数控刀具和选用32页PPT
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数控机床加工技术课件单元4 数控刀具和选用.ppt
数控刀具的失效形式及可靠 性
刀具的失效形式
积屑瘤
工件材料在刀具上的粘附物质。 积屑瘤的产生会大大降低工件表面的加工 质量，会改变切削刃的形状并最终导致切削刃 崩刃。 采取的对策有提高切削速度，选择涂层硬 质合金或金属陶瓷等刀具材料，并在加工过程 中使用冷却液。
数控刀具的失效形式及可靠 性
刀具的失效形式
前刀面磨损主要由切屑和工件材料的接触， 以及对发热区域的扩散引起。另外刀具材料过 软，加工过程中切削速度较高，进给量较大， 也是前刀面磨损产生的原因。前刀面磨损会使 刀具产生变形、干扰排屑、降低切削刃的强度。
应该采用降低切削速度和进给速度，同时 选择涂层硬质合金材料，来达到减小前刀面磨 损的目的。
数控刀具的失效形式及可靠 性
工艺来分
高速钢刀具
硬质合金刀具
陶瓷刀具 立方氮化硼刀具 聚晶金刚石刀具
数控刀具的种类
车刀
按加工 工艺来分
钻刀 （钻头）
镗刀
铣刀
三、数控刀具的材料
数控刀具的材料
刀具的选择是根据零件的材料种类、硬度、 加工表面粗糙度要求和加工余量等已知条件来 决定刀片的几何结构（如刀尖圆角）、进给量、 切削速度和刀片牌号。
数控刀具的失效形式及可靠 性
了解
掌握
了解
2
掌握
了解
掌握 2
了解
随着数控机床功能、结构的发展， 数控机床上所使用的数控刀具已经不 是普通机床“一机一刀”的模式，而 是多种不同类型的刀具同时在数控机 床上轮换使用，来达到自动换刀和快 速换刀的目的。因此，对“数控刀具” 的含义应该理解为“数控刀具系统”。
数控刀具系统除了包括机床的自动换刀机构外， 为了保证刀具的可互换性，还必须有刀柄和工具系统。
数控刀具材料与选择
超细晶粒硬质合金多用于YG类合金，它的硬度和耐磨性 得到较大提高，抗弯强度和冲击韧度也得到提高，已接近 高速钢。适合做小尺寸铣刀、钻头等，并可用于加工高硬 度难加工材料。
普通刀具材料
三、数控刀具的材料
硬质合金 硬质合金是由难熔金属碳化物（如TiC、WC、NbC等）
和金属粘结剂（如Co、Ni等）经粉末冶金方法制成。 硬质合金的性能特点：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物 含量高，因此硬质合金常温硬度很高，达到78～82 HRC， 热熔性好，热硬性可达800℃～1000℃以上，切削速度比 高速钢提高4～7倍。硬质合金缺点是脆性大，抗弯强度和 抗冲击韧性不强。抗弯强度只有高速钢的1/3～1/2，冲击 韧性只有高速钢的1/4～1/35。硬质合金力学性能主要由 组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘 化剂的含量决定。碳化物的硬度和熔点越高，硬质合金的 热硬性也越好。粘结剂含量大，则强度与韧性好。碳化物 粉末越细，而粘结剂含量一定，则硬度高。
涂层刀具有四种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金 刀具，以及在陶瓷和超硬材料(金刚石或立方氮化硼)刀 片上的涂层刀具。
三、数控刀具的材料
涂层方式： TiN涂层：在高温时能产生氧化膜，与铁基材料摩擦 系数较小，抗粘结性能好，并能有效降低切削温度。
TiC—TiN复合涂层： 第一层涂TiC，与刀具基体粘牢不易脱落。第二层 涂TiN,减少表面层与工件间的摩擦。 TiC-Al203复合涂层： 第一层涂TiC, 与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂 Al203可使刀具表面具有良好的化学稳定性和抗氧化性 能。 目前单涂层刀片已很少应用，大多采用TiC-TiN复 合涂层或TiC-Al2O3-TiN三复合涂层。
三、数控刀具的材料
陶瓷刀具的特点：有很高的硬度和耐磨性，刀具寿命 比硬质合金高；具有很好的热硬性，摩擦系数低，切削力 比硬质合金小，用该类刀具加工时能提高表面质量。 缺 点是脆性大，抗冲击性能很差。
普通刀具材料
三、数控刀具的材料
硬质合金 硬质合金是由难熔金属碳化物（如TiC、WC、NbC等）
和金属粘结剂（如Co、Ni等）经粉末冶金方法制成。 硬质合金的性能特点：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物 含量高，因此硬质合金常温硬度很高，达到78～82 HRC， 热熔性好，热硬性可达800℃～1000℃以上，切削速度比 高速钢提高4～7倍。硬质合金缺点是脆性大，抗弯强度和 抗冲击韧性不强。抗弯强度只有高速钢的1/3～1/2，冲击 韧性只有高速钢的1/4～1/35。硬质合金力学性能主要由 组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘 化剂的含量决定。碳化物的硬度和熔点越高，硬质合金的 热硬性也越好。粘结剂含量大，则强度与韧性好。碳化物 粉末越细，而粘结剂含量一定，则硬度高。
涂层刀具有四种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金 刀具，以及在陶瓷和超硬材料(金刚石或立方氮化硼)刀 片上的涂层刀具。
三、数控刀具的材料
涂层方式： TiN涂层：在高温时能产生氧化膜，与铁基材料摩擦 系数较小，抗粘结性能好，并能有效降低切削温度。
TiC—TiN复合涂层： 第一层涂TiC，与刀具基体粘牢不易脱落。第二层 涂TiN,减少表面层与工件间的摩擦。 TiC-Al203复合涂层： 第一层涂TiC, 与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂 Al203可使刀具表面具有良好的化学稳定性和抗氧化性 能。 目前单涂层刀片已很少应用，大多采用TiC-TiN复 合涂层或TiC-Al2O3-TiN三复合涂层。
三、数控刀具的材料
陶瓷刀具的特点：有很高的硬度和耐磨性，刀具寿命 比硬质合金高；具有很好的热硬性，摩擦系数低，切削力 比硬质合金小，用该类刀具加工时能提高表面质量。 缺 点是脆性大，抗冲击性能很差。
数控刀具材料使用大全幻灯片PPT
硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)等金 属碳化物作基体，用钴（Co）、镍（Ni）、钼（Mo）作粘结剂，用 粉末冶金的方法烧结而成。硬度：HRC74～82，热硬性：可达800～ 1000℃，切削速度：100～300m/min，较高速钢高4～10倍，耐用度 比高速钢高几十倍．但其抗弯强度和韧性比高速钢低，工艺性也不 如高速钢，常用于制造结构较为简单的刀具，如车刀、端铣刀、刨 刀等。根据国标GB2075-87，硬质合金主要分为P、M、K三个主要 类别。 ① P类硬质合金（蓝色）：旧牌号钨钛钴硬质合金YT，有WC＋TiC ＋Co 组成。由于加入了TiC，耐磨性及耐热性比K类硬质合金更高， 但相应的含Co量减少，韧性较差，适于加工长切屑的黑色金属，如 钢、铸钢等。常用牌号有：P01、P10、P20、P30、P40、P50等。数 字越大，TiC的含量越多，耐热性和耐磨性越好，但韧性越差。粗加
(c)、立方氮化硼（CBN）：在高温高压下制成的一种新型超硬刀具 材料，硬度达7000～8000HV，耐磨性好，热硬性达1200℃，在 1200～1300℃高温下不与铁发生化学反应，主要用于加工淬硬钢、 耐磨铸铁、高温合金等难加工材料的半精加工和精加工。
常用刀具材料可切削加工的主要工件材料
刀具材料
高速钢又称白钢、锋(或风)钢，钢中加入铬(Cr)、钨(W)、 钒 （V）、钼（Mo）等合金元素的高合金工具钢。淬火硬度： HRC63～67，热硬性：500℃ ～ 600℃，允许切削速度：40m/min 。
高速钢较高的抗弯强度和冲击韧度，热处理变形小，刃磨性能好， 常用于制造各种形状复杂的成形刀具和 精加工刀具，如钻头、铰刀、铣刀、拉刀、齿轮刀具等，常用牌号 有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。 (d)、硬质合金
(c)、立方氮化硼（CBN）：在高温高压下制成的一种新型超硬刀具 材料，硬度达7000～8000HV，耐磨性好，热硬性达1200℃，在 1200～1300℃高温下不与铁发生化学反应，主要用于加工淬硬钢、 耐磨铸铁、高温合金等难加工材料的半精加工和精加工。
常用刀具材料可切削加工的主要工件材料
刀具材料
高速钢又称白钢、锋(或风)钢，钢中加入铬(Cr)、钨(W)、 钒 （V）、钼（Mo）等合金元素的高合金工具钢。淬火硬度： HRC63～67，热硬性：500℃ ～ 600℃，允许切削速度：40m/min 。
高速钢较高的抗弯强度和冲击韧度，热处理变形小，刃磨性能好， 常用于制造各种形状复杂的成形刀具和 精加工刀具，如钻头、铰刀、铣刀、拉刀、齿轮刀具等，常用牌号 有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。 (d)、硬质合金
数控机床刀具概述PPT(51张)
钻头，镗刀和内螺纹刀。
数控机床刀具概述PPT(51张)培训课件 培训讲 义培训 教材工 作汇报 课件PP T
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5.车刀刀尖的高低应对准工件的中心。车刀安装得过 高或过低都会引起车刀角度的变化而影响切削。根 据经验，粗车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍 高一些；精车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍 低一些，这要根据工件直径的大小来决定，无论装 高或装低，一般不能超过工件直径的 1％。
高速钢切断刀
（三）切断及车槽
2. 直 沟 槽 的 车 削
a）窄沟槽的车削 b）宽沟槽的车削
(四)车孔
一次装夹中加工工件
数控加工刀具特点
1. 刀具刚性好，切削效率高 2. 刀具精度高 3. 刀具的可靠性高，抗震及热变形好 4. 刀具尺寸能够预调 5. 互换性好，换刀速度快 6. 具有完善的工具系统 7. 具有刀具管理系统
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二、用三爪自定心卡盘装夹
三爪卡盘特点： 三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需
要找正。 卡爪：正爪
反爪——装夹直径较大的零件。 装夹特点：方便、省时、自动定心好，但夹紧力
小 适用范围：装夹外型规则的中、小型工件。
一、刀具安装注意事项
需要注意的是： 1.刀尖伸出长度要适中。不能过长也不能过短。过长
会降低刀杆的强度，过短可能会出现干涉。 2.安装刀具要稳固，也不易太紧，长期过紧安装可能
会损坏刀架上的丝扣。 3.安装刀具时选择刀位要结合加工工艺，根据工序来
合理安排刀具的顺序，减少换刀耗费的时间。 4.要逐一排除各刀位之间相互干涉的情况，特别注意
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5.车刀刀尖的高低应对准工件的中心。车刀安装得过 高或过低都会引起车刀角度的变化而影响切削。根 据经验，粗车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍 高一些；精车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍 低一些，这要根据工件直径的大小来决定，无论装 高或装低，一般不能超过工件直径的 1％。
高速钢切断刀
（三）切断及车槽
2. 直 沟 槽 的 车 削
a）窄沟槽的车削 b）宽沟槽的车削
(四)车孔
一次装夹中加工工件
数控加工刀具特点
1. 刀具刚性好，切削效率高 2. 刀具精度高 3. 刀具的可靠性高，抗震及热变形好 4. 刀具尺寸能够预调 5. 互换性好，换刀速度快 6. 具有完善的工具系统 7. 具有刀具管理系统
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二、用三爪自定心卡盘装夹
三爪卡盘特点： 三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需
要找正。 卡爪：正爪
反爪——装夹直径较大的零件。 装夹特点：方便、省时、自动定心好，但夹紧力
小 适用范围：装夹外型规则的中、小型工件。
一、刀具安装注意事项
需要注意的是： 1.刀尖伸出长度要适中。不能过长也不能过短。过长
会降低刀杆的强度，过短可能会出现干涉。 2.安装刀具要稳固，也不易太紧，长期过紧安装可能
会损坏刀架上的丝扣。 3.安装刀具时选择刀位要结合加工工艺，根据工序来
合理安排刀具的顺序，减少换刀耗费的时间。 4.要逐一排除各刀位之间相互干涉的情况，特别注意
数控刀具知识PPT课件
※安装的定位面和紧固用的零件上，不允许有异物粘附 仔细清扫后再装刀片。 ※请用附带的搬子切实地夹紧刀片与
◎用套筒等到辅助工具时若夹得过紧也会造成发刀具破损飞 出等到危险。
◎刀具高速成旋转时，由于离心力，刀片可能飞出十分危 险，使用时请充分注意安全。
※请勿使用套筒等辅助工具，而只用附带的专用搬手。 ※请参照使用说明书及样本，在推荐的范围内使用。
400
切 300
削 速 度
200
M/min
100
0
0.2 0.4 0.6 0.8
0
2021/3/9
进 给（mm/刃）
授课：XXX
金属陶瓷 CVD涂层硬质合金
PVD涂层硬质合金 硬质合金
0.2 0.4 0.6 0.8
进 给（mm/刃） 4
超硬质工具材料的基本特征
☆ 定义与区分：
超硬质工具材料——是硬质合金、金属陶瓷、陶瓷，CBN烧结体 和金刚石烧结体等的总称。
※在易燃易爆的场所请勿使用。 ※在使用非水溶性切屑油液时务请注意防火对策。
◎在高速旋转的情况下使用时，机床夹具等平衡性差时，会 因振动及颤振引起工具破损的危险。
※请使用安全罩、保护眼镜。
◎工件上产生的毛刺等，直接用手触摸有受伤的危险。
※请不要用裸手触摸。
所有可转位 式 （刀刃 可换式）的 切削工具
◎若未把刀片与有关零件牢牢夹紧，在切削中，有脱落、飞 散，导致受伤的危险。
授课：XXX
6
问题
起因
解决方法
☆震动
☆刃口加工 ☆刀片材质 ☆积屑瘤 ☆进给
☆重复切削的铁屑
★ 检查系统的刚性以确认工件是否夹紧 ★ 修正悬臂和支撑 ★ 检查不合适的刀具安装
数控刀具介绍课件
数控刀具在医疗器械领域的应用 可以提高加工效率和精度，降低 废品率，提高产品质量和降低成
本。
05
数控刀具的发展趋势与挑 战
数控刀具的发展趋势
向高效化发展
为提高加工效率，数控刀具正朝着高效化方向发展，如高速切削 、硬切削等。
智能化与自动化
随着智能制造技术的发展，数控刀具的智能化与自动化成为趋势， 如智能刀具、自动换刀等。
性，延长刀具使用寿命。
03
数控刀具的制造工艺
数控刀具的制造流程
粗加工
对刀具毛坯进行粗加工，去除 多余的材料。
热处理
对刀具进行热处理，提高刀具 的硬度和耐磨性。
选材与设计
选择适合制造刀具的材料和设 计刀具结构。
精加工
对刀具进行精细加工，使刀具 达到要求的尺寸和精度。
涂层处理
在刀具表面涂覆硬质合金或陶 瓷涂层，提高刀具的切削性能 。
04
数控刀具的应用领域
数控刀具在机械加工中的应用
数控刀具在机械加工中应用广泛，主要用于各类零件的切削加工，如车、铣、钻、 刨等。
数控刀具可以加工各种材料，包括钢、铸铁、有色金属、非金属等，满足机械加工 的各种需求。
数控刀具在机械加工中具有高精度、高效率、高稳定性的特点，可以提高加工质量 和生产效率。
通过表面涂层技术，提高 刀具表面的耐磨、耐热、 抗氧化等性能。
常用数控刀具材料
高速钢
具有较好的红硬性和耐磨性， 常用于制造钻头、铣刀等。
硬质合金
具有较高的硬度、耐磨性和抗 氧化性，常用作刀片和铣刀的 材料。
陶瓷
具有高硬度、耐磨性和耐热性 ，适用于加工钢铁、铸铁等硬 质材料。
金刚石
具有极高的硬度，适用于加工 光学玻璃、半导体等高硬材料
数控刀具选型及应用
• 薄壁零件
• 一般加工的首选
• 多个刃口最强壮
• 装夹不牢固的替零件 • 长悬深减小振动
• 一般加工
• 需要形成90°角的零件 • 切屑薄，能提高效率 • 切屑很薄，加工耐热合金
的首选
铣削公式
铣削公式
铣削计算
• 面铣刀直径80mm, 6个刀片刃口 ，若刀片的 切削速为150m/min, 问主轴的转速是多少？ 如果每齿进刀量为fz=0.2mm/z, 问机床的工作 台进刀量是多少？
断屑槽的参数直 接影响到切削的 卷曲和折断，目 前刀片的断屑槽 形式较多，各种 断屑槽刀片的使 用情况不尽相同， 选用时一般参照 具体的产品样本
切削范围
代 号
断屑槽 形状
特点
精加工切削 FH
•精加工专用断屑槽
轻切削 SH 中切削 MV
•适合用于小切深,大进给 •大的前角刃口锋利
•适用于仿形向上切削加工 •正角刀棱锋利
走刀路线
• + 切削速度控制 - ve • + 高速铣加工 • + 高进给 • + 高效率 • + 刀片寿命 • + 安全
• – 刀片中心负荷大 • – 减小进给 • – 减小刀具寿命 • – 机械撞刀 • – 形状误差 • – 更长的程序和加工时间
走刀路线
走刀路线
走刀路线
不同主偏角铣刀的切削力不同
➢数控刀具的基本特点 ➢数控刀具的材料及牌号 ➢车削刀具的选择及应用 ➢铣削刀具的选择及应用 ➢工具系统选择
数控刀具的基本特征
数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特 点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联 接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具 的分类有多种方法。
数控刀具精品PPT课件
14
数控刀具的材料 •按用途可分为：通用高速钢和高性能高速钢。 •按制造工艺可分为: 熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和
表面涂层高速钢。
•按基本化学成份可分为: 钨系和钼系。
15
数控刀具的材料
•通用型高速钢
W18Cr4V(18-4-1)由于钨价高，热塑性差，碳化物分布 不均匀等原因，目前国内外已很少采用。
它既适用于加工脆性材料，又适用于加工塑性材料。
数字越小，硬度越高但韧性越低
19
数控刀具的材料---硬质合金切削材料
❖ 硬质合金是一种主要由不同 的碳化物和粘结相组成的粉 末冶金产品。
❖ 硬质合金很硬。其主要碳化 物有：
❖
- 碳化钨
❖
- 碳化钛
❖
- 碳化钽
❖
- 碳化铌
(WC) (TiC) (TaC) (NbC)
12
数控刀具的材料
高速钢刀具
高速钢(HSS)刀具过去曾经是切削工具的主流，随 着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开发了 各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具， 高速钢凭藉其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面 优良的综合性能，在切削某些难加工材料以及在复杂 刀具，特别是切齿刀具、拉刀和立铣刀造中仍有较大 的比重。但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质 合金工具代替。
6
数控刀具的分类
按照切削工艺分：
车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等 车削刀具图片
铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等
铣削刀具图片
钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等 镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等
钻削刀具图片 镗削刀具图片
7
数控刀具的分类
外圆车刀
内孔车刀
螺纹车刀
常用车刀
数控刀具的材料 •按用途可分为：通用高速钢和高性能高速钢。 •按制造工艺可分为: 熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和
表面涂层高速钢。
•按基本化学成份可分为: 钨系和钼系。
15
数控刀具的材料
•通用型高速钢
W18Cr4V(18-4-1)由于钨价高，热塑性差，碳化物分布 不均匀等原因，目前国内外已很少采用。
它既适用于加工脆性材料，又适用于加工塑性材料。
数字越小，硬度越高但韧性越低
19
数控刀具的材料---硬质合金切削材料
❖ 硬质合金是一种主要由不同 的碳化物和粘结相组成的粉 末冶金产品。
❖ 硬质合金很硬。其主要碳化 物有：
❖
- 碳化钨
❖
- 碳化钛
❖
- 碳化钽
❖
- 碳化铌
(WC) (TiC) (TaC) (NbC)
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数控刀具的材料
高速钢刀具
高速钢(HSS)刀具过去曾经是切削工具的主流，随 着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开发了 各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具， 高速钢凭藉其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面 优良的综合性能，在切削某些难加工材料以及在复杂 刀具，特别是切齿刀具、拉刀和立铣刀造中仍有较大 的比重。但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质 合金工具代替。
6
数控刀具的分类
按照切削工艺分：
车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等 车削刀具图片
铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等
铣削刀具图片
钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等 镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等
钻削刀具图片 镗削刀具图片
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数控刀具的分类
外圆车刀
内孔车刀
螺纹车刀
常用车刀