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1、数控刀具及可转位车刀设计专题 -2013.4.2,机械制造及自动化系 王娜君,内 容一.了解数控刀具二.掌握可转位车刀设计基本方法,工具系统: 在加工中心上要适应多种形式零件不同部位的加工，故刀具装夹部分的结构、形式、尺寸也是多种多样的。把通用性较强的刀具和配套装夹工具系列化、标准化。,工具系统：镗铣类数控工具系统 车床类数控工具系统主要由两部分组成： 刀具部分 装夹工具部分（刀柄、接柄、夹头等）,一、数控机床的工具系统,二、数控机床的工具系统,二、数控机床的工具系统,二、数控加工刀具的要求及特点,1、要求刀具切削性能稳定、使用寿命和可靠性高，能适应难加工材料和新型材料加工的需要；刀具材料应具
2、有高的耐热性、抗热冲击性和高温力学性能；刀具结构需要刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小；2、要求刀具有很高的切削效率 刀具的尺寸互换性好便于调整，以减少换刀调整时间，能实现刀具尺寸的预调和快速换刀 3、刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；,二、数控加工刀具的要求及特点,4、数控刀具有高的精度和重复定位精度 数控刀具大量采用机夹可转位刀具； 数控刀具大量采用多功能复合刀具及专用刀具； 5、数控刀具要系列化、标准化，以利于编程和刀具管理；具有一个比较完善的工具系统；建立刀具管理系统；应有刀具在线监控及尺寸补偿系统,三、可转位车刀结构及优势,结构,1-可转位刀片2-弹簧套3-
3、刀垫4-压紧螺钉 5-杠杆 6-刀杆,1,5,夹紧元件,3,提高刀具寿命-避免了硬质合金钎焊时容易产生裂纹的缺点；有利于涂层刀片的使用-可转位刀片适合用气相沉积法在硬质合金刀片表面沉积薄层更硬的材料(碳化钛氮化钛和氧化铝),以提高切削性能。保持切削稳定可靠-由于可转位刀片是标准化和集中生产的,刀片几何参数易于一致；降耗-减少硬质合金材料的消耗，节约大量刀杆材料提高生产效率-换刀时间较短；切屑控制稳定。,三、可转位车刀结构及优势,优势,4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择,偏心式,1、偏心式 靠销钉(螺钉)上端部的偏心销偏心夹紧(螺钉自锁)；结构简单，操作方便；不能双边定位；偏心过小,刀片制造精
4、度高;太大受切削力冲击易松动偏心式夹紧机构一般适用于连续平稳切削的场合。,杠杆式,应用杠杆原理对刀片刀槽侧面进行夹紧，半圆筒形弹 簧片可保持刀垫不动 。定位精度高，夹固牢靠，受力合理，使用方便；工艺性较差，适用于专业工具厂大批量的生产。,4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择,楔块式,（3）楔块式 刀片通过定位在刀杆的销轴上，压紧螺钉下压楔块，使其一面紧靠在刀杆，另一面推挤刀片使刀片内孔靠紧的圆柱销轴。结构简单易操作，精度较低；夹紧力与切削力相反。,4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择,上压式,4、上压式采用螺钉和压板从上面压紧刀片。结构简单，加固牢靠，使用方便，刀片平装，用钝后重磨后面。上压式
5、是加工中应用最多的一种。,4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择,杠销式,4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择,拉垫式,4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择,压孔式,4.1 可转位车刀刀片夹固形式及选择,螺钉压紧式,4.2 可转位车刀刀片形状及选择,刀片,刀片,4.2 可转位车刀刀片形状及选择,根据加工轮廓选择刀片形状！,一般外圆车削常用80凸三角形、四方形和80菱形刀片；仿形加工常用55、35 菱形和圆形刀片；在机床刚性、功率允许的条件下，大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小的刀片。,4.2 可转位车刀刀片形状及选择,刀片,断屑槽,4.4 可转位车刀刀片断屑槽形式及选择,断
6、屑槽,断屑槽的参数直接影响到切削的卷曲和折断；断屑槽可根据工件材料、切削参数和断屑要求选择；目前刀片的断屑槽形式较多，各种断屑槽刀片的使用情况不尽相同，选用时一般参照具体的产品样本,刀片的尺寸应根据切削刃长度、刀片强度等因素选择；,4.4 可转位车刀刀片断屑槽形式及选择,可转位刀片的型号及表示方法,国标规定 型号中不加前缀，即指装有硬质合金可转位刀 片的可转位刀具；加前缀装夹其他材料的可转位刀片，如装夹陶瓷可转位刀片的车刀，称为陶瓷可转位车刀。,国家标准TNUM160408ERA2,TNUM160408ERA2,4.5 可转位车刀刀杆设计,刀槽角度计算,可转位车刀的角度是由刀片几何角度和刀槽几
7、何角度综合形成。,求刀槽角度（包括刀槽铣制角度）,按照设计给出的车刀角度,选择刀片角度,校验车刀后角、副刃后角,4.5 可转位车刀刀杆设计,刀槽角度计算,1、刀槽的主偏角和刃倾角计算2、刀槽前角,4.5 可转位车刀刀杆设计,刀槽角度计算,3、刀槽最大倾斜角与方位角计算为了制造出要求的刀槽角度，就要给出制造过程需要的最大倾斜角与方位角计算。有时还可用进给、切深剖面的角度,4.5 可转位车刀刀杆设计,刀槽角度计算,3、刀槽最大倾斜角与方位角计算 垂直于底面（基面）的任意位置前角计算公式：对此求极大值得,4.5 可转位车刀刀杆设计,刀槽角度计算,P,O,s,i,A,B,C,D,3、刀槽最大倾斜角与方位角计算 垂直于底面（基面）的任意位置前角计算公式：对此求极大值得,4.5 可转位车刀刀杆设计,刀槽角度计算,4、车刀刀尖角、副偏角计算：,为什么要计算刀尖角,4.5 可转位车刀刀杆设计,刀槽角度计算,求刀尖角的顺序为：副偏角：,4.5 可转位车刀刀杆设计,刀槽角度计算,车刀后角的校验（1）车刀后角（2）副刃后角,4.5 可转位车刀刀杆设计,车刀后角验算,4.5 可转位车刀刀杆设计,其他设计,刀杆材料选择刀杆长度及截形设计,硬质合金车刀合理主偏角和副偏角的参考值,
