摘要
摘要
切削过程中，刀具要承受很高的负荷，特别在刀刃切入和切出工
件时，刀齿要承受巨大的机械和热交变负荷。
由于车削是连续切削，所以在车削过程中会出现强烈的冲击负荷。因为刀刃要承受很高的热交变和机械交变的叠加负荷，所以必须对车刀刀刃提出较高的要求: 同样车刀角度也很重要。
要有高的刀刃强度、疲劳强度、耐磨强度和好的热稳定性及低的扩散性和良好的摩擦特性，并且能抗梳状裂纹磨损和断面裂纹磨损。
为了满足上述要求，专为车削加工研制了适合的刀具材料。将徐有硬质材料的硬质合金作为刀具材料的意义越来越大。
目前，这种新型的刀具材料一，如陶瓷涂层硬质合金使用在可转位刀具上已经证实是一伸效率高、经济性好的刀具材料。新一代的陶瓷涂层硬质合金在车削短屑材料时，被认为是在难加工条件下的理想刀具材料。
在本文中我将主要以数控车床的刀具的才料应用选择和数控加工以及数控编程都会有简单的应用
关键词刀具材料，刀具的选择，数控编程，加工方法
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摘要
ABSTRACT
To remedy the defects of ordinary lather C620, a design of data processing system and its single chip microcomputer system program is put forward to raise the processing precision and extend the machine’s usage, and to improve production rate。This paper presents the process of designing numerical control reform，and explicitly introduces the design of mechanical and numerical control system reforms。We adopt control system which has 8031 as cpu to cope with the signal，and output the step pulse through the I/O interface。After transmitting and slowing down by force 1 gear, the step pulses drive the leading screw to roll。Thus achieve the vertical movement and the crosswise movement。
Reform process as follows:(1)The reformation of machine part, include to enter lengthways to the reformation of the direction with horizontal enter to direction of reformation. Mainly include to roll the ball screw shaft nut and the calculation choice of reaction stepping motor and the establishment of lengthways, horizontal organization assemble diagram project. (2)The reformation of electricity part, mainly include the choice of MCS-51 family single-chip and expand chip and the design of electric control chart.
Key words : numerical control ,single-chip ,stepping motor , ball screw shaft ,reform
II
引言
现代工业技术的发展，特别是能源部门的需求，使高温高压水广泛应用于相关的领域中，对国民生产和人民生活起着越来越重要的作用，例如：
机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。
数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。
数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：
1. 适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。
2. 加工精度高；
3. 生产效率高；
4. 减轻劳动强度，改善劳动条件；
5. 良好的经济效益；
6. 有利于生产管理的现代化。
数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。
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我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。
旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速
1刀具材料及合理选择
1.1概述
随着现代科学技术的匕跃发展和各种难加工材料的出现，以及数控车床、自动化生产线的广泛采用，对刀具提出了更高要求，要求刀具有高的耐磨度和热稳定性。为适应科学技术的发展及难加工材料对刀具要求的日益提高，国内的科技工作者研制出了众多的新型刀具材料，例如超高硬高速钢、硬质合金、特种陶瓷等名目繁多，在这里不一一论述。在机械加工中如何正确地选择刀具材料，正确地设计刀具结构及机构加工的参数选择，二者的结合是非常重要的。选择刀具材料及合理设计刀具结构将会提高切削生产率和加工质量。本文将对此做一个简单论述。
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1.2常用刀具材料的种类
刀具材料种类繁多，在这里主要介绍超高硬高速钢、硬质合金、特种陶瓷、立方氮化硼及金刚石。
1.3常用刀具材料和使用范围
1.3.1高速钢
高速钢是一种加入了较多的}Xj.Mo,CT',V等合金元素的高合金工具钢，含碳量在}. 7 "1. }5%范围内，高速钢具有高的耐热性，切削温度高达6}} }C 时尚能正常切削。较之碳素工具钢及合金工具钢，可成倍地提高切削速度。
1.3.2硬质合金
硬质合金是由难熔金属的碳化物(}jC.TiC,TaC,NbC,VC)以及铁族金属钻做为粘结剂，用粉末冶金方法制造的合金材料。由于它具有很高的硬度、耐磨损、耐高温、线膨胀率小等一系列优点而被用做刀具的主要材料。
硬质合金刀具材料在日前各种刀具材料的使用中占第一位。硬质合金的牌号很多，一般情况下，YG类硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属和非金属。YT类硬质合金适用于加工钢材，由于YT类具有高的硬度，特别是具有高的耐热性，其抗粘结能力和抗氧化能力均较好，故使用中刀具磨损小，耐用度较高。YW类硬质合金具有很高的高温硬度、高温强度和较强的抗氧化能力，特别适于加工各种高合金钢、耐热合金和各种合金铸铁。
硬质合金刀具具有很高的硬度和耐磨性。在高温下工作时，能保持正常的切削能力，适合高速切削，并能切削一般工具钢刀具所无法加工的材料。硬质合金刀具和高速钢刀具比较，可以大大地提高生产率及加工零件的表而质量。正因为如此，硬质合金做为刀具材料使用日益广泛。国外，90%以上的车刀都采用了硬质合金，55%以上的铣刀也都应用硬质合金来制造。
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1.3.4特种陶瓷
特种陶瓷是以氧化铝为主要成分在高温下烧结而成的一种刀具材料。特种陶瓷刀具有很高的硬度(HRA91^-95)，其耐磨性一般为硬质合金的五倍，同时该刀具具有很高的耐热性和高的化学稳定性。由于陶瓷刀具的特性，陶瓷刀具适于加工冷硬铸铁、淬火钢，特别适于高速切削、适合于半精加工和精加工。
1.3.5金刚石及立方氮化硼
(1)金刚石
金刚石刀具有极高的硬度，其显微硬度H V = 10000，同时金刚石车刀的耐用度比硬质合金要高上百倍，甚至儿百倍。有的资料指出，一把19克拉的金刚石车刀在完全不能使用之前，可重磨105次，整个使用寿命为16年。金刚石刀具的加工精度也很高，适于半精加工和精加工。但金刚石车刀也有缺点，即耐热性差，其切削温度不宜超过700 ^- 800 0C ,否则就会碳化(形成COQ)，而完全失去硬度，常用的金刚石车刀为人造聚晶金刚石车刀、金刚石压层车刀。
(2)立方氮化硼
立方氮化硼(CBN)是由六方氮化硼在高温高压下加入催化剂转化而成，是70年代发展起来的新型刀具材料。它的主要特点是有极高的硬度和耐磨性，其显微硬度HV=8000 ^-9000。在加工淬火钢时，CBN的耐磨性比硬质合金和陶瓷、金刚石车刀都高很多;CBN耐热性很高，达1400 ^-1500 0C ;同时其化学惰性也很强。为此它特别适合加工高温合金、淬火钢等，特别适于高速切削。
1.3刀具使用及刀具寿命的研究
1.3.1各种刀具材料的性能比较
高速钢的常温硬度为HRA 83^-87，硬质合金的硬度为H RA 89 }= 94，高速钢的耐热性为550 ^-5600C，硬质合金的耐热性可达800一1000 0C以上，其在6000C时的硬度超过了高速钢的常温硬度。因此，硬质合金的切削性能较高速钢高得多，刀具的耐用度提高儿十倍，允许的切削速度可提
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高4^-16倍。
特种陶瓷刀具的硬度为HRA 91 ^-95，超过了硬质合金;其耐磨性为一般硬质合金的5倍;陶瓷还具有高的高温硬度和很高的化学稳定性。但其最大的缺点是抗弯强度低(50^-80M Pa)，冲击韧性低，不能承受较大的冲击负荷;同时陶瓷刀具的导热系数较低;而热膨胀系数却比硬质合金高出10^-30%;其弹性模量也低于硬质合金;所以陶瓷刀具的耐热冲击性较差，当温度显著变化时容易产生裂纹。
金刚石具有极高的硬度和耐磨性，其显微硬度比硬质合金要高出儿倍，因此具有良好的切削性能和较好的耐磨度，加工精度非常高，可保证到一级精度。金刚石的缺点是强度低，脆性大，对震动较敏感。只适合于精加工，切削量不能太大。金刚石刀具一般不适于加工黑色金属，否则刀刃易破裂，原因是金刚石与铁有很强的化学亲合力。
CBN(立方氮化硼)由于硬度高、耐磨性好、热稳定性好和耐热性好的特点，CBN的化学惰性也很高，在12000C一1300 0C时也不会与铁和钢发生化学作用。为此，CBN刀具在加工淬火钢、铸铁时其耐磨性比硬质合金、陶瓷和金刚石刀具都高得多。缺点为:价格昂贵、强度较低、抗冲击性能差，故只适于半精加工和精加工。
1.4提高刀具使用寿命的方法和途径
经长期实践和研究，要使刀具的使用寿命提高，可采取以下方法和途径。
1.4.1特种加工处理改善合金性能
经特种加工和处理，刀具材料性能改善，刀具寿命提高，见表1
表1特种加工处理改善合金性能
合金加工及处理方法硬度HRA 抗弯强度，MPa YC20 末处理88 1700
加工及处理89.8 1903
YZ20 末处理84 2745
加工及处理85.5 2895
由于合金性能的改善，车刀的切削寿命提高了1.5~2倍。
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1.4.2特殊热处理改善合金性能
经过特殊热处理，刀具材料性能改善，刀具寿命提高，见表2
表2特殊热处理改善合金性能
合金加工及处理方法硬度HRA 抗弯强度，MPa YG11 末处理88.7 2003
热处理89.4 2157
YG8 末处理89 1689
热处理90.1 1850
由于合金性能的改善，合金刀具的切削寿命提高了1^-1. 5倍。
1.4.3通过添加剂改善合金性能
通过添加合金元素，改善合金性能，提高合金刀具的使用寿命，见表3 表3通过添加剂改善合金性能
合金合金元素及添加剂硬度HRA 抗弯强度，MPa YG25 未加83 1970
TaC 0.6% 84 2323
MO 0.6% 83.5 2315
CrC 0.4% 84.5 2244
由于合金性能改善，合金刀具寿命提高0. 8-1倍。
另外，通过表而加工处理，陶瓷车刀、金刚石车刀、硬质合金车刀和高速钢车刀的切削寿命将会有大幅度提高。
1.5切削刀具结构几何参数的选择
在金属切削加工中，刀具的儿何参数选择适当与否，将直接影响刀具的使用寿命、生产率、加工质量和加工成本。不同材质的刀具，加工不同的材料;不同的切削参数，刀具的儿何参数也是不同的;只有这样，才能发挥刀具的最大效能。不同类型的刀具，不同材质的刀具，刀具的儿何参数也是不同的，只有选择合理的儿何参数，刀具的使用寿命才会有较大的提高。
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1.6刀具切削参数的合理选择
为了使各种刀具的切削性能及切削机床的功率得以合理利用，除了合理地选择刀具类型、规格，正确地设计刀具结构和刀具刃部的儿何参数以及刀具的焊接、刃磨工艺等，还必须合理地选择刀具的切削参数。切削参数主要有:吃刀深度T、走刀量和切削速度V。不同材质的车刀，加工精度及加工件粗糙度的差异，以及车床工艺系统的刚性和强度的不同，切削参数也是不同的。只有这样，才能延长刀具的使用时间，提高刀具的使用寿命。
粗加工时，在条件允许的情况下，尽可能地选用较大的吃刀深度;在切削过程中，提高走刀量可以消除震动。在吃刀深度和走刀量确定后，就要确定切削速度，切削速度对于刀具的使用寿命有很大的影响。总之一句话，不同材质的车刀，切削参数是不一样的，目的只有一个，延长车刀的使用寿命。
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2.数控车床及加工方法
2.1概述
在本章中我将对数控车床做以简单的介绍，其中还会有数控编程和加工方法
加工方案：
T001
M03 S400
G00X45 Z2
G73U18W0R10
G73P60Q160U0.5W0.2F0.3
G00X0
10
G01Z0
G03X7.74Z-5R4
G027.74Z-9R2.25
G03X35Z-22R12
G03X18Z-47R28
G03X16Z-58R4
G02X20Z-63R4
G03X36Z-70R8
G70P60Q160S1000F1
G00X50Z50
T0202
G00X40Z-84
G01X0G28U0W0
T0101
M30
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致谢
首先，对指导教师曹同生老师这么长时间的耐心的指导和孜孜不倦的教诲表示衷心的感谢！正是在曹同生老师的精心指导下，我才能顺利地完成了这次毕业设计。
另外我要感谢曾经对我的设计进行指导过的赵庆志老师、王友林老师、侯仰海老师、冯闫森老师，他们让我学到更多的知识，给我纠正很多设计中的错误。
同组的陈兆阳等同学也给了很多帮助，在此对他们表示衷心的感谢！向所有在课题工作中给予我关怀与帮助但在此无法一一提及的师长、同学和朋友致以诚挚的谢意！
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金属切削加工刀具材料的选择 金属切削加工刀具分为：车刀、铣刀、刨刀、钻头等。下面我们就针对这些做出说明。 （一）车刀 车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。车刀是切削加工中应用最广的刀具之一。车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。 车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面和副后刀面，刀尖角成。车刀的切削部分和柄部(即装夹部分)的结合方式主要有整体式、焊接式、机械夹固式和焊接-机械夹固式。机械夹固式车刀可以避免硬质合金刀片在高温焊接时产生应力和裂纹，并且刀柄可多次使用。机械夹固式车刀一般是用螺钉和压板将刀片夹紧，装可转位刀片的机械夹固式车刀。刀刃用钝后可以转位继续使用，而且停车换刀时间短，因此取得了迅速发展。车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前面、后面和副后面等组成。它的几何形状由前角γo、后角αo、主偏角κr、刃倾角γ S、副偏角κ惤和刀尖圆弧半径rε所决定。车刀几何参数的选择受多种因素影响，必须根据具体情况选取。前角γo根据工件材料的成分和强度来选取，切削强度较高的材料时，应取较小的值。例如，硬质合金车刀在切削普通碳素钢时前角取10°～15°；在切削铬锰钢或淬火钢时取-2°～-10°。一般情况下后角取6°～10°。主偏角κr根据工艺系统的刚性条件而定,
一般取30°～75°,刚性差时取较大的值，在车阶梯轴时，由于切削方式的需要取大于或等于90°。刀尖圆弧半径rε和副偏角κ惤一般按加工表面粗糙度的要求而选取。刃倾角γ S则根据所要求的排屑方向和刀刃强度确定。车刀前面的型式主要根据工件材料和刀具材料的性质而定。最简单的是平面型，正前角的平面型适用于高速钢车刀和精加工用的硬质合金车刀，负前角的平面型适用于加工高强度钢和粗切铸钢件的硬质合金车刀。带倒棱的平面型是在正前角平面上磨有负倒棱以提高切削刃强度，适用于加工铸铁和一般钢件的硬质合金车刀。对于要求断屑的车刀，可用带负倒棱的圆弧面型，或在平面型的前面上磨出断屑台。 车刀分类：按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。车刀按用途可分为外圆、台肩、端面、切槽、切断、螺纹和成形车刀等。还有专供自动线和数字控制机床用的车刀。车刀按材质可分为.高碳钢、高速钢、非铸铁合金刀具、烧结碳化刀具、陶瓷车刀、钻石刀具、氮化硼刀具等。 高碳钢车刀是由含碳量0.8%~1.5%之间的一种碳钢，经过淬火硬化后使用，因切削中的摩擦四很容易回火软化。 高速钢为一种钢基合金俗名白车刀，含碳量0.7~0.85%之碳钢中加入W、Cr、V及Co等合金元素而成。例如18-4-4高速钢材料中含有18%钨、4%铬以及4%钒的高速钢。高速钢车刀切削中产生的摩擦热可高达至600℃，适合转速1000rpm以下及螺纹之车削。
1、加工中最重要的刀具 都意味着生产出现停顿。但并不意味着每把刀具都具有同样重要的地位。切削加工时间最长的刀具对生产周期的影响更大，任何一把刀具停止工作。因此同等前提下，应当给予这把刀具更多关注。此外，还应该注意加工关键部件及加工公差范围要求最严格的刀具。另外，对切屑控制相对差的刀具，如钻头、切槽刀、螺纹加工刀具也应重点关注。因为切屑控制不佳可引起停机。 2、与机床相匹配 因此选择正确的刀具非常重要。通常，刀具分右手刀及左手刀。右手刀具适合于逆时针旋转(CCW机床(沿主轴方向看);左手刀具适合于顺时针旋转(CW机床。如果你有几台车床，一些夹持左手刀具，其他左右手兼容，那么请选择左手刀具。而对于铣削而言，人们通常倾向于选择通用性更强的刀具。但是尽管此类刀具涵盖的加工范围更大，也令你即刻损失了刀具的刚性，增大了刀具挠曲变形，降低了切削参数，同时更容易引起加工振动。另外，机床更换刀具的机械手对刀具的尺寸及重量也有所限制。若你购买的主轴带内冷却通孔的机床，也请选择带内冷却通孔的刀具。 3、与被加工材料相匹配 因此大多数刀具基于优化碳钢加工设计。刀片牌号需依据被加工材料进行选择。刀具制造商提供一系列的刀体及相配合的刀片用于加工诸如高温合金、钛合金、铝、复合材料、塑料及纯金属等非铁材料。当你需要加工上述材料时，碳钢是机械加工中最常见的被加工材料。请选择相匹配材质的刀具。绝大多数品牌都有各种系列刀具，标明适合加工什么材料。如DaElement3PP系列就主要用来加工铝合金、86P系列专门来加工不锈钢、6P系列专门来加工高硬钢。 4、刀具规格 铣刀规格太大。大规格的车刀刚性更佳;而大规格的铣刀不仅价格更高，常见的错误是所选的车刀规格太小。且空切时间更长。总体而言，大规格的刀具价格高于小规格刀具。 5、选择可换刀片式还是重新修磨式刀具 条件允许下，遵循的原则很简单:尽量避免修磨刀具。除了少数钻头和端面铣刀外。尽量选择可换刀片式或可换刀头式刀具。这会为你节省劳动力开支，同时获得稳定的加工效果。 6、刀具材料及牌号 机床最大速度及进给率密切相关。为被加工材料组选择更通用的刀具牌号，刀具材料及牌号的选择与被加工材料性能。通常会选择涂层合金牌号。参考刀具供应商提供的牌号应用推荐图表”实际应用中，常见的错误是用替换其他刀具厂家类似的材料牌号试图解决刀具寿命问题。如果你现有的刀具不理想，那么改选接近的其他厂家牌号很可能带来类似结果。要
数控刀具材料及选用，再也不用盲目选刀 加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。 一. 刀具材料应具备基本性能 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： (1) 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以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 (2) 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。 (3) 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。 (4) 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。 二.刀具材料的种类、性能、特点、应用 1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用 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。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。 ⑴金刚石刀具的种类 ①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002靘，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。 ②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石
数控车床常用刀具及选择 1．数控刀具的结构数控车床刀具种类繁多，功能互不相同。根据不同的加工条件正确选择刀具是编制程序的重要环节，因此必须对车刀的种类及特点有一个基本的了解。在数控车床上使用的刀具有外圆车刀、钻头、镗刀、切断刀、螺纹加工刀具等，其中以外圆车刀、镗刀、钻头最为常用。 数控车床使用的车刀、镗刀、切断刀、螺纹加工刀具均有整体式和机夹式之分，除经济型数控车床 外，目前已广泛使用可转位机夹式车刀。 (1) 数控车床可转位刀具特点 数控车床所采用的可转位车刀，其几何参数是通过刀片结构形状和刀体上刀片槽座的方位安装组合形成的，与通用车床相比一般无本质的区别，其基本结构、功能特点是相同的。但数控车床的加工工序是自动完成的，因此对可转位车刀的要求又有别于通用车床所使用的刀具，具体要求和特点如下表所示。 表2-2 可转位车刀特点 (2) 可转位车刀的种类可转位车刀按其用途可分为外圆车刀、仿形车刀、端面车刀、内圆车刀、 切槽车刀、切断车刀和螺纹车刀等，见表2-3。 表2-3 可转位车刀的种类
端面车刀900、450、750 普通车床和数控车床 内圆车刀450、600、750、900、910、930、 950、107.50 普通车床和数控车床 切断车刀普通车床和数控车床 螺纹车刀普通车床和数控车床 切槽车刀普通车床和数控车床 (3) 可转位车刀的结构形式 ①杠杆式： 结构见图2-16，由杠杆、螺钉、刀垫、刀垫销、刀片所组成。这种方式依靠螺钉旋紧压靠杠杆，由杠杆的力压紧刀片达到夹固的目的。其特点适合各种正、负前角的刀片，有效的前角范围为-60°～ +180°；切屑可无阻碍地流过，切削热不影响螺孔和杠杆；两面槽壁给刀片有力的支撑，并确保转位精度。 ②楔块式： 其结构见图2-17，由紧定螺钉、刀垫、销、楔块、刀片所组成。这种方式依靠销与楔块的挤压力将刀片紧固。其特点适合各种负前角刀片，有效前角的变化范围为-60～+180。两面无槽壁，便于仿形切削 或倒转操作时留有间隙。 ③楔块夹紧式： 其结构见图2-18，由紧定螺钉、刀垫、销、压紧楔块、刀片所组成。这种方式依靠销与楔块的压下力将刀片夹紧。其特点同楔块式，但切屑流畅不如楔块式。 此外还有螺栓上压式、压孔式、上压式等形式。 2、刀片材料 刀具材料切削性能的优劣直接影响切削加工的生产率和加工表面的质量。刀具新材料的出现，往往
加工中心的刀具及参数选择 刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 一、数控加工常用刀具的种类及特点 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。根据刀具结构可分为： ①整体式； ②镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，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。 根据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； ④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。 从切削工艺上可分为： ①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； ②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； ③镗削刀具； ④铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： ⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； ⑵互换性好，便于快速换刀； ⑶寿命高，切削性能稳定、可靠； ⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； ⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； ⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。 二、数控加工刀具的选择 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、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因
1．如何选取刀杆的压紧方式呢？ 答：刀具的压紧方式有以下几种：P是用刀片的中心圆柱形销夹紧，而夹紧方式有杠杆式，偏心式等，而且，各刀具商所提供的产品并不一定包括了所有的夹紧方式，因此选用时要查阅产品样本。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、铸铁等短屑的加工等。P型前刀面开放，有利于排屑，一般中、轻切削可选用。S型结构简单紧凑，无阻排屑，是沉孔刀片的夹紧方式，可用正前面刀片，适合于轻切削和小孔加工等。 2。那种压紧方式最合理？ 答：其实没有说那种压紧方式最合理的，这要看加工材质与或场合，而且结合自己的公司的库存的，满足图纸要求和节省刀具成本才是最重要 3。怎样才能很快了解车刀？？ 答：车刀是易学难精的，要了解车刀就是先要了解车床的加工性能（也就是说车主要车圆轴与盘类零件为主的）及其走刀路线（主要有外圆、内孔、外槽、内槽、端面槽、切断和螺纹加工），了解刀具资料对车刀的相关表示方式如：刀杆与刀片的表示方法，刀具的加工路线等。最好是能到工厂里看看，了解车刀的各角度的相应的关系。书中很多资料是用箭头或用粗实线表示的加工路线的。也就是后指的加工工艺了 4。刀具资料获取的途径是什么? 答：我们可以在网上找和借助各家的刀具生产商出的刀具目录，也可以到书店里去买相关的资料书， 5。如果要选取一个合适的车刀，首先应该向客户了解哪些信息？ 答：一、首选要了解用在什么机床厂上，也就是了解其刀方和最高转速还就是机床的稳定性。 二、加工的零件图纸，那些是要加工？是粗还是精加工？有没有特殊要求？精度是多少？加工的是什么材质？ 三、客户能接受到的是什么档次的刀具。 6．加工钛合金需注意哪些呢？ 答；钛合金车削易获得较好的表面粗糙度，加工硬化不严重，但切削温度高，刀具磨损快。针对这些特点，主要在刀具、切削参数方面采取以下措施： 刀具几何参数：合适的刀具前后角、刀尖磨圆。较低的切削速度，适中的进给量，较深的切削深度，充分冷却。车外圆时刀尖不能高于工件中心，否则容易扎刀，精车及车削薄壁件时，刀具主偏角要大，一般为75～90°。钛合金应该考虑断削还是考虑刀片的耐磨。
机床常用车刀材料的种类和用途 按材料分：锋钢刀（碳素合金工具钢刀）、合金刀、陶瓷刀、氮化硼刀等。 按结构形式分:锻打刀、焊接刀、机夹刀。 按用途分：外圆刀、内圆刀、螺纹刀、切刀、左右偏刀、圆弧刀等。 1、高速钢 高速钢是指含较多钨、铬、铝等合金元素的高台金工具钢，俗称锋钢或白钢。 机床其特点是：制造简单；有较高的硬度(63～66HRC)，耐磨性和耐热性(约600—660口c)；有足够的强度和韧性；有较好的工艺性；能承受较大的冲击力；可制造形状复杂的刀具，如特种车刀、铣刀、钻头、拉刀和齿轮刀具等；但不能用于高速切削。常用高速钢的牌号与性能。 高速钢淬火后的硬度为HRC63～67，其红硬温度550℃～600℃,允许的切削速度为25～30m/min。 高速钢有较高的抗弯强度和冲击韧性，可以进行铸造、锻造、焊接、热处理和切削加工，有良好的磨削性能，刃磨质量较高，故多用来制造形状复杂的刀具，如钻头、铰刀、铣刀等，亦常用作低速精加工车刀和成形车刀。 常用的高速钢牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2两种。
2、硬质合金 (1)钨钴类硬质合金它的代号是YG，由co和wc组成。常用牌机床抗弯强脯不怕冲击，但是硬度和耐热. 其特点是：韧性好，抗弯强度高，不怕冲击，但是硬度和耐热性较低。适用于加工铸铁、青铜等脆性材料．常用牌号有YG3、YG6、YG8等，后面的数字表示含钴量的百分比，含钴量愈高，其承受冲击的性能就愈好。因此，YG8常用于粗加工，YG6和YG3常用于半精加工和精加工。 (2)钨钻钛类硬质合金它的代号是YT，由wc(碳化钨)、Tic(碳化钛)、co(钴)组成。常用牌号是YTl5、Y130等． 其特点是：硬度为89～93HRA，耐热温度为800～1000℃；耐磨性、抗氧化性较高；但抗弯强度、冲击韧度较低。适用于加工碳钢、台金钢等到塑性材料。 加入碳化钛可以增加合金的耐磨性，可以提高合金与塑性材料的粘结温度，减少刀具磨损，也可以提高硬度；但韧性差，更脆、承受冲击的性能也较差，一般用来加工塑性材料。 常用牌号有YT5、YT15、YT30等，后面数字是碳化钛含量的百分数，碳化钛的含量愈高，红硬性愈好；但钴的含量相应愈低，韧性愈差，愈不耐冲击，所以YT5常用于粗加工，YT15和YT30常用于半精加工和精加工。 (3)钨钽(铌)钴类硬质合金它的代号是YA，由wc、Tac(Nb C)和co组成。
数控加工中心刀具选用探讨（doc 20页）
合肥通用职业技术学院 毕 业 论 文 论文题目: 控加工中心刀具选用研究 系别：数控与材料工程系 专业：数控技术 学制：三年
be qualified to make numerically-controlled machine tool's function get reasonable application and sufficient play. Nc machine is a kind of efficient automation equipment, it is more efficient than the conventional machine tools of 2 ~ 3 times, to give full play to the characteristics of CNC programming, must be in process analysis of workpiece before, according to the specific conditions, the choice of economic and reasonable process scheme. Nc machining process thoughtfulness is the effect of nc machine tools machining quality, production efficiency and machining cost of important factor. This article from the production practice, discusses and summarizes some of the numerical control turning process process problems. 关键词（Keywords）：工序划分；刀具选择；刀具特点；发展趋势；生产实践
数控铣床常用刀具的合理选用 数控铣床常用刀具的合理选用 一、前言 数控加工中刀具的选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成，要求编程人员必须掌握刀具选 择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工特点，正确选择刀刃具及切削用量。数控加工技术涉及的范围很广，就应用方面而言，其加工技术的特点 和难点仍在于如何高速、高效率地正确选用数控机床刀具编制出符合产品技术要求的数控加工工艺及程序。数控加工可以大幅度缩短产品的制造周期，有效的解决机 械产品中复杂、精密、单件小批量、形状多变的零件加工。 二、数控铣床刀具选择 1.刀具的特点及种类 数控铣床加工刀具种类很多，为了适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，所用刀具正朝着标准化、通用化和模块化的方向发展，主要分为铣削刀具和孔加工刀具两大类。为了满足高效和特殊的铣削要求，
又发展了各种特殊用途的专用刀具。 1)刀柄结构形式 数控铣床刀具刀柄的结构形式分为模块式与整体式两种。模块式刀具系统是一种较先进的刀具系统，其每把刀柄都可通过各种系列化的模块组装而成。针对不同的加工零件和机床，采取不同的组装方案，可获得多种刀柄系列，从而提高刀柄的适应能力和利用率。 整体式刀柄装夹刀具的工作部分与机床上安装定位用的柄部是一体的。这种刀柄对机床与零件的变换适应能力较差。为适应零件与机床的变换，用户必须储备各种规格的刀柄，因此刀柄的利用率较低。 数控铣床刀柄与主轴孔的配合锥面采用7：24圆锥柄，并采用相应型式的拉钉，与机床主轴相结合。锥柄具有不自锁，换刀方便等特点。刀柄常用的规格有40号、45号和50号。目前在我国应用较为广泛的有IS07388—1983.MAS403—1982.ANSI/ASME 135.50—1985等，选择时应考虑刀柄规格与机床主轴、机械手相适应。JT：表示采用国际标准IS07388号加工中心机床用锥柄柄部(带机械手夹持槽);其后数字为相应的ISO锥度号。BT：表示采用日本标准MAS403号加工中心机床用锥柄柄部(带机械手夹持槽);其后数字为相应的ISO锥度号。对于高速切削一般采用HSK系列刀柄。 为提高加工效率，应尽可能选用高效率的刀具和刀柄。选用强力铣夹头刀柄，夹持精度高，可以用来夹持直柄刀具，因卡簧自身夹紧变形小自锁性好，夹紧力大，可以用于强力铣削加工;还可以用于高精度铣铰孔加工，也可通过接杆夹持带孔类刀具。 选用弹簧卡头刀柄，卡簧弹性变形量为1mm，主要夹持小规格铣刀，
数控机床刀具的选择 数控机床刀具的选择 由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床，而且主轴输出功率较大，因此与传统加工方法相比，对数控加工刀具的提出了 更高的要求，包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求 尺寸稳定，安装调整方便。这就要求刀具的结构合理、几何参数标 准化、系列化。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一，它的选 用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具 的刚性。 数控机床选择刀具应考虑以下方面： (1)根据零件材料的切削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛 合金、不锈钢零件，建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。 (2)根据零件的加工阶段选择刀具。即粗加工阶段以去除余量为主，应选择刚性较好、精度较低的刀具，半精加工、精加工阶段以 保证零件的加工精度和产品质量为主，应选择耐用度高、精度较高 的刀具，粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具 的'精度最高。如果粗、精加工选择相同的刀具，建议粗加工时选用 精加工淘汰下来的刀具，因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃 部轻微磨损，涂层磨损修光，继续使用会影响精加工的加工质量， 但对粗加工的影响较小。 (3)根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。在零件结构允许 的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具;切削薄壁、超薄壁零件 的过中心铣刀端刃应有足够的向心角，以减少刀具和切削部位的切 削力。加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些的立铣刀，齿数也不要超过4齿。 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。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、锥形铣刀和盘形铣刀。 在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般很小，故球头铣刀适用于曲面的精加工。而端铣刀无论是在表面加工质量上还是在加工效率上都远远优于球头铣刀，因此，在确保零件加工不过切的前提下，粗加工和半精加工曲面时，尽量选择端铣刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。 在加工中心上，所有刀具全都预先装在刀库里，通过数控程序的选刀和换刀指令进行相应的换刀动作。必须选用适合机床刀具系统规格的相应标准刀柄，以便数控加工用刀具能够迅速、准确地安装到机床主轴上或返回刀库。编程人员应能够了解机床所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围等方面的内容，以保证在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸，合理安排刀具的排列顺序。
2.什么是切削用量的三要素，举例说明它们与切削层厚度hd和切削层宽度bd各有什么关系？答：三要素：切削速度，进给量，背吃刀量 Hd==f*sinkr (kr表示刀具的主偏角) Bk=ap/sinkr 3.刀具正交平面参考系由哪些平面组成？它们是如何定义的？答：正交平面参考系由基面、切削平面、正交平面组成。 基面：通过主切削刃上的选定点，垂直于该点切削速度方向的平面； 切削平面：通过主切削刃上的选定点，与主切削刃相切，且垂直于该点基面的平面；正交平面：通过切削刃上选定点，垂直于基面和切削平面的平面。 4.刀具的基本角度有哪些，它们是如何定义的？ 答：前角：在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角；后角：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角； 主偏角：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与假定进给运动方向的夹角；副偏角：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与假定进给运动反方向的夹角；刃倾角：在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。 5.刀具的工作角度和标注角度有什么区别？影响刀具工作角度的主要因素有哪些？ 答：刀具的标注角度：制造和刃磨所需要的，并在刀具设计图上予以标注的角度。 刀具的工作角度：由于刀具的安装位置和进给运动的影响，车刀的标注角度会发生一定的变化，基本原因是基面、切削平面和正交平面位置发生变化，这种发生变化后的切削过程中实际的基面、切削平面和正交平面作为参考系所确定的刀具角度称为刀具的工作角度。影响刀具工作角度的因素： 1.横向进给运动，如切端面； 2.轴向进给运动，如大螺距螺纹或螺杆； 3.刀具安装高低； 4.刀杆中心线偏斜。 6.与其它刀具材料相比，高速钢有什么特点？常用的牌号有哪些？主要用来制造哪些刀具？答：高速钢具有较高的硬度和耐热性，与碳素工具钢和合金工具钢相比，高速钢能提高切削速度1-3倍，提高刀具耐用度10-40倍，甚至更多。它可以加工包括有色金属、高温合金在内的范围广泛的材料。常用的牌号是W18Cr4V用来制造螺纹车刀、成型刀、拉刀等，W6MN5CR4V2用来制造加工轻合金、碳素钢、合金钢的热成型刀具及承受冲击，结构薄弱的刀具。 7.什么是硬质合金？常用的硬质合金有那几大类？一般如何选用？答：硬质合金是用高耐热性和高耐磨性的金属碳化物与金属粘接剂在高温下烧结而成的粉末冶金制品。 类型：钨钴类硬质合金（YG类）：耐热性和耐磨性较差，因此一般不用于普通钢材的切削加工，韧性好，导热系数大，可用来加工不锈钢和高温合金钢等难加工材料；钨钛钴类硬质合金（YT类）：抗弯强度和冲击韧性较差，故主要用于切削一般呈带状的普通碳素钢和合金钢等塑性材料； 钨钛钴类硬质合金（YW类）：主要用于不锈钢，耐热钢、高速钢的加工，也适用于普通碳钢和铸铁的加工 8.刀具的前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角各有何作用？如何选用合理的刀具切削角度？答：1）.前角：前角越大，切削越有利。粗加工选择较小前角，精加工选择较大前角，脆性材料选择较小前角，塑性材料选择较大前角； 2）.后角：一般选正值，影响切削力和耐用度。切削层厚度越大，后角越小；工件材料越软，塑性较大，后角越大；工艺系统刚性较差，后角较小；尺寸精度高选择较小后角。 3）.主偏角和副偏角：影响刀具的耐用度，表面粗糙度，以及切削分力的大小和比例。工艺系统刚性较好时，主偏角易取较小值，较差时选择较大值，细长轴主偏角在90-93之间，以减少径向分力f。粗加工时副偏角选择较大值，精加工时副偏角选择较小值。 4）.刃倾角：影响刀头强度和切屑流动方向。大于零时切屑流向待加工表面，精加工必须选正，刀具强度好，刃倾角小于零时流向已加工表面，粗加工可选择负值，刀具强度好。
数控加工中刀具的选择原则和切削用量 作者：佚名来源：不详发布时间：2008-3-9 0:57:41 发布人：admin 减小字体增大字体 摘要:现代刀具显著的特点是结构的创新速走加快。随着计算机应用领域的不断扩大，机械加工也开始运用数拉技术，这时刀具选择与切削用量提出了更高的要求。本文就扣何确定数控加工中的刀具选择与切削用全进行了探讨。 关键词:数控技术;机械加工;刀具选择 一、科学选择数控刀具 1、选择数控刀具的原则 刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。 2、选择数控车削用刀具 数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如900内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。 二是圆弧形车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该
刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 一、数控加工常用刀具的种类及特点 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。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，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。根据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；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； ②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；③镗削刀具；④铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： ⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； ⑵互换性好，便于快速换刀； ⑶寿命高，切削性能稳定、可靠； ⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； ⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； ⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。
3．3 数控刀具材料及选用 先进的加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。 3．3．1刀具材料应具备基本性能 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：(1)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以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 (2)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。 (3)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。 (4)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。 3．3．2刀具材料的种类、性能、特点、应用 1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用
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。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。 ⑴金刚石刀具的种类 ①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。 ②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。 PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口，加工的工件表面质量也不如天然金刚石，现在工业中还不能方便地制造带有断屑槽的PCD刀片。因此，PCD只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。 ③CVD金刚石刀具：自从20世纪70年代末至80年代初，CVD金刚石技术在日本出现。CVD金刚石是指用化学气相沉积法(CVD)在异质基体(如硬质合金、陶瓷等)上合成金刚石膜，CVD金刚石具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。 CVD金刚石的性能与天然金刚石相比十分接近，兼有天然单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点，在一定程度上又克服了它们的不足。 ⑵金刚石刀具的性能特点： ①极高的硬度和耐磨性：天然金刚石是自然界已经发现的最硬的物质。金刚石具有极高的耐磨性，加工高硬度材料时，金刚石刀具的寿命为硬质合金刀具的lO～100倍，甚至高达几百倍。 ②具有很低的摩擦系数：金刚石与一些有色金属之间的摩擦系数比其他刀具都低，摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力。 ③切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利，天然单晶金刚石刀具可高达0.002～0.008μm，能进行超薄切削和超精密加工。 ④具有很高的导热性能：金刚石的导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，刀具切削部分温度低。 ⑤具有较低的热膨胀系数：金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍，由切削热引起的
数控机床刀具选择和合理使用 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。 根据刀具结构可分为：①整体式;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。根据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;④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。 从切削工艺上可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种;②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等;③镗削刀具;④铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点：①刚性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及热变形小;②互换性好，便于快速换刀;③寿命高，切削性能稳定、可靠;④刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间;⑤刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除;⑥系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。 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、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。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尺寸相适应。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、锥形铣刀和盘形铣刀。 在进行自由曲面(模具)加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。
CNC常用刀具及选择方法 栢图数控在powermill、ug数控编程与加工的教学内容中，不但要讲解常用的刀具，更需要讲解如何选择适合的刀具进行加工，下面我们就来讲讲CNC常用的部分刀具有哪些以及如何选择刀具进行加工。 首先我们来认识一下常用的数控铣刀具： 平底刀：也称平刀或端铣刀。周围有主切削刃， 底部为副切削刃。可以作为开粗及清角，精加工侧 平面及水平面。常用的有D16，D12，D1O，D8，D6， D4，D3，D2 ,D1.5，D1等。D表示切削刀刃直径。 一般情况下，开粗时尽量选较大直径的刀，装刀时 尽可能短，以保证足够的刚度，避免弹刀。在选择小刀时，要结合被加工区域，确定最短的刀锋长及直身部分长，选择本公司现有的最合适的刀。 圆鼻刀：也称平底R刀。可用于开粗、平 面光刀和曲面外形光刀。一般角半径为R0.8 和R5。一般有整体式和镶刀粒式的刀把刀。 带刀粒的圆鼻刀也称飞刀，主要用于大面积的 开粗，水平面光刀。常用的有D50R5，D30R5, D25R5, D25R0.8, D21R0.8，D17RO.8等。飞刀开粗加工尽量选大刀，加工较深区域时，先装短加工较浅区域，再装长加工较深区域，以提高效率且不过切。 球刀：也称R刀。主要用于曲面中光刀（即半精 加工）及光刀（即精加工）。常用的球刀有D16R8, D12R6, D10R5, D8R4, D6R3, D5R2.5（常用于加工流 道）,D4R2, D3R1.5, D2R1, D1R0.5。一般情况下， 要通过测量被加工图形的内圆半径来确定精加工所用的刀具，尽量选大刀光刀，小刀补刀加工。
其次刀具的选购 现在刀具大多都商品化及标准化，选购时要索取刀具公司的规格图册，结合本厂的加工条件，选择耐用度高的刀具，以确保最佳的经济效益。如果本厂产品变化不大，那么刀具种类尽可能少而精。 在金属切削加工中，刀具材料也就是切削部分，要承受很大的切削力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度。其切削性能必须要有以下方面。 (1)高的硬度：62HRC以上，至少要高于被加工材料的硬度。 (2)高的耐磨性：通常情况下，材料越硬、组织中碳物越多、颗粒越细、分布越均匀，其耐磨性就越高。 (3)足够的强度与韧性。 (4)高的耐热性。 (5)良好的导热性。 (6)良好的工艺性和经济性。 为了满足以上要求，现在的数控刀具一般由以下材料制成。 (1)高速钢。如WMOAI系列。 (2)硬质合金。如YG3等。 (3)涂层刀具。如TIC 、TIN 、A1203 等。
单元二数控刀具与选用习题 一判断题 1.一般车削工件，欲得良好的精加工面，可选用正前角刀具。（） 2．刀具前角越大，切屑越不易流出，切削力越大，但刀具的强度越高。（） 3.粗车削应选用刀尖半径较小的车刀片。（） 4.主偏角增大，刀具刀尖部分强度与散热条件变差。（） 5.判断刀具磨损，可借助观察加工表面之粗糙度及切削的形状、颜色而定。（） 6.精车削应选用刀尖半径较大的车刀片。( ) 7.高速钢车刀的韧性虽然比硬质合金高，但不能用于高速切削。( ) 8.硬质合金是一种耐磨性好，耐热性高，抗弯强度和冲击韧性多较高的一种刀具材料。（） 9.在工具磨床上刃磨刀尖能保证切削部分具有正确的几何角度和尺寸精度及较小的表面粗糙度。( ) 10.YT类硬质合金中含钴量愈多，刀片硬度愈高，耐热性越好，但脆性越大。( ) 11.在切削过程中，刀具切削部分在高温时仍需保持其硬度，并能继续进行切削。这种具有高温硬度的性质称为红硬性。 ( ) 12.刀具的材料中，它们的耐热性由低到高次排列是碳素工具钢、合金工具钢，高速钢和硬质合金。（） 13.数控机床对刀具材料的基本要求是高的硬度、高的耐磨性、高的红硬性和足够的强度和韧性。（） 14.刀具规格化的优点之一为选用方便。（） 二填空题 1.常用的刀具材料有高速钢、、陶瓷材料和超硬材料四类。 2.加工的圆弧半径较小时，刀具半径应选。 3.铣刀按切削部分材料分类，可分为铣刀和刀。 4.当金属切削刀具的刃倾角为负值时，刃尖位于主刀刃的最高点，切屑排出时流向工件表面。 5.工件材料的强度和硬度较低时，前角可以选得些；强度和硬度较高时，前角选得些。刀具切削部分的材料应具备如下性能；高的硬度、、、。 6.常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、、四种。 7.影响刀具寿命的主要因素有；工件材料. 、、。 8.刀具磨钝标准有和两种料。