分而言，都可以看成是外圆车刀切削部分的演变。因此，通常以外圆车刀切削部分为例来确定刀具几何参数的有关定义。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,外圆车刀切削部分包括:前刀面:刀具上切屑流过的表面。后刀面:刀具上与工件过渡表面相对的表面。副后刀面:刀具上与工件已加工表面相对的表面。主切削刃:前刀面与后刀面相交而得到的刃边(或棱边)，用于切出工件上的过渡表面，完成主要的金属切除工作。副切削刃:前刀面与副后刀面相交而得到的刃边，它配合主切削刃完成切削工作，最终形成工件已加工表面

9、。外圆车刀切削部分的名称和刀具几何角度如图4-1-5所示。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,2.正交平面参考系刀具切削部分的几何角度是在刀具静止参考系定义的(即刀具设计、制造、刃磨和测量时几何参数的参考系)。下面介绍刀具静止参考系中常用的正交平面参考系。正交平面参考系如图4-1-6所示。(1)基面通过切削刃选定点垂直于主运动方向的平面。对车刀，其基面平行于刀具的底面。(2)切削平面通过切削刃选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面。(3)正交平面通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,3.车刀主要几何参数规定

10、选择刀具切削部分的合理几何参数，就是指在保证加工质量的前提下，能满足提高生产率和降低生产成本的几何参数。合理选择刀具几何参数是保证加工质量、提高效率、降低成本的有效途径。表4-1-1为几个主要角度的定义和作用。4.前角、后角的选用前角增大，使刃口锋利，利于切下切屑，能减少切削变形和摩擦，降低切削力、切削温度，减少刀具磨损，改善加工质量等。但前角过大，会导致刀具强度降低、散热体积减小、刀具耐用度下降，容易造成崩刃。减小前角，可提高刀具强度，增大切屑变形，且易断屑。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,前角值不能太小也不能太大，应有一个合理的参数值。选择前角可从表4-1-2列出的

11、几个方面考虑。后角的主要功用是减小刀具后面与工件的摩擦，减轻刀具磨损。后角减小使刀具后面与工件表面间的摩擦加剧，刀具磨损加大，工件冷硬程度增加，加工表面质量差。后角增大使摩擦减小，刀具磨损减少，提高了刃口锋利程度。但后角过大会减小刀刃强度和散热能力。粗加工时以确保刀具强度为主，后角可取较小值;当工艺系统刚性差，易产生振动时，为增强刀具对振动的阻尼作用，宜选用较小的后角。精加工时以保证加工表面质量为主，后角可取较大值。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,5.主偏角、副偏角选用调整主偏角可改变总切削力的作用方向，适应系统刚度。如增大主偏角，使背向力(总切削力吃刀方向上的切削分力

12、)减小，可减小振动和加工变形。主偏角减小，刀尖角增大，刀具强度提高，散热性能变好，刀具耐用度提高。还可降低已加工表面残留面积的高度，提高表面质量。副偏角的功用主要是减小副切削刃和已加工表面的摩擦。使主、副偏角减小，同时刀尖角增大，可以显著减小残留面积高度，降低表面粗糙度值，使散热条件好转，从而提高刀具耐用度。但副偏角过小，会增加副后刀面与工件之间的摩擦，并使径向力增大，易引起振动。同时还应考虑主、副切削刃干涉轮廓的问题。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,6.刃倾角选用刃倾角表示刀刃相对基面的倾斜程度，刃倾角主要影响切屑流向和刀尖强度。切削刃刀尖端倾斜向上，刃倾角为正值，切

13、削开始时刀尖与工件先接触，切屑流向待加工表面，可避免缠绕和划伤已加工表面，对精加工和半精加工有利。切削刃刀尖端倾斜向下，刃倾角为负值，切削开始时刀尖后接触工件，切屑流向已加工表面;在粗加工开始，尤其是断续切削时，可避免刀尖受冲击，起保护刀尖的作用，并可改善刀具散热条件。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,熟悉刀具材料选择1.刀具材料应具备的基本性能刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用，因此，刀具材料应具备如下一些基本性能。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

14、以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。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。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,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。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。2.各种刀具材料性能特点及应用(1)金刚石刀具材料性能特点及应用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。,上一页,下一

15、页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,金刚石与一些有色金属之间的摩擦系数比其他刀具都低，具有很高的导热性能和较低的热膨胀系数，切削刃可以磨得非常锋利，能进行超薄切削和超精密加工。多用于在高速下对有色金属及非金属材料进行精细切削及撞孔。金刚石刀具的不足之处是热稳定性较差，切削温度超过700800时，就会完全失去其硬度;此外，它不适于切削黑色金属，因为金刚石(碳)在高温下容易与铁原子作用，使碳原子转化为石墨结构，刀具极易损坏。(2)立方氮化硼刀具材料性能特点及应用用与金刚石制造方法相似的方法合成的第二种超硬材料立方氮化硼(CBN)，在硬度和热导率方面仅次于金刚石，热稳定性极好，在大气中加热至1

16、 000也不发生氧化。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,CBN的突出优点是热稳定性比金刚石高得多，可达1 200以上(金刚石为700800 0C，另一个突出优点是化学惰性大，与铁元素在1 2001 300下也不起化学反应。CBN对于黑色金属具有极为稳定的化学性能，可以广泛用于钢铁制品的加工。适于用来精加工各种悴火钢、硬铸铁、高温合金、硬质合金、表面喷涂材料等难切削材料。立方氮化硼刀具材料韧性和抗弯强度较差。因此，立方氮化硼车刀不宜用于低速、冲击载荷大的粗加工;同时不适合切削塑性大的材料(如铝合金、铜合金、镍基合金、塑性大的钢等)，因为切削这些金属时会产生严重的积屑瘤，而使

17、加工表面恶化。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,(3)陶瓷刀具材料性能特点及应用陶瓷刀具材料使用的主要原料是地壳中最丰富的元素，因此，陶瓷刀具的推广应用对提高生产率、降低加工成本、节省战略性贵重金属具有十分重要的意义，也将极大促进切削技术的进步。陶瓷刀具已成为高速切削及难加工材料加工的主要刀具之一。陶瓷刀具广泛应用于高速切削、干切削、硬切削以及难加工材料的切削加工,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,陶瓷刀具的硬度虽然不及PCD和PCBN高，但大大高于硬质合金和高速钢刀具。可以加工传统刀具难以加工的高硬材料，适合于高速切削和硬切削。陶瓷刀具具有很好的高温

18、力学性能，在1200以上的高温下仍能进行切削。陶瓷刀具可以实现干切削，从而可省去切削液。陶瓷刀具不易与金属产生砧结，且耐腐蚀、化学稳定性好，可减小刀具的砧结磨损。陶瓷是用于高速精加工和半精加工的主要刀具材料之一。陶瓷刀具适用于切削加工各种铸铁和钢材，也可用来切削铜合金、石墨、工程塑料和复合材料。陶瓷刀具材料性能上存在着抗弯强度低、冲击韧性差等问题，不适于在低速、冲击负荷下切削。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,(4)涂层刀具材料性能特点及应用对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一。涂层刀具是在韧性较好的刀体上，涂覆一层或多层耐磨性好的难熔化合物，它将刀具基体与硬质

19、涂层相结合，从而使刀具性能大大提高。涂层刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命和降低加工成本。涂层刀具将基体材料和涂层材料的优良性能结合起来，既保持了基体良好的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低摩擦系数。涂层刀具的切削速度比未涂层刀具可提高两倍以上，并允许有较高的进给量;涂层刀具的寿命也得到提高;加工范围显著扩大，一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具使用。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,随涂层厚度的增加刀具寿命也会增加，但当涂层厚度达到饱和，刀具寿命不再明显增加。涂层太厚时，易引起剥离;涂层太薄时，则耐磨性能差。涂层刀片存在重磨性差、涂层设备

20、复杂、工艺要求高以及涂层时间长等不足之处。(5)硬质合金刀具材料性能特点及应用硬质合金材料是由硬度和熔点很高的碳化物称硬质相主要成分为碳化钨(WC),碳化钛(TiC),碳化钽(TaC),碳化铌(NbC)等和金属黏结剂(称黏结相常用的金属黏结相是Co)，经粉末冶金方法而制成的。硬质合金刀具，特别是可转位硬质合金刀具，是数控加工刀具的主导产品。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,我国标准把硬质合金分为钨钴类(YG)、钨钴钛类(YT)和添加稀有碳化物类(YW)三类，它们切削性能各有优缺点。ISO(国际标准化组织)将切削用硬质合金分为三类:K类，包括K10K40，相当于我国的YG类

21、(主要成分为WC,Co)P类，包括P01P50，相当于我国的YT类(主要成分为WC,TiC,Co)M类，包括M10M40，相当于我国的YW类主要成分为WC-TiC-TaC(NbC)-Co。各个牌号分别以0150之间的数字表示从高硬度到最大韧性之间的一系列合金。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,硬质合金刀具硬度远高于高速钢，在540时，硬度仍可达8287HRA，与高速钢常温时硬度(8386 HRA)相同。硬质合金的硬度值随碳化物的性质、数量、粒度和金属黏结相的含量而变化，一般随黏结金属相含量的增多而降低。硬质合金是脆性材料，常温下其冲击韧性仅为高速钢的1/301/8。金属黏

22、结相含量越高，则抗弯强度也就越高。当黏结剂含量相同时，YG类(WC-Co)合金的强度高于YT类(WC-TiC-Co)合金，并随着TiC含量的增加，强度降低。YG类合金主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。细晶粒硬质合金(如YG3X,YG6X)在含钻量相同时比中晶粒的硬度和耐磨性要高些，适用于加工一些特殊的硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、钦合金、硬青铜和耐磨的绝缘材料等。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,YT类硬质合金的突出优点是硬度高、耐热性好、高温时的硬度和抗压强度比YG类高、抗氧化性能好。因此，当要求刀具有较高的耐热性及耐磨性时，应选用TiC含量较高的牌号。YT类合

23、金适合于加工塑性材料，如钢材，但不宜加工钦合金、硅铝合金。YW类合金兼具YG,YT类合金的性能，综合性能好，它既可用于加工钢料，又可用于加工铸铁和有色金属。这类合金如适当增加钴含量，强度可很高，可用于各种难加工材料的粗加工和断续切削。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,(6)高速钢刀具的种类和特点及应用高速钢(High Speed Steel,HSS)是一种加入了较多的W,Mo,Cr,V等合金元素的高合金工具钢。高速钢刀具在强度、韧性及工艺性等方面具有优良的综合性能，在复杂刀具，尤其是制造孔加工刀具、铣刀、螺纹刀具、拉刀、切齿刀具等一些刃形复杂刀具，高速钢仍占据主要地位。高

24、速钢刀具易于磨出锋利的切削刃。通用型高速钢。一般可分钨钢、钨钼钢两类。通用型高速钢具有一定的硬度(6366HRC)和耐磨性、高的强度和韧性、良好的塑性和加工工艺性，因此广泛用于制造各种复杂刀具。高性能高速钢刀具。高性能高速钢是指在通用型高速钢成分中再增加一些含碳量、含钒量及添加Co,Al等合金元素的新钢种，从而可提高它的耐热性和耐磨性。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,粉末冶金高速钢(PM HSS)o碳化物晶粒细小均匀，强度和韧性、耐磨性相对熔炼高速钢都提高不少。可用来制造大尺寸、承受重载、冲击性大的刀具，也可用来制造精密刀具。3.数控刀具材料的选用原则刀具材料总牌号多，

25、其性能相差很大。如表4-1-3所示为各种刀具材料的主要性能指标。数控加工用刀具材料必须根据所加工的工件和加工性质来选择。刀具材料的选用应与加工对象合理匹配。二者的力学性能、物理性能和化学性能相匹配，以获得最长的刀具寿命和最大的切削加工生产率。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,(1)切削刀具材料与加工对象的力学性能匹配切削刀具与加工对象的力学性能匹配问题主要是指刀具与工件材料的强度、韧性和硬度等力学性能参数要相匹配。具有不同力学性能的刀具材料所适合加工的工件材料有所不同。高硬度的工件材料，必须用更高硬度的刀具来加工，刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60 HR

26、C以上。刀具材料的硬度越高，其耐磨性就越好。具有优良高温力学性能的刀具尤其适合于高速切削加工。刀具材料硬度顺序为:金刚石刀具立方氮化硼刀具陶瓷刀具硬质合金高速钢。刀具材料的抗弯强度顺序为:高速钢硬质合金陶瓷刀具金刚石和立方氮化硼刀具。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,刀具材料的韧性大小顺序为:高速钢硬质合金立方氮化硼、金刚石和陶瓷刀具。(2)切削刀具材料与加工对象的物理性能匹配具有不同物理性能的刀具，如高导热和低熔点的高速钢刀具、高熔点和低热胀的陶瓷刀具、高导热和低热胀的金刚石刀具等，所适合加工的工件材料有所不同。加工导热性差的工件时，应采用导热较好的刀具材料，以使切削热

27、得以迅速传出而降低切削温度。金刚石由于导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，不会产生很大的热变形，这对尺寸精度要求很高的精密加工刀具来说尤为重要。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,(3)切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配问题主要是指刀具材料与工件材料化学亲和性、化学反应、扩散和溶解等化学性能参数要相匹配。材料不同的刀具所适合加工的工件材料有所不同。各种刀具材料抗黏结温度高低(与钢)为:PCBN陶瓷硬质合金HSS各种刀具材料抗氧化温度高低为:陶瓷PCBN硬质合金金刚石HSS各种刀具材料的扩散强度大小(对钢铁)为:金刚石Si3N4基陶瓷P

28、CBN A1203基陶瓷。扩散强度大小(对钛)为:A1203基陶瓷PCBN SiC S3N4金刚石。,上一页,下一页,返回,任务4.1 数控车削刀具及选用,【检测与评价】【任务小结】总结上述的学习内容，本课题应考虑的问题有如下:刀具类型、刀具材料、刀具结构及其他因素的合理选择，这些选择影响刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本。应针对不同的加工结构和加工方法，选用合适的刀具类型。应针对不同的加工条件、加工要求，合理选择刀具几何参数以满足加工要求。刀具材料的选用应与加工对象合理匹配，二者的力学性能、物理性能和化学性能相匹配，以获得最长的刀具寿命和最大的切削生产率。,上一页,返回,任务4.2 数控

29、可转位车刀及刀具系统,【学习目标】通过本任务学习，达到以下学习目标:数控车削可转位刀具概念;可转位刀片参数的识记;可转位刀片的选用;可转位刀具的装配,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,【基本知识】4.2.1认识可转位车刀1.可转位刀具的概念可转位刀具是将具有数个切削刃的多边形刀片，用夹紧元件、刀垫，以机械夹固方法，将刀片夹紧在刀体上。当刀片的一个切削刃用钝以后，只要把夹紧元件松开，将刀片转一个角度，换另一个新切削刃并重新夹紧就可以继续使用。当所有切削刃用钝后，换一块新刀片即可继续切削，不需要更换刀体。如图4-2-1所示为可转位刀具。可转位刀片与焊接式刀片相比有以下特点:,上一

30、页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,刀片成为独立的功能元件，更利于根据加工对象选择各种材料的刀片，刀片材料可采用硬质合金，也可采用陶瓷、多晶立方氮化硼或多晶金刚石，切削性能得到了扩展和提高。机械夹固式避免了焊接工艺的影响和限制，避免了硬质合金钉焊时容易产生裂纹的缺点，而且可转位刀具的刀体可重复使用，节约了钢材和制造费用，因此其经济性好。由于可转位刀片是标准化和集中生产的，刀片几何参数易于一致，换另一个新切削刃或新的刀片后，切削刃空间位置相对刀体固定不变，节省了换刀、对刀等所需的辅助时间，提高了机床的利用率。,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,可转位

31、刀具的发展极大地促进了刀具技术的进步，同时可转位刀体的专业化、标准化生产又促进了刀体制造工艺的发展。可转位刀具的应用范围很广，包括各种车刀、撞刀、铣刀、外表面拉刀、大直径深孔钻和套料钻等。2.可转位刀片的型号及表示方法可转位刀片是可转位刀具的切削部分，也是可转位刀具最关键的零件。我国硬质合金可转位刀片的国家标准采用的是ISO国际标准，产品型号的表示方法、品种规格、尺寸系列、制造公差以及mm值尺寸的测量方法等，都与ISO标准相同。切削刀具用可转位刀片型号表示规则(GB/T 2076-1987)中，可转位刀片的型号由代表一给定意义的字母和数字代号按一定顺序排列所组成，共有10个号位。其格式举例见表

32、4-2-1。图4-2-2所示为可转位车刀片的表示规则示意图。,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,标准规定:任何一个型号刀片都必须用前7个号位，后3个号位在必要时才使用。不论有无第8,第9两个号位，第10号位都必须用短横线“-”与前面号位隔开，并且其字母不得使用第8,第9两个号位已使用过的7个字母(F,E,T,S,R,L,N),当第8,第9号位为只使用其中一位时，则写在第8号位上，且中间不需空格。第5,第6,第7号位使用不符合标准规定的尺寸代号时，第4号位要用X表示，并需用略图或详细的说明书加以说明。刀片型号格式说明如下:1刀片形状:用一个字母表示，见表4-2-22刀片

33、法后角:用一个字母表示，见表4-2-3,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,3刀片的极限偏差等级:用一个字母表示，主要尺寸(d、s、m)的极限偏差等级代号见表4-2-44刀片有无断屑槽和中心固定孔:由于可转位刀片是用机械夹固的方法将刀片夹紧在可转位刀具上的，因此，通常按刀片在刀杆或刀体上的安装方法不同，把可转位刀片分为无孔可转位刀片、圆孔可转位刀片和沉孔可转位刀片。刀片有无断屑槽和中心固定孔，用一个字母表示，其各种情况如图4-2-3所示。5刀片边长位数:用一个字母表示，取刀片理论边长的整数部分。如边长为16.5mm的刀片代号为16;若舍去小数部分后只剩一位数字，则在该数

34、字前加“0”，如边长为9.525mm的刀片代号为09,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,6刀片厚度:取舍去小数值的刀片厚度作代号，若舍去小数部分后只剩一位数字，则在该数字前加“0”;当刀片厚度的整数值相同，小数部分值不同时，则将小数部分值大的刀片代号用“T”代替“0”，如刀片厚度分别为3.18mm和3.97mm时，则前者代号为“03”，后者代号为“T3。7对于车削刀片，表示转角形状或尖圆角半径，刀片刀尖转角为圆角时，用放大10倍的刀尖圆弧半径作代号。8对于车削刀片，表示切削刀截面形状，用一个字母表示切削刃形状。F表示尖锐切削刃;E表示倒圆切削刃;T表示倒棱切削刃;S表

35、示倒棱又倒圆切削刃。9对于车削刀片，表示切削方向，用一个字母表示，R表示右切，L表示左切，N表示左右切。,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,10对于车削刀片，表示切屑槽形或及槽宽，用一个字母和一个数字表示刀片断屑槽形式及槽宽。3.可转位刀具的型号及表示方法ISO标准和我国标准规定了可转位车刀型号的含义。下面以外圆车刀为例说明可转位车刀的型号表示方法。下面是外圆可转位车刀的型号表示:10个号位具体内容说明:第1位字母P，表示刀片的夹紧方式，见表4-2-5刀片的夹紧方式表示。,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,第2位字母W，表示可转位刀片的形状(

36、见表4-2-2)第3位字母L，表示可转位车刀的主偏角。第4位字母N，表示可转位刀片的后角(见表4-2-3)第5位字母R，表示可转位车刀的切削方向。第6位数字表示刀尖高，表示可转位车刀刀尖对刀杆底基面的高度尺寸(见表4-2-6)。第7位数字表示可转位车刀的刀体宽度(见表4-2-6)第8位数字表示可转位车刀的刀长(见表4-2-6)第9位数字表示可转位车刀的刃长。第10位为精度级别，不加“Q”表示普通级，加“Q”表示精密级。,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,4.2.2了解数控车削工具系统1.数控车削工具系统概念数控工具系统是针对与数控机床配套的刀具必须可快速更换和高效切削

37、而发展起来的。它除了刀具本身外，包括实现刀具快换所必须的定位、夹紧、抓拿及刀具保护等机构，其结构体系如图4-2-4所示。图4-2-5、图4-2-6所示为数控车削工具系统结构示例。2.数控车削工具系统的特点(1)与数控车削工具系统结构相关的因素数控车削工具系统的结构体系与下列因素有关:,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,机床刀架形式。由于机床刀架形式不同，刀具与机床刀架之间的刀夹、刀座等也各异。刀具形式不同，所需刀夹亦不同。例如，定尺寸刀具(如钻头、铰刀等)与非定尺寸刀具(如一般外圆车刀、内孔车刀等)所需刀夹并不相同。刀具系统是否需要动力驱动。动力刀夹与非动力刀夹结构也

38、不同。(2)模块式车削工具系统结构模块式车削工具系统一般只有主柄模块和工作模块，较少使用中间模块，以适应车削中心较小的切削区空间，并提高工具的刚性。主柄模块有较多的结构形式。,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,根据刀具安装方向的不同，有径向模块和轴向模块。根据加工的需要，有装夹车刀的非动力式模块，也有安装钻头、立铣刀并使其回转的动力式模块。根据刀具与主轴相对位置的不同，有右切模块和左切模块。根据机床换刀方式的不同，有手动换刀模块或自动换刀模块。3.数控车床的刀具系统典型形式如图4-2-6所示的数控车床的刀具系统，是刀块形式，用凸键定位、螺钉夹紧，定位可靠、夹紧牢固、刚

39、性好，但要手动换装，费时且不能自动松开夹紧。另一种是圆柱柄上铣齿条的结构，可实现自动装卸、自动松开夹紧，换装快捷，如图4-2-5所示的自动装卸模块式车削工具系统。,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,在车削中心上，开发了许多动力刀具刀柄，如能装钻头、立铣刀、三面刃铣刀、锯片、螺纹铣刀和丝锥等的刀柄，用于工件车削后工件固定，在工件端面或外圆上进行各种加工，或工件作圆周进给时在工件端面或外圆上进行加工。【实践任务】4.2.3学会可转位车刀的安装1.可转位刀片的认识参考可转位刀片实物，观察刀片切削刃形状特征、刀片几何角度，认识可转位刀片标记表示的含义。认识可转位刀片:VNMG

40、160404T认识可转位刀具:CVCNR2525M16,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,2.数控可转位铣刀组装任务:组装可转位外圆刀具，刀具型号:CVCNR2525M16，刀片型号:VNMG160404T组装方法:参考图4-2-6可转位车刀的安装。安装步骤如下:认识刀具组成元件、刀片定位夹紧机构特点，了解它们的功用，准备机夹或刀体，规定扳手等工具。清除安装面及安装配件上的异物，擦拭干净后再安装刀片。使用规定的刀片或配件。安装时使用规定的扳手按规定的扭矩操作。,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,确认刀片和配件是否安装牢固。避免切削中脱落飞散，

41、引起伤害。避免刀片或配件安装时拧压过紧造成损伤，不要使用如套管之类的辅助加力工具【知识与技能拓展】4.2.4熟悉可转位刀具选用方法1.刀片夹紧方式的选择在我国国家标准中，一般夹紧方式有上压式(代码为C)、上压与销孔夹紧式(代码M)、销孔夹紧式(代码P)和螺钉夹紧式(代码S)四种，有的公司还有牢固夹紧式(代码为D),上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,各夹紧方式适用不同形式的刀片，如无孔刀片常用上压式(C型)，陶瓷、立方氮化硼等刀片常用此夹紧方式。D型和M型夹紧可靠，适用于切削力较大的场合，如加工条件恶劣、钢的粗加工、铸铁等短屑材料的加工等。2.刀片外形的选择刀片外形与加

42、工的对象、刀具的主偏角、刀尖角和有效刃数等有关。不同的刀片形状有不同的刀尖强度，一般刀尖角大，刀尖强度越大，反之亦然。圆刀片(R型)刀尖角最大，35菱形刀片(V型)刀尖角最小。在选用时，应根据加工条件恶劣与否，按重、中、轻切削针对性地选择。在机床刚性、功率允许的条件下，大余量、粗加工应选用刀尖角较大的刀片，反之，机床刚性和功率小、小余量、精加工时宜选用刀尖角较小的刀片。,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,3.刀片后角的选择常用的刀片后角有N型(0),D型(7),P型(11),E型(20)等。一般粗加工、半精加工可用N型;半精加工、精加工可用C型、P型，也可用带断屑槽形

43、的N型刀片;加工铸铁、硬钢可用N型;加工不锈钢可用C型、P型;加工铝合金可用P型、E型等。加工弹性恢复性好的材料可选用较大一些的后角。一般撞孔刀片，选用C型、P型，大尺寸孔可选用N型。4.切削刃长度的选择切削刃的长度应根据加工余量来定，最多是刃长的2/3参加切削。要考虑到主偏角对有效切削刃长度的影响。,上一页,下一页,返回,任务4.2 数控可转位车刀及刀具系统,5.刀片精度等级的选择刀片精度等级根据加工要求选择，在保证加工精度的前提下，降低成本。一般来说，精密加工选用高精度的G级刀片，精加工至重负荷粗加工可选用M级刀片，粗加工可选用U级刀片。【检测与评价】【任务小结】总结上述学习内容，本任务主

44、要知识如下:可转位刀具可更换刀片或转换新切削刃，重新夹紧就可以继续使用。可转位刀具的发展促进了刀具技术的进步。可转位刀片、可转位车刀的型号由给定意义的字母和数字代号按一定顺序排列所组成。本任务应掌握的实践能力包括:熟练掌握可转位刀具的组装和刀片转位更换操作。,上一页,返回,单元4 总结,根据加工内容要求、加工条件合理选择切削刀具是加工工艺的重要内容之一。合理选择刀具可考虑以下几点:根据加工结构合理选用刀型;根据加工对象和加工特点选择刀具材料;选择合理的刀具几何参数是保证加工质量、提高效率、降低成本的有效途径。数控加工具有高速、高效和自动化程度高等特点，数控刀具逐渐系列化、标准化和通用化，数控刀

45、具大量采用机夹可转位刀具。我们应熟悉可转位车刀的型号，熟练掌握可转位刀具的组装和刀片转位更换操作。,返回,图4-1-1 各种加工用途的车型刀具,返回,图4-1-2 整体车刀、焊接车刀、机夹车刀,返回,图4-1-3 车刀加工零件的曲面,返回,(a)尖形车刀加工零件的曲面;(b)圆弧形车刀加工零件的曲面,图4-1-4 圆弧形车刀,返回,图4-1-5 外圆车刀切削部分的名称和刀具几何角度,返回,图4-1-6 正交平面参考系,返回,表4-1-1 几个主要角度的定义和作用,返回,表4-1-2 前角的选择方法,返回,表4-1-3 各种刀具材料的主要性能指标,返回,检测与评价,返回,图4-2-1 可转位刀具,返回,图4-2-2 可转位车刀片表示规则示意图,返回,表4-2-1 可转位刀片的型号格式举例,返回,表4-2-2 可转位刀片形状代号含义,返回,表4-2-3 刀片法后角,返回,表4-2-4 极限偏差等级代号对应的允许偏差,返回,图4-2-3 可转位铣刀片有无断屑槽和中心固定孔各种情况,返回,型号,返回,图4-2-5 刀片的夹紧方式,返回,表4-2-6 刀尖高、刀体宽、车刀长,返回,图4-2-4 数控车削工具系统结构体系,返回,图4-2-5 自动装卸模块式车削工具系统,返回,图4-2-6 可转位车刀的安装,返回,检测与评价,返回,