数控教案——数控刀具的选用
数控刀具选用培训教程
数控刀具选用培训教程在现代机械加工领域，数控刀具的选用是一项至关重要的工作。
正确选用数控刀具不仅能够提高加工效率和质量，还能降低生产成本和减少设备损耗。
本教程将为您详细介绍数控刀具选用的相关知识和技巧。
一、数控刀具的分类数控刀具种类繁多，常见的有以下几种：1、车削刀具包括外圆车刀、内孔车刀、螺纹车刀等。
外圆车刀用于加工外圆柱面和外圆锥面；内孔车刀用于加工内圆柱面和内圆锥面；螺纹车刀用于加工各种螺纹。
2、铣削刀具如立铣刀、面铣刀、球头铣刀等。
立铣刀适用于加工平面、台阶、沟槽等；面铣刀主要用于大面积平面的铣削；球头铣刀常用于曲面的加工。
3、钻削刀具有麻花钻、中心钻、深孔钻等。
麻花钻是最常见的钻孔刀具；中心钻用于加工中心孔；深孔钻用于加工深孔。
4、镗削刀具包括粗镗刀、精镗刀等，用于镗削内孔。
二、数控刀具的材料数控刀具的材料对其性能有着重要影响，常见的刀具材料有：1、高速钢具有较高的强度和韧性，但其耐热性和耐磨性相对较差，适用于低速切削。
2、硬质合金硬度高、耐磨性好、耐热性强，是目前应用最广泛的刀具材料之一。
3、陶瓷刀具具有极高的硬度和耐磨性，适用于高速切削，但韧性较差。
4、立方氮化硼（CBN）和金刚石刀具这两种刀具材料硬度极高，适用于加工高硬度材料，但价格昂贵。
三、数控刀具选用的基本原则1、加工工艺要求根据加工零件的形状、尺寸、精度和表面质量要求，选择合适的刀具类型和规格。
2、被加工材料不同的材料具有不同的切削性能，例如，加工钢件通常选用硬质合金刀具，而加工铝合金则可以选用高速钢刀具。
3、机床性能考虑机床的功率、转速、刚性等因素，确保选用的刀具能够在机床上正常工作。
4、刀具寿命在保证加工质量的前提下，尽量选择寿命较长的刀具，以降低刀具成本。
四、数控刀具选用的具体步骤1、分析零件图纸了解零件的形状、尺寸、精度要求以及材料等信息，确定加工工艺和刀具类型。
2、选择刀具材料根据被加工材料和切削速度等因素，选择合适的刀具材料。
数控刀具及其选用教案
继高速钢之后，随着机床刚性、主轴转速及切削力的提高，相继开发出了硬质合金。
陶瓷是含有金属氧化物或氮化物的无机非金属材料。陶瓷刀具强度高、均一性好，配合功率更高、刚性更好的高速机床，其应用已经得到了重大进展。
二）数控刀具及其选用
1.选择刀片应考虑的要素：
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
⑤要求刀片（刀具）能承受的切削用量
⑥生产现场的条件
⑦被加工工件的生产批量
2.选择镗孔刀具的考虑要点：
主要问题是刀杆的刚性，要尽可能地防止或消除振动。其考虑要点如下：
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（工作长度）。
③选择主偏角（切入角Kr）接近90°，大于75°。
④选择无涂层的刀片品种（刀刃圆弧小）和小的刀尖半径（rε=0.2）。
⑤精加工采用正切削刃（正前角）刀片和刀具，粗加工采用负切削刃（负前角）刀片和刀具。
⑥镗深的盲孔时，采用压缩空气（气冷）或冷却液（排屑和冷却）。
⑦选择正确的、快速的镗刀柄夹具。
⑤镶硬质合金的玉米铣刀可以进行强力切削，铣削毛坯表面和用于孔的粗加工。
⑥加工精度要求较高的凹槽时，可采用直径比槽宽小一些的立铣刀。
⑦钻孔前最好先用中心钻钻一个中心孔或采用一个刚性好的短钻头锪窝引正。
教
学
内
容
过
程
布置
作业
完成
情况
数控机床刀具的选择
（2）硬质合金（Cemented Carbide）
1)普通硬质合金
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。
2)新型硬质合金 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
① 涂层刀具
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.
具 装三面刃铣刀
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 C 规格
攻螺纹夹头
TQC
倾斜式粗镗刀
XD
装端铣刀
切内槽工具
TZC
直角形粗镗刀
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。
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。
数控铣(加工中心)的刀具选用
千里之行，始于足下。
数控铣(加工中心)的刀具选用
在数控铣床(加工中心)中，刀具的选择对加工效率和加工质量有着重要的
影响。
下面将就刀具材料、刀具形状、刀具涂层等几个方面来探讨数控铣床刀
具的选用。
1. 刀具材料：常见的刀具材料有高速钢、硬质合金和刚玉等。
高速钢刀具具有较好的塑性和切削性能，适用于切削材料比较软的工件；硬质合金刀具具
有较高的硬度和耐磨性能，适用于切削材料比较硬的工件；刚玉刀具则在超硬
材料加工中具有较好的切削性能。
2. 刀具形状：常见的刀具形状有平头刀、球头刀、角形刀和弧形刀等。
平头刀适用于平面铣削和侧面铣削，常用于粗加工；球头刀适用于曲面加工和球
面加工，常用于精加工；角形刀适用于开槽和切割等操作；弧形刀适用于轮廓
加工和复杂曲线加工。
3. 刀具涂层：刀具涂层能够提高刀具的硬度、耐磨性和润滑性，从而延长刀具寿命和提高加工质量。
常见的刀具涂层有TiN、TiC、TiCN、AlTiN等。
TiN 涂层主要用于加工不锈钢、铸铁和铝合金等材料；TiC涂层适用于加工高硬度
材料；TiCN涂层具有较好的耐磨性和润滑性能；AlTiN涂层具有良好的耐热性
和耐磨性能，适用于高温和高硬度材料加工。
在选择刀具时，还需考虑工件材料、加工要求和加工稳定性等因素。
另外，刀具的刃数、刀具直径和切削参数等也需要根据具体情况进行选择。
在刀具的
使用过程中，还需注意及时更换磨损的刀具、合理设置刀具余量和刀具进给速
度等，以保证加工效率和加工质量。
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数控加工刀具的选择方法
数控加工刀具的选择方法刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。
应根据机床的加工能力、加工工序、工件材料的性能、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具和刀柄。
刀具选择的总原则是：适用、安全和经济。
适用是要求所选择的刀具能达到加工的目的，完成材料的去除，并达到预定的加工精度。
安全指的是在有效去除材料的同时，不会产生刀具的碰撞和折断等，要保证刀具及刀柄不会与工件相碰撞或挤擦，造成刀具或工件的损坏。
经济指的是能以最小的成本完成加工。
在同样可以完成加工的情形下，选择相对综合成本较低的方案，而不是选择最便宜的刀具；在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面结构相适应。
生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、盘形铣刀和锥形铣刀。
在生产过程中，铣削零件周边轮廓时，常采用立铣刀，所用的立铣刀的刀具半径一定要小于零件内轮廓的最小曲率半径。
一般取最小曲率半径的0.8～0.9倍即可。
零件的加工高度（Z方向的背吃刀量）最好不要超过刀具的半径。
平面铣削时，应选用不重磨硬质合金端铣刀、立铣刀或可转位面铣刀。
一般采用二次进给，第一次进给最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续进给。
选好每次进给的宽度和铣刀的直径，使接痕不影响精铣精度。
因此，加工余量大且不均匀时，铣刀直径要选小些。
精加工时，一般用可转位密齿面铣刀，铣刀直径要选得大些，最好能够包容加工面的整个宽度，可以设置6～8个刀齿，密布的刀齿使进给速度大大提高，从而提高切削效率，同时可以达到理想的表面加工质量，甚至可以实现以铣代磨。
加工凸台和凹槽时，选高速钢立铣刀、镶硬质合金刀片的端铣刀和立铣刀。
在加工凹槽时应采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后再利用刀具半径补偿（或称直径补偿）功能对槽的两边进行铣加工，这样可以提高槽宽的加工精度，减少铣刀的种类。
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2. 常用刀具材料
工具钢 硬质合金 陶瓷
包括碳素工具钢、 合金工具钢和高 速钢。 有钨钴类硬质合金、 钨钛钴类硬质合金 和钨钛钽（铌）类 硬质合金。 推广使用新型刀具 材料如涂层刀具、陶瓷 刀具、天然金刚石、聚 晶金刚石、立方氮化硼 等。
以氧化铝或以氮化硅为
基体再添加少量金属，在 高温下烧结而成的一种刀 具材料。 其优点是硬度高，耐磨 性、耐高温性能好，有良 好的化学稳定性和抗氧化 性，与金属的亲合力小、 抗粘结和抗扩散能力强； 其缺点是脆性大、抗弯 强度低，冲击韧性差，易 崩刃，所以使用范围受到 限制； 可用于钢、铸铁类零件 的车削、铣削加工。
缺点是热稳定性差，强度低、脆性大，
对振动敏感，只宜微量切削，与铁有强烈 的化学亲合力，不能用于加工钢材。
（3）立方氮化硼
立方氮化硼（CBN）是一种人工合成
的新型刀具材料，它由六方氮化硼在 高温、高压下加入催化剂转化而成。
它有很高的硬度及耐磨性，热稳定
性好，化学惰性大，与铁系金属在 1300℃时不易起化学反应，导热性好， 摩擦系数低。
P类（YT）（钨钛钴类）硬质合金（蓝色）： 以WC为基体, 添加TiC，用Co作粘结剂烧结而
成。合金中TiC含量提高，Co含量就低，其硬度、 耐磨性和耐热性进一步提高，但抗弯强度、导热性、 特别是冲击韧性明显下降，适合于精加工。 适合加工长切屑的黑色金属，如钢、铸钢等。 其代号有P01、P10、P20、P30、P40、P50等，数 字越大，耐磨性越低而韧度越高。 精加工可用P01；半精加工具钢和合金工具钢
数控刀具材料的选用
数控刀具材料的选用随着制造技术的不断发展，数控机床在工业中的应用越来越广泛。
数控刀具材料的选用是数控机床加工过程中至关重要的一环，它直接关系到加工效率、成本、质量等方面。
本文将详细解析数控刀具材料的选用，希望对读者有所帮助。
1. 数控刀具的分类数控刀具按照不同的功能可分为面铣刀、立铣刀、钻孔刀、车刀、镗刀等等。
根据材料的不同，刀具可分为硬质合金刀具、高速钢刀具、陶瓷刀具、多晶刚玉刀具等。
其中，硬质合金刀具是目前使用最为广泛的一种切削工具。
2. 数控刀具材料的选择（1）硬质合金刀具硬质合金刀具的主要成分是钨、钴、钛等元素，它的优点是硬度高、耐磨性好、切削效率高等。
因此，硬质合金刀具在加工硬材料时表现尤为突出，是在航空、航天、汽车制造等领域中广泛应用的切削工具。
硬质合金刀具的一些缺点是价格较高、韧性较差，容易断裂等。
这使得硬质合金刀具不能广泛应用于一些需要高精度、高韧性的加工领域。
（2）高速钢刀具高速钢刀具采用优质钢制造，具备高硬度、高韧性、高耐磨性等特点。
它能够满足一些要求精度不高但工件质量要求较高的加工需求，如机械加工、汽车制造等领域。
高速钢刀具的缺点是在加工高硬度、高耐磨性的材料时，效果没有硬质合金刀具那么理想。
（3）陶瓷刀具陶瓷刀具是一种具有优良的物理性能和化学性能的切削工具，具有硬度高、耐磨性好、热稳定性好等优点。
同时，它的密度低、耐酸碱腐蚀，不易产生静电等特点使得陶瓷刀具在一些高精度要求、高危险的环境中广泛应用。
陶瓷刀具的缺点是价格较高，易产生裂痕等。
（4）多晶刚玉刀具多晶刚玉是新型的精细陶瓷材料，具有高硬度、高耐磨性、耐热性好等特点。
它的切削速度比高速钢快2至3倍，比硬质合金快1.5至2倍，成为一种应用领域广泛的高性能材料。
多晶刚玉刀具的主要缺点是价格相对较高，同时在生产过程中难度较大，加工成本会相应提高。
3. 数控刀具材料的维护为了保持刀具的良好使用状态，需要注意下列维护事项：（1）合理的使用刀具：根据不同加工材料选择适合的切削刃数和工作速度，避免使用不适合的刀具导致使用寿命较短。
第三章数控刀具的选用
山特维克可乐满车刀的夹紧方式选择
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第三章 数控刀具的选用
刀片形状的选择
可 正型（前角）刀片：
转 对于内轮廓加工，小 型机床加工，工艺系
位 统刚性较差和工件结
车 刀
构形状较复杂应优先 选择正型刀片。 负型（前角）刀片：
的 选
对于外圆加工，金属 切除率高和加工条件 较差时应优先选择负
用 型刀片。
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则宜大些
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第三章 数控刀具的选用
刃倾角是前刀面
倾斜的角度。重
切削时，切削开
始点的刀尖上要
承受很大的冲击
刃
力，为防止刀尖 受此力而发生脆
倾
性损伤，故需有
角 的
刃倾角。推荐车 削时为3°～5°； 铣削时10°～15°
刃倾角的影响
作 用
刃倾角为负时，切屑流向工件；为正 时，反向排出 刃倾角为负时，切削刃强度增大，但切 削背向力也增加，易产生振动
第三章 数控刀具的选用
刀片形状的选择
可
一般外圆车削常用80°
转
凸三角形、四方形和
位
80 °菱形刀片；仿形 加工常用55 °、35 °
车
菱形和圆形刀片；
刀
在机床刚性、功率允 许的条件下，大余量、
的
粗加工应选择刀尖角
选
较大的刀片，反之选 择刀尖角较小的刀片。
用
根据加工轮廓 选择刀片形状
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第三章 数控刀具的选用
合金工具代替。
12
第三章 数控刀具的选用
硬质合金刀具
新型硬质合金 刀具加工实例
普通
数
硬质
控 刀 具
合金
超细晶粒 硬质合金
粒径在1μm以下，这种材料具有 硬度高、韧性好、切削刀可靠性 高等优异性能
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<<数控车削用刀具>>教案
一、教学目标：
（1）理解数控车刀具的类型及各自特点；
（2）掌握可转位车刀该如何合理选用；
（3）掌握在使用中刀具角度对加工的影响。
二、教学重点、难点：
重点：刀具基本角度的作用
难点：可转位车刀的选用
三、教学过程：
(一)数控车常用刀具种类
由于工件材料、生产批量、加工精度以及机床类型、工艺方案的不同，车刀的种类也异常繁多。
根据刀片与刀体的联接固定方式的不同，车刀主要可分为焊接式与机械夹固式两大类。
1、焊接式车刀
将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体上称为焊接式车刀。
这种车刀的优点是结构简单，制造方便，刚性较好。
缺点是由于存在焊接应力，使刀具材料的使用性能受到影响，甚至出现裂纹。
另外，刀杆不能重复使用，硬质合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪费。
根据工件加工表面以及用途不同，焊接式车刀又可分为切断刀、外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、螺纹车刀以及成形车刀等。
焊接式车刀的种类
1—切断刀 2—90°左偏刀 3—90°右偏刀 4—弯头车刀
5—直头车刀6—成形车刀7—宽刃精车刀8—外螺纹车刀9—端面车刀 10—内螺纹车刀 11—内槽车刀 12—通孔车刀
13—盲孔车刀
2）机夹可转位车刀
如图所示，机械夹固式可转位车刀由刀杆l、刀片2、刀垫3以及夹紧元件4组成。
刀片每边都有切削刃，当某切削刃磨损钝化后，只需松开夹紧元件，将刀片转一个位置便可继续使用。
1—刀杆 2—刀片
3—刀垫 4—夹紧元件
机械可转位车刀的组成
刀片是机夹可转位车刀的一个最重要组成元件。
按照国标GB2076－87，大致可分为带圆孔、带沉孔以及无孔三大类。
形状有：三角形、正方形、五边形、六边形、圆形以及菱形等共17种。
图示为常见的几种刀片形状及角度。
（二）、可转位车刀的选用
1、刀片的夹紧方式
各种夹紧方式是为适用于不同的应用范围设计的。
为了帮助您选择具体工序的最佳刀具，按照适合性对它们分类，适合性有1-3个等级，3为最佳选择。
2、刀片形状的选择
（1）正型（前角）刀片：对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。
（2）负型（前角）刀片：对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。
（3）一般外圆车削：常用80°凸三角形、四方形和80 °菱形刀片。
（4）仿形加工：常用55 °、35 °菱形和圆形刀片。
（5）在机床刚性、功率允许的条件下大余量、粗加工：应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小的刀片。
（三）、车刀基本角度的作用
1、刀具前角的作用
（1）前角的影响：刃口的锋利程度和强度及切削变形和切削力
（2）正前角大：切削刃锋利，前角每增加1°，切削功率减少1％，刀刃强度下降。
用于切削软质材料，易切削材料，被加工材料及机床刚性差的场合。
（3）负前角大：切削力增加，切削硬材料，需切削刃强度大，以适应断续切削、切削含黑皮表面层的加工条件
2、主偏角的作用
改变主切削刃的受力及导热能力，影响切屑的厚度
（1）主偏角的影响：进给量相同时，主偏角大，刀片与切屑接触的长度增加，切削厚度变薄，使切削力分散作用在长的刀刃上，刀具耐用度得以提高；主偏角小，分力a’也随之增加，加工细长轴时，易发生挠曲；主偏角小，切屑处力性能变差；主偏角小，切削厚度变薄，切削宽度增加，将使切屑难以碎断。
（2）大主偏角用于：切削深度小的精加工；切削细而长的工件；机床刚性差的场合。
（3）小主偏角用于：工件硬度高，切削温度大时；大直径零件的粗加工；机床刚性高的场合。
3、后角的作用：
减少车刀与后刀面的摩檫
（1）后角的影响：后角大，后刀面磨损小，刀尖强度下降。
（2）小后角用于：切削硬材料，需切削刃强度高时。
（3）大后角用于：切削软材料，切削易加工硬化的材料。
4、副偏角的作用：
具有减少已加工表面与刀具摩擦的功能，一般为5°～ 15°。
副偏角的影响：副偏角小，切削刃强度增加，但刀尖易发热；副偏角小，背向力增加，切削时易产生振动；粗加工时副偏角宜小些；而精加工时副偏角则宜大些。
5、刃倾角的作用：
刃倾角是前刀面倾斜的角度。
重切削时，切削开始点的刀尖上要承受很大的冲击力，为防止刀尖受此力而发生脆性损伤，故需有刃倾角。
推荐车削时角度为3°～5°。
6、刀尖圆弧半径的作用：
对刀尖的强度及加工表面粗糙度影响很大，一般适宜值选进给量的2～3倍（1）刀尖圆弧半径的影响：刀尖圆弧半径大，表面粗糙度下降，刀刃强度增加，刀具前、后面磨损减小；刀尖圆弧半径过大，切削力增加，易产生振动，切屑处理性能恶化。
（2）刀尖圆弧小用于：切深削的精加工，细长轴加工，机床刚性差的场合。
（3）刀尖圆弧大用于：需要刀刃强度高的黑皮切削，断续切削，大直径工件的粗加工，机床刚性好的场合。
四、小结：
本节课的学习要求主要掌握数控车刀具中可转位车刀的选用以及车刀基本角度的作用。
五、作业：
习题册: P38页
（一）7、8、9、10 （二）3、4、5、6、7
（三）1、2、3 （四）5、6、7。