刀具的系统、分类、材料

刀具-----工业的牙齿瑞利公司-技术质量部2011年3月14日目录知识点课时第一章刀具的系统、分类、材料0.8H第二章刀具参数（钻头、铣刀、铰刀）1.2H第三章刀具设计、涂层、面铣刀0.8H第四章刀具使用问题及对策1.2H刀具系统数控机床上所使用的数控刀具已经不是普通机床“一机一刀”的模式，而是多种不同类型的刀具同时在数控机床上轮换使用，来达到自动换刀和快速换刀的目的。因此，对“数控刀具”的含义应该理解为“数控刀具系统”。第一章

数控刀具系统除了包括机床的自动换刀机构外，为了保证刀具的可互换性，还必须有刀柄和工具系统。刀柄的作用有：准确地安装各种刀具；满足在机床主轴上的自动松开和拉紧定位；在刀库中的存储识别；机械手的夹持。

链轮式自动换刀系统转盘式自动换刀系统机械手夹持常用刀柄面铣刀刀柄整体钻夹头刀柄常用刀柄镗刀柄常用刀柄常用刀柄ER弹簧夹头刀柄ER弹簧夹头侧压式立铣刀柄刀具的要求与特点数控机床+优质切削刀具=发挥最佳作用。选择好的刀具是：保证加工质量、提高加工效率的重要环节。

要有高的切削效率要有高的精度和重复定位精度

要有高的可靠性和耐用度

可靠的断屑和排屑措施要有在线监控及尺寸补偿系统实现刀具尺寸的预调和快速换刀刀具标准化、模块化、通用化及复合化数控刀具的要求

此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得比较合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。目前，发动机公司用得最普遍的是硬质合金刀具。数控刀具的特点

加工中心能兼作粗精加工。因此粗加工时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗加工的大背吃刀量、大进给量的要求。精加工时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。分类

按结构分刀具种类按材料分

按加工工艺分按结构来分

整体式镶嵌式内冷式

减振式机夹可转位式按加工工艺来分

高速钢刀具硬质合金刀具立方氮化硼刀具陶瓷刀具聚晶金刚石刀具按制造材料分按加工工艺来分

车刀

钻刀（钻头）

镗刀

铣刀

零件不同表面加工时的切削运动外圆车刀内孔车刀螺纹车刀常用车刀整体硬质合金铣刀常用铣刀面铣刀方肩铣刀仿形铣刀三面刃和螺纹铣刀铰刀钻头丝锥钻削刀具粗镗刀精镗刀镗削刀具材料发动机制造用刀具制造用发动机缸体、框架常用材料：铸铁灰铸铁–碳以石墨的形式存在，石墨呈片状。抗拉强度和塑性都很低，这是石墨对基体的严重割裂所导致。石墨的强度韧性极低，相当于钢基体上的裂纹和空洞，减少有效面积，同时引起应力集中。有良好的切削加工性能。常用来制造缸体、框架。

球墨铸铁–石墨呈球状，使其具有很高的强度,又有良好的塑性和韧性，综合机械性能接近于钢。在汽车行业内甚至可用来代替结构钢,如用来做凸轮轴和曲轴等。常用于制造曲轴、凸轮轴。发动机缸盖常用材料：铝特性

含硅量为5%至10%的铝合金-可用作压铸件,如汽缸盖和发动机壳体等

含硅量大于10%的铝合金-可用作锻件和压铸件,如刹车鼓,汽缸套和复合铸件等刀具切削部分的材料要求：

要有高的硬度和耐磨性要有足够的强度和韧性

要有高耐热性

较好的导热性良好的工艺性数控刀具的材料高速钢

钨钴类钨钛钴类Mo系高速钢W系高速钢硬质合金钨钛钽（铌）钴类陶瓷

纯氧化铝类（白色陶瓷）

SiN添加类（黑色陶瓷）

立方氮化硼(CBN)

聚晶金刚石(PCD)

碳素工具钢碳素工具钢是含碳量较高的优质钢（含碳量0.7%—1.2%）淬火后碳度较高的耐热性较差。在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素形成合金工具钢。可适当减少热处理变形和提高耐热性。由于这两种材料的耐热性较低，目前主要用来制造一些切削速度不太高的手动工具，如锉刀、锯条，较少用来制造其它刀具。高速钢W（钨）系：W与Fe、Cr（铬）形成高硬度的碳化物，可以提高钢的耐磨性。Mo（钼）系：与W基本相同，并能减少碳化物的不均匀性，细化碳化物颗粒，增加钢对机械能的吸收能力高速钢具有较高的热稳定性，在切削温度高达到500~650℃尚能进行切削。与碳素工具钢和合金工具钢相比，高速钢能提高切削1~3倍，提高刀具耐用度10~40倍。它可以加工从有色金属到高温合金的范围广泛的材料。

高速钢(HSS)刀具过去曾经是切削工具的主流，各国曾大力开发了各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具，其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面有着优良的综合性能。

在切削某些难加工材料以及在复杂刀具，特别是切齿刀具、拉刀和立铣刀造中仍有较大的比重。但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质合金工具代替。高速钢刀具硬质合金硬质合金是由难熔金属碳化物（如WC、TiC等）和金属粘结剂（如Co、Ni等）经粉末冶金方法制成的。这些碳化物都有熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好等特点，因此，硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高。切削性能比高速钢高得多，刀具耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时，切削速度可提高4~10倍。允许切削温度可达800~1000℃，切削速度可比高速钢高十几倍。但其抗弯强度和冲击韧性较高速钢低的多。因此，硬质合金刀具不能像高速钢刀具那样能够承受大的切削振动和冲击负荷。硬质合金刀具普通硬质合金新型硬质合金超细晶粒硬质合金涂层硬质合金金属陶瓷粒径在1μm以下，这种材料具有硬度高、韧性好、切削刀可靠性高等优异性能保持了普通硬质合金机体的强度和韧性，又使表面有很高的硬度和耐磨性，减少摩擦系数和切削力，降低切削温度TiC(N)基硬质合金，其性能介于陶瓷和硬质合金之间目前硬制合金的颗粒尺寸大小粗糙型中等型精细型亚超细型超细型

4-6μm2-4μm1-2μm0.5-0.9μm0.2-0.5μm

平均粒度

4.5μm3.2μm1.5μm0.8μm0.5μm

硬度（HRA）

8890919293为什么硬制合金有不