機械數(shù)控機床原理第05章工程課件

第第5章章 數(shù)控機床刀具和刀庫數(shù)控機床刀具和刀庫5.1 數(shù)控機床刀具和刀庫概述數(shù)控機床刀具和刀庫概述5.2 數(shù)控機床常用刀具及工具系統(tǒng)數(shù)控機床常用刀具及工具系統(tǒng)5.3 刀具測量與調(diào)整刀具測量與調(diào)整5.4 數(shù)數(shù) 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(shù)控機床刀具和刀庫概述數(shù)控機床刀具和刀庫概述5.1.1 數(shù)控加工對刀具的要求數(shù)控加工對刀具的要求5.1.2數(shù)控機床刀具技術的發(fā)展數(shù)控機床刀具技術的發(fā)展刀具材料從以下幾個方面在進行發(fā)展：刀具材料從以下幾個方面在進行發(fā)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(jié)性；應具有較好的抗粘結(jié)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(zhì)合金刀具硬質(zhì)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(fā)展了陶瓷刀具還發(fā)展了陶瓷刀具 涂層技術是刀具技術發(fā)展的關鍵之一。涂層技術是刀具技術發(fā)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(jié)性、耐熱沖擊性等。性、抗粘結(jié)性、耐熱沖擊性等。5.2 數(shù)控機床常用刀具及工具系統(tǒng)數(shù)控機床常用刀具及工具系統(tǒng)5.2.1數(shù)控機床刀具分類數(shù)控機床刀具分類1按照刀具結(jié)構(gòu)分按照刀具結(jié)構(gòu)分整體式整體式鑲嵌式鑲嵌式其他特殊結(jié)構(gòu)型式其他特殊結(jié)構(gòu)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(zhì)合金刀具硬質(zhì)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(shù)控機床用刀具材料數(shù)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(zhì)合金硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是采用高硬度的金屬碳化物（硬質(zhì)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(jié)體。等）通過粉末冶金的方法制造的燒結(jié)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(nèi)加入）基體內(nèi)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（Cermet）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(jié)劑，加入少量其他材料）為粘結(jié)劑，加入少量其他材料（如（如Cr、Mo、W等）構(gòu)成的復合材料等）構(gòu)成的復合材料。7涂層硬質(zhì)合金刀具材料涂層硬質(zhì)合金刀具材料 在硬質(zhì)合金或高速鋼的基體上（其中在硬質(zhì)合金或高速鋼的基體上（其中以涂層硬質(zhì)合金刀具材料應用最為廣泛），以涂層硬質(zhì)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(jié)的金屬化合物材抗氧化、耐腐蝕、抗粘結(jié)的金屬化合物材料所構(gòu)成的新型刀具材料。料所構(gòu)成的新型刀具材料。5.2.3常用數(shù)控刀具結(jié)構(gòu)常用數(shù)控刀具結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu)組成機夾可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu)組成 圖5.4機夾式刀具結(jié)構(gòu)組成示意圖 2機夾可轉(zhuǎn)位刀具的類型機夾可轉(zhuǎn)位刀具的類型3機夾可轉(zhuǎn)位刀具刀片的定位與夾緊機夾可轉(zhuǎn)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(zhuǎn)位刀具定位與夾緊結(jié)構(gòu)示意圖 5.2.4 數(shù)控機床刀具的選用數(shù)控機床刀具的選用在選用數(shù)控刀具時一般遵循如下原則：在選用數(shù)控刀具時一般遵循如下原則：應盡可能選用機夾可轉(zhuǎn)位涂層刀具；應盡可能選用機夾可轉(zhuǎn)位涂層刀具；應應根根據(jù)據(jù)工工件件形形狀狀選選擇擇適適當當?shù)牡牡兜毒呔咝涡问?；式；在在大大批批量量生生產(chǎn)產(chǎn)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(shù)容量要求刀片能承受的切削參數(shù)容量6被加工件的生產(chǎn)批量被加工件的生產(chǎn)批量5.2.5 數(shù)控機床工具系統(tǒng)數(shù)控機床工具系統(tǒng)1數(shù)控機床工具系統(tǒng)的應用意義和發(fā)展數(shù)控機床工具系統(tǒng)的應用意義和發(fā)展2常用數(shù)控機床工具系統(tǒng)常用數(shù)控機床工具系統(tǒng) TMT系統(tǒng)和我國的系統(tǒng)和我國的TSG82系統(tǒng)等。系統(tǒng)等。（1）TSG82整體式工具系統(tǒng)整體式工具系統(tǒng)圖5.9 TSG82工具系統(tǒng)圖譜（2）TMG21模塊式工具系統(tǒng)模塊式工具系統(tǒng)3數(shù)控機床工具系統(tǒng)選擇數(shù)控機床工具系統(tǒng)選擇 （1）在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)選選型型上上考考慮慮整整體體式式工工具具系系統(tǒng)統(tǒng)還是模塊式工具系統(tǒng)還是模塊式工具系統(tǒng) 整體式工具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，整體式工具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，但是使用范圍單一；模塊式工具系統(tǒng)價格但是使用范圍單一；模塊式工具系統(tǒng)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，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(chǎn)，以選用模塊式工具系統(tǒng)為宜。如果生產(chǎn)，以選用模塊式工具系統(tǒng)為宜。如果擁有較多數(shù)控機床，選用模塊式工具系統(tǒng)擁有較多數(shù)控機床，選用模塊式工具系統(tǒng)可以取得明顯的經(jīng)濟效益?？梢匀〉妹黠@的經(jīng)濟效益。（2）刀柄數(shù)量的選擇）刀柄數(shù)量的選擇一般是日常加工所需刀柄數(shù)量的一般是日常加工所需刀柄數(shù)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(jié)構(gòu)標準）注意刀柄及刀具結(jié)構(gòu)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(diào)整刀具測量與調(diào)整5.3.1 刀具的分類和調(diào)整方法刀具的分類和調(diào)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(diào)整方法刀具調(diào)整方法 在對刀具進行調(diào)整時，根據(jù)刀具及工在對刀具進行調(diào)整時，根據(jù)刀具及工具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，采用相應的方法調(diào)整刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，采用相應的方法調(diào)整刀具尺寸參數(shù)。刀具尺寸調(diào)整主要分：徑向具尺寸參數(shù)。刀具尺寸調(diào)整主要分：徑向尺寸調(diào)整、軸向尺寸調(diào)整及兩者的綜合調(diào)尺寸調(diào)整、軸向尺寸調(diào)整及兩者的綜合調(diào)整?？梢圆捎貌煌恼{(diào)整方法和調(diào)整結(jié)構(gòu)整?？梢圆捎貌煌恼{(diào)整方法和調(diào)整結(jié)構(gòu)來滿足相應調(diào)整要求。來滿足相應調(diào)整要求。5.3.2 刀具預調(diào)儀刀具預調(diào)儀1刀具預調(diào)儀分類刀具預調(diào)儀分類2刀具預調(diào)儀選購與使用刀具預調(diào)儀選購與使用圖5.13立式刀具預調(diào)儀 5.4 數(shù)數(shù) 控控 車車 床床 刀刀 架架5.4.1 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和要求數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和要求1數(shù)數(shù)控控車車床床刀刀架架的的發(fā)發(fā)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(shù)控車床用刀架 2數(shù)控車床刀架結(jié)構(gòu)形式數(shù)控車床刀架結(jié)構(gòu)形式 排式刀架排式刀架 立式回轉(zhuǎn)刀架立式回轉(zhuǎn)刀架 臥式回轉(zhuǎn)刀架臥式回轉(zhuǎn)刀架 5.4.2 典典型型數(shù)數(shù)控控車車床床刀刀塔塔結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與工工作原理作原理圖5.15MJ-50數(shù)控車床的回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、多鏈結(jié)構(gòu)、常見的有單鏈結(jié)構(gòu)、多鏈結(jié)構(gòu)、“S”形折疊回繞結(jié)構(gòu)等形折疊回繞結(jié)構(gòu)等 圖5.17鏈式刀庫 5.5.2 典型加工中心刀庫結(jié)構(gòu)與操作典型加工中心刀庫結(jié)構(gòu)與操作1V400型加工中心刀庫結(jié)構(gòu)及換刀過程型加工中心刀庫結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu) 2VP1050型型加加工工中中心心刀刀庫庫結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)及及換刀過程換刀過程圖5.20VP1050型加工中心刀庫結(jié)構(gòu) 圖5.23VP1050型加工中心自動換刀過程示意圖