数控刀具培训教材

数控刀具培训教材目录l 关于培训刀具相关材料l 一、切削刀具的概述 (3)u 材料的应用与选择 (4)l 二、切削刀具的种类与应用1．车刀类u ⑴刀片的表示方式与选型 (6)u ⑵外圆 (12)u ⑶内孔 (16)u ⑷切槽 (18)u ⑸切断 (19)u ⑹螺纹加工 (20)2．铣床类u ㈠加工中心刀柄类 (24)u ⑴弹性夹头及夹头 (24)u ⑵钻夹头 (25)u ⑶侧固式刀柄 (26)u ⑷莫氏刀柄 (26)u ⑸强力夹头 (26)u ⑹铣刀盘刀柄 (27)u ⑺丝攻夹头 (27)u ⑻粗镗刀与精镗刀 (28)u ⑼对刀仪 (31)u ㈡刀具类u ⑴立铣刀 (32)u ⑵钻头 (40)u ⑶丝攻 (42)l 三、加工的各种要素 (49)l 四、加工中常遇到的问题与解决方法u 车削细长轴常见的工件缺陷和产生原因 (53)u 卧式车床加工常见问题的产生原因及解决方法 (53)u 切削加工出现的故障和解决方法 (54)u 磨削加工出现的故障和解决方法 (56)u 在模具制造领域的常见问题解答 (57)l 五、刀具的保养与维护. (66)l 六、相关的刀具论文1. 五金工具的市场分布及发展趋势分析 (66)2. 正确为数控机床选用刀具及编程 (72)3. 汽车工业切削与刀具技术现状 (75)4. 淬硬模具的高速加工 (81)5. 硬质合金刀具科普知识 (83)6. 如何加工不锈钢 (86)7. 刀具产品概述 (87)8. 刀具的选择和切削用量的确定。

(93)9. 对钢材性能产生影响的元素。

（95）10. 10金属材料工艺性能名词简介。

（96）一、切削刀具的概述切削刀具作为机械加工的辅助产品，现在机械业发展已在各行各业不断的应用，很多企业者会用到刀具，特别是五金、机械、电子、模具、汽车和航天航空产业，对刀具的应用越来越广泛，其刀具包括各种刀具,如,车刀、铣刀、丝攻、钻头、和各种非标的刀具，应用之广泛。

当然这只是中国汽车产业一个代表而已，就中国而言，每个省份都有生产汽车，其相关的配套厂分布也非常广。

加之，汽车零部件的需求量来更为广了，虽然航天航空产业来说在中国不是很多地方都有此产业，但其用量也很大，而且其刀具的的要求也非常高（上图为车削类刀片）（上图铣削类刀片）材料的应用与选择工具钢碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、普通高速钢、高性能高速钢硬质合金按晶粒大小区分：普通硬质合金、细颗粒硬质合金、微颗粒硬质合金按主要成分区分：钨基硬质合金、钛基硬质合金陶瓷氧化物陶瓷氮化物陶瓷超硬材料立方氮化硼、金刚石刀具切削性能的好坏，取决于构成刀具切削部分的材料、几何形状和刀具结构。

刀具材料对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本等都有很大影响，因此十分重要。

1刀具材料应具备的性能刀具切削部分的材料在切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动，因此应具备以下基本性能：高的硬度、高的耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性（热稳定性）、良好的热物理性能和耐热冲击性能和良好的工艺性能和经济性。

2常用刀具材料（1）高速钢—具有较高的热稳定性、高的强度，刀具制造工艺简单。

（2）硬质合金—具有高耐磨性和高耐热性，但抗弯强度低、冲击韧性差，很少用语制造整体刀具。

（3）陶瓷材料—硬度高、耐用度高，还可用于冲击负荷下的粗加工，切削效率显著提高由于干切削时会产生强烈的摩擦和极高的温度(如用硬质合金钻头在调质钢CK45上以Vc=80m/min和f=0.2mm/min进行干切削时，在接触区会达到380℃-410℃的高温。

又如干铣钢件时温度通常会超过600℃)，所以对用于干切削的刀具要具有较高的高温硬度和耐磨性。

目前，用于干切削的主要有立方氮化硼(CBN)、陶瓷刀具材料、钛基硬质合金(Cermets)、硬质合金和聚晶金刚石(PCD)等刀具材料。

其中CBN是淬硬钢和铸铁干加工最常用的刀具材料；而氮化硅(Si3N4)特别适合于在断续切削和铸件有砂皮情况下对铸件和球墨铸铁进行干切削；Cermets在硬度上是介于陶瓷刀具和硬质合金之间的刀具材料，它是高速干切削钢件的合适材料。

表1：几种硬涂层和软涂层的性能开发干切削刀具，除了正确选择刀具材料和优化刀具几何参数外，大力发展刀具涂层具有特别重要的意义。

通过在刀具基体上的硬、软涂层可以弥补由于放弃冷却润滑液而失去的某些功能。

涂层的作用在于在刀具与切削材料之间筑起一道屏障，以阻拦大部分切削热向刀体传导。

由于涂层摩擦系数小，减少了摩擦并由此降低摩擦热。

在目前已可以通过一系列高温耐磨的硬涂层和润滑性好的软涂层来满足各种干切削工艺的不同要求(表1)。

例如，由于TiAlN 涂层具有较高的高温硬度和抗氧化性能，所以在切削温度很高的场合，它是最常用的“隔热”涂层，并特别适用于干切削铸铁、钢和不锈钢等零件。

而TiCN 只是在较低温度下具有较高的硬度和较好的韧性，故很适合于用作丝锥的涂层，用于干式攻丝。

铣削和车削是一种外加工，切削热和切屑的排除比较简单。

而在实心材料上钻孔则是一种内加工，从孔中排除切削热和切屑就比较困难。

因此，干钻削是干加工工艺中最难的工艺。

但经过多年的开发和实验，目前这个难题已可以通过改进钻头的几何形状和采用硬涂层来解决。

如改进排屑槽的横截面形状，使槽口直延伸到柄部、增大排屑槽的螺旋角、采用较大的倒锥、较窄的倒棱和较小的刀刃半径以及采用TiAlN涂层和微量润滑等措施，以减少摩擦和确保可靠排屑。

应该指出，干钻削与湿式钻削相比，前者的优点还在于干切削钻头的寿命要高于湿式切削的钻头。

有一个例子，在采用相同切削参数情况下，干切削时钻孔的数量达到2700个，而湿式加工时，因受到由冷却润滑引起温度突变(热冲击)的影响，孔的加工数量仅为1080个，干切削钻头的耐用度提高了2.5倍。

在干切削像铝合金这样的塑性材料时，在刀刃上易形成积屑瘤。

目前，在涂金刚石涂层的硬质合金刀具上再涂上滑动和润滑性好的WC/C涂层后，可明显减少了积屑瘤的形成。

二、切削刀具的种类与应用如何分清其加工的机械的种类与选型的标准（一）机械加工中常用到的是：车、铣、钻、磨、刨。

但我们多数做的多是车、铣、钻等。

如何知道那些是加工中心加工（铣床）？那些是数控车加工（普通车床）呢？在这行有接触的人都知道的，零件多数为两种：一是箱体（杂合体）；一是盘轴类。

箱体相对来说比较复杂的需要十几把或是很更多种刀具来加工，如加工中心上才能来完成的，盘轴类的多数是比较单一，刀具比较少是枇量生产的，如数控车床加工（或是普通车床加工），但通常会出现这样的情况，有箱体与盘类相结合的时候，就容易让人糊涂了，其实我们只要有心想一下还是能分清的，也就是一般工厂的习惯是，先服从车削而后再进行铣削加工的。

因车床的造价低，加工的成本相对来说比较低的。

（二）从我了解的配刀方案的经验中，有下面几个选择方法Ⅰ。

首先要按图纸要求加工，了解其加工的的工艺，从面到点而一步步的选取刀具，挺别注意的是：①车我外圆时的要注意仿型加工和切槽，一定要避开后刀背与工件的接触，车床最多考虑的也是接触到各个面和排屑等的方题，如果能避开其已加工面，或是刀尖能完成其切削路线就是达到了加工要求了。

②铣削时多数考虑到的是仿型与加工的精度，还有就是各种特殊的要求，下面将细说，在此先不表了。

Ⅱ。

当很多种刀具都能满足加工要求时我们就要从两方面来考虑①我们现在的库存，这是首选的，因为这样可以减少我们的库存②选取造价比较低的，这样客户能接受我们的价格，胜算相对来说也比较大的。

Ⅲ。

在配刀时，一定要知：那些是消耗比较大的？那些是一次性定购或是不常定购的？①如果客户首先考虑到的是价格，那选择一次性定购的或是比较少定购的，而质量将就的行。

就要选便宜一点的，比较选台湾的刀杆等，②如果客户首先考虑到的是加工的质量的话，就是选比较好一点的，也就是刀杆这一方面要选取原装进口的③刀片等其他消耗品是我们以后发展的主要来源，所选的品牌一定是我们有优势的，最好是只有我们才有的，这样别人就没有代替了，就比如山特维克一样，他们所选的刀具多数是只有他们才有的，别家的产品是很难替代的，但其他的品牌他就能替代。

1．车刀类车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具。

它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。

车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。

机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。

机械夹固车刀的切削性能稳定，工人不必磨刀，所以在现代生产中应用越来越多。

复杂零件的仿形车削加工在机械加工中，一些结构复杂的零件，其加工工艺是很复杂的，有时还要求操作者能在最短的时间内将工件加工出来，尤其是难加工材料的工件，其加工工艺更为复杂。

为此，制造厂家不断地寻求更加经济有效的方法来加工复杂零件，包括车削零件。

CNC机床的先进性已使我们对几乎可想象到的刀具轨迹进行编程。

但是当刀具沿着这些轨迹运动时，其刀具和零件之间的关系(切入角、进给量、切削速度和深度)持续发生着变化。

所以，解决上述问题的关键在于如何以最有效和经济的方式车削复杂零件。

复杂性的含义复杂的车削加工可能是刀具在径向和轴向上同时进给的加工以形成不同的零件廓形。

除此之外，其它复杂因素还包括工件材料的可加工性、期望的产量和机床能力，当然也有交货期及加工成本。

应当注意的是一个车间认为复杂的零件也许被另一个车间认为是常规零件，即零件的复杂性并不总是很明显的。

V oss工业公司的John Campell先生指出，一个看起来简单的零件或许比一个复杂形状的零件更具挑战性。

他将718镍合金法兰的车削加工与螺旋管接头的加工作了一个比较。

尽管螺旋管接头要求10次安装和24道工序，但一旦安装好开始加工后，这个过程就不再需要调节。

另一方面，718合金法兰在加工过程中要求连续进行调节以补偿材料回弹、收缩和刀具磨损。

另外，不同材料、同样形状的工件对切削力的反应不同。

以法兰为例，在材料规定的范围内，镍和铬元素的变化可能使一批材料与另一批材料以及零件与零件之间的切削条件发生变化。

选择刀片几何形状车削一个复杂零件，最基本的要求是切削刃能够进入到零件廓形所在的区域。

这要求选择适当的刀片形状、主偏角、副偏角、前角和后角。

当选择刀片形状时，关键是应考虑刀片的强度。

其中，圆刀片的强度最高。

对非圆形刀片，刀尖角越大，其强度越高。

但是由于隙角的原因，仿形车削通常使用35°或55°的菱形刀片。

刀杆的选择实际上由所要求切入的轨迹来决定，如果需要进行复杂的仿形车削，则可选择安装菱形刀片的J型刀杆，这样可形成较大的后角。

刀片的刀尖角和主偏角一起决定着刀具能否进入工件轮廓；工件和刀片主切削刃之间的间隙、副后刀面及其下半部分的后角至关重要。

我们常常靠估计、经验来判定刀具能否进入到工件及其相关的后角。