编著：吴光辉
第一章数控刀具基础
1.1 数控刀具的种类和特点
mirna靶基因分析数控刀具通常是指数控机床和加工中心用的刀具，在国外发展很快，品种很多，已形成系列。但在中国，由于对数控刀具的研究开发起步较晚，数控刀具成了工具行业中最薄弱的一个环节。数控刀具的落后已经成为影响我国国产和进口数控机床充分发挥作用的主要障碍。 1.1.1 数控刀具的总类
数控刀具的分类方法很多。按刀具的切削部分材料可分为高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具等；按刀具结构形式可分为整体式、焊接式、机夹可转位式和涂层刀具（数控机床广泛使用机夹可转位式刀具）；按所使用机床的类型和被加工工件表面的特征可分为车刀、铣刀和孔加工工具等（如下图所示）。 外圆车刀
车削刀具内孔车刀
切槽与切断刀具
螺纹车削刀具
面铣刀具
整体合金立铣刀
方肩铣刀具
可转位立铣刀
铣削刀具
整体合金立仿形铣刀
数控刀具仿形铣刀具
舍弃式仿形铣刀
槽铣刀具
整体合金钻头
钻削刀具可转位刀片快速钻
深孔钻
孔加工刀具粗镗刀
镗削刀具
精镗刀
铰削刀具
钻孔刀具刀柄
镗孔刀具刀柄如何自制纳米胶
刀柄系统铣刀类刀柄
螺纹刀具刀柄
直柄刀具类刀柄
茶叶电炒锅图1.1a 数控刀具的分类
1.1.2 数控刀具的特点
为了能够实现数控机床上刀具高效、多能、快换和经济的目的，数控机床所用的刀具主要具备下列特点：
a.刀片和刀具几何参数和切削参数的规范化、典型化；
b.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；
c.刀片或刀具的耐用度经济寿命指标的合理化；
d.刀片及刀柄的定位基准的优化；
e.刀片及刀柄对机床主轴的相对位置的要求高；
f.对刀柄的强度、刚性及耐磨性的要求；
g.刀柄或工具系统的装机重量限制的要求；
h.对刀具柄的转位、装拆和重复精度的要求
异形刷
i.刀柄及刀具切入的位置和方向的要求；
j.刀片和刀柄高度的通用化、规则化和系列化；
k.整个数控工具系统自动换刀系统的优化。
1.2 刀具的基本术语
1.2.1 基本术语
待加工表面----工件上有待切除的表面。
已加工表面----工件上经刀具切削后产生的表面。
过渡表面(同义词：加工表面)----工件上由切削刃形成的那部分表面，它将在下一个行程，刀具或工件的下一转里被切除，或者由下一个切削刃切除。
前面(同义词：前刀面)----刀具上切屑流过的表面。它直接作用于被切削的金属层，并控制切屑沿其排出的刀面。
后面(同义词：后刀面)----与工件上切削中产生的表面相对的表面。
主后面(同义词：主后刀面)----刀具上同前面相交形成主切削刃的后面。它对着过渡表面。
副后面(同义词：副后刀面)----刀具上同前面相交形成副切削刃的后面。它对着已加工表面。
主切削刃----起始于切削刃上主偏角为零的点，并至少有一段切削刃拟用来在工件上切出过渡表面的那个整段切削刃。
副切削刃----切削刃上除主切削刃以外的刃，亦起始于切削刃上主偏角为零的点，但它向背离主切削刃的方向延伸。
1.2.2 切削用量
切削用量是用来表示切削运动、调整机床加工参数的参量，可用它对主运动和进给运动进行定量描
述。切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量。也称切削三要素。
a.切削速度（Vc）切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时线速度。回转主运动的线速度Vc （m/min）的计算公式如下：
Vc=πdn/1000
公式中d——切削刃上选定点处所对应工件或刀具的回转直
径，mm；
n——工件或刀具的转速，r/min；
π——圆周率，3.14。
b.进给量（f ）刀具在进给运动方向上相对于工件的位移
量，称为进给量。用刀具或工件每转或每行程的位移量f（mm/r）pvc绝缘材料
来表示。
编程时，通常采用进给速度V f（F）表示刀具与工件的相对
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运动速度，单位是mm/min。车削是的进给速度V f
V f=n·f
对于铰刀、铣刀等多齿刀具，通常规定每齿进给量f z（mm），其含义是刀具的每转过一个齿，刀具相对于工件在进给运动方向上的位移量。进给速度V f与每齿进给量的关系为
V f =n·Z·f z
公式中n——工件或刀具转速，r/min ；
Z——刀具齿数。
c.背吃刀量（ap）已加工表面与待加工表面之间的垂直距离，称为背吃刀量（mm），也叫切深。
1.3 刀具的几何角度
1.3.1 刀具几何角度
前角γo ——前面与基面间的夹角。
后角αo——后面与切削平面间的夹角。
楔角βo ——前面与后面间的夹角。
主偏角k r——主切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。
副偏角k r’ ——副切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。
刃倾角λs ——切削平面中测量的切削刃与基面之间的夹角。
1.3.2 刀具几何参数的合理选择
当确定刀具材料后，刀具的切削性能由几何参数来决定，选择刀具合理几何参数的目的在于充分发挥刀具材料的效能，保证加工质量，提高生产效率，降低生产成本。
a.前角的功能及选择方法
前角有正前角和负前角之分，其大小影响切削变形和切削力的大小、刀具耐用度及加工表面质量的高低。
取正前角的目的是为了减小切屑被切下时的弹性塑性变形和切屑流出时与前面的摩擦力，从而减小切削力和切削热，使切削轻快，提高刀具寿命和已加工表面质量，所以应尽可能采用正前角。但前角过大，刀具强度低、散热体积小，反而会使刀具耐用度降低。
取负前角的目的在于改善切削刃受力状况和散热条件，提高切削刃强度和耐冲击能力。
正前角刀具切削脆性材料，特别是前角较大时，切屑和前面接触较短，切削力集中作用在切削刃附近，切削刃部位受切削力的弯曲和冲击，容易产生崩刃。而负前角刀具的前面则受压力，刃部相对比较结实，特别在切削硬脆材料时，刃口摩擦阻力增大，切削力和切削功率也增加。
在一定的切削条件下，用某种刀具材料加工某种工件材料时，总有一个使刀具获得最高寿命的前角值，这个前角就叫合理前角。合理前角可能是正前角，也可能是负前角。
选择前角时首先应保证切刃锋利，同时又要兼顾足够的切削刃强度。在保证加工质量的前提下，一般以达到最高的刀具寿命为目的。前角的合理数值选取原则如下：
①加工塑性材料取较大前角，加工脆性材料取较小前角；
②当工件材料的强度和硬度低时，可取较大前角；当工件材料的强度和硬度高时，可取较小前角；
③当刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较低时，取较小前角。高速钢刀具的合理前角比硬质合金刀
具的打，陶瓷刀具的合理前角比硬质合金刀具的小；
④粗加工时取较小的前角甚至负前角，精加工时应选取较大的前角；
⑤工艺系统刚性差和机床功率小时，宜选择较大前角，以减小切削力和振动；
⑥数控机床、自动线上用的刀具，为保证刀具工作的稳定性（不发生崩刃和破损），一般选用较小
的前角。
表1.3.1硬质合金车刀合理前角的参考值
b.后角的功能及选择方法
后角的主要作用时减小后面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦；影响楔角的大小，从而配合前角调整切削刃的锋利程度和强度后角减小后面与工件表面摩擦加大，刀具磨损加大，工件冷硬程度增加，加工表面质量差；后角增大，摩擦减小，但刀刃强度和散热情况变差。所以在一定切削条件下，后角也有一个对应于最高刀具寿命的合理数值。合理后角的选择原则：
①粗加工时，为保证刀具强度，应取较小的后角。精加工时，为保证表面质量，应取较大的后角；
②工件材料的强度、硬度高时，宜取较小的后角。工件材料硬度低、塑性较大时，主后刀面的摩
擦对已加工表面质量和刀具摩擦影响较大，此时应取较大的后角；加工脆性材料时，切削力集
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