加工中心刀具知识.ppt

铣刀种类 铣削为各种切削方式中变化最大 用途最广的切削方式 所以无论是槽孔铣削 凹切 平面以至于各种造型之面皆可加工 而且经由铣削加工可获得表面光度极佳与精准之尺寸 铣刀是一种多刃口的圆形刀具 铣削的原理为应用铣刀之多刃旋转产生切削作用 所以虽然刀具切入工件甚深 但每一切刃之切削量并不大 因此每一切刃之切削厚度仍可维持很薄 所得之加工面亦佳 且刀具寿命能维持甚久 切削效率佳 用途广泛 所以铣刀在目前金属加工中占有极高之份量 由于铣刀在目前的切削加工中 几乎可取代大部分之传统切削刀具 故无论在铣刀之材料 造型 结构 等等之设计制造上 不但种类极为繁多而且复杂 现在仅就下列一般模具铣削加工中常用之铣刀种类作说明介绍 依几何形状区分 a 端铣刀b 球刀c 圆鼻刀 依刀具结构区分 a 组合式刀具b 整体式刀具 按几何形状区分 在模具铣削加工中 由于模具本身即是有复杂造型之工件 在考虑切削效率 刀具寿命以及工件形状 等的因素下 因此要只使用单一种形状之铣刀便可将模具加工完成是不可能的 所以在模具加工中常会需要用到不同形状的铣刀来加工模具 一般模具加工最普遍使用的铣刀有以下三种 a 端铣刀 EndMill b 球刀 Ball noseCutter c 圆鼻刀 ToroidalCutter 端铣刀 球形铣刀 圆鼻刀 左下图为使用圆鼻刀进行粗加工 用圆鼻刀粗加工的好处为其水平刀间距可以使用的很大 所以粗加工效率远比球刀来的好 而右下图则为用圆鼻刀精加工 圆鼻刀的优点就是切削速度变化稳定 所以你可以看到在精加工后工件的表面呈现出金属在被切削后的光亮 按刀具装置区分 组合式刀具 整体式刀具 刀具材质 镀层 刀具材料 镀层与加工时间 高速钢High SpeedSteel 1900年发展成功之切削刀具材料为切削工具钢之一种 含有钨 铬 钼 钒 钴等合金元素 因含有较多的合金元素故有相当高的硬度 经热处理后其硬度可高达HRc68 做为切削工具在高速切削时其刀锋即使被加热至500 600 也不会产生回火软化 仍能保持其硬度之性质 而且在高温时硬度降低极微 是刀具材料所具备的重要性质之一 故能耐高温及重切削 一般常用者有钨W系高速钢以及钼Mo系高速钢 1 钨W系高速钢 系为钢基中含有18 钨 4 铬以及1 钒 为一般之多用途刀具材料 2 钼Mo系高速钢 此为W系高速钢中W之含量降至6 后 再加入4 5 7 钼的合金钢 具有良好之韧性及耐冲击性 适合于制造强力之切削 耐磨刀具 如铣刀 螺丝攻等 烧结式硬质合金 在钢的麻田散铁Martensite组织中如果分布着有特殊碳化物的话 其比单是麻田散铁组织的钢更具有磨耗性 但是麻田散铁在高温时会失去其硬度 要改良此缺点的方法为使碳化物的量增加 可能的话 能做成全部都是碳化物的工具最好 但是一般碳化物的熔点很高 无法以熔解法来制造 所以必须利用烧结法 sintering 来固着碳化物 利用烧结方式产生的工具材料中有 碳化物超硬合金 Carbides 瓷金工具 CermetTools 陶瓷工具 CeramicTools 多晶钻石刀具 CBN 碳化物超硬合金SinteredHardCarbides ISO分类 碳化物系列 主要类别 P颜色 蓝色适合重切削量 M颜色 黄色适合重切削量及韧性强而难以切削的材料 K颜色 红色适合微量切削与精加工 适用切削材料 钢 铸铁 4系列不锈钢 铸铁 耐热钢 锰钢 镍合金 3系列不锈钢 等级 K01K03K10K20K30K40 M01M10M20M30M40 耐磨耗性 韧性 P01P10P20P30P40P50 切削速度增高耐磨耗性增大 切削速度增高耐磨耗性增大 切削速度增高耐磨耗性增大 韧性增大切削量增大 韧性增大切削量增大 韧性增大切削量增大 硬化钢 铸铁 非铁金属 瓷金工具CermetTools 碳化硅TiC具有良好的高温硬度 高温耐氧化性 耐凹蚀性Crater 所以开发出TiC与Ni的烧结合金 称之为瓷金工具 为介于碳化物合金与陶瓷工具之间的工具材料 材质 TiC TitanCarbide 碳化钛 最常使用 TiCN TitanCarbonitrit 氮碳化钛TiN TitanNitrit 氮化钛WC WolframCarbide 碳化钨金属结合剂 Ni Co Nickel Cobalt 镍 钴瓷金工具的优点 适合切削高硬度的超硬合金或是用来作钢及铸铁材料的精加工 陶瓷工具CeramicTools 陶瓷刀具的选用 多晶钻石刀具CBN 在以氮化物做为切削刀具中 除了氮化硅Si3N4以外 尚有氮化硼BN与氮化铝AlN 皆为烧结体 其性质皆为硬度极高 抗热性佳 尤其是以BN为立方晶结构的立方晶氮化硼CBN具代表性 立方晶结构的氮化硼使它成为仅次于钻石 Diamond 之后最硬的材料 用此类材料所作成的切削工具 其承受温度可达到2000 但是与陶瓷刀具一样 因为脆性太大所以强度不高 因此切削量不能太大 故只适合最后精加工用之切削工具或适用于超过50HRC的硬化合金钢与铸铁之精加工或是其他高度耐磨之工件材料 使用CBN做为切削刀具时 其切削速度为500 1000m min 在普通工具机之速度下是不足以产生足够之切削速度来配合 各种工具材料的高温硬度 镀层 一般刀具的镀层厚度在2 5 m 镀层应有以下的特点以符合需求 a 在温度不断的提升下 仍能保持相当的硬度 b 稳定的化学性质并且不会与工件的材料发生作用 c 热传导性低 d 与刀具材质的结合性良好 不会发生剥落或裂开 e 多孔性低 最好不会产生孔洞 镀层的好处可以强化刀具材料的硬度 韧性以及热传导性 具有镀层保护的刀具其寿命将近是一般没有镀层刀具的10倍 而无镀层的刀具 可以用于一般的切削速度 或于老旧机台使用较低的速度 亦可重新研磨或修改再使用 镀层技术 镀层特色 氮 铝 钛 TiAlN 镀层的优点 刀具夹持 刀具几何 刀具之能切削金属的基本要件乃为刀具须比被切削材硬 且被切削材要有足够之力量予以固定 以使刀具施力时能切入工件 这些要件满足后其次就是有足够之动力以克服工件材料之阻力 除此之外 刀具的几何形状也会影响实际的切削效果甚至结果 选择适当的刀具几何可以增加刀具的寿命 维持加工精度 减少切削之动力 等等 常见之刀具相关几何如下 刀具刃角 排屑槽 过中心 未过中心刀具 刀刃数目 刀具刃角 排屑槽 过中心 未过中心刀具 刀刃数目 铣刀的刀刃数目与切削效果的关系会受工件材料 铣刀形状以及加工面光度等等之影响而异 刃数较多之铣刀 因有较多之切刃产生切削作用 故可获得更光洁平滑之加工面 不过因为无充分之切屑空间以容纳切屑 易受切屑之干扰 且刀刃之强度会较弱 所以一般粗切削 高进给 尤其是较软之材料时 需有较大的切屑空间 而提供切屑空间的最佳方法 即是减少刃数 增大刀刃 不仅能加大切屑空间 亦可增大刀刃之强度 而且铣刀之再研磨次数与寿命也可增加 因此考虑加工方法时 重及粗切削宜选用刃数少 粗齿之铣刀 细及精加工宜选择刃数多 较细齿之铣刀 切削概论 切屑的形式 干式切削 一 环保 近年来因为环保意识的抬头 间接影响到机械加工切削 包括刀具以及工作母机的作业方式都受到相当冲击和影响 为了降低耗能 改采干式切削或以雾化气体作润滑切削 以避免切屑后处理及抛弃污染 二 刀具 随着刀具的发展日益精良 目前之刀具都已能承受在极高温时的切削 反倒是刀具在高温状态切削时 如果此时加入切削剂 温度由高温急剧的降低会导致刀具承受不住如此急剧的温度变化而破裂损坏 刀具切削参数 进给 进给的计算公式如下 F N Z fzF 进给 mm