《机械制造工艺》课件-第12次课 轴类零件的加工刀具选择

轴类零件的加工刀具选择专业课程/项目化课程机械制造工艺回顾1.螺纹轴零件加工顺序是什么？

2.加工顺序的安排原则是什么01车削刀具的基础知识刀具材料应具备的性能

1）高的硬度和耐磨性刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在HRC60以上。耐磨性表示抵抗磨损的能力，它取决于组织中硬质点的数量、大小和分布。2）足够的强度和韧性为了承受切削中的压力冲击和振动，避免崩刃和折断，刀具材料应该具有足够的强度和韧性。一般强度用抗弯强度来表示，韧性用冲击值表示。3）高的耐热性（热稳定性）刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。刀具材料应具备的性能

4）良好的工艺性为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性，如切削加工性、铸造性、锻造性、热处理性等。5）良好的经济性其他方面：良好的导热性和耐热冲击性能。刀具材料的导热性能要好，有利于散热；耐热冲击性能好，材料内部不会因受到大的热冲击产生裂纹。常用的刀具材料

（1）高速钢是一种加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。有较高的热稳定性，较高的强度、韧性、硬度和耐磨性；其制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，可锻造，这对于一些形状复杂的工具，如钻头、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等尤为重要，是制造这些刀具的主要材料。目前，生产中所用的刀具材料以高速钢和硬质合金居多。碳素工具钢（如T10A、T12A）、工具钢（如9SiCr、CrWMn）因耐热性差，仅用于一些手工或切削速度较低的刀具。

（1）高速钢高速钢按用途分为通用型（普通）高速钢和高性能高速钢；按制造工艺不同分为熔炼高速钢和粉末高速钢。各类高速钢刀具如下：常用的刀具材料常用的刀具材料

（1）高速钢

1）通用型高速钢：①钨钢典型牌号为W18Cr4V（简称W18）。含W18％、Cr4%、V1％。有良好的综合性能，可以制造各种复杂刀具。淬火时过热倾向小；磨加工性好；碳化物含量高，塑性变形抗力大；但碳化物分布不均匀，影响薄刃刀具或小截面刀具的耐用度;强度和韧性显得不够；热塑性差，很难用作热成形方法制造的刀具（如热轧钻头）。②钨钼钢将钨钢中的一部分钨以钼代替而得。典型牌号为W6MoCr4V2（简称M2）具有良好的机械性能，可做尺寸较小、承受冲击力较大的刀具；热塑性特别好，更适用于制造热轧钻头等；磨加工性也好一些。

高速钢是指含较多钨、铬、钼等合金元素的高合金工具钢。俗名锋钢。

特点：制作简单；硬度高（63～66HRC）耐磨性好耐热性好（约600～

660℃)有足够的强度和韧性有较好的工艺性能承受大的冲击性可制作复杂的刀具：车刀、铣刀、钻头、拉刀但不能用于高速切削常用的刀具材料类别牌号硬度(HRC)抗弯强度(GPa)高温硬度600℃(HRC)通用高速钢W18Cr4V62--663.548.5W6Mo5Cr4V262--664.548W6Mo5Cr4V264--66448.5高性能高速钢

9W18Cr4V

67--68351W12Cr4V4Mo

63--663.251W6Mo5Cr4V2Al

68--693.455W10Mo4Cr4V3Al

68--69354常用的刀具材料

（2）硬质合金由难熔金属化合物（如WC、TiC）和金属粘结剂（Co）经粉末冶金法制成。硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料（约占50％）。如大多数的车刀、端铣刀以至深孔钻、铰刀、齿轮刀具等。它还可用于加工高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料。硬质合金钢刀具:常用的刀具材料

（2）硬质合金碳化物含量较高时，硬度高，但抗弯强度低；粘结剂含量较高时，抗弯强度高，但硬度低。因含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好的金属碳化物，硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性都很高。硬度可达HRA89～93，在800～1000°C还能承担切削，耐用度较高速钢高几十倍。当耐用度相同时，切削速度可提高4～10倍。

唯抗弯强度较高速钢低，冲击韧性差，切削时不能承受大的振动和冲击负荷。常用的刀具材料常用的刀具材料

①钨钴类硬质合金(YG)：用于加工脆性材料(铸铁等)。

②钨钛钴类硬质合金(YT)：用于切屑呈带状的钢料等塑性材料。

③钨钛钽(铌)类硬质合金(YW)

：加工钢、铸铁、有色金属，也能加工高温合金、耐热合金及合金铸铁等难加工材料。

④钛基硬质合金（YN类）：用于铸铁、碳素钢、合金钢。我国常用硬质合金刀具材料YG3、YG6、YＴ1515（3）其他刀具材料①涂层刀具材料：刀具既具有基体材料的强度和韧性，又具有很高的耐磨性。

②陶瓷材料：主要用于钢、铸铁、高硬度材料及高精度零件的精加工。

③金刚石：一般不适宜加工黑色金属，主要用于有色金属以及非金属材料的高速精加工。瑞典ANDVIK公司的聚晶金刚石刀片CDl0

④立方氮化硼(CNB)：目前主要用于加工淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金和一些难加工材料。美国GE公司BZN。日本住友电气公司BN常用的刀具材料常用的刀具材料02车削刀具的种类和选择数控车削加工刀具系统的构成和结构，与机床刀架的形式、刀具类型及刀具是否需要动力驱动等因素有关。刀具选择要求1．数控车削对刀具的要求1)为使粗车能大吃刀、大走刀，要求粗车刀具强度高、耐用度好。2)精车首先是保证加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。3)为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能多地采用机夹刀。4)多数情况下应采用涂层硬质合金刀片。

5)数控车床对刀片的断屑槽有较高的要求，数控车削刀片常采用三维断屑槽。6)数控车床还要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具寿命管理功能。1—切断刀2—左偏刀3—右偏刀4—弯头车刀5—直头车刀

6—成形车刀7—宽刃精车刀8—外螺纹车刀9—端面车刀

10—内螺纹车刀11—内槽车刀12—通孔车刀13—盲孔车刀刀具的应用场景刀具的应用场景常用车刀的种类和用途车刀在结构上可分为以下几种类型：◆①整体车刀◆②焊接车刀◆③焊接装配式车刀◆④可转位机夹车刀◆①整体车刀常用车刀的种类和用途主要是高速钢车刀，俗称“白钢刀”，截面为正方形或矩形，使用时可根据不同用途进行修磨。◆②焊接车刀常用车刀的种类和用途在普通碳钢刀杆上镶焊(钎焊)硬质合金刀片，经过刃磨而成。常用车刀的种类和用途传统焊接刀具

直头车刀弯头车刀75°强力车刀90°偏刀切断刀或切槽刀扩孔刀（通孔）扩孔刀（不通孔）螺纹车刀◆③焊接装配式车刀将硬质合金刀片钎焊在小刀块上，再将小刀块装配到刀杆上，这种结构多用于重型车刀。

1，5—螺钉2—小刀块3—刀片4—断屑器6—刀杆7—支承销常用车刀的种类和用途◆④可转位机夹车刀将硬质合金刀片用机械夹固的方法安装在刀杆上的车刀。◆④可转位机夹车刀将硬质合金刀片用机械夹固的方法安装在刀杆上的车刀。这是目前应用最为广泛的车刀

常用车刀的种类和用途a）三角形b)偏8°三角形c)凸三角形d)正方形e)五角形f)圆形刀片有多种形状常用车刀的种类和用途常用车刀的种类和用途硬质合金可转位车刀的基本结构常用车刀的种类和用途可转位车刀的特点要求特

点目

的精度高刀片采用M级或更高精度等级的；刀杆多采用精密级的；用带微调装置的刀杆在机外预调好。保证刀片重复定位精度，方便坐标设定，保证刀尖位置精度。可靠性高采用断屑可靠性高的断屑槽型或有断屑台和断屑器的车刀；采用结构可靠的车刀，采用复合式夹紧结构和夹紧可靠的其它结构。断屑稳定，不能有紊乱和带状切屑；适应刀架快速移动和换位以及整个自动切削过程中夹紧不得有松动的要求。换刀迅速采用车削工具系统；采用快换小刀夹。迅速更换不同形式的切削部件，完成多种切削加工，提高生产效率。刀片材料较多采用涂层刀片。满足生产节拍要求，提高加工效率。刀杆截形较多采用正方形刀杆，但因刀架系统结构差异大，有的需采用专用刀杆。刀杆与刀架系统匹配。常用车刀的种类和用途刀片的型号及应用常用车刀的种类和用途ISO标准硬质合金刀具刀片形状的表示规则常用车刀的种类和用途

可用于主偏角为60°或90°91°的外圆车刀、端面车刀和内孔车刀。特点：刀尖角小、强度差、耐用度低、只宜用较小的切削用量。正三角形刀片常用车刀的种类和用途正方形刀片

刀尖角为90°。主要用于主偏角为45°、60°、75°等的外圆车刀、端面车刀和镗孔刀。优点：强度和散热性能均有所提高，通用性较好。常用车刀的种类和用途正五边形刀片：

刀尖角为108°。优点：强度、耐用度高、散热面积大。缺点：切削时径向力大，只宜在加工系统刚性较好的情况下使用。常用车刀的种类和用途36外圆车刀螺纹车刀常用车刀的种类和用途外圆车刀

内孔车刀

车外圆槽刀车内圆槽刀03螺纹轴零件的刀具选择走刀路线1.车左端端面（粗精）；2.车左端外圆（粗、半精、精）；3.车右端面（粗精）；4.车右外圆（粗精）；5.车右外割槽（粗精）；6.车右外螺纹（粗精）；7.转孔；8.铰孔；螺纹轴零件的刀具选择45°端面车刀（硬质合金）主偏角93°副偏角95°外圆车刀（硬质合金）螺纹轴零件的刀具选择外割槽刀（硬质合金）外螺纹刀（硬质合金）麻花钻（高速钢）铰刀（高速钢