第2章数控刀具及其选用
数控车削加工工艺
夹。
三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种。液压卡盘装夹
迅速、方便，但夹持范围变化小，尺寸变化大时需要重新调
整卡爪位置。数控车床上经常采用液压卡盘，液压卡盘特别
适合于批量生产。
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2.3 数控车削加工工序划分与设计
⑵ 软爪装夹
由于三爪自定心卡盘定心精度不高，当加工同轴度要求
高的工件二次装夹时，常常使用软爪。软爪是一种具有切削
所以在保证表面粗糙度的情况下，适当加大进给量。
2）背吃刀量（ap）的确定
在车床主体、夹具、刀具和零件这一系统刚性允许的条
件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高
生产效率。当零件的精度要求较高时，则应考虑留出精车余
量，常取0.1～0.5 mm。
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2.3 数控车削加工工序划分与设计
分序法是按所用刀具划分工序，即用同一把刀或同一类刀具
加工完成零件所有需要加工的部位，以达到节省时间、提高
效率的目的。
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2.3 数控车削加工工序划分与设计
⑷ 按粗、精加工划分工序。对易变形或精度要求较高的
零件常用这种方法。这种划分工序一般不允许一次装夹就完
成加工，而是粗加工时留出一定的加工余量，重新装夹后再
表面的位置精度要求较高的套类零件。
⑹ 利用其它工装夹具装夹
数控车削加工中有时会遇到一些形状复杂和不规则的零件，
不能用三爪或四爪卡盘等夹具装夹，需要借助其它工装夹具装
夹，如花盘、角铁等，对于批量生产时，还要采用专用夹具装
夹。
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2.3 数控车削加工工序划分与设计
2． 选用刀具
刀具选择是数控加工工序设计中的重要内容之一。
机械制造技术基础 第2章
MMT
2.2.3 刀具工作角度
• 在横向进给切削或切断 工件时，随着进给量f值的增 加和加工直径d的减小，工作 后角不断减小，刀尖接近工 件中心位置时，工作后角的 减小特别严重，很容易因后 面和工件过渡表面剧烈摩擦 使刀刃崩碎或工件被挤断， 切削中应引起充分重视。因 此，切断工件时不宜选用过 大的进给量f，或在切断接近 结束时，应适当减小进给量 或适当加大标注后角。
MMT
2.2.3 刀具工作角度
当工件材料和加工性质不同时，常用硬质合金车刀的 合理前角如表2-1所示。
表2-1 合理前角 粗 车 精 车 硬质合金车刀合理前角的参考值 合理前角 粗 车 精 车
工件材料 低碳钢 中碳钢 合金钢 淬火钢
工件材料 灰铸铁 铜及铜合金 铝及铝合金 钛合金 ≤1.177 GP a
MMT
2.1.1 切削运动
3、合成切削运动
刀具与工件间的相对切削运 动是主运动和进给运动的合成运 动。切削刃上选定点相对于工件 的主运动的瞬时速度，称为切削 速度，以vc表示。切削刃上选定点 相对于工件的进给运动的瞬时速 度，称为进给速度，以vf表示。合 成切削运动的瞬时速度用ve表示。 则ve＝vc＋vf 。
MMT
2.2.2 刀具静止角度参考系及其坐标平面
MMT
2.2.2 刀具静止角度参考系及其坐标平面
刀具静止角度
2.
MMT
2.2.2 刀具静止角度参考系及其坐标平面
刀具在正交平面参考系中定义的标注角度有： （1）前角 γo ：前刀面与基面间的夹角（正交平面中测量） 作用：影响切屑的变形程度； 影响刀刃强度
后角α0：后刀面与切削平面间的夹角（正交 平面中测量）
MMT
2.2.2 刀具静止角度参考系及其坐标平面
数控加工工艺试题
数控加工工艺习题册徐宏海主编中央广播电视大学出版社第1章数控加工的切削基础一、单项选择题1、切削脆性金属材料时，材料的塑性很小，在刀具前角较小、切削厚度较大的情况下，容易产生（）。
（A）带状切屑（B）挤裂切屑（C）单元切屑(D) 崩碎切屑2、切削用量是指（）。
（A）切削速度（B）进给量（C）切削深度（D）三者都是3、切削用量选择的一般顺序是（）。
（A）a p-f-v c（B）a p- v c -f（C）v c -f-a p（D）f-a p- v c4、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有（）。
（A）γo和αo（B）αo和K r′ （C）K r和αo（D）λs和K r′5、分析切削层变形规律时，通常把切削刃作用部位的金属划分为（）变形区。
（A）二个（B）四个（C）三个（D）五个6、在切削平面内测量的车刀角度是（）。
（A）前角（B）后角（C）楔角（D）刃倾角7、车削用量的选择原则是：粗车时，一般（），最后确定一个合适的切削速度v。
（A）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（B）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（C）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f；（D）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f。
8、车削时的切削热大部分由（）传散出去。
（A）刀具（B）工件（C）切屑（D）空气9、切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为（）（A）背吃刀量最大，进给量次之，切削速度最小；（B）进给量最大，背吃刀量次之，切削速度最小；（C）切削速度最大，进给量次之，背吃刀量最小；（D）切削速度最大，背吃刀量次之，进给量最小；10、粗车细长轴外圆时，刀尖的安装位置应（），目的是增加阻尼作用。
（A）比轴中心稍高一些（B）与轴中心线等高（C）比轴中心略低一些（D）与轴中心线高度无关11、数控编程时，通常用F指令表示刀具与工件的相对运动速度，其大小为（）。
数控刀具国家标准
国内数控机床刀具标准及选择国内数控机床刀具标准１．国家标准GB10944－89《自动换刀机床用7:24圆锥工具柄部40、45和50号圆锥柄》这个国家标准规定的柄部，在型式与尺寸上与国际标准ISO7388／1完全相同。
详见图7.3-1和7.3-1。
与ISO7388／1相比，增加了一些必要的技术要求，标注了表面粗糙度及形位公差，以保证刀柄的制造质量，满足自动加工中刀具的重复换刀精度要求。
它主要应用于镗铣类加工中心机床的各种刀柄。
２．国家标准所规定的拉钉，《自动换刀机床用7:24圆锥工具柄部40、45和50号圆锥柄用拉钉》这个国家标准所规定的拉钉，在型式与尺寸上与ISO7388／Ⅱ相同。
可与前述标准GB10944－89中所规定的柄部配合使用。
３．日本标准JIS B6339-1986《加工中心机床用工具柄部及拉钉》这个标准只适用于日本进口的加工中心机床及过去几年我国的部分机床厂与日本合作设计和生产的加工中心机床。
它是在日本机床工业协会标准MAS403－1982的基础上制订出来的，在日本得到广泛的应用。
我国1985年以后设计的加工中心机床已改用新的国家标准GB10994和GB10945。
４．国家标准GB3837－83《机床工具7:24圆锥联结》这种锥柄主要用于手动换刀数控机床及重型镗铣床等。
二．整体式工具系统标准JB/GQ5010-1983《TSG工具系统型式与尺寸》TSG工具系统中的刀柄,其代号(按1990年国家标准报批稿)由四部分（JT-45-Q32-120）组成，各部分的含义如下：JT-表示工具柄型代码。
45-对圆锥柄表示锥度规格。
Q32-表示工具的规格。
120-表示刀柄的工作长度。
它所表示的工具为：自动换刀机床用7:24圆锥工具柄(GB10944)，锥柄为45号，前部为弹簧夹，最大夹持直径32mm，刀柄工作长度(锥柄大端直径φ57.15mm处到弹簧夹头前端面的距离)为120mm。
表1 工具柄部型式代号代号工具柄部型式JT 自动换刀机床用7:24圆锥工具柄 GB 10944-89BT 自动换刀机床用7:24圆锥BT型工具柄 JIS B6339ST 手动换刀机床用7:24圆锥工具柄 GB 3837.3-83MT 带扁尾莫氏圆锥工具柄 GB 1443-85MW 无扁尾莫氏圆锥工具柄 GB 1443-85ZB 直柄工具柄 GB 6131-85表2 工具的用途代号及规格参数用途代号用途规格参数表示的内容J 装直柄接杆工具装接杆也直径—刀柄工作长度Q 弹簧夹头最大夹持直径—刀柄工作长度XP 装削平型直柄工具装刀孔直径—刀柄工作长度Z 装莫氏短锥钻夹头莫氏短锥号—刀柄工作长度ZJ 装莫氏锥度钻夹头贾氏锥柄号—刀柄工作长度M 装带扁尾莫氏圆锥柄工具莫氏锥柄号—刀柄工作长度MW 装无扁尾莫氏圆锥柄工具莫氏锥柄号—刀柄工作长度MD 装短莫氏圆锥柄工具莫氏锥柄号—刀柄工作长度JF 装浮动绞刀绞刀块宽度—刀柄工作长度G 攻丝夹头最大攻丝规格—刀柄工作长度TQW 倾斜型微调镗刀最小镗孔直径—刀柄工作长TS 双刃镗刀最小镗刀直径—刀柄工作长度TZC 直角型粗镗刀最小镗孔直径—刀柄工作长度TQC 倾斜型粗镗刀最小镗孔直径—刀柄工作长度TF 复合镗刀小孔直径/大孔直径—孔工作长度TK 可调镗刀头装刀孔直径—刀柄工作长度XS 装三面刃铣刀刀具内孔直径—刀柄工作长度XL 装套式立铣刀刀具内孔直径—刀柄工作长度XMA 装A类面铣刀刀具内孔直径—刀柄工作长度XMB 装B类面铣刀刀具内孔直径—刀柄工作长度XMC 装C类面铣刀刀具内孔直径—刀柄工作长度KJ 装扩孔钻和铰刀１：３０圆锥大端直径—刀柄工作长度数控刀具国家标准概述：1、可转位刀具的基本概念可转位刀具是将预先加工好并带有若干个切削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法夹紧在刀体上的一种刀具。
刀具材质及加工参数
生氧化钛膜，减小摩擦及刀具磨损。
2 、 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。
3 、 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。 4 、 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。
上，涂覆一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而制成的。
涂层 硬质合 金 一般采 用 化学气 相 沉积法 ， 沉积温度 在
1000℃左右；涂层高速钢刀具一般采用物理气相沉积法， 沉
积温度在500℃左右。 常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。 涂层厚度：硬质合金为4～5 μm，表层硬度可达HV2500～ 4200； 高速钢为2 μm， 表层硬度可达HRC 80。
二、金刚石（C） 应用：目前主要用于磨具及磨料，可用于加工硬质合 金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、高耐磨的材 料，可用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达 65 ～ 70HRC 的材 料。也可用于加工高硬度的非金属材料，如石材、压缩木 材、玻璃等，还可加工有色金属，如铝硅合金材料以及复 合难加工材料的精加工或超精加工。 用作刀具材料时，多用于在高速下精细车削或镗削有色金 属及非金属材料。加工铝合金、铜合金时，切速可达 800～3800 m／min。
2.5 其它刀具材料
一、 陶瓷
※陶瓷：以氧化铝（Al2O3）或以氮化硅（Si3N4）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。 特点： 优点：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； 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； 应用：可用于钢、铸铁类零件的车削、铣削加工。高速 切削加工的精加工阶段。
数控刀具材料与选择
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。
数控加工工艺作业1-3答案
第1章数控加工的切削基础作业一、单项选择题1、切削脆性金属材料时，材料的塑性很小，在刀具前角较小、切削厚度较大的情况下，容易产生（ C ）。
（A）带状切屑（B）挤裂切屑（C）单元切屑(D) 崩碎切屑2、切削用量是指（D）。
（A）切削速度（B）进给量（C）切削深度（D）三者都是3、粗加工切削用量选择的一般顺序是（ A ）。
（A）a p-f-v c（B）a p- v c -f（C）v c -f-a p（D）f-a p- v c4、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有（ B ）。
（A）g o和a o（B）a o和K r′（C）K r和a o（D）λs和K r′5、分析切削层变形规律时，通常把切削刃作用部位的金属划分为（ C ）变形区。
（A）二个（B）四个（C）三个（D）五个6、在切削平面内测量的车刀角度是（ D ）。
（A）前角（B）后角（C）楔角（D）刃倾角7、车削用量的选择原则是：粗车时，一般（A ），最后确定一个合适的切削速度v。
（A）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（B）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（C）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f；（D）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f。
8、车削时的切削热大部分由（ C ）传散出去。
（A）刀具（B）工件（C）切屑（D）空气9、切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为（ C ）（A）背吃刀量最大，进给量次之，切削速度最小；（B）进给量最大，背吃刀量次之，切削速度最小；（C）切削速度最大，进给量次之，背吃刀量最小；（D）切削速度最大，背吃刀量次之，进给量最小；10、粗车细长轴外圆时，刀尖的安装位置应（C ），目的是增加阻尼作用。
（A）比轴中心稍高一些（B）与轴中心线等高（C）比轴中心略低一些（D）与轴中心线高度无关11、数控编程时，通常用F指令表示刀具与工件的相对运动速度，其大小为（ A\C ）。
数控加工工艺选择题
第1章数控加工的切削基础一、单项选择题1、切削脆性金属材料时，材料的塑性很小，在刀具前角较小、切削厚度较大的情况下，容易产生（B ）。
（A）带状切屑（B）挤裂切屑（C）单元切屑 (D) 崩碎切屑2、切削用量是指（D ）。
（A）切削速度（B）进给量（C）切削深度（D）三者都是3、切削用量选择的一般顺序是（ A ）。
（A）a p-f-v c（B）a p- v c -f （C）vc -f-a p（D）f-a p- v c4、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有（ C ）。
（A）v o和a o（B）a o和K r′（C）K r和a o（D）λs和K r′5、分析切削层变形规律时，通常把切削刃作用部位的金属划分为（ C ）变形区。
（A）二个（B）四个（C）三个（D）五个6、在切削平面内测量的车刀角度是（ D ）。
（A）前角（B）后角（C）楔角（D）刃倾角7、车削用量的选择原则是：粗车时，一般（ A ），最后确定一个合适的切削速度v。
（A）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（B）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（C）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f；（D）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f。
8、车削时的切削热大部分由（C ）传散出去。
（A）刀具（B）工件（C）切屑（D）空气9、切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为（ C ）（A）背吃刀量最大，进给量次之，切削速度最小；（B）进给量最大，背吃刀量次之，切削速度最小；（C）切削速度最大，进给量次之，背吃刀量最小（D）切削速度最大，背吃刀量次之，进给量最小；10、粗车细长轴外圆时，刀尖的安装位置应（ A ），目的是增加阻尼作用。
（A）比轴中心稍高一些（B）与轴中心线等高（C）比轴中心略低一些（D）与轴中心线高度无关11、数控编程时，通常用F指令表示刀具与工件的相对运动速度，其大小为（ C ）。
《数控加工工艺》课后练习题答案
《数控加⼯⼯艺》课后练习题答案第1章数控加⼯的切削基础作业答案思考与练习题1、什么是积屑瘤？它是怎样形成的？对切削过程有何影响？如何抑制积屑瘤的产⽣？答：切削塑性⾦属材料时，常在切削刃⼝附近粘结⼀硬度很⾼的楔状⾦属块，它包围着切削刃且覆盖部分前⾯，这种楔状⾦属块称为积屑瘤积屑瘤的形成和⼑具前⾯上的摩擦有着密切关系。
⼀般认为，最基本的原因是由于⾼压和⼀定的切削温度，以及⼑和屑界⾯在新鲜⾦属接触的情况下加之原⼦间的亲和⼒作⽤，产⽣切屑底层的粘结和堆积。
积屑瘤不断发⽣着长⼤和破裂脱离的过程，其不稳定性常会引起切削过程的不稳定（切削⼒变动）。
同时积屑瘤还会形成“切削刃”的不规则和不光滑，使已加⼯表⾯⾮常粗糙、尺⼨精度降低。
实际⽣产中，可采取下列措施抑制积屑瘤的⽣成：a.提⾼切削速度。
b.适当降低进给量。
c.增⼤⼑具前⾓。
d.采⽤润滑性能良好的切削液。
2、切屑的种类有哪些？不同类型切屑对加⼯过程和加⼯质量有何影响？答：根据切削过程中变形程度的不同，可把切屑分为四种不同的形态：①带状切屑切削过程较平稳，切削⼒波动较⼩，已加⼯表⾯粗糙度的值较⼩。
②节状切屑切削过程不太稳定，切削⼒波动也较⼤，已加⼯表⾯粗糙度值较⼤。
③粒状切屑切削过程不平稳，切削⼒波动较⼤，已加⼯表⾯粗糙度值较⼤。
④崩碎切屑切削⼒波动⼤，加⼯表⾯凹凸不平，⼑刃容易损坏。
由于⼑屑接触长度较短，切削⼒和切削热量集中作⽤在⼑刃处。
⾼，温度明显上升；进给量对切削温度的影响次之，进给量增⼤，切削温度上升；背吃⼑量对切削温度的影响很⼩，背吃⼑量增⼤，温度上升不明显。
切削⽤量三要素对切削⼒的影响规律：背吃⼑量对切削⼒的影响最⼤（a P 加⼤⼀倍，切削⼒增⼤⼀倍）；进给量对切削⼒的影响次之（f 加⼤⼀倍，切削⼒增⼤68%~86%）；切削速度对切削⼒的影响最⼩。
4、试述前⾓、主偏⾓对切削温度的影响规律？答：前⾓增⼤，切削变形减⼩，产⽣的切削热少，切削温度降低，但前⾓太⼤，⼑具散热体积变⼩，温度反⽽上升。
数控加工常用刀具的种类及选择
数控加工常用刀具旳种类及选择1.数牲加工常用刀具旳种类及特点ﻫ数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化限度高旳特点,一般应涉及通用刀具、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,因此已逐渐原则化和系列化。
２．1数控刀具旳分类有多种措施ａ.根据刀具构造可分为(1）整体式;ﻫ（２）镶嵌式,采用焊接或机夹式联接,机夹式又可分为不转位和可转位两种；(3）特殊型式,如复合式刀具、减震式刀具等。
b．根据制造刀具所用旳材料可分为：(１)高速钢刀具;（2）硬质合金刀具；(3)金刚石刀具;（4）其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
ﻫc．从切削工艺上可分为：ﻫ(１）车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种;ﻫ（2）钻削刀具,涉及钻头、铰刀、丝锥等；ﻫ（３）镗削刀具;ﻫ(4）铣削刀具等。
为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等旳规定,近几年机夹式可转位刀具得到广泛旳应用,在数量上达到整个数控刀具旳30％一40％，金属切除量占总数旳８0%~９０％。
2．2数控刀具与一般机床上所用旳刀具相比，有许多不同旳规定,重要有如下特点：ﻫ(1)刚性好（特别是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小;互换性好，便于迅速换刀;(2)寿命高，切削性能稳定、可靠;ﻫ(3)刀具旳尺寸便于调节,以减少换刀调节时间;ﻫ（４）刀具应能可靠地断屑或卷屑,以利于切屑旳排除;ﻫ(５）系列化原则化以利于编程和刀具管理。
ﻫ2．数控加工刀具旳选择ﻫ刀具旳选择是在数控编程旳人机交互状态下进行旳。
应根据机床旳加工能力、工件材科旳性能、加工工序切削用量以及其他有关因素对旳选用刀具及刀柄。
刀具选择总旳原则是:安装调节以便、刚性好、耐用度和精度高。
在满足加工规定旳前提下，尽量选择较短旳刀柄，以提高刀具加工旳刚性。
ﻫ(１)选用刀具时,要使刀具旳尺寸与被加工工件旳表面尺寸相适应。
生产中,平面零件周边轮廓旳加工，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，可选用镶硬质合金刀片旳玉米铣刀；对某些立体型面和变斜角轮廓外形旳加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。