四川工程职业技术学院 课时授课教案 /学年第期 课程名称:数控加工工艺 授课班级:(三专)数控01-1、2 授课时间:第”周星期 课题:刀具种类及选择 教学目的 铣刀的种类及选择 孔加工刀具的种类及选择 重点、难点: 立铣刀、麻花钻的选择— 使用教具:课件 课后作业 课后记录: 年月日
四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 课 时 授 课 教 案 / 学年第 期 课程名称： 数控加工工艺 授课班级： （三专）数控 01-1、2 授课时间： 第 周星期 第 节 课 题： 刀具种类及选择 教学目的： 铣刀的种类及选择 孔加工刀具的种类及选择 重点、难点： 立铣刀、麻花钻的选择 使用教具： 课件 课后作业： 1 课后记录： 年 月 日
授课主要内容 数控刀具的选用:选用数控刀具通常应考虑的因素、数控车削刀具的选用、数 控旋转类刀具的选用、数控机床刀柄的选用、工具系统。加工中心使用的刀具由刃 具和刀柄两部分组成。刃具有面加工用的各种铣刀和孔加工用的钻头、扩孔钻、镗 刀、铰刀及丝锥等。刀柄要满足机床主轴的自动松开和拉紧定位,并能准确地安装 各种切削刀具和适应换刀机械手的夹持等 、铣刀的种类及选择 常用铣刀的种类铣刀种类很多,常用铣刀如下 面铣刀 面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃,端部切削刃为副切削刃,常用于端铣 较大的平面。面铣刀多制成套式镶齿结构,刀齿为高速钢或硬质合金,刀体为40Cr。 高速钢面铣刀按国家标准规定,直径d=80-~250mm,螺旋角β=10°,刀齿数 硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比,铣削速度较高、加工表面质量也较好,并 可加工带有硬皮和淬硬层的工件,故得到广泛应用。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿 的安装方式不同,可分为整体式、机夹一焊接式和可转位式三种 2.立铣刀 立铣刀是数控铣削中最常用的一种铣刀,其结构如图所示。立铣刀的圆柱表面 和端面上都有切削刃,圆柱表面的切削刃为主切削刃,端面上的切削刀为副切削刃 主切削刃一般为螺旋齿,这样可以增加切削平稳性,提高加工精度。由于普通立铣 刀端面中心处无切削刃,所以立铣刀不能作轴向进给,端面刃主要用来加工与侧面 相垂直的底平面。 为了改善切屑卷曲情况,增大容屑空间,防止切屑堵塞,刀齿数比较少,容屑 槽圆弧半径则较大。一般粗齿立铣刀齿数Z=3~4,细齿立铣刀齿数Z=5~8,套 式结构Z=10~20,容屑槽圆弧半径r=2~5mm。当立铣刀直径较大时,还可制成 不等齿距结构,以增强抗振作用,使切削过程平稳 标准立铣刀的螺旋角β为40°~45°(粗齿)和30°~35°(细齿),套式结构 立铣刀的β为15°~25° 直径较小的立铣刀,一般制成带柄形式。中2~φ71mm的立铣刀为直柄;中6~ φ63mm的立铣刀为莫氏推柄;φ25~80mm的立铣刀为带有螺孔的7:24锥柄,螺 孔用来拉紧刀具。直径大干φ40~φ160mm的立铣刀可做成套式结构 3.模具铣刀 模具铣刀由立铣刀发展而成,适用于加工空间曲面零件,有时也用于平面类零件 上有较大转接凹圆弧的过渡加工。模具铣刀可分为圆锥形立铣刀(圆锥半角=3° 5°、7°、10°)、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种,其柄部有直柄、削平 型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃,圆周刃与球头刃
授课主要内容 数控刀具的选用：选用数控刀具通常应考虑的因素、数控车削刀具的选用、数 控旋转类刀具的选用、数控机床刀柄的选用、工具系统。加工中心使用的刀具由刃 具和刀柄两部分组成。刃具有面加工用的各种铣刀和孔加工用的钻头、扩孔钻、镗 刀、铰刀及丝锥等。刀柄要满足机床主轴的自动松开和拉紧定位，并能准确地安装 各种切削刀具和适应换刀机械手的夹持等。 一、铣刀的种类及选择 常用铣刀的种类 铣刀种类很多，常用铣刀如下： 1． 面铣刀 面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃，常用于端铣 较大的平面。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体为 40Cr。 高速钢面铣刀按国家标准规定，直径 d＝80~250mm，螺旋角β＝10°，刀齿数 Z＝10~26。 硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高、加工表面质量也较好，并 可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛应用。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿 的安装方式不同，可分为整体式、机夹一焊接式和可转位式三种。 2． 立铣刀 立铣刀是数控铣削中最常用的一种铣刀，其结构如图所示。立铣刀的圆柱表面 和端面上都有切削刃，圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刀为副切削刃。 主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。由于普通立铣 刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀不能作轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面 相垂直的底平面。 为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，刀齿数比较少，容屑 槽圆弧半径则较大。一般粗齿立铣刀齿数 Z＝3～4，细齿立铣刀齿数 Z＝5～8，套 式结构 Z＝10～20，容屑槽圆弧半径 r＝2～5mm。当立铣刀直径较大时，还可制成 不等齿距结构，以增强抗振作用，使切削过程平稳。 标准立铣刀的螺旋角β为 40°～45°（粗齿）和 30°～35°（细齿），套式结构 立铣刀的β为 15°～25°。 直径较小的立铣刀，一般制成带柄形式。φ2～φ71mm 的立铣刀为直柄；φ6～ φ63mm 的立铣刀为莫氏推柄；φ25～80mm 的立铣刀为带有螺孔的 7：24 锥柄，螺 孔用来拉紧刀具。直径大干φ40～φ160mm 的立铣刀可做成套式结构。 3． 模具铣刀 模具铣刀由立铣刀发展而成，适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件 上有较大转接凹圆弧的过渡加工。模具铣刀可分为圆锥形立铣刀（圆锥半角 2 ＝3°、 5°、7°、10°）、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平 型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃，圆周刃与球头刃
圆弧连接,可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。国家 标准规定直径d=4~63mm 4.键槽铣刀 键槽铣刀有两个刀齿,圆柱面和端面都有切削刃,端面刃延至中心,既象立铣 刀,又像钻头。加工时先轴向进给达到槽深,然后沿键槽方向铣出键槽全长。 国家标准规定,直柄键槽铣刀直径d=2~22mm,锥柄键精铣刀直径d=14~ 5mm。键槽铣刀直径的偏差有ε8和d8两种。键槽铣刀的圆周切削刃仅在靠近端面 的一小段长度内发生磨损,重磨时,只需刃磨端面切削刃,因此重磨后铣刀直径不 5.鼓形铣刀 主要用于对变斜角类零件的变斜角面的近似加工。它的切削刃分布在半径为R 的圆弧面上,端面无切削刃 二、孔加工刀具的选择 钻孔刀具及其选择钻孔刀具较多,有普通麻花钻、可转位浅孔钻及扁钻等。 应根据工件材料、加工尺寸及加工质量要求等合理选用。 麻花钻 在加工中心上钻孔,大多是采用普通麻花钻。麻花钻有高速钢和硬质合金两种 麻花钻的切削部分有两个主切削刃、两个副切削刃和一个横刃。两个螺旋糟是 切屑流经的表面,为前刀面:与工件过渡表面(即孔底)相对的端部两曲面为主后 刀面:与工件已加工表面(即孔壁)相对的两条刃带为副后刀面。前刀面与主后刀 面的交线为主切削刃,前刀面与副后刀面的交线为副切削刃,两个主后刀面的交线 为横刃。横刃与主切削刀在端面上投影之间的夹角称为横刃斜角,横刃斜角ψ 50°~55°:主切削刃上各点的前角、后角是变化的,外缘处前角约为30°,钻心处 前角接近0°,甚至是负值:两条主切削刃在与其平行的平面内的投影之间的夹角为 顶角,标准麻花钻的顶角2φ=118° 根据柄部不同,麻花钻有莫氏锥柄和圆柱柄两种。直径为8~80mm的麻花钻多 为莫氏锥柄,可直接装在带有莫氏锥孔的刀柄内,刀具长度不能调节。直径为01 20mm的麻花钻多为圆柱柄,可装在钻夹头刀柄上。中等尺寸麻花钻两种形式均可 选用。 麻花钻有标准型和加长型 在加工中心上钻孔,因无夹具钻模导向,受两切削刃上切削力不对称的影响, 容易引起钻孔偏斜,故要求钻头的两切削刃必须有较高的刃磨精度。 2.扩孔刀具 标准扩孔钻一般有3~4条主切削刃,切削部分的材料为高速钢或硬质合金,结 构形式有直柄式、锥柄式和套式等。 扩孔直径较小时,可选用直柄式扩孔钻,扩孔直径中等时,可选用锥柄式扩孔 钻,扩孔直径较大时,可选用套式扩孔钻
圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。国家 标准规定直径 d＝4～63mm。 4． 键槽铣刀 键槽铣刀有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既象立铣 刀，又像钻头。加工时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。 国家标准规定，直柄键槽铣刀直径 d＝2～22mm，锥柄键精铣刀直径 d＝14～ 50mm。键槽铣刀直径的偏差有 e8 和 d8 两种。键槽铣刀的圆周切削刃仅在靠近端面 的一小段长度内发生磨损，重磨时，只需刃磨端面切削刃，因此重磨后铣刀直径不 变。 5． 鼓形铣刀 主要用于对变斜角类零件的变斜角面的近似加工。它的切削刃分布在半径为 R 的圆弧面上，端面无切削刃。 二、孔加工刀具的选择 钻孔刀具及其选择 钻孔刀具较多，有普通麻花钻、可转位浅孔钻及扁钻等。 应根据工件材料、加工尺寸及加工质量要求等合理选用。 1．麻花钻 在加工中心上钻孔，大多是采用普通麻花钻。麻花钻有高速钢和硬质合金两种。 麻花钻的切削部分有两个主切削刃、两个副切削刃和一个横刃。两个螺旋糟是 切屑流经的表面，为前刀面；与工件过渡表面（即孔底）相对的端部两曲面为主后 刀面；与工件已加工表面（即孔壁）相对的两条刃带为副后刀面。前刀面与主后刀 面的交线为主切削刃，前刀面与副后刀面的交线为副切削刃，两个主后刀面的交线 为横刃。横刃与主切削刀在端面上投影之间的夹角称为横刃斜角，横刃斜角ψ＝ 50°～55°；主切削刃上各点的前角、后角是变化的，外缘处前角约为 30°，钻心处 前角接近 0°，甚至是负值；两条主切削刃在与其平行的平面内的投影之间的夹角为 顶角，标准麻花钻的顶角 2φ＝118°。 根据柄部不同，麻花钻有莫氏锥柄和圆柱柄两种。直径为 8～80mm 的麻花钻多 为莫氏锥柄，可直接装在带有莫氏锥孔的刀柄内，刀具长度不能调节。直径为 0.l～ 20mm 的麻花钻多为圆柱柄，可装在钻夹头刀柄上。中等尺寸麻花钻两种形式均可 选用。 麻花钻有标准型和加长型。 在加工中心上钻孔，因无夹具钻模导向，受两切削刃上切削力不对称的影响， 容易引起钻孔偏斜，故要求钻头的两切削刃必须有较高的刃磨精度。 2． 扩孔刀具 标准扩孔钻一般有 3~4 条主切削刃，切削部分的材料为高速钢或硬质合金，结 构形式有直柄式、锥柄式和套式等。 扩孔直径较小时，可选用直柄式扩孔钻，扩孔直径中等时，可选用锥柄式扩孔 钻，扩孔直径较大时，可选用套式扩孔钻
扩孔钻的加工余量较小,主切削刃较短,因而容屑槽浅、刀体的强度和刚度较 好。它无麻花钻的横刃,加之刀齿多,所以导向性好,切削平稳,加工质量和生产 率都比麻花钻高 扩孔直径在20~60mm之间时,且机床刚性好、功率大,可选用图8-20所示的 可转位扩孔钻。这种扩孔钻的两个可转位刀片的外刃位于同一个外圆直径上,并且 刀片径向可作微量(±0.lmm)调整,以控制扩孔直径。 3.镗孔刀具 镗孔所用刀具为镗刀。镗刀种类很多,按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗 力 单刃镗刀刚性差,切削时易引起振动,所以镗刀的主偏角选得较大,以减小径 向力。镗铸铁孔或精镗时,一般取kr=90°:粗镗钢件孔时,取k,=60°~75°,以 提高刀具的耐用度。 镗孔径的大小要靠调整刀具的悬伸长度来保证,调整麻烦,效率低,只能用于 单件小批生产。但单刃镗刀结构简单,适应性较广,粗、精加工都适用。 在孔的精镗中,目前较多地选用精镗微调镗刀。这种横刀的径向尺寸可以在一 定范围内进行微调,调节方便,且精度高,其结构如图所示。调整尺寸时,先松开 拉紧螺钉6,然后转动带刻度盘的调整螺母3,等调至所需尺寸,再拧紧螺钉6,使 用时应保证锥面靠近大端接触(即镗杆90°锥孔的角度公差为负值),且与直孔部分 同心。健与健槽配合间隙不能太大,否则微调时就不能达到较高的精度。 镗削大直径的孔可选用图示的双刃镗刀。这种镗刀头部可以在较大范围内进行 调整,且调整方便,最大镗孔直径可达1000mm。 双刃镗刀的两端有一对对称的切削刃同时参加切削,与单刃镗刀相比,每转进 给量可提高一倍左右,生产效率高。同时,可以消除切削力对镗杆的影 4.饺孔刀具 加工中心上使用的铰刀多是通用标准铰刀。此外,还有机夹硬质合金刀片单刃 铰刀和浮动铰刀等。 加工精度为IT7~IT0级、表面粗糙度Ra为0.8~1.6um的孔时,多选用通用标 准铰刀 通用标准铰刀如图所示,有直柄、锥柄和套式三种。锥柄铰刀直径为10~32mm 直柄铰刀直径为6~20mm,小孔直柄铰刀直径为l~6mm,套式铰刀直径为25-80mm 铰刀工作部分包括切削部分与校准部分。切削部分为锥形,担负主要切削工作 切削部分的主偏角为5°~15°,前角一般为0°,后角一般为5°~8°。校准部分 的作用是校正孔径、修光孔壁和导向。为此,这部分带有很窄的刃带(y=0°,a 0°)。校准部分包括圆柱部分和倒锥部分。圆柱部分保证铰刀直径和便于测量, 倒锥部分可减少铰刀与孔壁的摩擦和减小孔径扩大量
扩孔钻的加工余量较小，主切削刃较短，因而容屑槽浅、刀体的强度和刚度较 好。它无麻花钻的横刃，加之刀齿多，所以导向性好，切削平稳，加工质量和生产 率都比麻花钻高。 扩孔直径在 20~60mm 之间时，且机床刚性好、功率大，可选用图 8－20 所示的 可转位扩孔钻。这种扩孔钻的两个可转位刀片的外刃位于同一个外圆直径上，并且 刀片径向可作微量（±0.1mm）调整，以控制扩孔直径。 3．镗孔刀具 镗孔所用刀具为镗刀。镗刀种类很多，按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗 刀。 单刃镗刀刚性差，切削时易引起振动，所以镗刀的主偏角选得较大，以减小径 向力。镗铸铁孔或精镗时，一般取 k r ＝90°；粗镗钢件孔时，取 k r ＝60°~75°，以 提高刀具的耐用度。 镗孔径的大小要靠调整刀具的悬伸长度来保证，调整麻烦，效率低，只能用于 单件小批生产。但单刃镗刀结构简单，适应性较广，粗、精加工都适用。 在孔的精镗中，目前较多地选用精镗微调镗刀。这种横刀的径向尺寸可以在一 定范围内进行微调，调节方便，且精度高，其结构如图所示。调整尺寸时，先松开 拉紧螺钉 6，然后转动带刻度盘的调整螺母 3，等调至所需尺寸，再拧紧螺钉 6，使 用时应保证锥面靠近大端接触（即镗杆 90°锥孔的角度公差为负值），且与直孔部分 同心。健与健槽配合间隙不能太大，否则微调时就不能达到较高的精度。 镗削大直径的孔可选用图示的双刃镗刀。这种镗刀头部可以在较大范围内进行 调整，且调整方便，最大镗孔直径可达 1000 mm。 双刃镗刀的两端有一对对称的切削刃同时参加切削，与单刃镗刀相比，每转进 给量可提高一倍左右，生产效率高。同时，可以消除切削力对镗杆的影响。 4．铰孔刀具 加工中心上使用的铰刀多是通用标准铰刀。此外，还有机夹硬质合金刀片单刃 铰刀和浮动铰刀等。 加工精度为 IT 7～IT10 级、表面粗糙度 Ra 为 0.8~1.6μm的孔时，多选用通用标 准铰刀。 通用标准铰刀如图所示，有直柄、锥柄和套式三种。锥柄铰刀直径为 10~32mm， 直柄铰刀直径为 6~20mm，小孔直柄铰刀直径为 l~6 mm，套式铰刀直径为 25~80mm。 铰刀工作部分包括切削部分与校准部分。切削部分为锥形，担负主要切削工作。 切削部分的主偏角为 5°~15°，前角一般为 0°，后角一般为 5°~8°。校准部分 的作用是校正孔径、修光孔壁和导向。为此，这部分带有很窄的刃带（ o ＝0°， o ＝0°）。校准部分包括圆柱部分和倒锥部分。圆柱部分保证铰刀直径和便于测量， 倒锥部分可减少铰刀与孔壁的摩擦和减小孔径扩大量
部 颈部 母D 校准部分 切倒部分后角d)校准部分后角 机用铰刀 a)直柄机用铰刀b)锥柄机用铰刀c)套式机用铰刀d)切削校准部分角度 标准铰刀有4~12齿。铰刀的齿数除与铰刀直径有关外,主要根据加工精度的 要求选择。齿数过多,刀具的制造重磨都比较麻烦,而且会因齿间容屑槽减小,而 造成切屑堵塞和划伤孔壁以致使铰刀折断的后果。齿数过少,则铰削时的稳定性差, 刀齿的切削负荷增大,且容易产生几何形状误差。铰刀齿数可参照表1选择。 表1饺刀齿数选择 14~40 般加工精度 高加工精度 加工IT5~IT7级、表面粗糙度Ra为07um的孔时,可采用机夹硬质合金刀片 的单刃铰刀。这种铰刀的结构如图所示,刀片3通过楔套4用螺钉1固定在刀体上, 通过螺钉7、销子6可调节铰刀尺寸。导向块2可采用粘结和铜焊固定。机夹单刀 铰刀应有很高的刃磨质量。因为精密铰削时,半径上的铰削余量是在10um以下, 所以刀片的切削刃口要磨得异常锋利 硬质合金单刃铰刀 l、7一螺钉2一导向块3一刀片4一模套5一刀体6-铺子 铰削精度为IT6~1T7级,表面粗糙度Ra为08~1.6um的大直径通孔时,可选 用专为加工中心设计的浮动铰刀
机用铰刀 a）直柄机用铰刀 b）锥柄机用铰刀 c）套式机用铰刀 d）切削校准部分角度 标准铰刀有 4～12 齿。铰刀的齿数除与铰刀直径有关外，主要根据加工精度的 要求选择。齿数过多，刀具的制造重磨都比较麻烦，而且会因齿间容屑槽减小，而 造成切屑堵塞和划伤孔壁以致使铰刀折断的后果。齿数过少，则铰削时的稳定性差， 刀齿的切削负荷增大，且容易产生几何形状误差。铰刀齿数可参照表 1 选择。 表 1 铰刀齿数选择 铰刀直径/ mm 1.5～3 3～14 14～40 ＞40 齿数 一般加工精度 4 4 6 8 高加工精度 4 6 8 10～12 加工 IT 5～IT7 级、表面粗糙度 Ra 为 0.7μm的孔时，可采用机夹硬质合金刀片 的单刃铰刀。这种铰刀的结构如图所示，刀片 3 通过楔套 4 用螺钉 1 固定在刀体上， 通过螺钉 7、销子 6 可调节铰刀尺寸。导向块 2 可采用粘结和铜焊固定。机夹单刀 铰刀应有很高的刃磨质量。因为精密铰削时，半径上的铰削余量是在 10μm 以下， 所以刀片的切削刃口要磨得异常锋利。 硬质合金单刃铰刀 l、7—螺钉 2—导向块 3—刀片 4—模套 5—刀体 6—铺子 铰削精度为 IT 6～IT7 级，表面粗糙度 Ra 为 0.8～1.6μm的大直径通孔时，可选 用专为加工中心设计的浮动铰刀