刀具基础知识

“工欲善其事,必先利其器”，公司的各种零配件,当形状,尺寸精度、表面质量要求较高时，都需经车钳加工作业。

而刀具是对零件进行切削的，它的性能和质量的优劣，都直接影响加工效率、加工精度和表面质量，也将直接决定产品的品质、性能和生产成本。

一、刀具常识
1．刀具的种类繁多，形状各异。

但就刀具切屑部分而言，都可看成车刀刀头的演变。

它具有下述表面和切刃：
前刀面——切下的切屑沿其流出的表面；
主后刀面——和工件加工表面相对的表面；
副后刀面——和工件已加工表面相对的表面；
主切削刃——前刀面和主后刀面的交线，它担任主要切削工作；
副切削刃——前刀面和副后刀面的交线，它完成一小部分切削工作；
刀尖——主切削刃与副切削刃的交点。

(车刀切削剖分的组成) (r o为主前角,a o为主后角)
2．刀具几何角度的定义：（包括前角和后角）
前角是指前刀面与基面之间的夹角；分为主前角，法前角、进给剖面前角、切深剖面前角。

前角大刃口锋利，切削层的塑性变形和摩擦阻力小，切削力和切削热降低。

但前角过大将使切削刃强度降低，散热条件变坏，刀具寿命下降，甚至会造成崩刃。

后角是主后刀面与切削平面之间的夹角；分为主后角、法后角、进给剖面后角、切深剖面后角。

后角的作用是减少刀具后刀面与工件之间的摩擦。

但后角过大会降低切削刃强度，并使散热条件变差。

从而降低刀具寿命
二、刀具材料
刀具的材料系指刀具切削部分的材料。

刀具切削部分在工作中不仅受到巨大的切削压力和很高的切削温度，而且受冲击载荷和摩擦力的作用。

因此刀具材料的正确选择对生产的产品的品质和生产成本有着重要的影响。

1．刀具的材料应满足下面的要求：
1)硬度和耐磨性高；一般说来，刀具的材料硬度较高，耐磨性就越高。

2)有足够的强度和韧性
3)耐磨性高
4)有良好的工艺性能；工艺性能主要包括刀具材料的热处理性能、可磨性能、锻造性能及高温性变形性能等。

2.常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。

目前公司刀具使用的材料有：合金工具钢、高速钢、硬质合金。

1）合金工具钢含铬、钨、硅、锰等合金元素的低合金工具钢。

用于制造刃形较复杂的低速刀具，如铰刀、拉刀、丝锥等
2）高速钢又称锋钢、风钢、白钢。

它淬火后硬度高，而且耐热性、耐磨性、淬透性和回火稳定性大大提高，并有足够的韧性。

除高钒高速钢的磨削性能较差外，高速钢的工艺性能也较好。

所以，在各种刀具材料中，高速钢的性能最理想。

它用于制造刀具，工艺简单、易刃磨成锋利的刃口，可用于制造车刀、铣刀、铰
刀、齿轮刀具等。

3）硬质合金是由难容金属碳化物和金属粘结剂经粉末冶金方法制成。

它的特点是硬度很高，HRA89-94（相当于HRC74-82）耐磨性和耐热性亦好，它所允许的工作温度可达800-1000℃，甚至更高。

所以允许的切削速度比高速钢高几倍到几十倍。

可用于高速强力切削和难加工材料的切削加工。

硬质合金的缺点是抗弯强度较低、冲击韧性较差，工艺性能也较高速钢差得多。

自制的成型刀，车刀均使用该材料。

三、刀具的种类
刀具的种类繁多，随着公司生产的不断发展，刀具的种类还将日益增加。

现就公司目前常使用刀具的类型，结构特点的应用范围作一简单说明。

1．车刀的种类及应用
车刀是刀具中应用最广泛的刀具之一。

它可在车床上加工外圆、端平面、螺纹及内孔，也可用子切槽和切断等。

车刀的主要类型有：
1）外圆车刀用于加工外圆柱和外圆锥表面
2）端面车刀用于车削垂直于轴线的平面，它工作时采用横向进给。

3）内孔车刀用于车削圆孔，其工作条件较个圆车刀差，这是由于内孔车刀的刀杆截面尺寸和悬伸长度都受被加工孔的限制，钢度低、易振动，只能承受较小的切削力。

4）切断刀用于从棒料上切下已加工好的零件，也可以切窄槽，切断刀切削部分宽度很小，强度低，排屑不畅时极易折断，所以要特别注意刃形和几何参数的合理性。

5）切槽刀用于车削沟槽，外形与切断刀类似，其刀头尺寸决定于沟槽尺寸。

车刀在结构上可分为：繁体车刀、焊接车刀、焊拉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分为机夹车刀和可转位车刀。

可转位车刀的刀片为多边形，每个边都可做切削刃，用钝后不必修磨，只需将刀片转位，即可使新的切削刃投入切削。

(机械夹固可转位车刀) （车内孔刀）
(外圆车刀) （切断刀）
2．成型车刀是一种加工回转体成形表面的专用刀具，它不但可以加工外成形表面，还可以加工内成形表面。

它有以下特点：1）加工精度稳定
2）生产率高
3）刀具使用寿命长
4）刃磨简便
成形车刀的设计与制造比较麻烦，刀具的成本比较高，故主要用在大批大量生产。

目前我公司的成形刀种类有：
1）平体成形车刀：它的外形呈平条状，和普通车刀的外形相似，但其切削刃是成形的。

其缺点是重磨次数少，且刀具刚性较差。

由白钢刀片刃磨而成，主要用于仪表车床外形一次成型。

2）圆体成形车刀：这种成形车刀的外形是回转体。

它不但可以加工外成形表面，还可以加工内成形表面。

主要由硬质合金刀片焊接而成广泛使用于双轴机、专用机台。

按结构可分为焊接式和机械夹固可转位式。

(机械夹固可转位成形刀) (焊接式成形刀) 3．孔加工刀具
孔加工刀具是应用得十分广泛的刀具之一，一般可分为两大类：一类是用于在实体材料上加工孔的刀具，如扁钻、麻花钻、中心钻及深孔钻等；另一类是对工件上已有孔进行加工用的刀具。

1）扁钻它的优点是结构简单、轴向尺寸小、刚性好以及刃磨方便。

加工直径D0＞38MM孔时，采用扁钻比麻花钻经济。

其缺
点是钻头在孔中导向不好、排屑不流畅及重磨次数少。

(自制扁钻)
2）麻花钻它是孔加工刀具中应用最为广泛的刀具，尤其是加工φ30MM以下的孔时，至今仍以麻花钻噗主，麻花钻有时也可
当扩孔钻用。

(麻花钻) (中心钻)
3）铰刀它用于孔的精加工或半加工，由于加工余量小，齿数多以及有较长的修光
刃等原因，加工精度及表面质量都很高，精度可达IT6-IT11，表面粗糙度为R A1.6-0.2。

(铰刀)
4．铣刀的种类和用途
铣削可以加工各种平面、台肩、沟槽、切断、单坐标和多坐标的成形表面及回转体表面，公司用于生产的铣刀主要有：
1）盘铣刀它可用于加工沟槽或台阶面；
2）立铣刀它可用于加工平面、台阶面、槽等。

(立铣刀) （盘铣刀）
5．螺纹刀具现用于生产的主要有：
1）螺纹车刀它用于数控车床直接车出内外螺纹
2）丝锥它是加工各种尺寸内螺纹的刀具；
3）板牙它是用来加工尺寸不大外螺纹的刀具。

(数控车床用螺纹车刀) (丝锥) (板牙)
6．其它特殊刀具
1）展刀：通过刀具回转半径的变化对内腔一些普通刀具无法直接加工的平面进行端平面和沟槽。

如F529V装饰座内腔两平面的加工。

(展刀)
2）滚刀：对一些表面粗糙度要求高的内孔进行精加工，获的较高的表面粗糙度。

早期和达制造加工TOTO出水口时曾经用过。

7．刀具的制作过程
公司自制的刀具主要有普通车刀、成型车刀。

现自制成型刀具基本上能满足产品的公差要求。

主要问题是对刀具刀柄的热处理不好，经常把刀柄多次装夹后易变形，无法满足一些精度要求，较高的尺寸而致废。

8．个人认为公司刀具的使用存在以下不足：
1）废刀刀柄的重复利用。

据了解公司废刀刀柄基本上不再使用，而一些公司将废刀片退，重新焊刀，刃磨从而减少刀具成本。

我们公司可能是由于尺寸精度太高或是刀柄的热处理不好而只能一次使用。

2）机械夹固定可转位刀具的使用。

可转位刀具的优点显而易见：
A．刀片直接更换，刀杆可以重复使用
B．尺寸变小，崩刀直接更换刀片使用，避免现在的成型刀缺点：刀片稍有缺陷，整片刀片均作废。

目前，公司可转位刀具有数控车刀、成型刀具（可转位成型刀具，现场基本上不再使用）
可转换刀具的缺点
A．制作较复杂（现有均为外购）
B．现采用螺纹锁紧，刚度低，易振动，只能承受较小的切削力。

但应可以考虑比螺纹锁紧更好的夹固方式，同时也可使用于加工表面精度不高的工序（粗加工等）和切削余量较小的工序。