数控机床及其维护 教学课件 作者 刘战术 窦凯 第5章.ppt

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1、第5章数控机床刀具和刀库数控机床刀具和刀库概述5.1数控机床常用刀具及工具系统5.2刀具测量与调整5.3数控车床刀架5.4加工中心刀库5.55.1数控机床刀具和刀库概述刀具、刀库以及刀具测量装置是整个切削加工系统的重要组成部分。刀具是切削加工中直接接触工件，切除工件加工余量，完成加工成型的直接执行件。所以刀具性能的优劣直接决定了工件加工质量的好坏以及切削效率的高低，特别是随着数控机床朝“三高”（高切削速度、高切削功率和高加工精度）方向的发展，刀具的合理选用更成为发挥数控机床性能、提高生产效率的关键环节。5.1.1数控加工对刀具的要求①刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小

2、；②良好的互换性，便于快速换刀，降低辅助时间，提高加工效率；③切削性能稳定、可靠，寿命高，耐热冲击性好；④刀具的尺寸、结构便于调整，以减少换刀调整时间；⑤刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排出；⑥系列化、标准化、模块化，以利于减少刀具数量，提高刀具利用率，便于编程和对刀具的管理。5.1.2数控机床刀具技术的发展为了满足数控加工的需要以及柔性化制造的要求，数控机床刀具及其工具系统在材料、结构、制造工艺等方面都有相应的新技术在开发应用。在数控刀具方面，主要在新型刀具材料、刀具加工工艺、涂层技术等方向进行发展，并在实际中取得了广泛的应用。刀具材料从以下几个方面在进行发展：①具有较高的硬

3、度和耐磨性；②具有较高的强度和韧性；③具有良好的耐热性和导热性；④应具有较好的抗粘结性；⑤应具有良好的工艺性。5.2数控机床常用刀具及工具系统5.2.1数控机床刀具分类数控机床刀具分类方法很多。1．按照刀具结构分按照刀具结构可分为：①整体式，即刀具的切削和夹持部分为一体制造的刀具，常用的有整体高速钢和整体硬质合金刀具。②镶嵌式，即刀具的切削和夹持部分为采用不同材料制造的刀具，包括采用焊接或机夹式连接，其中机夹式又可分为机夹不转位式和机夹可转位式两种；③其他特殊结构型式，如复合式、减震式、内冷式刀具等。不同结构型式刀具如图5.1所示。图5.1刀具结构型式2．按照制造刀具所用的材料分按照

4、制造刀具所用的材料可分为：①高速钢刀具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具，包括单晶金刚石和聚晶金刚石（PCD）刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼（CBN）刀具、陶瓷刀具和金属陶瓷刀具等。3．按照切削工艺分按照切削工艺可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；②孔加工刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；③镗铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，无论是从刀具数量还是金属切除量，都占到了主要地位。5.2.2数控机床用刀具材料1．高速钢高速钢是含钨（W）、钼（Mo）、铬（Ｃr）、钒（Ｖ）、钴（Ｃo）等元素的高合金钢。它具有

5、较好的韧性，可以承受冲击载荷，其化学稳定性、制造工艺性、刃磨性较好，红硬性仅次于硬质合金。2．硬质合金硬质合金是采用高硬度的金属碳化物（ＷC、TiC、NbC等）与金属粘接剂（Ｃo、Ni等）通过粉末冶金的方法制造的烧结体。3．陶瓷陶瓷材料是在氧化铝（Al2O3）基体内加入氧化物、碳化物或氮化物的无机非金属材料。4．立方氮化硼（简称CBN）CBN是20世纪70年代出现的超硬刀具材料。是氮化硼（BN）的同素异形体，其结晶结构与金刚石相似。5．金刚石（1）天然单晶金刚石天然单晶金刚石是目前最硬的物质，具有极好的耐磨性，可切削极硬的材料而长时间保持尺寸稳定；同时刀具的刃口极为锋利，具有很小的摩

6、擦系数。（2）人造聚晶金刚石（PCD）人造聚晶金刚石是在高温高压下由一层人造金刚石微粉加溶剂和催化剂聚合而成的多晶体材料。一般以硬质合金为基体结合成整体刀片。6．金属陶瓷（Cermet）金属陶瓷是以碳化钛（TiC）、氮化钛（TiN）以及碳氮化钛（TiCN）为基体，以镍（Ni）为粘结剂，加入少量其他材料（如Cr、Mo、W等）构成的复合材料，7．涂层硬质合金刀具材料硬质合金材料由于是粉末冶金材料，虽然相对于高速钢其具有高硬度、高耐磨性、良好的红硬性等特点，但是高速大功率切削时，容易产生粘接磨损，耐热冲击性能不好，容易产生崩刃。5.2.3常用数控刀具结构5.2.3.1整体式刀具整体式刀具是

7、指刀具切削部分和夹持部分（也叫刀体）为固定一体式结构的刀具。按照刀体与切削部分材料是否相同分为焊接式刀具和整体材料式刀具。焊接式刀具是指把刀片与刀体采用钎焊的方法焊接成一体，常用的焊接式刀具一般是采用硬质合金刀片焊接到刀具夹持体上构成。5.2.3.2机夹式刀具机夹式刀具按照刀片能否转位分为机夹不转位刀具和机夹可转位刀具。机夹不转位刀具的刀片不能转位，刀片一般只有一个参与切削的刀尖，刀片磨钝后必须将刀片卸下重磨或者更换新刀片。1．机夹可转位刀具的结构组成机夹