第2章 数控机床刀具的选择

作业答案

思考与练习题

1、简述数控刀具材料的种类、特点及其应用场合？

答：（1）高速钢：具有较好的力学性能和良好的工艺性，可以承受较大的切削力和冲击，但红硬性、耐磨性较差。应用场合：①普通高速钢——不适于高速和硬材料切削；②高性能高速钢——用于制造出口钻头、铰刀、铣刀等；③粉末冶金高速钢——用于制造大型拉刀和齿轮刀具，特别是切削时受冲击载荷的刀具。

（2）硬质合金：具有硬度高（大于89 HRC）、熔点高、化学稳定性好、热稳定性好的特点，但其韧性差，脆性大，承受冲击和振动能力低。应用场合：①普通硬质合金：YG类——主要用于加工铸铁及有色金属；YT类——主要用于加工钢料。②新型硬质合金——既可用于加工钢料，又可加工铸铁和有色金属。

（3）陶瓷刀具：硬度高，耐磨性比硬质合金高十几倍，具有良好的抗粘性能，化学稳定性好，脆性大、强度低、导热性差。应用场合：Al2O3基陶瓷刀具——适用于各种铸铁及钢料的精加工、粗加工；Si3N4基陶瓷刀具——适于端铣和切有氧化皮的毛坯工件等。此外，可对铸铁、淬硬钢等高硬材料进行精加工和半精加工。

（4）立方氮化硼（CBN）：有很高的硬度及耐磨性，仅次于金刚石；热稳定性比金刚石高1倍；有优良的化学稳定性；导热性比金刚石差但比其他材料高得多，抗弯强度和断裂韧性介于硬质合金和陶瓷之间。应用场合：可加工以前只能用磨削方法加工的特种钢，它还非常适合数控机床加工

（5）金刚石：具有极高的硬度，耐磨性高，很高的导热性，刃磨非常锋利，粗糙度值

小，可在纳米级稳定切削，较低的摩擦系数。应用场合：主要用于加工各种有色金属、各种非金属材料，不能用于加工黑色金属。

2、选择刀片（刀具）通常应考虑哪些因素？

答：① 被加工工件材料的类别：有色金属（铜、铝、钛及其合金）；黑色金属（碳钢、低合金钢、工具钢、不锈钢、耐热钢等）；复合材料；塑料类等。

② 被加工件材料性能的状况：包括硬度、韧性、组织状态—铸、锻、轧、粉末冶金等。 ③ 切削工艺的类别：分车、钻、铣、镗，粗加工、精加工、超精加工，内孔，外圆，切削流动状态，刀具变位时间间隔等。

④ 被加工工件的几何形状（影响到连续切削或间断切削、刀具的切入或退出角度）、零件精度（尺寸公差、形位公差、表面粗糙度）和加工余量等因素。

⑤ 要求刀片（刀具）能承受的切削用量（切削深度、进给量、切削速度）。 ⑥ 生产现场的条件（操作间断时间、振动、电力波动或突然中断）。 ⑦ 被加工工件的生产批量，影响到刀片（刀具）的经济寿命。 3、可转位刀具有哪些优点？

答：① 刀具寿命高 由于刀片避免了由焊接和刃磨高温引起的缺陷，刀具几何参数完全由刀片和刀杆槽保证，切削性能稳定，从而提高了刀具寿命。

② 生产效率高 由于机床操作工人不再磨刀，可大大减少停机换刀等辅助时间。 ③ 有利于推广新技术、新工艺 可转位刀具有利于推广使用涂层、陶瓷等新型刀具材料。

4、数控加工对刀具有哪些要求？

答：① 刀片和刀具几何参数和切削参数的规范化、典型化；

② 刀片或刀具材料及切削参数与被加工工件的材料之间匹配的选用原则；

③ 刀片或刀具的耐用度及其经济寿命指标的合理化； ④ 刀片及刀柄的定位基准的优化；

⑤ 刀片及刀柄对机床主轴的相对位置的要求高； ⑥ 对刀柄的强度、刚性及耐磨性的要求高； ⑦ 刀柄或工具系统的装机重量限制的要求； ⑧ 对刀具柄的转位，装拆和重复精度的要求； ⑨ 刀片及刀柄切入的位置和方向的要求； ⑩ 刀片和刀柄高度的通用化、规则化、系列化； 11 整个数控工具系统自动换刀系统的优化。 ○

5、镗铣类工具系统的结构形式分哪两类？各有何特点？

答：① 整体式结构——结构简单、使用方便、可靠、更换迅速等。缺点是锥柄的品种和数量较多。

② 模块式结构——减少了工具的规格、品种和数量的储备，对加工中心较多的企业有很高的实用价值。但刚性没有整体式好。

6、HSK刀柄与7：24锥柄相比，有何优点？适用于什么场合？

答：①定位精度高。②静态、动态刚度高。③空心刀柄高速旋转时，在离心力作用下能够“胀大”，与主轴内孔紧密贴合。④重量轻、尺寸小、结构紧凑。⑤清除污垢方便。

主要用于高速加工。

模拟自测题

一、单项选择题