1、2022年7月28日5时18分数控1第二章第二章 数控加工工艺基本知识数控加工工艺基本知识第一章 数控机床概述内容提要：内容提要：本章主要介绍数控加工工艺系统组成、本章主要介绍数控加工工艺系统组成、数控刀具的主要种类和特点、数控加工工数控刀具的主要种类和特点、数控加工工艺等内容。艺等内容。2022年7月28日5时18分数控2第二章 数控工艺基本知识一一 数控加工工艺系统组成数控加工工艺系统组成工艺系统：工艺系统：由机床、夹具、刀具和工件等组成的统由机床、夹具、刀具和工件等组成的统一体。一体。1.1.3 数控刀具的主要种类和特点数控刀具的主要种类和特点 1数控加工刀具的种类数控加工刀具的种类 数
2、控加工刀具可分为数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具常规刀具和模块化刀具两大类。两大类。模块化刀具是发展方向。模块化刀具是发展方向。发展模块化刀具发展模块化刀具的主要优点有：的主要优点有：1)减少换刀停机时间，提高加工生产效率和缩短换刀及减少换刀停机时间，提高加工生产效率和缩短换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；安装时间，提高小批量生产的经济性；2022年7月28日5时18分数控3第二章 数控工艺基本知识2)提高刀具的标准化和合理化的程度；提高刀具的标准化和合理化的程度；3)提高刀具的管理及柔性加工的水平；提高刀具的管理及柔性加工的水平；4)扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；扩大刀具
3、的利用率，充分发挥刀具的性能；5)有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。预调。由于模块化刀具的发展，数控刀具已形成了由于模块化刀具的发展，数控刀具已形成了3大系统，大系统，即即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。2022年7月28日5时18分数控4第二章 数控工艺基本知识(1)从结构上对数控加工刀具的分类从结构上对数控加工刀具的分类整体式整体式。镶嵌式镶嵌式。又分为焊接式和机夹式。根据刀体结构不。又分为焊接式和机夹式。根据刀体结构不同，机夹式分为可转位和不转位。同，机夹式分为可转位和不转位。
4、减振式减振式。当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为。当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具。了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具。内冷式内冷式。切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的。切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部。切削刃部。特殊型式特殊型式。如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。2022年7月28日5时18分数控5第二章 数控工艺基本知识(2)从制造所采用的材料上对数控加工刀具的分类从制造所采用的材料上对数控加工刀具的分类高速钢刀具。高速钢刀具。高速钢通常是型坯材料，韧性较硬质高速钢通常是型坯材料，韧性较
5、硬质合金好，硬度、耐磨性和高温硬度较硬质合金差，不合金好，硬度、耐磨性和高温硬度较硬质合金差，不适于切削硬度较高的材料，也不适于进行高速切削。适于切削硬度较高的材料，也不适于进行高速切削。高速钢刀具使用前需生产者自行刃磨，且刃磨方便，高速钢刀具使用前需生产者自行刃磨，且刃磨方便，适用于各种特殊需要的非标准刀具。适用于各种特殊需要的非标准刀具。硬质台金刀具。硬质台金刀具。硬质舍金刀具切削性能优异，在数硬质舍金刀具切削性能优异，在数控车削中被广泛使用。硬质合金刀具有标准规格系列控车削中被广泛使用。硬质合金刀具有标准规格系列产品，具体技术参数和切削性能由刀具生产厂家提供。产品，具体技术参数和切削性能
6、由刀具生产厂家提供。2022年7月28日5时18分数控6第二章 数控工艺基本知识 陶瓷刀具。陶瓷刀具。立方氮化硼刀具。立方氮化硼刀具。金刚石刀具。金刚石刀具。(3)从切削工艺上对数控加工刀具的分类从切削工艺上对数控加工刀具的分类 1)车削刀具车削刀具 分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹以及切槽、切端面、切端分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹以及切槽、切端面、切端面环槽和切断等。面环槽和切断等。数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金、涂层硬质合金以及高速
7、钢硬质合金以及高速钢。2022年7月28日5时18分数控7第二章 数控工艺基本知识数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具包括内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具包括（中心孔钻头、镗刀和丝锥等（中心孔钻头、镗刀和丝锥等)。机夹可转位刀具夹固较轻的磨刀片时通常采用机夹可转位刀具夹固较轻的磨刀片时通常采用螺钉、螺钉螺钉、螺钉压板、杠销或楔块压板、杠销或楔块等结构。等结构。常规车削刀具为长条方形刀体或圆柱刀杆。常规车削刀具为长条方形刀体或圆柱刀杆。方形刀体一般用槽形刀架螺钉紧固方式固定。圆柱刀
8、杆方形刀体一般用槽形刀架螺钉紧固方式固定。圆柱刀杆是用套筒螺钉紧固方式固定。是用套筒螺钉紧固方式固定。它们与机床刀盘之间的联接是通过槽形刀架和套筒接杆来它们与机床刀盘之间的联接是通过槽形刀架和套筒接杆来联接的。联接的。2022年7月28日5时18分数控8第二章 数控工艺基本知识数控车刀数控车刀2022年7月28日5时18分数控9第二章 数控工艺基本知识在模块化车削工具系统中，刀盘的联接以齿条式柄体联接为在模块化车削工具系统中，刀盘的联接以齿条式柄体联接为多，而刀头与刀体的联接是多，而刀头与刀体的联接是“插入快换式系统插入快换式系统”。它既可以。它既可以用用于外圆车削又可用于内孔镗削，也适用于车
9、削中心的自动换于外圆车削又可用于内孔镗削，也适用于车削中心的自动换刀系统。刀系统。数控车床使用的刀具从切削方式上分为数控车床使用的刀具从切削方式上分为圆柱表面切削刀圆柱表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具具、端面切削刀具和中心孔类刀具3类。类。2022年7月28日5时18分数控10第二章 数控工艺基本知识2022年7月28日5时18分数控11第二章 数控工艺基本知识2022年7月28日5时18分数控12第二章 数控工艺基本知识2)钻削刀具钻削刀具 分小孔、短孔、深孔、攻螺纹、扩孔和铰孔等。分小孔、短孔、深孔、攻螺纹、扩孔和铰孔等。钻削刀具可用于数控车床、车削中心，又可用于数控钻削刀具可用于
10、数控车床、车削中心，又可用于数控镗铣床和加工中心。镗铣床和加工中心。因此它的结构和联接形式有多种，如直柄、直柄螺钉紧因此它的结构和联接形式有多种，如直柄、直柄螺钉紧定、定、锥柄锥柄、螺纹联接、模块式联接、螺纹联接、模块式联接(圆锥或圆柱联接圆锥或圆柱联接)等。等。2022年7月28日5时18分数控13第二章 数控工艺基本知识镗刀从结构上可分为整体式镗刀柄、模块式镗刀柄和镗镗刀从结构上可分为整体式镗刀柄、模块式镗刀柄和镗头类。从加工工艺要求上可分为粗镗刀和精镗刀。头类。从加工工艺要求上可分为粗镗刀和精镗刀。3)镗削刀具镗削刀具4)铣削刀具铣削刀具 a 面铣刀面铣刀面铣刀主要用于加工较大的平面。如
11、图面铣刀主要用于加工较大的平面。如图1-7所示，面铣刀所示，面铣刀圆周表面和端面上都有切削刃，圆周表面的切削刃为主圆周表面和端面上都有切削刃，圆周表面的切削刃为主切削刃，端面切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶切削刃，端面切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿材料为高速钢或硬质台金，齿结构，刀齿材料为高速钢或硬质台金，刀体为刀体为40Cr。目前数控铣床上使用的面铣刀多为硬质合金面铣刀。目前数控铣床上使用的面铣刀多为硬质合金面铣刀。2022年7月28日5时18分数控14第二章 数控工艺基本知识规格外径主要有规格外径主要有:40，50 63 80 100 125 160 200 250
12、315 350 400 500 630 800 mm 其他就非标了其他就非标了 2022年7月28日5时18分数控15第二章 数控工艺基本知识按刀片和刀齿的安装调整方式，硬质合金面铣刀分为按刀片和刀齿的安装调整方式，硬质合金面铣刀分为整体焊接式、机夹焊接式和可转位式整体焊接式、机夹焊接式和可转位式3种。种。可转位式面铣刀在提高加工质量和加工效率、降低成本、可转位式面铣刀在提高加工质量和加工效率、降低成本、方便操作使用等方面都表现出明显的优越性，目方便操作使用等方面都表现出明显的优越性，目前已得到广泛应用。前已得到广泛应用。粗铣时，铣刀直径要小些，可减少切削扭矩。精铣时，粗铣时，铣刀直径要小些，
13、可减少切削扭矩。精铣时，铣刀直径要选大些尽量包容零件整个加工宽度，以提高铣刀直径要选大些尽量包容零件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹.2022年7月28日5时18分数控16第二章 数控工艺基本知识b 立铣刀立铣刀 立铣刀是数控加工中使用最多的一种铣刀，主要用立铣刀是数控加工中使用最多的一种铣刀，主要用于加工凹槽、较小的台阶面及平面轮廓等。如图于加工凹槽、较小的台阶面及平面轮廓等。如图1-8所所示，立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，既可以同示，立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，既可以同时进行切削也可以单独进行
14、切削。时进行切削也可以单独进行切削。圆柱表面的切削刃圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。普通立铣刀普通立铣刀的端面中心处无切削刃，故一般立铣刀的端面中心处无切削刃，故一般立铣刀不宜作轴向进不宜作轴向进给给。通常直径在。通常直径在41 6的立铣刀制成整体式结构，的立铣刀制成整体式结构，直径直径1 6以上的制成焊接式或可转位式结构。以上的制成焊接式或可转位式结构。2022年7月28日5时18分数控17第二章 数控工艺基本知识按照国家标准规定：立铣刀直径为按照国家标准规定：立铣刀直径为2-50毫米，可毫米，可分为粗齿与细齿两种。直径分为粗齿与细齿
15、两种。直径2-20为直柄范围，直为直柄范围，直径径14-50为锥柄范围为锥柄范围 2022年7月28日5时18分数控18第二章 数控工艺基本知识 为了能加工较深的沟槽，并保证有足够的备磨量，为了能加工较深的沟槽，并保证有足够的备磨量，立铣刀的轴向长度一般较长。为了提高槽宽的加工精立铣刀的轴向长度一般较长。为了提高槽宽的加工精度，加工时可采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间度，加工时可采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后用刀具半径补偿功能铣槽的两边。另外，为了部分，然后用刀具半径补偿功能铣槽的两边。另外，为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，立铣改善切屑卷曲情况，增大容屑空
16、间，防止切屑堵塞，立铣刀的刀齿数比较少刀的刀齿数比较少(2-4刃刃)，容屑槽圆弧半径则较大。，容屑槽圆弧半径则较大。2022年7月28日5时18分数控19第二章 数控工艺基本知识模具铣刀主要用于加工模具型腔、空间曲面等。如图模具铣刀主要用于加工模具型腔、空间曲面等。如图l-9所示，模具铣刀由立铣刀演变而来，常用的有所示，模具铣刀由立铣刀演变而来，常用的有圆锥形铣圆锥形铣刀、圆柱形球头铣刀和圆锥形球头铣刀刀、圆柱形球头铣刀和圆锥形球头铣刀3种种。因球头和端。因球头和端面布满了切削刃，经刀尖、圆周刃与球头刃圆弧相连，面布满了切削刃，经刀尖、圆周刃与球头刃圆弧相连，可做轴向和径向进给。可做轴向和径向
17、进给。C 模具铣刀模具铣刀2022年7月28日5时18分数控20第二章 数控工艺基本知识键槽铣刀主要用于加工封闭的键槽。如图键槽铣刀主要用于加工封闭的键槽。如图1一一10所示，所示，键槽铣刀结构与立铣刀相近，圆柱面和端面都有切削刃，键槽铣刀结构与立铣刀相近，圆柱面和端面都有切削刃，它只有它只有2个刀齿，端面刃延至中心个刀齿，端面刃延至中心，既像立铣刀，又像既像立铣刀，又像钻头钻头。加工时，先沿轴向进给达到键槽深度，然后沿键槽方向加工时，先沿轴向进给达到键槽深度，然后沿键槽方向铣出键槽全长。铣出键槽全长。d键槽铣刀键槽铣刀2022年7月28日5时18分数控21第二章 数控工艺基本知识成形铣刀一般
18、都是为了加工特定的零件而专门设计制成形铣刀一般都是为了加工特定的零件而专门设计制造的，如各种直形或圆弧形的凹槽、燕尾槽和斜角面造的，如各种直形或圆弧形的凹槽、燕尾槽和斜角面等。几种常见的成形铣刀如图等。几种常见的成形铣刀如图1-11所示。所示。e成形铣刀成形铣刀2022年7月28日5时18分数控22第二章 数控工艺基本知识 特殊型刀具有带柄自紧夹头刀柄、强力弹簧夹头刀特殊型刀具有带柄自紧夹头刀柄、强力弹簧夹头刀柄、可逆式柄、可逆式(自动反向自动反向)攻螺纹夹头刀柄、增速夹头攻螺纹夹头刀柄、增速夹头刀柄二复合刀具和接杆类等。刀柄二复合刀具和接杆类等。(4)特殊型刀具特殊型刀具2数控加工刀具的特点
19、数控加工刀具的特点为了达到高效、多能、快换、经济的目的，数控加工刀为了达到高效、多能、快换、经济的目的，数控加工刀具与普通金属切削刀具相比应具有以下特点；具与普通金属切削刀具相比应具有以下特点；刀片及刀柄高度通用化、规格化和系列化。刀片及刀柄高度通用化、规格化和系列化。刀片或刀具的耐用度及经济寿命指标合理化。刀片或刀具的耐用度及经济寿命指标合理化。刀具或刀片几何参数和切削参数规范化、典型化。刀具或刀片几何参数和切削参数规范化、典型化。2022年7月28日5时18分数控23第二章 数控工艺基本知识刀片或刀具材料及切削参数与被加工材料之间应相匹配。刀片或刀具材料及切削参数与被加工材料之间应相匹配。
20、刀具应具有较高的精度，包括刀具的形状精度、刀片刀具应具有较高的精度，包括刀具的形状精度、刀片及刀柄对机床主轴的相对位置精度、刀片及刀柄的转位及及刀柄对机床主轴的相对位置精度、刀片及刀柄的转位及拆装的重复精度。拆装的重复精度。刀柄的强度要高、刚性及耐磨性要好。刀柄的强度要高、刚性及耐磨性要好。刀柄或工具系统的装机重量有限度要求。刀柄或工具系统的装机重量有限度要求。刀片及刀柄切入的位置和方向有要求。刀片及刀柄切入的位置和方向有要求。刀片、刀柄的定位基准及自动换刀系统要优化。刀片、刀柄的定位基准及自动换刀系统要优化。数控机床上用的刀具应满足数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精安装调整方便
21、、刚性好、精度高和耐用度好度高和耐用度好等要求。等要求。2022年7月28日5时18分数控24第二章 数控工艺基本知识1.1.4 数控机床夹具的类型和特点数控机床夹具的类型和特点 应用机床夹具，应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度，稳定产品质量；有利于保证工件的加工精度，稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用一机多用”。1机床夹具的类型机床夹具的类型夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机夹具是一种装夹工件
22、的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程。等工艺过程。2022年7月28日5时18分数控25第二章 数控工艺基本知识机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。进行分类。常用的分类方法有以下几种。(1)按夹具的使用特点分类按夹具的使用特点分类 根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和拼装
23、夹具和拼装夹具5大类。大类。1)通用夹具通用夹具已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。力工作台等。2022年7月28日5时18分数控262022年7月28日5时18分数控27第二章 数控工艺基本知识这类夹具适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内这类夹具适应
24、性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造的各种工件。这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可。供应，只需选购即可。其缺点是夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹其缺点是夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产。形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产。2）专用夹具）专用夹具 专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。具。在产品相对稳定、批量较大的生产中采用各种专用夹具，在产品相对稳定、批量较大的生产中采用各种专用夹具，可获得较高的生产
25、效率和加工精度。专用夹具的设计制可获得较高的生产效率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长、投资较大。造周期较长、投资较大。2022年7月28日5时18分数控28第二章 数控工艺基本知识某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具。某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具。可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件个别定位元件和夹紧元件便便可使用。它一般又可分为可使用。它一般又可分
26、为通用可调夹具和成组夹具通用可调夹具和成组夹具两两种。种。前者的通用范围比通用夹具更大；后者则是一种专用前者的通用范围比通用夹具更大；后者则是一种专用可调夹具，它按可调夹具，它按成组原理设计并能加工一组相似的工成组原理设计并能加工一组相似的工件件，故在多品种、中小批量生产中使用有较好的经济，故在多品种、中小批量生产中使用有较好的经济效果效果3）可调夹具）可调夹具2022年7月28日5时18分数控29第二章 数控工艺基本知识采用标准的组合元件、部件，专为某一工件的某道工采用标准的组合元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具。组合夹具是一种模块化的夹具。序组装的夹具。组合夹具是一种模块化的夹具
27、。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具。种夹具。4）组合夹具）组合夹具2022年7月28日5时18分数控30第二章 数控工艺基本知识5）拼装夹具）拼装夹具用专门的标准化、系列化的拼装零部件拼装而成的夹用专门的标准化、系列化的拼装零部件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点。但比组合夹具精度高、效能它具有组合夹具的优点。但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。此类夹具更适合在数控机床上使用。液压缸。此类夹具更适合在数控机床
28、上使用。2022年7月28日5时18分数控31第二章 数控工艺基本知识夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床夹夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数 控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。以及其他机床夹具等。（2）按使用机床分类）按使用机床分类夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。（3）按夹紧的动力源分类
29、按夹紧的动力源分类2022年7月28日5时18分数控32第二章 数控工艺基本知识2数控加工夹具的特点数控加工夹具的特点作为机床夹具，首先要满足机械加工时对工件的装夹要求，作为机床夹具，首先要满足机械加工时对工件的装夹要求，同时，数控加工的夹具还有它本身的特点。同时，数控加工的夹具还有它本身的特点。数控加工的夹具应具有柔性，经过适当调整即可夹持多数控加工的夹具应具有柔性，经过适当调整即可夹持多种形状和尺寸的工件。种形状和尺寸的工件。数控加工适用于多品种、中小批量生产，要能装夹不同尺数控加工适用于多品种、中小批量生产，要能装夹不同尺寸、不同形状的多品种工件。寸、不同形状的多品种工件。只具有定位和夹
30、紧功能，就能满足使用要求，这样只具有定位和夹紧功能，就能满足使用要求，这样可简化夹具的结构。可简化夹具的结构。2022年7月28日5时18分数控33第二章 数控工艺基本知识传统的专用夹具具有传统的专用夹具具有定位、夹紧、导向和对刀定位、夹紧、导向和对刀4种功能种功能，而数控机床上一般都配备有而数控机床上一般都配备有接触式测头、刀具预调仪及接触式测头、刀具预调仪及对刀部件对刀部件等设备，可以由机床解决对刀问题。数控机床等设备，可以由机床解决对刀问题。数控机床上上由程序控制的准确的定位精度由程序控制的准确的定位精度，可实现夹具中的刀具，可实现夹具中的刀具导向功能。导向功能。为适应数控加工的高效率，
31、数控加工夹具应尽可能为适应数控加工的高效率，数控加工夹具应尽可能使用气动、液压、电动等自动夹紧装置快速夹紧，以使用气动、液压、电动等自动夹紧装置快速夹紧，以缩短辅助时间。缩短辅助时间。2022年7月28日5时18分数控34第二章 数控工艺基本知识夹具本身应有足够的刚度，以适应大切削用量切削。夹具本身应有足够的刚度，以适应大切削用量切削。数控加工具有工序集中的特点，在工件的一次装夹中既数控加工具有工序集中的特点，在工件的一次装夹中既要进行切削力很大的要进行切削力很大的粗加工粗加工，又要进行达到工件最终精，又要进行达到工件最终精度要求的度要求的精加工精加工，因此夹具的刚度和夹紧力都要满足大，因此夹
32、具的刚度和夹紧力都要满足大切削力的要求。切削力的要求。夹具结构不要妨碍刀具对工件各部位的多面加工。夹具结构不要妨碍刀具对工件各部位的多面加工。数控机床属于多面加工，要避免夹具结构包括夹具上的数控机床属于多面加工，要避免夹具结构包括夹具上的组件对刀具运动轨迹的干涉。组件对刀具运动轨迹的干涉。2022年7月28日5时18分数控35第二章 数控工艺基本知识夹具的定位要可靠夹具的定位要可靠，定位元件应具有较高的定位精度，定位元件应具有较高的定位精度，定位部位应便于清屑，无切屑积留。如工件的定位面偏定位部位应便于清屑，无切屑积留。如工件的定位面偏小，可考虑增设工艺凸台或辅助基准。小，可考虑增设工艺凸台或
33、辅助基准。对刚度小的工件，应保证最小的夹紧变形。对刚度小的工件，应保证最小的夹紧变形。如使夹紧点靠近支承点，避免把夹紧力作用在工件的中如使夹紧点靠近支承点，避免把夹紧力作用在工件的中空区域等。空区域等。当粗加工和精加工同在一个工序内完成时，如果上述措当粗加工和精加工同在一个工序内完成时，如果上述措施不能把工件变形控制在加工精度要求的范围内，应在施不能把工件变形控制在加工精度要求的范围内，应在精加工前使程序暂停，让操作者在粗加工后精加工前变精加工前使程序暂停，让操作者在粗加工后精加工前变换夹紧力换夹紧力(适当减小适当减小)，以减小夹紧变形对加工精度的影，以减小夹紧变形对加工精度的影响。响。202
34、2年7月28日5时18分数控36第二章 数控工艺基本知识1.2 数控刀具数控刀具对于切削加工来说数控机床的一次性投资是很高的，对于切削加工来说数控机床的一次性投资是很高的，而这些先进设备的效率能否发挥出来，很大程度上取而这些先进设备的效率能否发挥出来，很大程度上取决刀具材料及其性能的好坏。决刀具材料及其性能的好坏。刀具材料从碳素工具钢的应用，高速钢的问世，直至今刀具材料从碳素工具钢的应用，高速钢的问世，直至今天的硬质合金和超硬材料天的硬质合金和超硬材料(陶瓷、立方氯化硼、聚晶金陶瓷、立方氯化硼、聚晶金刚石刚石)的出现，都是随着机床的的出现，都是随着机床的主轴转速、功率增大，主轴转速、功率增大，
35、主轴精度和定位精度主轴精度和定位精度的提高，机床刚性的增加而逐步发的提高，机床刚性的增加而逐步发展的。展的。2022年7月28日5时18分数控37第二章 数控工艺基本知识 1.2.1 数控刀具材料数控刀具材料1切削用刀具材料应具备的性能切削用刀具材料应具备的性能金属加工时，刀具受到很大的金属加工时，刀具受到很大的切削压力、摩擦力和冲切削压力、摩擦力和冲击力击力，产生很高的切削温度产生很高的切削温度。在这种高温、高压的摩。在这种高温、高压的摩擦环境下工作，刀具材料需满足以下一些基本要求。擦环境下工作，刀具材料需满足以下一些基本要求。(1)高硬度高硬度 刀具是从工件上切除材料，所以刀具材料的硬度必
36、刀具是从工件上切除材料，所以刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料的最低硬度应在须高于工件材料的硬度。刀具材料的最低硬度应在60 HRC以上。以上。2022年7月28日5时18分数控38第二章 数控工艺基本知识对于碳素工具钢材料，在室温条件下硬度应在对于碳素工具钢材料，在室温条件下硬度应在62 HRC以上；高速钢硬度为以上；高速钢硬度为6370 HRC；硬质台金刀具硬度；硬质台金刀具硬度为为8993 HRC(2)高强度与强韧性高强度与强韧性 刀具材料在切削时受到很大的切削力与冲击力。刀具材料在切削时受到很大的切削力与冲击力。如切削如切削45钢，在背吃刀量钢，在背吃刀量ap=4 mm、进
37、给量，、进给量，f=0.5 mmr的条件下，刀片所承受的切削力达到的条件下，刀片所承受的切削力达到4 000 N.一般刀具材料的韧性用一般刀具材料的韧性用冲击韧度冲击韧度ak表示，反映刀具材料抗表示，反映刀具材料抗脆性和崩刃能力。脆性和崩刃能力。2022年7月28日5时18分数控39第二章 数控工艺基本知识刀具耐磨性是指刀具抵抗磨损的能力。刀具耐磨性是指刀具抵抗磨损的能力。一般刀具硬度越高，耐磨性越好。刀具金相组织中硬一般刀具硬度越高，耐磨性越好。刀具金相组织中硬质点越多、颗粒越小、分布越均匀则刀具耐磨性越质点越多、颗粒越小、分布越均匀则刀具耐磨性越好。好。刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主
38、要标志，通刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志，通常用高温下保持高硬度的性能来衡量，也称常用高温下保持高硬度的性能来衡量，也称热硬性热硬性。刀具材料高温硬度越高，则耐热性越好，在高温时抗刀具材料高温硬度越高，则耐热性越好，在高温时抗塑性变形能力、抗磨损能力越强。塑性变形能力、抗磨损能力越强。(3)较强的耐磨性和耐热性较强的耐磨性和耐热性2022年7月28日5时18分数控40第二章 数控工艺基本知识刀具导热性好，表示切削产生的热量容易传导出去，降刀具导热性好，表示切削产生的热量容易传导出去，降低了刀具切削部分温度，减少刀具磨损。另外刀具材料低了刀具切削部分温度，减少刀具磨损。另外刀具材料导
39、热性好，其抗耐热冲击和抗热裂纹性能也越强。导热性好，其抗耐热冲击和抗热裂纹性能也越强。(4)优良的导热性优良的导热性 (5)良好的工艺性和经济性良好的工艺性和经济性 刀具不但要有良好的切削性能，本身还要刀具不但要有良好的切削性能，本身还要易于制造易于制造，这要求刀具材料有较好的工艺性，如锻造、热处理、焊这要求刀具材料有较好的工艺性，如锻造、热处理、焊接、高温塑性变形等功能。此外，经济性也是刀具材料接、高温塑性变形等功能。此外，经济性也是刀具材料的重要指标之一，选择刀具时，要考虑经济效果，以降的重要指标之一，选择刀具时，要考虑经济效果，以降低生产成本。低生产成本。2022年7月28日5时18分数
40、控412022年7月28日5时18分数控42 2各种刀具材料各种刀具材料2022年7月28日5时18分数控43第二章 数控工艺基本知识 (1)高速钢高速钢它是一种成分复杂的它是一种成分复杂的合金钢合金钢，含有钨、钼、铬、钒、，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。钴等碳化物形成元素。合金元素合金元素总量达总量达1025%左左右。右。高速钢是一种具有高高速钢是一种具有高硬度硬度、高耐磨性和高耐热性的、高耐磨性和高耐热性的工工具钢具钢，又称高速工具钢或锋钢。，又称高速工具钢或锋钢。它在它在高速切削高速切削产生高热情况下产生高热情况下(约约600)仍能保持高仍能保持高的的硬度硬度，HRC能在能在6
41、0以上。这就是高速钢最主要的以上。这就是高速钢最主要的特性特性红硬性红硬性。2022年7月28日5时18分数控44第二章 数控工艺基本知识高速钢还具有热处理变形小、能锻造、易磨出较锋利的高速钢还具有热处理变形小、能锻造、易磨出较锋利的刃口等优点刃口等优点，特别适合于制造各种小型及形状复杂的刀，特别适合于制造各种小型及形状复杂的刀具，如成形车刀、各种钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和具，如成形车刀、各种钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和螺纹刀具等。螺纹刀具等。按所含合金元素不同可分为：按所含合金元素不同可分为：钨系高速钢（含钨钨系高速钢（含钨 918%）；）；W18Cr4V（较少（较少用了）用了）钨钼系高速
42、钢（含钨钨钼系高速钢（含钨512%,含钼含钼26%）；）；W6M05Cr4V2，W9M03Cr4V（加工各种钢材时，（加工各种钢材时，其刀具寿命比其刀具寿命比W18Cr4V和和W6MoSCr4V2都有一定的都有一定的提高。）提高。）2022年7月28日5时18分数控45第二章 数控工艺基本知识钒高速钢，按含钒量的不同又分一般含钒量（含钒钒高速钢，按含钒量的不同又分一般含钒量（含钒 12%)和高含钒量和高含钒量(含钒含钒2.55%)的高速钢；的高速钢；钴高速钢（含钴钴高速钢（含钴 510%）。）。高速钢已从单纯的高速钢已从单纯的W系列发展到系列发展到WMo系、系、WMoAl系、系、WMoGo系，
43、其中系，其中WMoAl系是我国独创的品种系是我国独创的品种 高钼系高速钢（含钨高钼系高速钢（含钨02%,含钼含钼510%）；）；2022年7月28日5时18分数控462022年7月28日5时18分数控47第二章 数控工艺基本知识 硬质合金是将钨钴类硬质合金是将钨钴类(WC)，钨钛钴类，钨钛钴类(WCTiC)，钨，钨钛钽钛钽(铌铌)钴类钴类(WCTiC Tac)等硬质碳化物以等硬质碳化物以CO为结合为结合剂烧结而成的物质剂烧结而成的物质(2)硬质合金硬质合金2022年7月28日5时18分数控48 硬质合金焊接刀片硬质合金焊接刀片硬度高（硬度高（8693HRA，相当于，相当于6981HRC）；）；
44、热硬性好（可达热硬性好（可达9001000，保持，保持60HRC）；）；耐磨性好。耐磨性好。硬质合金刀具比硬质合金刀具比高速钢高速钢切削速度高切削速度高47倍，倍，刀具寿命刀具寿命高高580倍。制造倍。制造模具模具、量具，寿命比、量具，寿命比合金工具钢合金工具钢高高 20150倍。可切削倍。可切削50HRC左右的硬质材料。左右的硬质材料。但硬质合金脆性大，不能进行切削加工，难以制成形但硬质合金脆性大，不能进行切削加工，难以制成形状复杂的整体刀具，因而常制成不同形状的刀片，采用焊状复杂的整体刀具，因而常制成不同形状的刀片，采用焊接、粘接、机械夹持等方法安装在刀体或模具体上使用。接、粘接、机械夹持
45、等方法安装在刀体或模具体上使用。性能特点性能特点2022年7月28日5时18分数控49第二章 数控工艺基本知识 1)K类类 国家标准国家标准YG类，成分为类，成分为WC（硬质相）（硬质相）+Co（粘结相）（粘结相）主要用于：加工短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材主要用于：加工短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料。料。主要成分为碳化钨和主要成分为碳化钨和310钴，有时还含有少量的碳钴，有时还含有少量的碳化钽等添加剂。如化钽等添加剂。如YG3 YG3X YG6 YG6X YG8 YG8C接接ISO标准主要以硬质合金的硬度、抗弯强度等指标标准主要以硬质合金的硬度、抗弯强度等指标为依据，硬质舍金刀
46、片材料大致分为为依据，硬质舍金刀片材料大致分为P，M，K等等3大大类。类。2022年7月28日5时18分数控50 国家标准国家标准YT类，成分为类，成分为wc+TiC+CO（粘结相）。（粘结相）。主要用于：加工长切屑的黑色金属。主要成分为碳化主要用于：加工长切屑的黑色金属。主要成分为碳化钛、碳化钨和钴钛、碳化钨和钴(或镍或镍)，有时加入碳化钽等添加剂，有时加入碳化钽等添加剂.牌号：牌号：YT5 YT14 YT15 YT302)P类类2022年7月28日5时18分数控51第二章 数控工艺基本知识 3)M类类 国家标准国家标准Yw类，成分为类，成分为wc+T1c+Tac（NbC）-CO（粘结剂）（
47、粘结剂）.主要用于：适于加工长切屑（钢）或短切屑（铸铁）的黑主要用于：适于加工长切屑（钢）或短切屑（铸铁）的黑色金属和有色金属。色金属和有色金属。牌号：牌号：YW1 YW22022年7月28日5时18分数控52性能总结性能总结2022年7月28日5时18分数控532022年7月28日5时18分数控54常用用途常用用途2022年7月28日5时18分数控55硬质合金选用硬质合金选用2022年7月28日5时18分数控562022年7月28日5时18分数控572022年7月28日5时18分数控582022年7月28日5时18分数控591、超细晶粒硬质合金、超细晶粒硬质合金超微粒子硬质合金超微粒子硬质合
48、金，可以认为从属于，可以认为从属于K类。但因其烧结性类。但因其烧结性能上要求结合剂能上要求结合剂Co的含量较高，故高温性能较差，大多的含量较高，故高温性能较差，大多只使用于钻、铰等低速切削工具。只使用于钻、铰等低速切削工具。新型硬质合金新型硬质合金2、涂层硬质合金刀片、涂层硬质合金刀片是在韧性较好的工具表面利用是在韧性较好的工具表面利用气相沉积方法气相沉积方法涂覆一薄层涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物而获得的，使刀具耐磨性好的难熔金属或非金属化合物而获得的，使刀具在切削中同时具有既硬而又不易破损的性能。英文名称在切削中同时具有既硬而又不易破损的性能。英文名称为为coated tool
49、。2022年7月28日5时18分数控60第二章 数控工艺基本知识涂层的方法分为两大类，涂层的方法分为两大类，一类为物理涂层一类为物理涂层(PVD)；另一类为化学涂层；另一类为化学涂层(CVD)。物理涂层是在物理涂层是在550以下将金属和气体离子化后喷涂在以下将金属和气体离子化后喷涂在工具表面；工具表面；化学涂层是将各种化合物通过化学反应沉积在刀具上形化学涂层是将各种化合物通过化学反应沉积在刀具上形成表面膜，反应温度一般都在成表面膜，反应温度一般都在10001100。最近低。最近低温化学涂层也已实用化，温度一般控制在温化学涂层也已实用化，温度一般控制在800左右左右2022年7月28日5时18分
50、数控61第二章 数控工艺基本知识常见的涂层材料有常见的涂层材料有TiC，TiN、TiCN，Al2O3，TiAlOx等陶瓷材料等陶瓷材料2022年7月28日5时18分数控622022年7月28日5时18分数控632022年7月28日5时18分数控64第二章 数控工艺基本知识主要用于：主要用于：非金属、铝合金到铸铁、钢以及高强度钢、非金属、铝合金到铸铁、钢以及高强度钢、高硬度钢和耐热合金、钛合金高硬度钢和耐热合金、钛合金等难加工材料的切削均可等难加工材料的切削均可使用，且普遍较硬质合金的性能要好。使用，且普遍较硬质合金的性能要好。目前，最先进的涂层技术也称目前，最先进的涂层技术也称zx技术技术，是
