31数控加工对刀具的要求

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1、3.1数控加工对刀具的要求3．1．1数控刀具在数控加工中的地位和作用刀具技术和机床技术相结合，工件材料技术与刀具材料技术交替进展，成为切削技术不断向前发展的历史规律，对推动切削技术的发展起着决定性作用。机床与刀具的发展是相辅相成、相互促进的。在由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中，刀具是最活跃的因素。刀具切削性能的好坏取决于构成刀具的材料和刀具结构。切削加工生产率和刀具寿命的高低、加工成本的多少、加工精度和加工表面质量的优劣等，在很大程度上取决于刀具材料、刀具结构及其的合理选择。随着作为切削加工最基本

2、要素的刀具材料迅速发展。各种新型刀具材料，其物理力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。开发出了许多新型刀具材料的刀具，如聚晶金刚石刀具(PCD)、聚晶立方氮化硼刀具(PCBN)、CVD金刚石刀具、纳米复合刀具、纳米涂层刀具、晶须增韧陶瓷刀具、超细晶粒硬质合金刀具、TiC(N)基硬质合金刀具、粉末冶金高速钢刀具等。先进的数控机床加工设备只有与高性能的数控刀具相配合，才能发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。数控刀具是指与这些先进高效的数控机床相配套使用的各种刀具的总称，是数控机床不可缺少

3、的关键配套产品，数控刀具以其高效、精密、高速、耐磨、长寿命和良好的综合切削性能取代了传统的刀具。表3-1-1为传统刀具与现代数控刀具的比较。表3-1-1传统刀具与现代数控刀具的比较项目传统切削刀具数控刀具刀具材料普通工具钢、高速钢、焊接硬质合金等PCD、PCBN、陶瓷、涂层刀具、超细晶粒硬质合金、TiCN基硬质合金、粉末冶金高速钢等刀具硬度低高被加工工件硬度低高，可对高硬材料实现“以车代磨”切削速度低加工钢、铸铁，可转位涂层刀片切削速度可达380m／min；加工铸铁，PCBN刀片切削速度可达1000—200

4、0m／min；PCD刀具加工铝合金，切削速度可达5000m／min或更高刀具消耗费用和金属切除比较传统高速钢刀具约占全部刀具费用的65％，切除的切屑仅占总切屑的28％可转位刀具、硬质合金刀具及超硬刀具占全部刀具费用的34％，切除的切屑占总切屑的68％刀具使用机床一般金属切削机床数控车床、数控铣床、加工中心、流水线专机、柔性生产线等资金投入和企业规模以通用机床和专机为主，追求低成本，劳动密集以数控机床为主，追求差异化，多品种、小批量，属于知识、人才和资金密集型数控刀具的重要性主要表现在以下几方面：(1)数控刀

5、具的性能和质量直接影响到数控机床生产效率的高低、加工质量的好坏和经济效益。数控加工机床生产效率的高低、被加工工件质量的好坏以及生产成本，在很大程度上取决于数控刀具材料及其刀具结构的合理选择。(2)数控刀具不仅为先进制造业提供了高效、高性能的切削刀具，而且还由此开发出了许多新的加工工艺，成为当前先进制造技术发展的重要组成部分和显著特征之一。(3)数控刀具具有“三高一专”(即高效率、高精度、高可靠性和专用化)的特点，广泛应用于高速切削、精密和超精密加工、干切削、硬切削和难加工材料的加工等先进制造技术领域，可提高

6、加工效率、加工精度和加工表面质量。(4)随着数控机床的应用越来越广，数控加工技术代表了现代切削加工技术的发展方向，而切削加工技术的进步是与数控机床和数控刀具的发展和应用密不可分的。只有把数控机床和数控刀具结合起来，才能充分发挥数控加工技术的潜力。3．1．2数控加工对刀具的要求数控加工具有高速、高效和自动化程度高等特点，数控刀具是实现数控加工的关键技术之一。为了适应数控加工技术的需要，保证优质、高效地完成数控加工任务，对数控加工刀具提出了比传统的加工用刀具更高的要求，它不仅要求刀具耐磨损、寿命长、可靠性好、精

7、度高、刚性好，而且要求刀具尺寸稳定、安装调整方便等。数控加工对刀具提出的具体要求如下。1．刀具材料应具有高的可靠性数控加工在数控机床或加工中心上进行，切削速度和自动化程度高，要求刀具应具有很高的可靠性，并且要求刀具的寿命长、切削性能稳定、质量一致性好、重复精度高。解决刀具的可靠性问题，成为数控加工成功应用的关键技术之一，在选择数控加工刀具时，除需要考虑刀具材料本身的可靠性外，还应考虑刀具的结构和夹固的可靠性。2．刀具材料应具有高的耐热性、抗热冲击性和高温力学性能为了提高生产效率，现在的数控机床向着高速度、高

8、刚性和大功率发展切削速度的增大，往往会导致切削温度的急剧升高。因此，要求刀具材料的熔点高、氧化温度高、耐热性好、抗热冲击性能强，同时还要求刀具材料具有很高的高温力学性能，如高温强度、高温硬度、高温韧性等。3．数控刀具应具有高的精度由于在数控加工生产中，被加工零件要求在一次装夹后，完成其加工精度。因此，要求刀具借助专用精对刀装置或对刀仪，调整到所要求的尺寸精度后，再安装到机床上应用。这样就要求刀具的制造精度要高。尤