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1、第第5章章 數控機床刀具和刀庫數控機床刀具和刀庫5.1 數控機床刀具和刀庫概述數控機床刀具和刀庫概述5.2 數控機床常用刀具及工具系統數控機床常用刀具及工具系統5.3 刀具測量與調整刀具測量與調整5.4 數數 控控 車車 床床 刀刀 架架5.5 加加 工工 中中 心心 刀刀 庫庫5.1 數控機床刀具和刀庫概述數控機床刀具和刀庫概述5.1.1 數控加工對刀具的要求數控加工對刀具的要求5.1.2數控機床刀具技術的發展數控機床刀具技術的發展刀具材料從以下幾個方面在進行發展：刀具材料從以下幾個方面在進行發展：具有較高的硬度和耐磨性；具有較高的硬度和耐磨性；具有較高的強度和韌性；具有較高的強度和韌性；具
2、有良好的耐熱性和導熱性；具有良好的耐熱性和導熱性；應具有較好的抗粘結性；應具有較好的抗粘結性；應具有良好的工藝性。應具有良好的工藝性。高速鋼刀具高速鋼刀具硬質合金刀具硬質合金刀具金剛石、立方氮化硼（金剛石、立方氮化硼（CBN）材料為代表）材料為代表的超硬刀具的超硬刀具還發展了陶瓷刀具還發展了陶瓷刀具 涂層技術是刀具技術發展的關鍵之一。涂層技術是刀具技術發展的關鍵之一。CVD（化學氣相沉積）和（化學氣相沉積）和PVD技術（物理技術（物理氣相沉積）。提高刀具的耐磨性、耐高溫氣相沉積）。提高刀具的耐磨性、耐高溫性、抗粘結性、耐熱沖擊性等。性、抗粘結性、耐熱沖擊性等。5.2 數控機床常用刀具及工具系統
3、數控機床常用刀具及工具系統5.2.1數控機床刀具分類數控機床刀具分類1按照刀具結構分按照刀具結構分整體式整體式鑲嵌式鑲嵌式其他特殊結構型式其他特殊結構型式 2按照制造刀具所用的材料分按照制造刀具所用的材料分高速鋼刀具高速鋼刀具硬質合金刀具硬質合金刀具金剛石刀具金剛石刀具其他材料刀具其他材料刀具 3按照切削工藝分按照切削工藝分車削刀具車削刀具孔加工刀具孔加工刀具鏜銑削刀具等鏜銑削刀具等5.2.2數控機床用刀具材料數控機床用刀具材料1高速鋼高速鋼 高速鋼是含鎢（高速鋼是含鎢（W）、鉬（）、鉬（Mo）、）、鉻（鉻（r）、釩（）、鈷（）、釩（）、鈷（o）等元素）等元素的高合金鋼。的高合金鋼。2硬質合金
4、硬質合金硬質合金是采用高硬度的金屬碳化物（硬質合金是采用高硬度的金屬碳化物（C、TiC、NbC等）與金屬粘接劑（等）與金屬粘接劑（o、Ni等）通過粉末冶金的方法制造的燒結體。等）通過粉末冶金的方法制造的燒結體。3陶瓷陶瓷陶瓷材料是在氧化鋁（陶瓷材料是在氧化鋁（Al2O3）基體內加入）基體內加入氧化物、碳化物或氮化物的無機非金屬材料。氧化物、碳化物或氮化物的無機非金屬材料。4立方氮化硼（簡稱立方氮化硼（簡稱CBN）是氮化硼（是氮化硼（BN）的同素異形體）的同素異形體 5金剛石金剛石（1）天然單晶金剛石）天然單晶金剛石（2）人造聚晶金剛石（）人造聚晶金剛石（PCD）6金屬陶瓷（金屬陶瓷（Cerme
5、t）金屬陶瓷是以碳化鈦（金屬陶瓷是以碳化鈦（TiC）、氮化）、氮化鈦（鈦（TiN）以及碳氮化鈦（）以及碳氮化鈦（TiCN）為基體，）為基體，以鎳（以鎳（Ni）為粘結劑，加入少量其他材料）為粘結劑，加入少量其他材料（如（如Cr、Mo、W等）構成的復合材料等）構成的復合材料。7涂層硬質合金刀具材料涂層硬質合金刀具材料 在硬質合金或高速鋼的基體上（其中在硬質合金或高速鋼的基體上（其中以涂層硬質合金刀具材料應用最為廣泛），以涂層硬質合金刀具材料應用最為廣泛），涂上極薄的一層或多層硬度高、耐磨性好、涂上極薄的一層或多層硬度高、耐磨性好、抗氧化、耐腐蝕、抗粘結的金屬化合物材抗氧化、耐腐蝕、抗粘結的金屬化合
6、物材料所構成的新型刀具材料。料所構成的新型刀具材料。5.2.3常用數控刀具結構常用數控刀具結構5.2.3.1整體式刀具整體式刀具5.2.3.2機夾式刀具機夾式刀具1機夾可轉位刀具的結構組成機夾可轉位刀具的結構組成 圖5.4機夾式刀具結構組成示意圖 2機夾可轉位刀具的類型機夾可轉位刀具的類型3機夾可轉位刀具刀片的定位與夾緊機夾可轉位刀具刀片的定位與夾緊（a）偏心夾緊 （b）杠桿夾緊 （c）上壓式 （d）螺釘夾緊圖5.5 幾種機夾可轉位刀具定位與夾緊結構示意圖 5.2.4 數控機床刀具的選用數控機床刀具的選用在選用數控刀具時一般遵循如下原則：在選用數控刀具時一般遵循如下原則：應盡可能選用機夾可轉位
7、涂層刀具；應盡可能選用機夾可轉位涂層刀具；應應根根據據工工件件形形狀狀選選擇擇適適當當的的刀刀具具形形式；式；在在大大批批量量生生產產時時，應應盡盡量量采采用用各各種種高效刀具；高效刀具；選擇刀片時應考慮的因素選擇刀片時應考慮的因素1工件材料的類別工件材料的類別2工件材料的狀況工件材料的狀況3切削工藝的類別切削工藝的類別4被加工的工件的幾何形狀被加工的工件的幾何形狀5要求刀片能承受的切削參數容量要求刀片能承受的切削參數容量6被加工件的生產批量被加工件的生產批量5.2.5 數控機床工具系統數控機床工具系統1數控機床工具系統的應用意義和發展數控機床工具系統的應用意義和發展2常用數控機床工具系統常用
8、數控機床工具系統 TMT系統和我國的系統和我國的TSG82系統等。系統等。（1）TSG82整體式工具系統整體式工具系統圖5.9 TSG82工具系統圖譜（2）TMG21模塊式工具系統模塊式工具系統3數控機床工具系統選擇數控機床工具系統選擇 （1）在在結結構構選選型型上上考考慮慮整整體體式式工工具具系系統統還是模塊式工具系統還是模塊式工具系統 整體式工具系統結構簡單，價格便宜，整體式工具系統結構簡單，價格便宜，但是使用范圍單一；模塊式工具系統價格但是使用范圍單一；模塊式工具系統價格較高，但是使用范圍廣、靈活機動。長期較高，但是使用范圍廣、靈活機動。長期反復使用，不需要拼裝的簡單刀柄，以配反復使用，
9、不需要拼裝的簡單刀柄，以配備整體式刀柄為宜。對于多品種小批單件備整體式刀柄為宜。對于多品種小批單件生產，以選用模塊式工具系統為宜。如果生產，以選用模塊式工具系統為宜。如果擁有較多數控機床，選用模塊式工具系統擁有較多數控機床，選用模塊式工具系統可以取得明顯的經濟效益?？梢匀〉妹黠@的經濟效益。（2）刀柄數量的選擇）刀柄數量的選擇一般是日常加工所需刀柄數量的一般是日常加工所需刀柄數量的2到到3倍。倍。（3）刀柄種類選擇）刀柄種類選擇（4）注意刀柄及刀具結構標準）注意刀柄及刀具結構標準 標準有很多，在選用時應確認機床所標準有很多，在選用時應確認機床所采用的標準。采用的標準。5.3 刀具測量與調整刀具測
10、量與調整5.3.1 刀具的分類和調整方法刀具的分類和調整方法1刀具測量分類刀具測量分類 按按照照測測量量進進行行地地點點分分為為在在線線測測量量和和離離線線測量。測量。按按照照測測量量裝裝置置測測頭頭與與刀刀具具接接觸觸形形式式分分為為接觸式測量和非接觸式測量。接觸式測量和非接觸式測量。按按照照測測量量設設備備工工作作原原理理有有機機械械式式、光光學學式和機電式等。式和機電式等。2刀具調整方法刀具調整方法 在對刀具進行調整時，根據刀具及工在對刀具進行調整時，根據刀具及工具系統結構不同，采用相應的方法調整刀具系統結構不同，采用相應的方法調整刀具尺寸參數。刀具尺寸調整主要分：徑向具尺寸參數。刀具尺
11、寸調整主要分：徑向尺寸調整、軸向尺寸調整及兩者的綜合調尺寸調整、軸向尺寸調整及兩者的綜合調整?？梢圆捎貌煌恼{整方法和調整結構整?？梢圆捎貌煌恼{整方法和調整結構來滿足相應調整要求。來滿足相應調整要求。5.3.2 刀具預調儀刀具預調儀1刀具預調儀分類刀具預調儀分類2刀具預調儀選購與使用刀具預調儀選購與使用圖5.13立式刀具預調儀 5.4 數數 控控 車車 床床 刀刀 架架5.4.1 數控車床的結構和要求數控車床的結構和要求1數數控控車車床床刀刀架架的的發發展展與與性性能能要要求求（a）立式刀架 （b）臥式刀架 圖5.14數控車床用刀架 2數控車床刀架結構形式數控車床刀架結構形式 排式刀架排式刀
12、架 立式回轉刀架立式回轉刀架 臥式回轉刀架臥式回轉刀架 5.4.2 典典型型數數控控車車床床刀刀塔塔結結構構與與工工作原理作原理圖5.15MJ-50數控車床的回轉刀架結構簡圖 5.5 加加 工工 中中 心心 刀刀 庫庫5.5.1 加工中心刀庫分類與形式加工中心刀庫分類與形式 主要有盤式和鏈式兩種。主要有盤式和鏈式兩種。放置方式又有軸向、徑向和斜向安裝放置方式又有軸向、徑向和斜向安裝 圖5.16盤式刀庫 常見的有單鏈結構、多鏈結構、常見的有單鏈結構、多鏈結構、“S”形折疊回繞結構等形折疊回繞結構等 圖5.17鏈式刀庫 5.5.2 典型加工中心刀庫結構與操作典型加工中心刀庫結構與操作1V400型加工中心刀庫結構及換刀過程型加工中心刀庫結構及換刀過程圖5.18V400換刀過程動作原理示意圖 圖5.19V400型加工中心刀庫結構 2VP1050型型加加工工中中心心刀刀庫庫結結構構及及換刀過程換刀過程圖5.20VP1050型加工中心刀庫結構 圖5.23VP1050型加工中心自動換刀過程示意圖
機械數控機床原理第05章工程課件
