数控刀具知识

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1、刀刀刀刀 具具具具 知知知知 识识识识 各种刀具材料的硬度和韧性各种刀具材料的硬度和韧性各种刀具材料的硬度和韧性各种刀具材料的硬度和韧性高速钢粉末高速钢涂层高速钢超微粒硬质合金硬质合金涂层硬质合金金属陶瓷涂层金属陶瓷Si3N4Al2O3陶瓷CBN烧结体金刚石涂层金刚石烧结体硬 度韧 性车削加工钢材 铣削加工钢材00.20.40.60.8进 给（mm/刃）100200300400切削速度M/min硬质合金PVD涂层硬质合金CVD涂层硬质合金金属陶瓷00.20.40.60.8进 给（mm/刃）100200300400切削速度M/min金属陶瓷，金色涂层金属陶瓷CVD涂层硬质合金PVD涂层硬质合金硬

2、质合金超硬质工具材料的根本特征超硬质工具材料的根本特征超硬质工具材料的根本特征超硬质工具材料的根本特征 定义与区分：定义与区分： 超硬质工具材料超硬质工具材料是硬质合金、金属陶瓷、陶瓷，是硬质合金、金属陶瓷、陶瓷，CBN烧结体烧结体 和金刚石烧结体等的总称。和金刚石烧结体等的总称。 超硬超硬是超硬质工具材料的略称，但狭义上是硬质是超硬质工具材料的略称，但狭义上是硬质合金的略称。合金的略称。 硬质合金硬质合金指以指以WC碳化钨为主要成分的工具碳化钨为主要成分的工具材料。材料。 超硬质工具超硬质工具用超硬质工具材料制成的工具的总称。用超硬质工具材料制成的工具的总称。 物理特性：物理特性： 外观外观

3、据材质不同而异，例如有灰、黑、金等色。据材质不同而异，例如有灰、黑、金等色。 气味气味无臭。无臭。 硬度硬度硬质合金、金属陶瓷：硬质合金、金属陶瓷：HV5003000Kg/mm2 陶瓷：陶瓷：HV1000 4000Kg/mm2 CBN烧结体：烧结体：HV2000 5000Kg/mm2 金刚石烧结体：金刚石烧结体：HV8000 12000Kg/mm2 成分：成分： 有有W、Ti、Al、Si、Ta、B等的碳化物，氮化物，氧化等的碳化物，氮化物，氧化物，碳氧化物，碳氧化 物及参加其中的物及参加其中的Co、Ni、Cr、Mo等金属成份。等金属成份。 超硬质工具材料使用本卷须知超硬质工具材料使用本卷须知超

4、硬质工具材料使用本卷须知超硬质工具材料使用本卷须知 超硬质材料特硬且脆，故受冲击和过紧的夹紧均易受伤。超硬质材料特硬且脆，故受冲击和过紧的夹紧均易受伤。超硬质材料特硬且脆，故受冲击和过紧的夹紧均易受伤。超硬质材料特硬且脆，故受冲击和过紧的夹紧均易受伤。 超硬质材料热膨胀率与金属不同，为此热套和冷套的超硬质材料热膨胀率与金属不同，为此热套和冷套的超硬质材料热膨胀率与金属不同，为此热套和冷套的超硬质材料热膨胀率与金属不同，为此热套和冷套的制品，当使用温度与设计温度有差异，过高或过低时常易制品，当使用温度与设计温度有差异，过高或过低时常易制品，当使用温度与设计温度有差异，过高或过低时常易制品，当使用

5、温度与设计温度有差异，过高或过低时常易产生裂纹。产生裂纹。产生裂纹。产生裂纹。 超硬质材料会因沾上磨削液，切削润滑液，其它水分超硬质材料会因沾上磨削液，切削润滑液，其它水分超硬质材料会因沾上磨削液，切削润滑液，其它水分超硬质材料会因沾上磨削液，切削润滑液，其它水分等腐蚀而使强度下降，请保管时加以注意。等腐蚀而使强度下降，请保管时加以注意。等腐蚀而使强度下降，请保管时加以注意。等腐蚀而使强度下降，请保管时加以注意。1、刃口缺损：、刃口缺损：在非专业人员看来象是普通的后刀面磨损，实际上普通的后刀面磨损都有细小、光滑的磨损花纹，但是刃口缺损的刀刃口那么呈现凹凸不平的锯齿形。如果刃口缺损没有被充分觉察

6、，它就会开展成切深处切口。2、切深处切口：、切深处切口：当刀片前刀面和后刀面切深方向上产生刃口缺损或局部磨损时，就会发生这种现象。槽状豁口主要是由工件材料状况引起的，易于引起豁口磨损的工件材料状况包括：工件外表具有氧化皮；有磨损特性的高温合金，如镍铁合金；由于预加工而引起的工件表层硬化或硬度在HRC550以上的经过热处理的材料。3、热裂痕：、热裂痕：这些裂痕垂直产生在刀片的切削刃上，是由铣削带来的极端温度变化引起。铣刀每旋转一周，刀片开始切削，温度也随刀片进入切削而迅速上升。在整个切削过程中，不断变化的铁屑厚度也始终改变着切削温度。当刀片推出切削时，空气或冷却液的流动使得刀片在重新进入切削前迅

7、速冷却。上述温度变化在刀片中产生可以导致热裂的热应力。在非专业人士看来，深度的裂痕象普通的刃口缺损。4、积屑瘤：、积屑瘤：这种现象是工件材料的表层粘附在刀片的上外表。高硬度的金属粘附物周期性地脱落，沿切削刃产生不规那么凹陷。这给工件和刀片都带来危害。由于积屑瘤的产生，切削力也将会被增加。5、月牙洼磨损：、月牙洼磨损：是指刀片前刀面上产生的相对光滑、规那么的凹槽。月牙洼磨损有两种成因：粘在刀片前刀面上的金属材料被剥落，带走了刀片表面的微小碎屑。刀片外表的铁屑流动导致摩擦热积累。最后，这些摩擦热积累将会降低刀片切削刃后的强度并且带走刀片上微小的颗粒，直至出现明显的月牙洼。月牙洼磨损在铣削上很少见，

8、但在加工钢和铝合金铸铁时会发生。假设月牙洼磨损变得很严重，那就会有崩刃的危险，甚至刀片完全报废。6、后刀面磨损：、后刀面磨损：均匀的后刀面磨损因为其可预见性而成为刀片磨损中较好的形式。后刀面磨损过大增加了切削力，而且导致工件外表粗糙度不良。当磨损以让人无法接受的速度发生或无法估计时，必须检查的关键因素是：切削速度、进给，刀片材质和刀片/刀盘几何外形。7、综合因素；、综合因素；当磨损、刃口缺损、热裂和崩刃都同时出现时，机床操作工必须检查正常的进给、切削速度和切削深度调整量以外的原因，找到问题的根源。重新检查切削速度，进给和切削深度等参数，以确保准确性，但是也应该仔细地检查系统的刚性，看是否有松动

9、和磨损的零件。合理选择刀具合理选择刀具合理选择刀具合理选择刀具 降低加工本钱降低加工本钱降低加工本钱降低加工本钱人 工 费 增 加劳动时间缩短熟练工人不足设备费用增高产 量 增 大加工表面质量提高尺 寸 精 度 提 高提 高 寿 命高 效 切 削建立工具系统高 精 度 化省力无人化经济刀具转位刀片M 级 化提高耐磨性耐脆性损伤耐熔附性通用性高 速 切 削大进给切削大切深切削复 合 化多 刃 化快 速 更 换提高转位精度刀刃调整机构夹 紧 刚 性传送装置NC机床专用机床自动装卸料减少工具费用缩短实际切削时间切屑处理缩短辅助时间降低加工成本降低加工成本切屑处理对生产率的影响切屑处理对生产率的影响切

10、屑处理对生产率的影响切屑处理对生产率的影响切 削刀 具切屑产生切屑处理良好切屑处理不良NC机床自动机床重切削大进给放热效果操作者安全无人化省力化高效切削表面质量精度保持切屑缠绕高热切屑堵塞操作者不安全机床运率下降工具损伤表面质量精度恶化生产率提高生产率下降切切切切 屑屑屑屑 的的的的 处处处处 理理理理切屑的碎断切屑变脆切屑厚度增加改变切屑厚度产生薄弱部分使切屑分割断开强制碎断减少切屑卷曲半径钢中加入使切屑成脆性的元素（易切削钢）加以适当处理加以适当处理降低切削速度提高进给量减小余偏角减小前角摆动切削振动切削继续进给改变进给量改变切削速度（预先切槽切削法）在工件上预先切槽切削刃上有缺口降低断屑

11、槽宽度刀片前面上做出凸起物 切削加工的目的：切削加工的目的： 缩短加工时间，延长刀具寿命，提高加工精度，因此应很 好考虑工件的材料、硬度、形状和状态，机床的性能，选 定刀具，并有必要选择高效率的切削条件。 切削速度切削速度 切削速度对刀具的耐用度影响很大，提高切削速度，使切削温度上升，从而使刀具耐用度大大缩短。由于工件材料种类与硬度不同，切削速度也不同，为此需要选定与之相应的刀具材料。 切削速度的影响切削速度的影响 1、切削速度提高20%，刀具的耐用度降至原来的1/2； 切削速度提高50%，刀具的耐用度降至原来的1/5。 2、低速切削时，易产生震动，刀具耐用度亦低。 进给量在车削时工件转一转，

12、车刀前进的量即进给量。在铣削时铣刀转一转，工作台前进的量即进给量。假设以刀刃数除之，该数值即为每刃进给量。进给量与加工外表粗糙度有很大关系，通常是按外表粗糙度要求决定进给量 进给量的影响1、进给量小，后面磨损大， 刀具耐用度很快降低。2、进给量大，切削温度生高， 后面磨损增大，但它对刀 具耐用度的影响比切削速 度小。3、进给量大，加工效率高。后刀面磨损切深：Ap=1.0mm进给量（mm）切削条件 被削材料：SNCM431(200HB) 刀具材料：STi10T刀具形状：0-0-5-5-35-35-0.3mm切削速度：Vc=200m/min切削时间：Tc=10min车削钢时进给量变化与后面磨损的关

13、系 切深切深切深是根据工件的余量、形状、机床功率、刚度及刀具的刚度 而决定。3、切削铸铁外表和黑皮外表层时，应该在机床功率允许的条件下，尽 切深的影响切深的影响1、切深变化对刀具寿命影响很大。2、切深小，微切深时，会造成刮擦，只切削加工硬化层，是刀具耐用度降低的主要原因。量增大切深，不然切削刃尖端就会因切削工件外表硬化层，杂质而使切削刃发生崩刃，发生异常磨损。0.30.20.10.06 0.080.10.20.30.60.030.4后刀面磨损切深（mm）切削条件 被削材料：SNCM431(HB200) 刀具材料：STi10T刀具形状：0-0-5-5-35-35-0.3mm进给量 f =0.20

14、mm/rev切削速度 vc=200m/min切削时间Tc=10min车削钢时切深变化与后面磨损的关系粗车黑皮表面层切屑排出与前角的关系 前角前角前角对切削力、切屑排出、切削热和刀具耐用度影响很大。 前角的影响前角的影响1、正前角大，切削刃锋利。2、正前角大10，切削功率减少1%。3、正前角大，刀头强度下降，负前角过大，切削力大。50 10020061020305080100200前角100前角60前角150磨钝标准VB=0.4mm切削速度（m/min）耐 用 度 时 间（min）切深：1mm 进给量：0.32mm/rev切削条件刀片材料：STi10被削材料：SK5前角与耐用度的关系-15-10

15、-50510152025500600100120140100120140切削速度(m/min)主切削力(Kg)切削温度0C主切削力前面上的平均温度切削速度磨钝标准：VB=0.4mm切 深：1mm进给量=0.32mm/rev切 深：2mm进给量：0.2mm/rev切削速度：100m/min切 深：2mm进给量：0.2mm/rev切削速度：100m/min前 角（0）切削条件被削材料：sk5 刀片材料：STi10T 刀具形状：0-Var-5-5-20-20-0.5mm前角变化对切削速度、主切削刃和切削温度的影响干式切削 后角后角 后角使刀具后面与工件减少摩擦，使刀尖具有自由切入工件的功能。后角使刀

16、具与工件有间隙，它与后面磨损有很大的关系后角的影响1、后角大，后面磨损小。2、后角大，刀尖强度下降。0.050.10.20.3306080100120150200切削速度VC=200m/minVC=200VC=50后面磨损宽度（mm）后角（）刀片材料：STi20 切削时间20min 切削条件被削材料：SNCM431（200HB）切深：1mm 进给量：0.32mm/rev 刀具形状：0-6- - -20-20-0.5刀具后角的变化与磨损量的关系后角前角60 余偏角余偏角 Kr Kr 余偏角为: 90 0 _主偏角，其作用是缓和冲击力，对背向力、进给抗力及切削厚度产生影响。余偏角与切削厚度的关系余

17、偏角与切削厚度的关系 B：切削宽度f ： 进给量h ；切削厚度Kr ：余偏角余偏角的影响余偏角的影响 1、进给量相同，余偏角大，与切削接触长度增加，切削 厚度变薄，切削力分散在长的切削刃上使刀具耐用度 增加。2、余偏角大，分力 a增加， 在加工细长轴时，常易产 生挠曲。3、余偏角大，切屑处理性能 变差。4、余偏角大，切削厚度变薄，切削宽度增加，难以 使切屑碎断。 切削力切削力A分解为分解为a和和aAAaa10015020030034568102030406080切削速度 m/min余偏角与刀具耐用度的关系余偏角与刀具耐用度的关系耐 用 度 时 间(min)被削材：SCM440刀具材料：STi1

18、20切 深：3mm进给量：0.2mm/rev干式切削 余偏角00 余偏角00 副偏角副偏角 Kr Kr可减少刀具与已加工外表的摩擦，一般为可减少刀具与已加工外表的摩擦，一般为515副偏角的影响：副偏角的影响：1、副偏角小，切削刃强度增加，但刀尖容易发热。2、副偏角小，背向力增加，易产生振动。3、粗加工时，副偏角取小些、精加工时取大些。4、有时，为了提高已加工外表质量，生产中还常使用刃倾角为0的带有修光刃的刀具，其修光刃宽应大于进给量F。副偏角 刃倾角刃倾角刃倾角是在切削平面中主切削刃与基面之间的夹角，表示前面倾斜的角度。重切削时，切削开始点的刀尖上承受很大的冲击力，为防止在刀尖上承受该力，防止脆性损伤，故需有刃倾角。 根据国际标准规定，当刀尖是主切削刃上最低点时，刃倾角为负值；当刀尖是主切削刃上最高点时，刃倾角为正值。一般推荐车削为35，铣削为1015。刃倾角为负值时，切削流向与进给方向相反，可能缠绕、擦伤已加工外表，但刀头强度较好，常用于粗加工。刃倾角为正值时，切屑流向与进给方向一致，但刀头强度较差，适用于精加工。