金属切削原理与刀具（中职）项目十一.pptx

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项目十一,数控加工刀具及工具系统,电子课件,目录,任务1数控加工刀具概述,任务2数控刀具的工具系统,任务3刀具尺寸的控制系统与刀具磨损、破损检测,任务1数控加工刀具概述,任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,以数控机床为主的柔性自动化加工是按预先编好的程序指令自动地进行加工。

为适应多变加工零件的要求，数控机床尽可能通过提高刀具及其工具系统的标准化、系列化和模块化程度来获得最佳经济效益。

因此，数控刀具除了应具有普通机床用刀具的性能外，还应具有以下特殊的要求。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,一、刀具应具有较高的可靠性和寿命1、刀具应有较高的可靠性自动化生产要求刀具切削性能稳定可靠，避免刀具过早损坏而造成频繁停机。

因此必须严格控制刀具材料（具有高的硬度，足够的强度和韧性以及较好的耐磨性和热硬性）的质量，严格执行刀具制造工艺，特别是热处理工序和刃磨工序，严格检查刀具质量，确保刀具切削性能稳定可靠。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,2、刀具应具有较高的寿命实践证明，刀具寿命与刀具磨损量、工艺系统的变形及刀具调整误差等因素有关。

因此应选择切削性能好、耐磨性高的刀具材料（如涂层刀片），同时还应合理的选择切削用量，确保刀具的寿命。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,二、刀具应能保证可靠地断屑、卷屑和排屑刀具在加工的过程中，可靠的断屑、卷屑和排屑要做到不影响刀具的寿命，不妨碍自动线的工作循环，不妨碍切削液的浇注，不擦伤加工表面，不影响零件的输送和定位等。

为此应采取以下措施：

采用断屑块和断屑槽断屑；采用特殊形状的容屑槽断屑；使用高压切削液强迫断屑；利用振动和间断切削断屑等。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,三、刀具应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。

尤其在使用可转位结构的刀具时，刀片的尺寸公差、刀片转位后刀尖空间位置尺寸的重复精度，都有严格的精度要求。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,四、刀具应能精确而迅速的调整为了保证工件尺寸在预定的公差范围内，必须对刀具及时进行调整。

为了减少调整时间，这种调整应当是简便而迅速的。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,五、刀具应能快速换刀或自动换刀自动线生产率高、辅助时间少，因此要求刀具应能快速换刀或自动换刀，以减少因换刀而造成的停机时间。

因此，联接刀具的刀柄、刀杆、接杆和装夹刀头的刀夹，已发展成工具系统。

快速换刀或自动换刀可以从两方面进行。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,一方面是机外调整刀具：

在预调室内把刀具的相对尺寸调整好，然后再装到机床上，使之能与机床快速、准确地接合和脱开，并能适应机械手或机器人的操作。

另一方面是采用耐用度计数器：

按规定耐用度定时更换刀具（即是在自动线的自动循环过程中换刀）。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,六、各种必要的刀具工作状态监测装置数控切削加工过程中，刀具的磨损和破损是引起停机的重要因素。

所以必须对切削过程中刀具状态进行实时监测。

生产过程中往往会由于一些偶然性因素，诸如刀具或刀片、以及工件材料上的一些缺陷造成刀具的突然崩刃或折断，这时就必须及时报警。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,随时将刀具状态（磨损或破损）的监测结果输入计算机，及时发出调整或更换刀具的指令，以保证工作循环的正常进行与加工质量。

该装置的性能必须稳定可靠，防止意外事故，避免不必要的损失。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,七、刀具的标准化、系列化和通用化1、刀片与刀柄要通用化、规格化、系列化、标准化，相对主轴要有较高位置精度，转位、拆装时要求重复定位精度高，安装调整方便。

2、应建立刀具及其工具系统信息的数据库及其管理系统。

3、应具有完善的刀具组装、预调、编码标识和识别系统。

4、应建立切削数据库以便合理使用机床与刀具。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,一、刀具快换刀具快速更换主要通过以下几种方式实现。

1、刀片转位或更换刀片为了减少换刀时间，数控机床加工时一般采用机夹式可转位刀具。

刀具磨损或破损后只需将刀片转位或更换新刀片就可继续加工，一般情况下精度与工件加工精度相匹配，但是精加工时仍需尺寸调整。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,2、更换刀头模块生产中应用较广的是模块式车削工具系统，如图11-1所示为该系统更换刀头模块示例。

系统具有车、镗、切断、攻螺纹和检测等刀头模块，能完成相应的切削加工。

刀头模块通过中心拉杆来实现快速夹紧或松开。

在拉紧时，能使拉紧孔产生微小弹性变形而获得很高的精度和刚度，其径向精度为2um，而轴向精度为5um，自动更换刀时间为2s。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,图11-1更换刀头模块,任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,3、更换刀夹更换刀夹是把刀具和刀夹一起从机床上取下，如图11-2所示。

刀片转位或更换后，在调刀仪上进行调刀。

其特点是可以使用较低精度的刀片和刀杆，但对于刀夹的精度要求较高。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,图11-2更换刀夹,任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,4、手动更换刀柄加工中心及自动生产线上的镗刀、铣刀、丝锥、钻头和铰刀等刀具通常采用如图11-3所示的手动更换刀柄的方式。

这种换刀方式便于采用标准刀具及实现刀柄的系列化和标准化，能使调刀时的安装基准与刀具在机床上的安装基准一致，减少了安装误差。

刀柄是通过中间接杆与标准刀具连接的。

为了确保刀具尺寸精度，刀柄和中间接杆的制造精度要求较高，制造困难。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,图11-3手动更换刀柄,任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,二、刀具自动更换在自动换刀数控机床上，对自动换刀装置的基本要求是：

换刀时间短，刀具重复定位精度高，有足够的刀具存储量，刀库占地面积小及安全可靠等。

各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的形式、工艺范围及其刀具的种类和数量。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,可以通过带转塔刀架实现自动换刀，如图11-4所示为带转塔刀架的加工中心，转塔架上配置了加工零件所需的刀具。

加工时，按指令转塔刀架转过一个或几个位置来进行自动换刀，其换刀动作较少，换刀速度较快。

还可以利用刀库与机床的运动来自动换刀，如图11-5所示，在加工中心的刀库存储着加工所需的刀具，按指令可使机床和刀库运动来实现自动换刀。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,其他自动换刀的方式有：

通过机械手实现自动换刀，如图11-6所示；在生产批量大的柔性制造系统中（FMS）中，为了提高生产率，还可以采用更换机床主轴箱来实现自动换刀。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,图11-5利用刀库,图11-4利用转塔刀架自动换刀和机床运动自动换刀,任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,a）换刀过程b）机械手夹持刀具1、主轴箱2、刀具3、机械手4、刀具库图11-6机械手换刀装置,任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,三、刀具尺寸预调1、刀具尺寸预调概述在自动化加工中，为了实现刀具快换，并确保换刀后不经试切，提高调整精度并避免造成太多的停机时间损失，大多在线外（少数刀具如大尺寸镗刀、不带接杆钻头、丝锥等在机上预调刀具尺寸）将刀具尺寸调好，换刀时不需任何附加调整，即可保证加工出合格的工件尺寸。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,一般尺寸预调包括：

车刀径向、轴向和刀具高度位置的调整、镗刀径向尺寸的调整以及铣刀与棒状刀具（如钻头）轴向尺寸的调整。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,2、不同结构的刀具尺寸预调装置

（1）可预调长度尺寸车刀如图11-7所示即为一种可预调长度尺寸的车刀，在专门的对刀器上对刀。

对刀时，先把车刀中的定长杆压入刀杆内并紧固，使车刀长度稍小于要求值。

将车刀置于对刀器（如图11-8所示）中并定好位，使车刀底面和一个侧面与相应对刀器上的两个基面紧密贴合，并使刀尖接触对刀器。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,松开定长杆，使其在弹簧压力下，自然弹出顶在对刀器的挡壁上，达到要求预调的尺寸，最后拧紧紧固螺钉。

在对刀过程中，应压紧刀杆，使其承受三个分力组成的合力的作用，以保证良好地定位。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,1、车刀2、弹簧3、定长杆4、紧固螺钉5、压紧螺栓图11-7可预调长度的车刀,任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,图11-8简易对刀装置,任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,

（2）使用光学调刀仪微调镗刀光学调刀仪如图11-9所示，它主要用于镗、铣刀的尺寸预调。

微调镗刀的刀尖半径R和长度L（如图11-10所示）调整方法如下：

将镗刀杆插入调刀仪主轴孔内，启动锁紧开关将刀杆锁紧。

用右边手轮沿水平方向左右移动主轴位置。

上、下、左、右移动光屏，在光屏的十字线对准刀尖，微调主轴。

有光屏上找到刀尖的最高点。

应注意：

此时刀尖的成像尖最为清晰。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,读数时，使光屏的一条十字线对准游标O点，十字线中心瞄准刀尖的最高点。

刀尖半径尺寸R用光学读数头读出，转动读数头上部的滚花手轮，使刻尺的某条刻线成像于光学读数头的双狭线正中，即可从读数头中读出尺寸R的数值。

读数头的最小格值为0.005mm。

刀尖的长度尺寸L可从装在立柱上的标尺和游标读出，游标最小格值为0.02mm。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调,该仪器还可以用光屏座的刻度和游标预调刀尖角度，其最小格值为10分。

应当指出：

在自动化加工系统中，调刀仪和计算机相连，检测出调刀的尺寸，直接存入计算机，便于随时调用。

任务1数控加工刀具概述,活动一数控刀具的特殊要求,活动二刀具快换、自动更换与尺寸预调1、底座2、主轴3、立柱4、投影瞄准器5、光学读数头6、机座图11-9DO