刀具基础知识

刀具的认识1.数控机床对刀具的要求2.数控机床对刀具材料的要求3.刀具材料的种类4.数控车床的刀具5.数控铣床的刀具系统1.0数控机床对刀具的要求1-1.

数控机床对刀具材料的要求

为保证数控机床的加工精度，提高数控机床的生产率及降低刀具材料的消耗，在选用数控机床刀具和刀具材料时，除满足普通机床应具备的基本条件外，还要考虑在数控机床中刀具工作条件等多方面因素，如切屑的断屑性能、刀具快速调整与更换，因此对刀具和刀具材料提出更高的要求。

1-1.

数控机床对刀具材料的要求1.刀具材料应有一定的坚硬性、耐磨性和良好的切削性能，能适应数控机床高速切削。2.刀具工作可靠性高，刀具材料有足够的强度和韧性，能承受较高的冲击载荷。刀具材料导热性好，能降低切削温度，提高刀具耐用度，保证数控机床的加工精度。3.刀具的尺寸和定位精度高，满足数控机床的加工精度。4.刀具具有良好的断屑功能，使得切削加工过程平稳。5.刀具能够适应数控机床的快速换刀，减少换刀辅助时间。6.数控刀具设计制造要求标准化、模块化。

2.数控机床对刀具材料的要求2-1.

数控机床对刀具材料的要求在金属切削过程中，切削层金属在刀具的作用下承受剪切滑移而塑性变形，刀具与工件、切屑之间挤压与摩擦使刀具切削部分产生很高的温度，在断续切削加工中还会受到机械冲击及热冲击的影响，加剧刀具的磨损，甚至使刀具破损，因此刀具切削部分的材料必须具备以下几个条件。

2.0数控机床对刀具材料的要求1.较高的硬度和耐磨性刀具切削部分的硬度必须高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。刀具材料在常温下的硬度应在62HRC以上。2.足够的强度和韧性刀具在切削过度中承受很大的压力，有时在冲击和振动条件下工作，要使刀具不崩刃和折断，刀具材料必须具有足够的强度和韧性，一般用抗弯强度表示刀具材料的强度，用冲击值表示刀具材料的韧性。2.0数控机床对刀具材料的要求3.较高的耐热性耐热性指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度及韧性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指标，这种性能也称刀具材料红硬性。4.较好的导热性刀具材料的导热系数越大，刀具传出的热量越多，有利于降低刀具的切削温度和提高刀具的耐用度。5.良好的工艺性为便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如刀具材料的锻造、轧制、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性及高温塑性变形性能，对于硬质合金和陶瓷刀具材料还要求有良好的烧结与压力成形的性能。3.0刀具材料的种类3.1高速钢是由W、Cr、Mo等合金元素组成的合金工具钢（表2-4-1），具有较高的热稳定性，较高的强度和韧性，并有一定的硬度和耐磨性，因而适合于加工有色金属和各种金属材料，又由于高速钢有很好的加工工艺性，适合制造复杂的成形刀具，特别是粉沬冶金高速钢，具有各向异性的机械性能，减少了淬火变形，适合于制造精密与复杂的成形刀具。3.2硬质合金具有很高的硬度和耐磨性，切削性能比高速钢好，耐用度是高速钢的几倍至数十倍，但冲击韧性较差。由于其切削性能优良，因此被广泛用作刀具材料.国际ISO标准把硬质合金刀片材料分为P、K、M三类，分别加工钢、铸铁、合金钢以及不易加工的材料3.0刀具材料的种类3.3（1）CVD气相沉积法涂层涂层物质为TiC，使硬质合金刀具耐用度提高1-3倍。（2）PVD物理气相沉积法涂层涂层物质为TiN、TiAlN和Ti(C,N)，使硬质合金刀具耐用度提高2-10倍3.4非金属刀具1）氧化铝系陶瓷以氧化铝（Al2O3）为基体的刀具材料，其优点是硬度及耐磨性高，缺点是脆性大，抗弯强度低，抗热冲击性能差，适用于铸铁及调质钢的高速精加工。2）氮化硅系陶瓷以氧化硅（Si3N4）为基体的陶瓷材料，其特点是抗弯强度和断裂韧性有所提高，抗热冲击性能也较好，适用于加工淬火钢、冷硬铸铁、石墨制品及玻璃钢等材料。3.0刀具材料的种类3）复合氮化硅-氧化铝系陶瓷该材料具有极好的耐高温性能、抗热冲击性能和抗机械冲击性能。其主要特点是加工进给量大，允许高速切削加工，极大提高了生产率。4）聚晶金刚体聚晶金刚体作为切削刀具使用时，烧结在硬质合金基体上，可对硬质合金、陶瓷、高硅铝合金等耐磨、高硬度的非金属和非铁合金材料进行精加工。5）立方氮化硼立方氮化硼硬度和导热性能仅次于金刚石，有很高的热稳定性和良好的化学稳定性，因此适用于加工淬火钢、硬铸铁、高温合金和硬质合金。4.0数控车床的刀具数控车床刀具按进刀方向可分为左进刀、右进刀和中间进刀三种形式；按刀具对工件的加工位置可分为内孔加工、外圆加工和端面加工三种形式；按加工工件形状可分为切槽、螺纹和仿形加工三种形式。4.0数控车床的刀具4.1.1数控车床外圆和端面车刀4.0数控车床的刀具4.1.2数控车床的内孔车刀4.2可转位刀片型号表示规则式中1表示为刀片形状的代码式中2表示为主切削刃后角的代码式中3表示为刀片尺寸公差的代码；式中4表示为刀片断屑及夹固形式的代码；式中5表示为切削刃长度表示方法式中6表示为刀片厚度的代码式中7表示为修光刃的代码；式中8表示为表示特殊需要的代码；式中9表示为进给方向的代码，如代码R表示右进刀，代码L表示左进刀，代码N表示中间进刀；式中10表示为断屑槽型的代码

4.3刀片形状代码

4.4主切削刃后角代码4.5刀片断屑及夹固形式代码4.6刀片尺寸参数与切削刃长度表示方法5.0数控铣床刀具系统数控铣床与加工中心使用的刀具种类很多，主要分铣削刀具和孔加工刀具两大类，所用刀具正朝着标准化、通用化和模块化的方向发展，为满足高效和特殊的铣削要求，又发展了各种特殊用途的专用刀具。5.1数控铣刀与工具系统铣刀结构铣刀的结构分为三部分：切削部分，导入部分和柄部铣刀的柄部为7:24圆锥柄，这种圆锥柄不会自锁，换刀方便，具有较高的定位精度和较大的刚性。5.2数控铣床刀具系统数控铣床工具系统是指连接数控机床与刀具的系列装夹工具，有刀柄、连杆、连接套和夹头等组成。数控机床工具系统能实现刀具的快速、自动装夹。随着数控工具系统的应用与日俱增，我国已经建立了标准化、系列化、模块式的数控工具系统。数控机床的工具系统分为整体式和模块式两种形式。1）整体式工具系统TSG按连接杆的形式分为锥柄和直柄两种类型。锥柄连接杆的代码为JT（图2-6-2）；直柄连接杆的代码为JZ（图2-6-3）。该系统结构简单、使用方便、装夹灵活、更换迅速。由于工具的品种、规格繁多，给生产、使用和管理带来不便。5.2数控模块化刀具系统。5.2数控铣床刀具系统。5.3切削刀具简介

1）孔加工刀具中心钻

用于孔加工定位。麻花钻

主要用于钻削孔。阶梯钻

是一种高效的复合刀具，用于钻削阶梯孔。铰刀

主要用于孔的精加工。镗刀

主要用于扩孔和孔的精加工。孔加工刀具的选用原则1）数控机床孔加工一般无钻模，由于钻头的刚性和切削条件差，选用钻头直径D应满足L/D≤5（L为钻孔深度）的条件。2）钻孔前先用中心钻定位，保证孔加工的定位精度。3）精铰孔可选用浮动绞刀，铰孔前孔口要倒角。4）镗孔时应尽量选用对称的多刃镗刀头进行切削，以平衡径向力，减少镗削振动。5）尽量选择较粗和较短的刀杆，以减少切削振动。5.3数控铣床刀具系统2）铣削加工刀具平面铣刀这种铣刀主要有圆柱铣刀和端面铣刀两种形式。沟槽铣刀最常用的沟槽铣刀有立铣刀、三面刃盘铣刀、键槽铣刀和角度铣刀。模具铣刀模具铣刀切削部分有球形、凸形、凹形和T形等各种形状。组合成形铣刀用多把铣刀组合使用，同时加工一个或多个零件，不但可以提高生产率，还可以保证零件的加工质量。铣刀加工刀具的选用原则1）镶装不重磨可转位硬质合金刀片的铣刀主要用于铣削平面，粗铣时铣刀直径选小一些，精铣时铣刀直径选大一些，当加工余量大且余量不均匀时，刀具直径选小一些，否则会造成因接刀刀痕过深而影响工件的加工质量。2）对立体曲面或变斜角轮廓外形工件加工时，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀