数控车床常用刀具及选择

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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

要求 特 点 采用M级或更高精度等级的刀片； 精度高 多采用精密级的刀杆； 用带微调装置的刀杆在机外预调好。 目 的 保证刀片重复定位精度，方便坐标设定，保证刀尖位置精度。 断屑稳定，不能有紊乱和带状切屑；采用断屑可靠性高的断屑槽型或有断屑台和断屑器的车刀； 适应刀架快速移动和换位以及整个可靠性高 采用结构可靠的车刀，采用复合式夹紧结构和夹紧可靠的其它结构。 自动切削过程中夹紧不得有松动的要求。 换刀迅速 刀片材料 采用车削工具系统； 采用快换小刀夹。 刀片较多采用涂层刀片。 迅速更换不同形式的切削部件，完成多种切削加工，提高生产效率。 满足生产节拍要求，提高加工效率。 刀杆与刀架系统匹配。 刀杆较多采用正方形刀杆，但因刀架系统结构差异大，有的需采用刀杆截形 专用刀杆。 (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

类型 外圆车刀 仿形车刀 主偏角 900、500、600、750、450 930、107.50 适用机床 普通车床和数控车床 仿形车床和数控车床 .

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端面车刀 内圆车刀 切断车刀 螺纹车刀 切槽车刀 900、450、750 450、600、750、900、910、930、950、107.50 普通车床和数控车床 普通车床和数控车床 普通车床和数控车床 普通车床和数控车床 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

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能大大提高生产率，成为解决某些难加工材料的加工关键，并促使机床的发展与更新。

（1）对刀具切削部分材料的要求

金属切削过程中，刀具切削部分受到高压、高温和剧烈的摩擦作用；当切削加工余量不均匀或切削断续表面时，刀具还受到冲击。为使刀具能胜任切削工作，刀具切削部分材料应具备以下切削性能：

① 高硬度和耐磨性

刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须大于工件的硬度。在室温下，刀具的硬度应在60HRC以上。

刀具材料的硬度愈高，其耐磨性愈好。

② 足够的强度与韧性

为使刀具能够承受切削过程中的压力和冲击，刀具材料必须具有足够的强度与韧性。

③ 高的耐热性与化学稳定性

耐热性是指刀具材料在高温条件下仍能保持其切削性能的能力。耐热性以耐热温度表示。耐热温度

是指基本上能维持刀具切削性能所允许的最高温度。耐热性愈好，刀具材料允许的切削温度愈高。 化学稳定性是指刀具材料在高温条件下不易与工件材料和周围介质发生化学反应的能力，包括抗氧化和抗粘结能力。化学稳定性愈高，刀具磨损愈慢。耐热性和化学稳定性是衡量刀具切削性能的主要指标。 刀具材料除应具有优良的切削性能外，还应具有良好的工艺性和经济性。它们包括：工具钢淬火变形要小，脱碳层要浅和淬硬性要好；高硬材料磨削性能要好；热轧成形的刀具高温塑性要好；需焊接的刀具材料焊

接性能要好；所用刀具材料应尽可能是我国资源丰富、价格低廉的。

（2）常用刀具材料

常用刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷材料和超硬材料四类。

① 高速钢

高速钢是一种含钨、钼、铬、钒等合金元素较多的合金工具钢，其碳的质量分数在l％左右。高速钢热处理后硬度为62—65HRC，耐热温度为550～600°C，抗弯强度约为3500MPa，冲击韧度约为每平方米0.3MJ。高速钢的强度与韧性好，能承受冲击，又易于刃磨，是目前制造钻头、铣刀、拉刀、螺纹刀具和齿

轮刀具等复杂形状刀具的主要材料。高速钢刀具受耐热温度的限制，不能用于高速切削。

② 硬质合金

硬质合金是由高硬度、高熔点的碳化钨(WC)，碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)、碳化铌(NbC)粉末用钻(Co)粘结后压制、烧结而成。它的常温硬度为88～93HRA，耐热温度为800～1000℃，比高速钢硬、耐磨、耐热得多。因此，硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢刀具大5～10倍。但它的抗弯强度只有高速钢的

l／2～1／4，冲击韧度仅为高速钢的几十分之—。硬质合金性脆，怕冲击和振动。

由于硬质合金刀具可以大大提高生产率，所以不仅绝大多数车刀、刨刀、面铣刀等采用了硬质合金，而且.