1、 漯河职业技术学院机电系 数控教研室内容内容知识点知识点学习要求学习要求建议学时建议学时数控刀具的类型与特点数控刀具的类型与特点 数控刀具的要求与特点数控刀具的要求与特点了解了解2 数控刀具的分类数控刀具的分类 掌握掌握 数控刀具的材料数控刀具的材料 数控刀具的材料数控刀具的材料 了解了解数控刀具的失效形式及可靠性数控刀具的失效形式及可靠性 数控刀具的失效形式、影响与对策数控刀具的失效形式、影响与对策 掌握掌握 数控刀具的可靠度数控刀具的可靠度 了解了解数控刀具的选择数控刀具的选择 选择数控刀具时应考虑的因素选择数控刀具时应考虑的因素 掌握掌握2 数控数控车削刀具的选择车削刀具的选择 数控铣数
2、控铣削刀具的选择削刀具的选择 常见的刀具库常见的刀具库 了解了解学习内容与知识点：学习内容与知识点：随着数控机床功能、结构的发展，随着数控机床功能、结构的发展，数控机床上所使用的数控刀具已经不数控机床上所使用的数控刀具已经不是普通机床是普通机床“一机一刀一机一刀”的模式，而的模式，而是多种不同类型的刀具同时在数控机是多种不同类型的刀具同时在数控机床上轮换使用，来达到自动换刀和快床上轮换使用，来达到自动换刀和快速换刀的目的。因此，对速换刀的目的。因此，对“数控刀具数控刀具”的含义应该理解为的含义应该理解为“数控刀具系统数控刀具系统”。数控刀具系统数控刀具系统除了包括机床的自动换刀机构外，除了包括
3、机床的自动换刀机构外，为了保证刀具的可互换性，还必须有刀柄和工具系统。为了保证刀具的可互换性，还必须有刀柄和工具系统。刀柄是机床主轴与刀具之间的连接工具，是数控刀柄是机床主轴与刀具之间的连接工具，是数控铣床、加工中心必备的辅具。铣床、加工中心必备的辅具。它的作用有：它的作用有：u准确地安装各种刀具；准确地安装各种刀具；u满足在机床主轴上的自动松开和拉紧定位；满足在机床主轴上的自动松开和拉紧定位；u在刀库中的存储识别；在刀库中的存储识别；u机械手的夹持。机械手的夹持。刀柄的选用要和机床的主轴孔相对应。刀柄已经刀柄的选用要和机床的主轴孔相对应。刀柄已经标准化和系列化。数控铣床和加工中心上的刀柄一般
4、标准化和系列化。数控铣床和加工中心上的刀柄一般采用采用7 24圆锥刀柄。圆锥刀柄。链轮式自动换刀系统 转盘式自动换刀系统 机械手夹持 7 24圆锥工具柄部简图 可靠的断屑和排屑措施可靠的断屑和排屑措施 按结构来分 整体式 镶嵌式 内冷式 减振式 机夹可转位式按加工工艺来分 高速钢刀具高速钢刀具硬质合金刀具硬质合金刀具立方氮化硼刀具立方氮化硼刀具陶瓷刀具陶瓷刀具聚晶金刚石刀具聚晶金刚石刀具 按制造材料分按制造材料分按加工按加工工艺来分工艺来分 车刀车刀 钻刀钻刀 （钻头）（钻头）镗刀镗刀 铣刀铣刀 较好的导热性较好的导热性 刀具材料的硬度与韧性的关系刀具材料的硬度与韧性的关系 车刀示意图 刀具材
5、料刀具材料方面，数控机床使用的刀方面，数控机床使用的刀具材料主要是各类具材料主要是各类硬质合金硬质合金。刀具结构刀具结构方面，数控机床主要采用方面，数控机床主要采用机夹可转位刀机夹可转位刀具具。因此对硬质合金可转位刀片的运用。因此对硬质合金可转位刀片的运用是数控机床操作者所必须了解和运用的是数控机床操作者所必须了解和运用的内容。内容。按照国际标准按照国际标准ISO 1832-1985中可转位刀片的代码表中可转位刀片的代码表示方法，代码由示方法，代码由10位字符串组成，其排列如下：位字符串组成，其排列如下：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 其中每一位字符串是代表刀片某种参数的意义，分述如
6、下：其中每一位字符串是代表刀片某种参数的意义，分述如下：（1）刀片的几何形状及其夹角。）刀片的几何形状及其夹角。（2）刀片主切削刃后角（法角）。）刀片主切削刃后角（法角）。（3）刀片内接圆直径）刀片内接圆直径d与厚度与厚度s的精度级别。的精度级别。（4）刀片型式、紧固方法或断屑槽。）刀片型式、紧固方法或断屑槽。（5）刀片边长、切削刃长度。）刀片边长、切削刃长度。（6）刀片厚度。）刀片厚度。（7）刀尖圆角半径）刀尖圆角半径r或主偏角或主偏角kr或修光刃后角或修光刃后角n。（8）切削刃状态，刀尖切削刃或倒棱切削刃。）切削刃状态，刀尖切削刃或倒棱切削刃。（9）进刀方向或倒刃宽度。）进刀方向或倒刃宽度
7、。（10）厂商的补充符号或倒刃角度。）厂商的补充符号或倒刃角度。例如：车刀可转位刀片例如：车刀可转位刀片TNUM160408ERA2的含义：的含义：T60三角形刀片形状；三角形刀片形状；N法后角为法后角为0；U内切圆直径内切圆直径d为为6.35mm时：刀尖转位尺寸允差时：刀尖转位尺寸允差 0.13mm，内接圆允差，内接圆允差0.08mm，厚度允差，厚度允差0.13mm；M圆柱孔单面断屑槽；圆柱孔单面断屑槽；16刀刃长度刀刃长度16 mm；04刀片厚度刀片厚度4.76 mm；08刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径0.8 mm；E刀刃倒圆；刀刃倒圆；R向左方向切削；向左方向切削；A2直沟卷屑槽，槽宽直沟卷屑
8、槽，槽宽2 mm。要求：要求：（1）夹紧可靠、不允许刀片松动和移动。）夹紧可靠、不允许刀片松动和移动。（2）定位准确、确保定位精度和重复精度。）定位准确、确保定位精度和重复精度。（3）排屑流畅，有足够的排屑空间。）排屑流畅，有足够的排屑空间。（4）结构简单，操作方使，制造成本低，转位动作快、缩短换刀）结构简单，操作方使，制造成本低，转位动作快、缩短换刀时间。时间。方式：方式：杠杆式、楔块上压式、螺钉上压式等。杠杆式、楔块上压式、螺钉上压式等。刀片夹紧方式 刀片材料的选择刀片材料的选择刀片尺寸选择刀片尺寸选择刀片形状选择刀片形状选择刀片刀尖半径选择刀片刀尖半径选择刀尖圆弧半径与表面粗糙度和刀具耐
9、用度的关系刀尖圆弧半径与表面粗糙度和刀具耐用度的关系 利用转塔刀架（或电动刀架）刀具及其装夹利用转塔刀架（或电动刀架）刀具及其装夹快换刀夹快换刀夹 （h）面铣刀工件材料工件材料前前 角角铣刀直径铣刀直径后后 角角钢钢1010-20-20小于小于10mm10mm2525铸铁铸铁1010-15-1510-20mm10-20mm2020铸铁铸铁1010-15-15大于大于20mm20mm1616DD)2/sin(1)2/sin(21max立铣刀 铣刀直径 刀具长度的确定 数控铣床刀具补偿及编程一、数控铣床刀具补偿的含义 在数控铣床上，由于程序所控制的刀具刀位点的轨迹和实际刀具切削刃口切削出的形状并不
10、重合，它们在尺寸大小上存在一个刀具半径和刀具长短的差别，为此就需要根据实际加工的形状尺寸算出刀具刀位点的轨迹坐标，据此来控制加工。二、数控铣床刀具补偿类型刀具半径补偿:补偿刀具半径对工件轮廓尺寸的影响.刀具长度补偿:补偿刀具长度方向尺寸的变化.三、刀具补偿的方法人工预刀补：人工计算刀补量进行编程机床自动刀补：数控系统具有刀具补偿功能。四、刀具半径补偿功能1、刀具半径补偿的作用在数控铣床上进行轮廓铣削时，由于刀具半径的存在，刀具中心轨迹与工件轮廓不重合。人工计算刀具中心轨迹编程，计算相当复杂，且刀具直径变化时必须重新计算，修改程序。当数控系统具备刀具半径补偿功能时，数控编程只需按工件轮廓进行，数
11、控系统自动计算刀具中心轨迹，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行刀具半径补偿。分为三步：1、刀补的建立：在刀具从起点接近工件时，刀心轨迹从与编程轨迹重合过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。2、刀补进行：刀具中心始终与变成轨迹相距一个偏置量直到刀补取消。3、刀补取消：刀具离开工件，刀心轨迹要过渡到与编程轨迹重合的过程。刀心轨迹法向刀补矢量编程轨迹刀补引入刀补进行中202010501050刀补矢量刀补取消刀心轨迹编程轨迹B功能刀补XYC功能刀补aa 90自动插入刀补路径处理尖角人工增加G39指令2、刀具半径补偿的过程、刀具半径补偿的过程3、刀具半径补偿指令刀具半径补偿G41，G42，G40v格式
12、：X Y X Z Y Z DG17G18 G19 G41G42G00G01执行刀补执行刀补X Y X Z Y Z G40G00G01取消刀补取消刀补X X、Y Y 、Z Z 值是建立补偿直线段的值是建立补偿直线段的终点坐标值终点坐标值；D D 为刀补号地址，用为刀补号地址，用D00D00D99D99来指定，它用来调用内来指定，它用来调用内 存中刀具半径补偿的数值。存中刀具半径补偿的数值。指令的几点说明：（1）、G41刀径左补偿，G42刀径右补偿。刀补位置的左右应是顺着编程轨迹前进的方向进行判断的。G40为取消刀补。在前进方向 右侧补偿 补偿量 刀具旋转方向 刀 具 前 进 方 向(b)补偿量
13、刀具旋转方向 刀 具 前 进 方 向(a)刀具补偿方向(a)左刀补 (b)右刀补 顺铣顺铣逆铣逆铣（2）、在进行刀径补偿前，必须用G17或G18、G19指定刀径补偿是在哪个平面上进行。平面选择的切换必须在补偿取消的方式下进行，否则将产生报警。（3）、刀补的引入和取消要求应在G00或G01程序段，不要在G02/G03程序段上进行。（4）、当刀补数据为负值时，则G41、G42功效互换。（5）、G41、G42指令不要重复规定，否则会产生一种特殊的补偿。（6）、4、刀具半径补偿应用 利用同一个程序、同一把刀具，通过设置不同大小的刀具补偿半径值而逐步减少切削余量的方法来达到粗、精加工的目的。BACDCD
14、AB刀补取消算出点A.B.C.D的坐标，按这些点编程。再加上刀补引入和刀补取消的指令按轮廓ABCD编程人工预刀补编程机床自动刀补刀补引入R r=R+dd粗加工刀心轨迹精加工刀心轨迹粗加工刀补半径R粗铣实用刀具半径精铣刀具及刀补半径R精加工余量dG42编程轨迹刀心轨迹G41编程轨迹刀心轨迹（a）（b）（c）多把刀加工示例刀具基准刀具基准钻钻01101050扩扩T02铰铰T0360Z=0T01G90 G01 Z-50 F50.五、刀具长度补偿1、刀具长度补偿的作用：用于刀具轴向(Z向)的补偿.使刀具在轴向的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量.刀具长度尺寸变化时，可以在不改动程序的情况下，通
15、过改变偏置量达到加工尺寸.利用该功能，还可在加工深度方向上进行分层铣削，即通过改变刀具长度补偿值的大小，通过多次运行程序而实现。2、刀具长度补偿的方法将不同长度刀具通过对刀操作获取差值。通过MDI方式将刀具长度参数输入刀具参数表。执行程序中刀具长度补偿指令。3、刀具长度补偿指令刀具长度补偿G43，G44，G49G43G44G00G01Z HG49G00G01Z （1）格式）格式G43 刀具长度正补偿刀具长度正补偿 G44 刀具长度负补偿刀具长度负补偿 G49取消刀长补偿取消刀长补偿 G43 G44 G49 均为模态指令均为模态指令 其中其中Z Z 为指令终点位置，为指令终点位置，H H为刀补号
16、地址，用为刀补号地址，用H00H00H99H99来指定，它用来调用内存中刀具长度补偿的数值。来指定，它用来调用内存中刀具长度补偿的数值。执行执行G43时，时，（刀具长时，离开刀工件补偿）（刀具长时，离开刀工件补偿）Z实际值实际值=Z指令值指令值+（H xx）执行执行G44时，时，（刀具短时，趋近工件补偿）（刀具短时，趋近工件补偿）Z实际值实际值=Z指令值指令值-（H xx）其中（其中（Hxx）是指是指xx寄存器中的补偿量，寄存器中的补偿量，其值可以是正值或者其值可以是正值或者是负值。当刀长补偿是负值。当刀长补偿量取负值时，量取负值时，G43和和G44的功效将互换。的功效将互换。实 际 到 达
17、点程 序 中 指 令 点实 际 到 达 点程 序 中 指 令 点1020020G43G44（Hxx）值（Hxx）值+Z+Z+Z+X+XOBACO实际到达点程序中指令点实际到达点程序中指令点1020020G43G44（Hxx）值（Hxx）值+Z+Z+Z+X+XOBACO设（设（H02）=200 mm时时 N1 G92 X0 Y0 Z0 设定当前点设定当前点O为程序零点为程序零点N2 G90 G00 G44 Z10.0 H02 指定点指定点A，实到点实到点B N3 G01 Z-20.0 实到点实到点C N4 Z10.0 实际返回点实际返回点B N5 G00 G49 Z0 实际返回点实际返回点O示例
18、 1使用G43、G44相当于平移了Z轴原点。即将坐标原点O平移到了O点处，后续程序中的Z坐标均相对于O进行计算。使用G49时则又将Z轴原点平移回到了O点。在机床上有时可用提高Z轴位置的方法来校验运行程序。实际到达点程序中指令点实际到达点程序中指令点1020020G43G44（Hxx）值（Hxx）值+Z+Z+Z+X+XOBACO示例2 使用01,T02,T03号刀具对工件进行钻、扩、铰加工编程时选01刀具为标准刀具长度.试写出用 G43、G44 指令对T02,T03刀具向下快速移动100mm时,进行长度补偿的程序段,并说明存储器中的补偿值是多少?刀具的实际位移是多少?01T02T0310104、
19、刀补编程举例R 15R1 025286 0150302 0302510R 10150对 刀 点160刀补引入刀补取消87545120刀座20采用刀座对刀后来安装刀具wZYXXG42w（H01）=45（D01）=8%0004G92 X150.0 Y160.0 Z120.0 G90 G00 X100.0 Y60.0 G43 Z-2.0 H01 S100 M03 G42 G01 X75.0 D01F100 X35.0 G02 X15.0 R10.0 G01 Y70.0 G03 X-15.0 R15.0 G01 Y60.0 G02 X-35.0 R10.0 G01 X-75.0 G09 Y0 主程序号
20、主程序号建立工件坐标系建立工件坐标系绝对值方式，快进到绝对值方式，快进到X=100，Y=60指令高度指令高度Z=-2，实际到达高实际到达高Z=-43处处刀径补偿引入，插补至刀径补偿引入，插补至X=75，Y=60直线插补至直线插补至 X=35，Y=60顺圆插补至顺圆插补至 X=15，Y=60直线插补至直线插补至 X=15，Y=70 逆圆插补至逆圆插补至 X=-15，Y=70 直线插补至直线插补至 X=-15，Y=60顺圆插补至顺圆插补至 X=-35，Y=60直线插补至直线插补至 X=-75，Y=60直线插补至直线插补至 X=-75，Y=0处，处，程序单 G01 X45.0 X75.0 Y20.0
21、 Y65.0 G40 G00 X100.0 Y60.0 G49 Z120.0 X150.0Y160.0 M05 M30 直线插补至直线插补至 X=45，Y=45直线插补至直线插补至 X=75，Y=20直线插补至直线插补至 X=75，Y=65，轮廓切削完毕轮廓切削完毕取消刀补，快速退至取消刀补，快速退至（100，60）的下刀处，的下刀处，快速抬刀至快速抬刀至Z=120的对刀点平面的对刀点平面快速退刀至对刀点快速退刀至对刀点主轴停，主轴停，程序结束，复位。程序结束，复位。程序单 和前述不考虑刀补的轮廓铣削程序相比，可以看出：采和前述不考虑刀补的轮廓铣削程序相比，可以看出：采用机床自动刀补的程序与不
22、考虑刀补的程序并没有多大的不同，用机床自动刀补的程序与不考虑刀补的程序并没有多大的不同，只是在原来的程序上增加了有关刀补指令而已。只是在原来的程序上增加了有关刀补指令而已。考虑刀补后的程序适应性强，对不同长度、不同半径的考虑刀补后的程序适应性强，对不同长度、不同半径的刀具仅只需改变刀具补偿量即可。刀具仅只需改变刀具补偿量即可。钻孔加工举例83 51 83 032 02 03 03 06030120OO13161011122345789#1#2#3+Y+X+X+Z对对图示零件钻孔。按理想刀具进行的对刀编程，现测得实际刀图示零件钻孔。按理想刀具进行的对刀编程，现测得实际刀具比理想刀具短具比理想刀具
23、短8mm,若设定（若设定（H01）=8mm，（H02）=8mm%0005N1 G91 G00 X120.0 Y80.0N2 G43 Z-32.0 H01 S630 M03 (或或G44 Z-32.0 H02)N3 G01 Z-21.0 F120N4 G04 P1000N5 G00 Z21.0N6 X90.0 Y-20.0N7 G01 Z-23.0 F120N8 G04 P1000N9 G00 Z23.0主程序号主程序号增量编程方式，快速移到孔增量编程方式，快速移到孔#1正上方。正上方。理想刀具下移值理想刀具下移值Z=-32，实际刀具下移值实际刀具下移值Z=-40下移到离工件上表面距离下移到离工
24、件上表面距离3mm的的安全高度平面。主轴正转安全高度平面。主轴正转以工进方式继续下移以工进方式继续下移21mm孔底暂停孔底暂停1s。快速提刀至安全面高度。快速提刀至安全面高度。快移到孔快移到孔#2的正上方。的正上方。向下进给向下进给23mm，钻通孔钻通孔#2。孔底暂停孔底暂停1s。快速上移快速上移23mm，提刀至安全平面。提刀至安全平面。程序单N10 X-60.0 Y-30.0N11 G01 Z-35.0 F120N12 G49 G00 Z67.0N13 X-150.0Y-30.0 N14 M05 M02 快移到孔快移到孔#3的正上方。的正上方。向下进给向下进给35mm，钻孔钻孔#3。理想刀具快速上移理想刀具快速上移67mm，实际刀具上实际刀具上移移75mm，提刀至初始平面。提刀至初始平面。刀具返回初始位置处。刀具返回初始位置处。主轴停，程序结束。主轴停，程序结束。程序单从上述程序可以大致了解钻孔加工的走刀路线及钻孔的基本从上述程序可以大致了解钻孔加工的走刀路线及钻孔的基本编程方法，当所使用的数控铣床不具备更高级的钻孔专用指令编程方法，当所使用的数控铣床不具备更高级的钻孔专用指令时，通常都需要这样一步步地编程，更方便的钻孔编程方法将时，通常都需要这样一步步地编程，更方便的钻孔编程方法将在后面的章节中逐步介绍。在后面的章节中逐步介绍。返回上层返回上层
