职业技师鉴定论文
刀具的选用及设计
姓名：
所报工种：加工中心操作工
申报等级：二级
号：
所在单位：
目录
摘要 (1)
关键词 (1)
前言 (1)
1刀具的选择 (1)
1.1 刀柄的选择 (1)
1.2 刀具的选择 (2)
1.3 切削用量的确定 (3)
2 螺纹铣刀的设计 (3)
2.1刀具材料的选择 (4)
2.2刀杆截面尺寸的确定 (4)
2.3刀尖尺寸和刀具几何角度的计算 (5)
2.4切削用量的选择................................................................................... . (6)
总结 (7)
参考文献 (8)
【摘要】：刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比，在加工精度、加工效率等方面具有极大优势。
【关键词】:选用刀具梯形螺纹加工效率
刀具的选用及设计
前言
在现代生产中，随着零件材料的不同，对用到的刀具也有不同的要求，加工中不仅应保证高的制造精度和表面质量，而且要保证加工的效率。随着技术的不断深入，可以根据加工的需要设计特殊的刀具，本文简述了加工中心刀具的不同种类，对选择方法进行了详细的讨论，指出了加工中心刀具选择的基本思路和应注意的问题。本文根据加工的实际需要设计了专用的螺纹铣刀，并且投入生产。
1.刀具的选择
刀具选择总的原则是：刀具的安装和调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在保证安全和满足加工要求的前提下，刀具长度应尽可能短，以提高刀具的刚性。
1.1刀柄的选择
在加工中心机床上，各种刀具分别装在刀库中，按程序的规定进行自动换刀。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的刀具能迅速、准确地装到机床主轴上。编程人员应充
分了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。
加工中心机床所用的刀具必须适应加工中心高速、高效和自动化程度高的特点，其刀柄部分要联接通用刀具并装在机床主轴上，由于加工中心类型不同，其刀柄柄部的型式及尺寸不尽相同。JT （ISO7388）表示加工中心机床用的锥柄柄部（带有机械手夹持槽），其后面的数字为相应的ISO 锥度号，如50、45、和40分别代表大端直径为69.85、57.15和44.45毫米的7：24锥度。ST（ISO297）表示一般数控机床用的锥柄柄部（没有机械手夹持槽），数字意义与JT类相同。BT（MAS403）表示用于日本标准MAS403的带有机械手夹持槽联接。
加工中心刀具的刀柄分为整体式工具系统和模块式工具系统两大类。模块式工具系统由于其定位精度高，装卸方便，连接刚性好，具有良好的抗振性，是目前用得较多的一种型式，它由刀柄、中间接杆以及工作头组成。它具有单圆柱定心，径向销钉锁紧的联接特点，它的一部分为孔，而另一部分为轴，两者之间进行插入连接，构成一个刚性刀柄，一端和机床主轴连接，另一端安装上各种可转位刀具便构成一个工具系统。根据加工中心类型，可以选择莫氏及公制锥柄。中间接杆有等径和变径两类，根据不同的外径及长度将刀柄和工作头模块相联接。工作头有可转位钻头、粗镗刀、精镗刀、扩孔钻、立铣刀、面铣刀、弹簧夹头、丝锥夹头、莫氏锥孔接杆、圆柱柄刀具接杆等多种类型。可以根椐不同的加工工件尺寸和工艺方法，按需要组合成铣、钻、镗、铰、攻丝等各类工具进行切削加工。
1.2刀具的选择
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很能密，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。
在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两种，共包括16种不同用途的刀柄。
在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行二维轮廓精加工，后进行曲面精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
1.3 切削用量的确定
合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成
本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
1)切削深度t。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。
2)切削宽度L。一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控加工中，一般L的取值围为：L=（0.6～0.9）d。
3)切削速度v。提高v也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoVA时，v可采用8m/min左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时，v可选200m/min以上。
4)主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度v来选定。计算公式为：n=1000v/3.14159d 式中，d为刀具或工件直径（mm）。
( 数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。)
5)进给速度vF 。vF应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。vF的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时，vF可选择得大些。在加工过程中，vF也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。
2 螺纹铣刀的设计
某公司制一批美国化工厂用的阀体和阀盖，两者的毛坯均为铜镍合金铸件，其中阀盖需加工一处3/4—6ACME英制梯形螺纹（图1）。
该梯形螺纹具有径小，螺距大，牙槽深等特点。起初采用传统螺纹加工方法，即用普通螺纹车刀加工螺纹，加工过程中出现撞刀、粘刀等现象，加工效率极差，且加工质量得不到保证。后改用数控加工中心，配以专门设计加工的铣刀铣削此螺纹，加工提高了近10倍。
螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比，由于加工始终产生的是短切屑(对任何材料都是如此)，且铣刀留有排屑的空间，因此不存在切屑处置方面的问题。在加工精度、加工效率方面具有极大优势。
2.1 刀具材料的选择
由于阀盖是铜镍合金铸件，材料具有很高的韧性，易粘刀，且铣削加工过程断断续续，刀具受到较大的冲击力，切削过程伴有大量的热量产生，刀具材料具要有较好的红硬性，综合以上因素选择硬质合金YG8作为刀具材料。
2.2 刀杆截面尺寸的确定
硬质合金螺纹铣刀的选择通常有整体硬质合金刀具和带硬质合金转位刀片等几种，前者适用加工较小的直径围，而且其生产率比后者更高，根据工件加工的实际情况宜采用整体硬质合金刀具。由于该梯形螺纹的径小，切深大，铣削时刀具切削抗力大，对刀具刀杆有较高的强度要求，因此宜
选用尽量大的圆形刀杆截面尺寸，确保刀具强度（图2）。
刀杆直径计算如下：
刀杆直径d＝14.5－（20－14.95）－0.12×2＝9.21
2.3 刀尖尺寸和刀具几何角度的计算
为了提高刀头强度，改变刀头加工方法，在刀头和刀杆转角处采用圆弧连接，增加刀头截面面积。（图3）。
螺纹铣刀的刀尖尺寸决定了梯形螺纹的牙形。刀尖宽度小了，则削弱了刀具刀尖强度；刀尖宽度大了，加工后的梯形螺纹中径尺寸会偏小，会偏离公差要求，因此要选择合理的刀尖宽度。根据梯形螺纹的公差要求，刀尖宽度尺寸计算如下（图4）：
刀尖宽度X＝4.223÷2－（20－17）÷2×tan14.50×2＝1.34
根据加工经验，刀尖宽度X圆整为1.30。
由于此梯形螺纹的螺旋角大，且工件材料的韧性高，加工螺纹时宜采用较大后角的刀具，使刀具刃口容易切入工件材料，也减小刀具对工件材料的挤压（图5和图6）。
根据计算，中径上螺旋角为4.530，设刀具工作后角为150，则左刀刃后角为19.530，右刀刃后角为10.470。
2.4 切削用量的选择
根据刀具材料和工件材料，在冷却液充分的条件下选择合理的切削用量。
切削速度V＝14.5×3.14×3000/1000＝137m/min；进给量f＝0.04mm/r（若走刀量少于0.02mm，则会加快刀具切削刃磨损，若超过0.05mm，则因刀具三面吃刀，切削抗力大，刀头强度不够。）；切削深度h＝（20－14.95）÷2＝2.525mm；切削时间T＝28÷4.233×20×3.14÷0.035×3000＝3.96min
随着产品市场的竞争的激烈，新产品和新材料层出不穷，一些传统的螺纹车削和丝锥、板牙已无法满足生产的需要。在数控技术高度发达的今天，采用加工中心，并配以螺纹铣刀加工螺纹，从根本上改变了螺纹的加工工艺方法，必将得到更广泛的应用。
［1］龚雯《电网无功补偿实用技术》[M]化学工业
［2］长明《加工中心操作工工作手册》[M]化学工业
［3］罗辑《数控加工工艺及刀具(高职高专系列教材)》[M]大学
［4］陆剑中家宁《金属切削原理与刀具（第4版）》[M]高等教育
［5］《攻丝还是螺纹铣的分界线》[M]中国机电企业网
金属切削刀具的发展历史与现状 前言 刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。刀具技术的进步，体现在刀具材料、刀具结构、刀具几何形状和刀具系统四个方面，刀具材料新产品更是琳琅满目。当代正在应用的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石。其中，高速钢和硬质合金是用得最多的两种刀具材料，分别约占刀具总量的30%～40%和50%～60%。本文将介绍刀具的发展历程，发展现状，并对未来刀具的发展法相作出分析。 刀具的发展历史 刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。 中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。 然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和.怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。 在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。 由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949～1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。 刀具的发展现状 任何一个强大的国家都必须具有包括金属切削加工在内的强大制造业基础。在整个21世纪中，金属切削加工仍是机械制造业的主导方法，切削加工(包含磨
数控刀具材料及选用，再也不用盲目选刀 加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。 一. 刀具材料应具备基本性能 刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此，刀具材料应具备如下一些基本性能： (1) 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 (2) 强度和韧性。刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。 (3) 耐热性。刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。 (4) 工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。 二.刀具材料的种类、性能、特点、应用 1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用 金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。 ⑴金刚石刀具的种类 ①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002靘，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。 ②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石
目录 1 先进刀具使用现状 (1) 1.1 刀具的材料 (1) 1.2 刀具涂层技术 (2) 1.3 立铣刀、丝锥、钻头等传统刀具进入高速切削发展阶段 (4) 1.4 可转位刀具的新进展 (4) 1.5 切削加工新的配套技术 (5) 2 先进刀具的发展趋势 (7) 2.1 数控切削技术的发展对刀具工业提出了更高的要求 (7) 2.2 刀具新技术、新结构、新品种的发展及趋势 (8) 2.3 与刀具相关新技术的发展 (10) 附录：参考文献 (12)
1 先进刀具使用现状 1.1 刀具的材料 当前，刀具材料进展的主要特点是：一方面硬质合金取代高速钢成为主要的刀具材料；另一方面超硬刀具材料使用比重大幅增加。 1.硬质合金基体方面 硬质合金新牌号的开发越来越具有很强的针对性,如美国Kennametal公司 仅针对不同被加工材料的车削加工牌号就有：加工钢材的KC9110、加工不锈钢的KC9225、加工铸铁的KY1310、加工耐热合金的KC5410、加工淬硬材料的KC5510、加工非铁材料的KY1615，新牌号比原牌号平均可提高切削效率15%～20%。山高公司推出的加工铸铁的TK1000、TK2000新牌号，可提高切削速度20%～30%，而该公司为加工钢件开发的TP3000在重切削、断续切削、大进给的应用中则有很好的可靠性。 铸铁和不锈钢是目前两种应用较多的工件材料，然而两者的可加工性有很大的差异，很多公司都开发出了加工这两种材料的专用牌号。如株洲钻石切削刀具股份有限公司开发的黑金刚刀片系列，是专门加工铸铁的硬质合金刀片，包括可干式高速加工灰铸铁的YBD052、可高速加工球墨铸铁的YBD102、可用于中高速或铣削的YBD152及适用中低速湿式铣削或断续条件下车削的YBD252等牌号。这些新牌号比原有的牌号可提高切削速度30%～40%，使用寿命可提高将近40%～50%。在加工不锈钢方面，瑞典Sandvik公司车削奥氏体不锈钢的GC2015是具有梯度区的抗塑性变形和改进热硬性的基体，加上专为此牌号而设计的 TiN-TiN/Al2O3(多层)-TiCN涂层，并对涂层表面进行平滑处理，提高了抗磨料磨损、抗剥落、抗积屑瘤的能力。而韩国KORLOY公司的PC9530为铣削不锈钢的牌号，采用超细颗粒的基体和PVD涂层。 2.在新牌号的开发中重视基体和涂层的优化组合 对于适合高速加工的牌号，其基体应有较高抗塑性变形的能力和富钴的表层及抗月牙磨损的涂层；对于适合断续切削的牌号，基体和涂层都要有较好的韧性。Sandvik公司车削铸铁的专用牌号GC3205、GC3210、GC3215为CVD涂层硬质合金，
现代工程材料成形与机械设计制造基础——《关于新型刀具材料论文》 目录 摘要: (1) 关键词： (2) 简析刀具材料和性能 (2) 一、刀具材料应具备的性能 (3) 二、现代新型刀具材料 (4) （一）高速钢 (4) （二）硬质合金 (5) （三）涂层刀具 (7) （四）陶瓷 (9) （五）超硬刀具材料 (9) 展望强度最高的物质——石墨烯，氮化碳（β—C3N4） (11) 摘要: 随着工件材料的力学性能不断提高，产品的品种和批量逐渐增多，加工精度的要求日益提高，工件的结构和形状不断复杂化和多样化，各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。以下让我来论述了刀具和刀具材料回顾早期机械制造中的刀具材料，重点阐述现代产品加工中所用新型刀
具材料（高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料）的性能及其应用范围。对二十一世纪新型刀具材料发展的动向作出预测和展望。 关键词：刀具材料；新型；常用刀具；展望。 刀具材料的发展在人类的生活、生产和战争中有着很大的重要性。在古代，“刀”和“火”是两项最伟大的发明，它们的发明和应用是人类登上历史舞台的重要标志。刀具材料的进步曾推动着人类社会文化和物质文明的发展。例如，在人类历史中曾有过旧石器时代、新石器时代、青铜器时代和铁器时代等。 材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素。其中，刀具材料的性能起着关键作用。20世纪是刀具材料大发展的历史时期。各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。 简析刀具材料和性能 刀具材料应具备的性能 刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工成本、加工质量、以及刀具耐用度影响很大。使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右;20世纪初出现了高速钢刀具材
先进刀具推广应用内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
提高先进刀具在我国制造业中的广泛应用 摘要：本文简要叙述了先进刀具在我国制造业中的应用现状，分别从机械制造企业和工具企业两方面着重讲述了提高先进刀具在我国制造业中的广泛应用的措施，以此来提高我国制造工业的加工效率和效益。 关键词：先进刀具刀具推广刀具管理 1制造业中先进刀具的应用现状 2005年，美国消费机床58．2亿美元，消费刀具30亿美元；同一年我国消费机床107．8亿美元，而消费刀具仅17亿美元。这种反差明显说明在我国，先进切削技术和高效刀具提高生产效率的作用未被重视，反而被大大地低估了。机械制造厂应改变观念，重视使用现代高效刀具，充分认识并努力推广应用先进切削技术和高效刀具，提高加工生产效率和效益，降低成本，加强企业的竞争力，已是我国机械制造业发展所面临的、迫切需要解决的重大问题。 制约我国切削技术和刀具工业快速发展的原因是企业对刀具的使用停留在落后的传统观念，即采用廉价刀具来控制成本，而不是用高效刀具提高加工效率来降低成本。很多企业花了大价钱买了高效数控机床，却舍不得再花不多的钱购买高效先进刀具，致使切削技术落后，机床加工效率甚低。这实际上是省了小钱，却浪费了昂贵的机床工时，得不偿失。现代切削技术和高效先进刀具，是制造业提高生产效率和效益的最重要、最活跃因素之一。 2先进刀具在机械制造企业中的推广和管理 2.1先进刀具在机械制造企业中的推广
先进刀具推广是一项重要的工艺技术和管理工作，为有效推动先进刀具推广应 用并保证可持续发展，必须建立建全组织机构，完善运行机制。 先进刀具推广流程图： 1）建立科学、规范的先进刀具推广运行机制。 工艺部门内将先进刀具推广业务并入工装设计专业，使先进刀具推广纳入正常的技术业务范畴。刀具推广工作与工装设计业务合并后，工装设计人员能及时与刀具推广员交流，充分了解刀、辅具的最新发展技术，增强专用工装特别是自制刀具设计的实用性。借助于工装设计的技术力量，进一步促进刀具推广工作深入。刀具推广业务归口后，便于工艺技术准备和工装设计紧密结合，工艺人员在技术报价和工艺准备中发现难题，及时与刀具推广员联系，制订解决方案，刀具推广员与工艺人员共同攻关，发挥出解决加工难题的综合技术能力。建立新增设备刀附具配置审核制度和制定各类设备基本配置和特殊配置标准，保证刀辅具配置统一并在设备投产之前采购到位。规范先进刀具引进试验及管理。在计划审核中，归口部门从分厂设备、加工产品特点出发，综合考虑各主流品牌刀具技术、服务优势、刀具性价比以及现有刀具使用情况，以技术为先导，以提高加工效率、降低刀具使用成本为宗旨，做到优化刀具品牌、刀型和数量，使配置刀具满足生产需要，杜绝无效引进、实现资源共享。建立技术归口与采购部门联系制
新型刀具材料 重庆大学本科学生课题论文 新型刀具材料 学生： 学号： 指导教师： 专业：机械制造及其自动化专业重庆大学机械工程学院
新型刀具材料[在此处键入] [在此处键入] 摘要 随着科学与工业的发展，机械加工技术正朝着高效率、高精度、高柔性和绿色制造的方向发展。于此同时，机械加工技术的运用范围也越发广泛，无论是在航空航天，模具生产和汽车制造等领域都能看到机械制造的影子。然而随着工件材料的力学性能的不断提高，加工精度的要求日益的提高，以及各种新型难以加工的材料的出现，对加工技术的要求也越来越高。要想使一样加工技术得到改革，产生质的飞跃，刀具作为基本组成之一，人们也对其提出了更高的要求。故本文，我们将着重介绍各种的新型刀具材料，及其相关知识。 关键词 稀土硬质合金、陶瓷、超硬刀具材料
新型刀具材料 一、新型刀具材料的基本要求 刀具材料性能的优劣是影响切削加工能否正常运作的直接原因。为了适应当今社会更高的要求，新型刀具必须在保证提高加工效率和加工质量的同时，降低加工费用。材料、结构和几何形状是决定刀具加工性能的三个重要因素。其中，刀具材料最为重要。刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工成本、加工质量以及刀具使用寿命等都影响很大。 性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。造成刀具损坏最主要的原因是切削力和切削温度作用下的机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等磨损和破损。 因此高速切削刀具材料最主要的要求是高温时的力学性能、热物理性能、抗粘结性能、化学稳定性(氧化性、扩散性、溶解度等)和抗热震性能以及抗涂层破裂性能等。 本文主要介绍的新型刀具材料主要分为以下几类： （一）稀土硬质合金；（二）陶瓷刀具材料；（三）超硬刀具材料。二、稀土硬质合金 添加稀土元素的硬质合金是刀具材料新品种之一。稀土元素是指化学元素周期表中原子序数57～71（从La到Lu），再加上21和39（Sc和Y），共17个元素。将某些稀土元素，以一定方式，微量添加到传统的硬质合金牌号中，即可有效地提高它们的机械性能与切削性能。稀土对硬质合金的作用机理主要有：1.抑制Co 粘结相的相变和固溶强化；2. 控制 WC 晶粒的不均匀长大、细化晶粒；3. 富集杂质元素，改变其分布形态，净化界面；4. 影响合金中孔隙度和孔隙尺寸。 常见的稀土硬质合金主要有： 1.稀土硬质合金YG8R 此类合金有硬质合金YG8改进得到，YG8R主要用于铸铁和有色金属的粗加工。经过测试，用YG8R和YG8硬质合金车削灰铸铁HT200(硬度HB170～180)，v=80m/min，ap=2mm，f=0.3mm/r。YG8R的使用寿命为YG8的1.5～2倍，且抗冲击性能有所改善。 2.稀土硬质合金YT14R 在YT14硬质合金中添加了Ce、Y等稀土元素后，可得到稀土硬质合金YT14R。YT14R主要用钢材的半精加工。添加稀土元素后硬质合金的组织比较致密；室温硬度和高温硬度有所改善；断裂韧性和抗弯强度显著提高，分别提高20%和10%以上。 3.稀土硬质合金YW1R YW1R和YW1刀具车削不锈钢1Cr18Ni9Ti(抗拉强度sb=0.55GPa)和高温合金GH3128(sb=0.84GPa)，v=30～60m/min，ap=0.7～1.5mm，f=0.08mm/r。YW1R的使用寿命为YW1的2倍以上，且已加工表面质量略有改善。 由此，我们可以看出稀土硬质合金的冲击韧性、抗弯强度及工作时的抗冲击
剃齿刀修形新方法 许成强 0801011431 摘要: 剃齿是齿轮齿形精加工的高效传统工艺, 分析剃齿的原理及剃齿过程存在的问题, 提出一种用齿轮式金刚石修磨轮修形剃齿刀的新方法, 并说明制作金刚石修磨轮的方法,通过试验证明可行。 关键词: 剃齿; 修形; 齿轮式金刚石修磨轮 1 剃齿的基本原理 剃齿是利用一对交错斜轴齿轮啮合时齿面产生相对滑移原理, 使用剃齿刀从被加工齿轮的齿面上剃去一层很薄金属的精加工方法。剃齿时, 应先将被加工齿轮装 在心轴上, 再连心轴一起安装到机床工作台的两顶尖间, 使其可自由转动, 齿侧面作相对滑移。因剃齿刀的齿侧面上有许多小槽, 槽与齿面的交棱就是切削刃, 所以齿轮的齿侧面沿其滑移时就被切去极细的切屑。剃齿的加工范围较广, 可加工内、外啮合的直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮、多联齿轮等; 且剃齿的生产率很高。由于剃齿能修正齿圈径向跳动误差、齿 距误差、齿形误差和齿向误差等, 故经过剃齿齿轮的工作平稳性精度和接触精度会较大提高, 同时可获得较精细表面。 2 剃齿刀的修磨新方法 被剃齿轮的精度和廓形在很大程度上取决于剃齿刀的精度和廓形, 而剃齿刀的精度和刀齿廓形又是通过剃齿刀的修磨获得的, 因此, 剃齿刀的修磨及剃齿刀磨床的性能对于保证 剃齿质量十分重要。剃齿工艺的主要问题是剃齿中凹现象 , 即剃出的齿轮在中部节圆附近出现不同程度的切入量( 约为0. 01~ 0. 03mm )。目前生产中解决的方法多采用靠模板法, 即用大平面磨齿机上利用靠模板将剃齿刀齿形修磨成中凹状, 再用磨好的剃齿刀加工出中凸齿形的工件。此方法费时费力, 须用专
门的磨齿机和技术工人, 剃齿刀修磨1次需6~ 8h。在大型齿轮加工企业中, 已开始使用数控剃齿机, 但进口价格极为昂贵, 仅限于少数进口国外相应机床的大型企业。 为较好地解决剃齿中凹现象, 笔者提出一种剃齿刀修磨新方法在机修磨法。修形原理: 用一个与所剃齿轮几何参数完全一致, 制造精度较高的齿轮式金刚石修整轮装在剃齿机上, 取代工序加工中的工件齿轮与剃齿刀啮合。在剃削运动中, 由于修磨轮的齿面硬度大于剃齿刀的齿面硬度, 根据反切原理, 对剃齿刀进行修形, 而本应使被剃齿轮产生的中凹、挖根、削顶效应, 反映到剃齿刀齿形上, 使剃齿刀的相应部位被修形, 不再是标准的渐开线齿形。用这种修磨成的剃齿刀再加工齿轮, 因工艺系统基本没有变化, 工件齿轮齿形的误差就可得到相应补偿, 在很大程度上消除前述的各种加工缺陷, 提高剃削精度。此种修形方法还有以下特点: ①新工艺修形过程简单, 不需将剃齿刀取下单独修形, 修形时间短, 操作容易, 修形成本也不高。②当基体轮的精度较高时, 经过精心研究制造工艺, 金刚石修磨轮镀后齿形精度经修形可达5 级( GB10095- 88) 以上, 镀层经使用未发现不牢固缺陷, 1个修磨轮可磨刀数百次, 镀层用尽后, 还可以重新镀覆金刚石。③新工艺由于在剃齿机上直接修形, 剃齿工艺系统中的一些随机误差都可得到及时补偿和调整。 济南第一机床厂、济宁机床厂、济宁齿轮厂、鲁南机床厂等多家企业的试验证明, 此方法完全满足剃齿刀的修形要求。 3 金刚石修磨轮的制作方法 剃齿刀修磨新方法在机修磨法的实现关键技术是金刚石修磨轮的制作, 齿轮式金刚石修整滚轮是指在齿轮形钢不用机械式行程开关或机械式的微动开关。而应采用接近开关或感应开关, 因为后者的寿命远远高于前者, 这样可靠性才有保证。制基体齿面上镀覆一层金刚石颗粒而形成一种高精度修形工具, 这种修磨轮具有与被加工工件相同的几何参数, 可用来对砂轮、珩磨轮、剃齿刀等齿轮加工工具进行修形。为保证被加工齿轮的加工精度, 齿轮形金刚石修磨轮应达到以下要求: ①尺寸精度和形位精度高; ②磨粒分布均匀且等高性好; ③镀层与基体、镀层与磨粒结合牢。 目前, 其制作方法主要为电镀,根据工艺, 又可分为内镀法和外镀法。外镀
现代设计在机械设计中的应用 1 基于新理念的设计技术 现如今环境问题已经是一个引起全球化的问题，现代工业发展断然不能采取“先发展、后治理”的道路。将绿色节能、生态环保的新理念新思想贯彻到设计中是现代设计的一大突出特色。绿色产品设计要求关注产品全生命周期内各因素对生态环境的作用，从概念设计到产品出场再到报废回收的全过程都尽可能地节约能源和资源，尽可能对生态环境不造成或者造成极少量危害。因此，绿色产品设计可定义为面向不损害产品质量、功能及其制作过程的，能与环境相容的设计，具有良好的经济性能和环境性能，故形象地称作“摇篮到摇篮”。 其特色主要体现在以下几点: (1)智能的数据库。绿色产品设计中所用数据库因其包含产品全生命周期中有关使用性能、环境效益、经济效益的所有数据，数据库庞大复杂。智能数据库有效地模拟人的推理分析、联系想象和记忆原理来实现对繁杂数据的存储、搜索和修改。 (2)优良的环境友好性。设计要求具体产品在选择材料到生产、使用、废弃、回收处理所有过程中都对环境无害或有微小危害。因此，生产原料、制造工艺都要保持清洁，以保证生产出的产品对使用者的身体健康安全以及使用者的周围环境不造成任何伤害，在后续报废回收处理中回收利用率高，少有废弃污染物。所以选材时宜采用可降解、可回收、无毒、无污染的材料。 (3)极高的资源利用率。自然资源尤其是不可再生资源的开发和利用一直都是人们的关注点，资源的破坏、滥用和不合理利用都严重制约了经济的持续发展。还要注重分析所选材料的使用对产品设计、工艺及制造所带来的影响及其重复利用的价值。 2 基于数学知识的设计技术
2．1有限元设计 秦凯维奇(O．C．Zienkiewicz)教授在他的名著《有限元法》中给出的有限元法定义:把连续体看成是有限个部分(有限元)的集合体，其性态由有限个参数所规定，在求解离散成有限元的集合体时，其有限单元应满足连续体所遵循的规则。 迅猛发展的计算机技术与基本的数学理论知识相结合，使得有限元分析技术成为了工程数值分析中极效的数值分析方法。有限元设计将整体划分为离散的单元体后再根据微积分的数学原理求解。其关键在将无限化为有限，可通过改变有限单元体的数目来实现不同精度的改变，使其更加接近实际尺寸，常用于工程设计中复杂的非线性非稳态问题的求解和复杂的静态动态受力分析。就国内引进的一些有限元分析软件而言，并不需要使用者熟知其工作原理，使用便捷操作简单易上手，如SUPEＲSAP、ADINA、PＲOE等等。 2．2优化设计 优化设计作为一门新兴的独立工程学科，它以数学中的最优化理论和现代计算机技术为基础，以寻找出约束条件下的最优答案为目的。根据已知的设计参数建立合适的数学模型，将设计标准和要求抽象为约束条件并建立与之相对应的函数，然后利用计算机软件进行复杂的计算，并求解出最优值，确定最佳方案，如蚁群算法就是一种新型的模拟蚂蚁觅食的有效的优化算法。 2．3可靠性设计 可靠性设计旨在发现并消除产品的潜在缺陷和改善其薄弱环节，以保证产品满足给定的可靠性指标。产品设计中所选材料的强度、刚度、相应零部件的尺寸、受载情况等为随机变量，并利用概率统计相关数学原理得出相应参数，以提高其安全概率。可靠性设计作为一门运用数学理论与方法的新型设计方法，发展至今天，已经成为机械设计中的有力工具，其发挥的作用也越来越重要。
机床工具结构及其夹紧特性的研究 今天下午，我们听取了有关刀柄夹具的报告。了解高速机床工具系统结构及其夹紧特性的研究。我对这一部分的内容较为感兴趣。查阅了相关的文献，并且做出以下整理。 1.高速机床工具系统概述 机床工具系统的基本功能主要是：能够实时保证机床中的刀具进行准确定位，并能够完成工作所需动力以及运动位移的任务。从工具系统的基本功能分析，工具系统应该能够具备以下的基本功能：首先，刀具系统要能够具备足够的运动传输能力，在进行加工的时候，刀具的最终受力都集中在刀具系统中，因此，要能够保证刀具系统具备足够的夹紧力；其次，工具系统应该具备高速的运动能力，因为器件不平衡在高速运动时候产生的巨大离心力会影响系统的定位准确度；最后，良好的刚度、阻尼特性以及介质传递能力对于系统的正常工作也具有重要的意义，因为在高速运转中，工具系统发生变形必然导致刀具的位置发生相对移动，从而导致了加工精度的下降，良好的阻尼特性对于工具系统的动刚性具有重要的影响，传递系统要能准确及时传输在加工过程中机械、电气等控制信号。此外，系统的环境适应性以及可维护性等也是工具系统重要的性能要求。 2.机床高速工具系统的结构选择及优化 高速工具系统的优越性能是以其先进的结构作为实现的基础的，优化合理的结构是保证高速工具系统稳定工作的重要前提。在工具系统连接中，要求刀柄能在主轴中进行准确的定位。因为定位的基本方案主要依赖于工具的轴向截面，而工具轴向截面形状的确定应该综合考虑轴向定位的精确度、磨损补偿能力、制造的可行性等多个相关要素。高速机床的工具系统主要包含纵截面以及横截面的形状这两个基本组成要素。 3.工具系统横截面形状的选择 工具系统的扭转传递能力主要依赖于刀柄横截面的形状，同时对于具有端面的工具系统其能力与端面的实际结构也具有一定的关系。由以上的分析以及实际工程实践总结，目前可以采用的刀柄横截面的形状主要有以下几种，如图1 所示。图1 中的第一种为方形截面的刀柄，其突出优点是不需要进行键槽的设置就可以完成扭矩的直接传递，具有较好的刚度且不易发生变形。但是方形的截面具有对主轴孔以及刀柄的精度要求过高，工艺性较差的问题，同时在扭矩传递的过程中，不同接触面所收到的应用大小不均匀，在实际生产过程中会造成局部设备的损坏；第二种为圆形截面的刀柄具，其具有工艺性能优越，并且具备较高的抗纽刚度的优点；第三中为棱形截面的刀柄，三棱形的截面与方形截面一样，具有无需设置扭矩传递键槽的优点，在传递过程 中所收到的应力也较为均衡， 但是同时存在刀具与主轴配合 精度要求过高、公益性较差以 及刚度不高的缺点；第四种为 多齿花键截面的刀柄，多齿花 键与三棱形相比较，刚度以及抗扭性能都有较大的提升，但是同样存在着工艺性方面的问题。以上分析的四种横向截面的刀柄，在实际应用中一般采用空心结构，具有质量较轻，自动补偿能力较强，便于安装以及工艺性能较好的优点，从扭矩的传递和工艺性以及平衡性等多个方面进行综合考虑，圆形的刀柄截面是较为理想的截面。 4.工具系统纵截面形状的选择
硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路【深度解读】
内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。国际生产工程学会(CIRP)在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔10年几乎提高一倍”。刀具材料已从20世纪初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐热温度已由500——600℃提高到1200℃以上，允许切削速度已超过1000m/min，使切削加工生产率在不到100 年时间内提高了100多倍。因此可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。 常规刀具材料的基本性能 1) 高速钢 1898 年由美国机械工程师泰勒(F.W.Taylor)和冶金工程师怀特(M.White)发明的高速钢至今仍是一种常用刀具材料。高速钢是一种加
入了较多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢，其含碳量为0.7%——1.05%。高速钢具有较高耐热性，其切削温度可达600℃，与碳素工具钢及合金工具钢相比，其切削速度可成倍提高。高速钢具有良好的韧性和成形性，可用于制造几乎所有品种的刀具，如丝锥、麻花钻、齿轮刀具、拉刀、小直径铣刀等。但是，高速钢也存在耐磨性、耐热性较差等缺陷，已难以满足现代切削加工对刀具材料越来越高的要求；此外，高速钢材料中的一些主要元素(如钨)的储藏资源在世界范围内日渐枯竭，据估计其储量只够再开采使用40——60年，因此高速钢材料面临严峻的发展危机。 2) 陶瓷 与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10——20倍，其红硬性比硬质合金高2——6倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差，这也是近几十年来人们不断对其进行改进的重点。 陶瓷刀具材料可分为三大类：①氧化铝基陶瓷。通常是在Al2O3基体材料中加入TiC、WC、ZiC、TaC、ZrO2等成分，经热压制成复合陶瓷刀具，其硬度可达93——95HRC，
金属切削原理 读书报告 《常用刀具材料分类、特点及应用》 姓名 学号 班级 学院 二○一五年五月
摘要 机械制造工业是制造业最重要的组成之一，它担负着向国民经济的各个部门提供机械装备的任务。我国现代化建设的发展速度在很大程度上要取决于机械制造工业的发展水平，因此，从这个意义上说，机械制造工业的发展水平是关系全局的。机械制造中的加工方法很多，其中材料去除加工精度较高、表面质量较好，有很强的加工适应性，是目前机械制造中应用最广泛的加工方法。材料去除加工时，刀具在工作时，要承受很大的压力。同时，由于切削产生的金属塑性变形以及各部的摩擦，使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力，在这样的条件下，刀具将迅速磨损或破损。因此刀具材料性能应满足；高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性、良好的热物理性能和耐热冲击性能、良好的工艺性能和经济性等要求。常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、涂层刀具以及其他刀具材料包括陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。其中陶瓷材料和超硬刀具材料对常规刀具材料的竞争越来越激烈，且所占比重快速增长。随着上述刀具材料的发展，使车削加工的切削速度提高了100多倍，而且新刀具材料出现的周期也越来越短。但在较长时间内，各种刀具材料将仍是相互补充，相互竞争。 关键词：刀具材料性能，刀具材料分类，刀具材料特点，刀具材料应用
目录 引言 (3) 第一章绪论 (3) 1.1金属切削技术的发展概况 (3) 1.2金属切削材料的研究意义 (4) 第二章刀具材料性能 (4) 2.1刀具切削环境 (4) 2.2刀具材料性能要求 (4) 2.3刀具材料主要性能 (6) 第三章刀具材料分类 (7) 3.1高速钢 (7) 3.1.1 普通高速钢 (8) 3.1.2高性能高速钢 (8) 3.1.3粉末冶金高速钢 (9) 3.2硬质合金 (9) 3.2.1钨钴类硬质合金 (10) 3.2.2钨钛钴类硬质合金 (10) 3.2.3钨钛钽（铌）钴类硬质合金 (11) 3.2.4硬质合金的选用 (11) 3.3涂层刀具 (12) 3.4其它刀具材料 (13) 3.4.1陶瓷材料 (13) 3.4.2金刚石 (14) 3.4.3立方氮化硼（简称CBN） (15) 第四章刀具材料发展 (15) 参考文献 (16)
金属切削原理读书报告 常用刀具材料分类特点及应用 姓名： 班级： 学号： 2014年5月7日
摘要 本文在阅读有关论文和专著的基础上对现阶段常用的刀具材料进行了总结和分析，总结出了碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方碳化硼等刀具材料的特点及应用范围，同时针对几种常见的切削工序中刀具材料的应用做了简单的分析。
目录 摘要 (1) 1刀具材料的发展历史 ......................................................... 错误!未定义书签。 2 常用刀具材料及特点 ........................................................ 错误!未定义书签。 碳素工具钢 ................................................................... 错误!未定义书签。 合金工具钢 ................................................................... 错误!未定义书签。 高速钢 ........................................................................... 错误!未定义书签。 硬质合金 ....................................................................... 错误!未定义书签。 陶瓷 ............................................................................... 错误!未定义书签。 超硬材料 ....................................................................... 错误!未定义书签。 3 刀具材料的典型应用 ........................................................ 错误!未定义书签。 工件材料与刀具材料 ................................................... 错误!未定义书签。 加工条件与刀具材料 ................................................... 错误!未定义书签。 4 总结 .................................................................................... 错误!未定义书签。 5 参考文献 ............................................................................ 错误!未定义书签。
刀具材料论文
现代工程材料成形与机械设计制造基础——《关于新型刀具材料论文》 目录 摘要: 0 关键词： (1) 简析刀具材料和性能 (1) 一、刀具材料应具备的性能 (2) 二、现代新型刀具材料 (3) （一）高速钢 (3) （二）硬质合金 (4) （三）涂层刀具 (6) （四）陶瓷 (8) （五）超硬刀具材料 (8) 展望强度最高的物质——石墨烯，氮化碳（β—C3N4） (10) 摘要: 随着工件材料的力学性能不断提高，产品的品种和批量逐渐增多，加工精度的要求日益提高，工件的结构和形状不断复杂化和多样化，各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精
密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。以下让我来论述了刀具和刀具材料回顾早期机械制造中的刀具材料，重点阐述现代产品加工中所用新型刀具材料（高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料）的性能及其应用范围。对二十一世纪新型刀具材料发展的动向作出预测和展望。 关键词：刀具材料；新型；常用刀具；展望。 刀具材料的发展在人类的生活、生产和战争中有着很大的重要性。在古代，“刀”和“火”是两项最伟大的发明，它们的发明和应用是人类登上历史舞台的重要标志。刀具材料的进步曾推动着人类社会文化和物质文明的发展。例如，在人类历史中曾有过旧石器时代、新石器时代、青铜器时代和铁器时代等。 材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素。其中，刀具材料的性能起着关键作用。20世纪是刀具材料大发展的历史时期。各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。 简析刀具材料和性能
数控铣刀的发展特点 近年来，随着数控机床的不断发展，数控刀具的种类越来越多，但无论样式如何改变，从总体上看，数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，而数控刀具中又以数控铣刀应用最为广泛，下面就介绍一下数控铣刀的发展特点： 一、数控铣刀的分类： （一）按制造铣刀所用的材料可分为 1．高速钢刀具； 2．硬质合金刀具； 3．其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等 4．金刚石刀具； 。 （二）按铣刀结构形式不同可分为 1．镶嵌式：可分为焊接式和机夹式。 2．。整体式：将刀具和刀柄制成一体 3．内冷式：切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部；。 4．减振式当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具 5．特殊型式：如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。 （三）按铣刀结构形式不同可分为： 1．模具铣刀：模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。 2．面铣刀（也叫端铣刀）：面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； 3．成形铣刀：切削刃与待加工面形状一致。 4．。键槽铣刀：用于铣削键槽 二、常用数控铣刀发展特点： 现就几种目前比较常用的铣刀类型就其应用场合加以说明。 （一）两刃立铣刀和四刃立铣刀： 该类刀具一般采用整体合金结构，其特点是拥有很强的稳定性，刀具可在加工面上稳固地工作，使加工质量得以有效的保证。适用材料范围广，如碳素钢、模具钢、合金钢、工具钢、不锈钢、钛合金、铸铁、适用于一般模具、机械零件加工。 （二）单刃铣刀： 该刀具加工效率高，采用优质的硬质合金作刀体，一般采用刃口锐磨工艺，以及高容量的排屑，使刀具在高速切割中有不粘屑，低发热，光洁度高等特点。它广泛应用于工艺品、电子、广告、装饰和木业加工等行业，适合工厂批量加工以及高要求的产品。 （三）螺纹铣刀 随着中国数控机床的发展，螺纹铣刀越来越得到人们的认可，它很好的加工性能，成为降低螺纹加工成本、提高效率、解决螺纹加工难题的有力加工刀具。由于目前螺纹铣刀的制造材料为硬质合金，加工线速度可达80～200m/min，而高速钢丝锥的加工线速度仅为10～30m/min，故螺纹铣刀适合高速切削，加工螺纹的表面光洁度也大幅提高。高硬度材料和高
硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路 作者：佚名来源：不详发布时间：2008-11-21 23:35:38 发布人：admin 减小字体增大字体 材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。国际生产工程学会(CIRP)在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔10年几乎提高一倍”。刀具材料已从20世纪初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐热温度已由500～600℃提高到1200℃以上，允许切削速度已超过1000m/min，使切削加工生产率在不到100 年时间内提高了100多倍。因此可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。 常规刀具材料的基本性能 1) 高速钢 1898 年由美国机械工程师泰勒(F.W.Taylor)和冶金工程师怀特(M.White)发明的高速钢 至今仍是一种常用刀具材料。高速钢是一种加入了较多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢，其含碳量为0.7%～1.05%。高速钢具有较高耐热性，其切削温度可达600℃，与碳素工具钢及合金工具钢相比，其切削速度可成倍提高。高速钢具有良好的韧性和成形性，可用于制造几乎所有品种的刀具，如丝锥、麻花钻、齿轮刀具、拉刀、小直径铣刀等。但是，高速钢也存在耐磨性、耐热性较差等缺陷，已难以满足现代切削加工对刀具材料越来越高的要求；此外，高速钢材料中的一些主要元素(如钨)的储藏资源在世界范围内日渐枯竭，据估计其储量只够再开采使用40～60年，因此高速钢材料面临严峻的发展危机。 2) 陶瓷 与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍，其红硬性比硬质合金高2～6倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差，这也是近几十年来人们不断对其进行改进的重点。 陶瓷刀具材料可分为三大类：①氧化铝基陶瓷。通常是在Al2O3基体材料中加入TiC、WC、ZiC、TaC、ZrO2等成分，经热压制成复合陶瓷刀具，其硬度可达93～95HRC，为提高韧性，常添加少量Co、Ni等金属。②氮化硅基陶瓷。常用的氮化硅基陶瓷为Si3N4+TiC+Co复合陶瓷，其韧性高于氧化铝基陶瓷，硬度则与之相当。③氮化硅—氧化铝复合陶瓷。又称为赛阿龙(Sialon)陶瓷，其化学成分为77%Si3N4+13%Al2O3，硬度可达1800HV，抗弯强度可达1.20GPa，最适合切削高温合金和铸铁。 3) 金属陶瓷 金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同，主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、M o等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金，低于陶瓷材料；其横向断裂强度大于
涂层刀具的应用现状及发展趋势 涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。通过涂层可以提高切削刀具抗各种磨损的能力，延长了刀具的寿命，提高了被加工零件的表面精度，也提高了切削速度和进给速度，从而提高金属切削效率。本期话题， 主要讨论刀具涂层技术的最新进展情况和发展前景。 涂层刀具的应用现状及发展趋势 涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。通过涂层提高了切削刀具抗各种磨损的能力，延长了刀具的寿命，提高了被加工零件的表面精度，也提高了切削速度和进给速度，从而提高了金属切削效率。今天，在切削刀具主流材料的硬质合金中，涂层硬质合金刀具占了80%，而其中CVD（化学涂层）又占了60％～ 65%，其余为PVD（物理涂层）。 在CVD涂层方面，包括TiCN、TiC、TiN、ZrCN和Al2O3等各种化合物的多层复合涂层对改善涂层的综合性能，如结合强度、韧性、耐磨性和抗磨性及耐腐蚀性具有良好的效果。现在典型的VCDTiN（外层）+ Al2O3（中层）+TiCN（内层）多层式结构正在从涂层工艺上和涂膜的厚度上得到进一步改善。MTCVD （中温化学涂层）因有较低的工艺温度和较快的沉积速率使得涂层与基体分界面上的脆性η相最小化，同时减少了在高温CVD涂层中常见的由高温导致的拉伸裂纹，因此，MTCVD TiCN涂层已成为CVD多层涂层中的一个主要构成，这种MTVCD已用于α- Al2O3涂层，如ISCAR的α-IC9150、α-IC9250、α-IC9350和α-IC4100等，提升了涂层与基体的结合强度和抗后面磨损、前面磨损和抗粘附的能力。 在PVD涂层方面，也从单一的TiN或TiCN或TiAlN涂层发展到现在的复合涂层即硬涂层+软涂层。为适应更高切削速度和干式切削的要求，涂层刀具的红硬性成为近几年PVD技术的开发热点。TiAlN的改进涂层AlTiN提高了薄膜中Al的含量（Al含量大于50%），提升了涂层的红硬性、化学稳定性和抗氧化的性能，如ISCAR的Al-IC910（加工铸铁和钢）、Al-IC900、Al-IC930（加工钢、不锈钢、硬钢、铸铁、 高温合金等）。 现代刀具涂层发展的一个重要特征就是复合化，为了提高其综合性能，涂层材料复合、涂层层复合以及CVD 与PVD复合，如ISCAR的DT7150（K05-K25）通过MTCVD Al2O3和PVD TiAlN复合涂层，提高了材质的综合性能，用于高速加工灰铸铁和球墨铸铁。而多样化是刀具涂层发展的另一个趋势，有各种氮化物、氧化物涂层材料，还有TiB、SN涂层、金刚石涂层、立方氮化硼涂层等等。多样化的深层次原因是专业化，即针对不同的需求采用不同的涂层，并能对涂层的组分、百分比、结构及厚度在更大范围内加以控制和改变，以适应不同的被加工材料和不同的切削条件，从而显著地提高刀具的切削性能。如CrAlN涂层，以Cr 元素替代Ti元素，具有3200HV硬度和1100℃的氧化温度，与TiAlN相比韧性更好，更适合断续切削和难加工材料的加工；以Si元素代替Al元素的涂层可获得用于硬切削的TiSiN，也可获得有润滑性的CrSiN，更适合用于铝、不锈钢等粘附性强的材料加工。此外，涂层材料的细微化是现代刀具涂层发展的另一个令人关注的趋势，纳米复合涂层正在越来越多的地方得到应用。在未来，刀具涂层将是一个系统的概念，即刀具涂层必须根据不断变化的现代切削应用条件来进行系统的组合，这是一种与传统观念中的“在刀具上涂覆一层薄膜”截然不同且复杂得多的系统工程方法，这需要我们进行系统思考。 刀具涂层进展概况 现代切削面临着不断发展的高速、高效、高精加工要求和愈来愈多的高强度、高韧性、难切削等高能级材