整體硬質(zhì)合金刀具講解

1、整體硬質(zhì)合金刀具 提綱 l硬質(zhì)合金材料簡介 l刀具的基本構(gòu)造要素 l整體硬質(zhì)合金刀具 l加工工序流程 硬質(zhì)合金材料簡介 l硬質(zhì)合金是用硬度和熔點(diǎn)都很高的金屬碳 化物（WC、TiC、TaC和NbC等），作硬 質(zhì)相，用金屬鈷、鉬、鎳等作粘接相，研 制成粉末，按一定比例混合，壓制成型， 在高溫高壓下燒結(jié)而成。 硬質(zhì)合金材料簡介 刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料應(yīng)具備的性能 l硬度高硬度高：刀具材料的硬度必須高于被加工材料的硬度，否則在高溫高壓下， 就不能保持刀具鋒利的幾何形狀。 l足夠的強(qiáng)度和韌性足夠的強(qiáng)度和韌性：刀具切削部分的材料在切削時(shí)要承受很大的切削力和 沖擊力，因此必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性（抗彎

2、強(qiáng)度、沖擊韌性） l耐磨性和耐熱性好耐磨性和耐熱性好：耐磨性指抵抗磨損的能力（硬度高、金相組織中碳化 物多、顆粒細(xì)、分布均勻）；耐熱性指在高溫下保持物理力學(xué)性能的能力。 l導(dǎo)熱性好導(dǎo)熱性好：用熱導(dǎo)率表示。熱導(dǎo)率大，表示導(dǎo)熱性好，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量 容易傳導(dǎo)出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。（脆性刀具材 料斷續(xù)切削，導(dǎo)熱性能差的工件） l工藝性好工藝性好：為了便于制造、要求刀具材料有較好的可加工性。 硬質(zhì)合金材料簡介 刀具材料 密度硬度 抗 彎 強(qiáng) 度 沖 擊 強(qiáng) 度 熱導(dǎo)率耐熱性線膨脹系數(shù) g/cm3HV/GPaMJ/m2W/(m*K)/。C/x10-6（1/。C) 高速鋼8.08.8

3、96024.5 0.098 0.588 16.7525.1600700912 硬質(zhì)合金 鎢鈷類14.315.3 1500165 0 1.082. 35 0.019 0.059 75.487.9800 37.5 鎢鈦鈷類9.3513.20.91.4 0.0029 0.006 8 20.962.8900 含有碳化 鉭、鈮類 1.5 100011 00 碳化鈦基 類 5.566.3 0.781. 08 11008.2 刀具的基本構(gòu)造要素 l切削刀具是由一個(gè)或多個(gè)刀齒構(gòu)成的。每 個(gè)刀齒的切削刃都是由前刀面前刀面與后刀面后刀面組 成的刀楔形成的。最簡單的刀具是單齒的 （如車刀），而多齒刀具皆可視為單齒刀

4、 具的演變。 刀具的基本構(gòu)造要素 l刀具要從工件上切下金屬，就必須具備一 定的切削角度，這些角度決定了刀具切削 部分個(gè)表面的空間位置，為了確定刀具上 刀面及切削刃在空間的位置，首先應(yīng)建立 空間參考系正交平面參考系。 刀具的基本構(gòu)造要素 正交平面參考系正交平面參考系 l基面pr過切削刃選 定點(diǎn)，垂直該點(diǎn)切削速 度方向的平面。通常平 行于刀具安裝面（底 面）。 l切削平面ps過切削 刃選定點(diǎn)與切削刃相切 并垂直于基面的平面。 l正交平面po過切削 刃選定點(diǎn)同時(shí)垂直于切 削平面和基面的平面。 刀具的基本構(gòu)造要素 刀具的主要切削部分刀具的主要切削部分 l前刀面A切屑沿其 流出的表面。 l主后刀面A與過

5、渡 表面相對的面。 l副后刀面A與已加 工表面相對的面。 l主切削刃 前刀面與 主后刀面相交形成的刀刃。 l副切削刃前刀面與副 后刀面相交形成的刀刃。 刀具的基本構(gòu)造要素 刀具的幾何角度刀具的幾何角度 l前角o在主切削刃選定 點(diǎn)的正交平面po內(nèi)，前刀面 與基面之間的夾角。 l后角o在正交平面po 內(nèi)，主后刀面與基面之間的 夾角。 l主偏角r主切削刃在基 面上的投影與進(jìn)給方向的夾 角。 l刃傾角s在切削平面ps 內(nèi)，主切削刃與基面pr的夾 角。 整體硬質(zhì)合金刀具 l銑刀 銑刀是一種多齒 刀具。它的使用廣泛， 種類與規(guī)格都很多。 利用銑刀可以加工平 面、溝槽、臺階、螺 紋、型腔等各種成型 表面。

6、整體硬質(zhì)合金刀具 整體硬質(zhì)合金刀具 l螺旋方向與切削刃朝螺旋方向與切削刃朝 向向 ： 立銑刀的螺旋方向和立銑刀的螺旋方向和 切削刃的朝向可以有切削刃的朝向可以有 4種不同的組合種不同的組合左 刃左螺旋、左刃右螺 旋、右刃左螺旋、右 刃右螺旋，但在實(shí)際 使用中右刃右螺旋最 常見。 整體硬質(zhì)合金刀具 底端形狀 ： l立銑刀的底端形狀常見的有平頭、圓弧頭、倒 角頭、球頭、平頭 整體硬質(zhì)合金刀具 周刃形狀： l柱狀、錐狀、成形銑刀 整體硬質(zhì)合金刀具 整體硬質(zhì)合金刀具 l銑刀的直徑d0： 銑刀的直徑指周刃所在外圓的直徑， 直徑越大，刀齒的傳熱散熱情況好，可提 高刀具的耐用度。但直徑太大時(shí)，浪費(fèi)刀 具材料

7、，并在同樣切削條件下切削力增加。 所以，銑刀直徑應(yīng)根據(jù)切削用量選取。 整體硬質(zhì)合金刀具 l刃長l2： 立銑刀的刃長l2是端齒至周刃尾部的 長度。 刃長越短，刀具的剛性和切削性能越 好。立銑刀的剛性與刃長的立銑刀的剛性與刃長的3次方成反比次方成反比。 在相同的切削條件下，因?yàn)榱姷兜?刃長增大以后，刀具的剛度將下降，從而 影響到被加工面的垂直度和表面質(zhì)量。 整體硬質(zhì)合金刀具 l刃數(shù)Z和芯厚k ： 影響立銑刀切削性能的另一重要因素是切削刃 的刃數(shù)。一般情況下，切削刃數(shù)少的立銑刀的 容屑槽大，其切屑的排除性好，齒數(shù)多時(shí)，立 銑刀的橫截面積大，剛性好；但容屑槽的能力 低，在加工中易出現(xiàn)切屑阻塞。 刃數(shù)

8、：精/粗加工 芯厚：剛性、容屑槽（加工精度）切削效率； 整體硬質(zhì)合金刀具 l直刃立銑刀切削時(shí)呈斷續(xù) 切削狀態(tài)，切削力的波動 較大，而螺旋刃立銑刀的 切削力曲線比較平滑。 l直刃立銑刀和螺旋刃立銑 刀的切削阻力可分解為徑 向和軸向的兩個(gè)分力F1 和F2，因此螺旋刃立銑 刀與直刃立銑刀相比，它 的徑向阻力小 整體硬質(zhì)合金刀具 l前角o l后角o l主偏角r l副偏角r l楔角楔角 圓周刃前角過大時(shí)，雖然切削刃比較鋒利，但刃口 的強(qiáng)度小，在加工中易出現(xiàn)振動、卷刃和崩刃。圓周刃前 角過小時(shí)，切削刃的鋒利度不好，切削阻力較大，排屑差， 前面易磨損。 從刀具長度方面考慮：由于刃部較長的立銑刀其刀 體的剛性

9、低，工作中易出現(xiàn)振動、卷刃和崩刃，所以必須 設(shè)法提高立銑刀切削刃的強(qiáng)度，即增大楔角。但另一方面 立銑刀刃部較長時(shí)，由于彎曲變形大，其易產(chǎn)生背切，又 不能把圓周刃后角磨得太小。為此通常采用較小圓周刃前 角的方法來提高切削刃強(qiáng)度。 從被切削材料方面來考慮，當(dāng)加工硬質(zhì)材料時(shí)，為 了防止卷刃、崩刃，一般采用大楔角；當(dāng)加工軟材料、有 加工硬化性材料及韌性大易粘到的材料時(shí)，為使刃口鋒利， 切削性能好，采用小楔角的效果比較好。 整體硬質(zhì)合金刀具 l鉸刀 鉸刀是孔的精加 工刀具，當(dāng)然也可用 作高精度孔的半精加 工。主要是為了提高 孔的加工精度。刀的 齒數(shù)多，槽底直徑大， 其導(dǎo)向性及剛性好， 而且加工余量小，鉸

10、 刀的制造精度高、結(jié) 構(gòu)完善等 整體硬質(zhì)合金刀具 整體硬質(zhì)合金刀具 l鉸刀的直徑 : 鉸刀校準(zhǔn)部分的直徑是鉸刀的主要參數(shù)和基本尺寸。 鉸刀的直徑公差設(shè)計(jì)要考慮如下因素： 1.被加工孔的直徑和公差帶。 2.在切削過程中被加工孔的擴(kuò)張量、或收縮量，即被加 工出的孔的實(shí)際尺寸與鉸刀的實(shí)際尺寸之差值。一般情 況下是被加工出的孔的實(shí)際尺寸大于鉸刀實(shí)際尺寸呈微 量擴(kuò)張；但有時(shí)在加工塑性大的材料和韌性大的合金鋼 或高鉻鋼、耐熱合金時(shí)也可能呈相反結(jié)果孔縮。擴(kuò)張 量（或收縮量）的確切數(shù)值應(yīng)由試驗(yàn)確定。 3.鉸刀要有足夠的刃磨次數(shù)。 整體硬質(zhì)合金刀具 l倒錐 為減輕校準(zhǔn)部分與孔壁的摩擦和孔徑擴(kuò)張， 校準(zhǔn)部分的一段

11、或全部制成倒錐形 整體硬質(zhì)合金刀具 l主偏角： 鉸刀前邊的切削錐部起主要切削作用，刃 口無刃帶，要鋒利 整體硬質(zhì)合金刀具 l螺旋角： 一般，通用鉸刀都做成直齒 的，即螺旋角為0，也有 螺旋槽鉸刀,其特點(diǎn)是切削 平穩(wěn)，振動小，耐用度高， 可以加工出高質(zhì)量的孔， 尤其是鉸削軸向有鍵槽或 孔壁長度方向不連續(xù)的孔， 用螺旋齒最適合。加工盲 孔時(shí)，用右旋鉸刀，鉸通 孔時(shí)，采用左旋鉸刀 整體硬質(zhì)合金刀具 l刃傾角： 具有刃傾角的鉸刀切削部 分的前面和校準(zhǔn)部分的前 面不在同一平面，其切削 余量可比無刃傾角鉸刀大， 進(jìn)給量也大，切屑向前排 出順暢，不會出現(xiàn)切屑積 壓在容屑槽內(nèi)劃傷孔壁現(xiàn) 象。加工不同孔時(shí)，鉸刀

12、 前端有一沉孔可容納切屑。 加工硬質(zhì)合金刀具的設(shè)備 切削參數(shù) l切削速度Vc l進(jìn)給量（每齒）fz l切削深度ap l切削寬度ae 泰勒壽命公式（碳鋼）： T=CT/（Vc5fz2.25ap0.75） Vc影響最大，fz次之，ap最小 常用公式 l切削速度（m/min）：Vc=Dn/1000 l主軸轉(zhuǎn)速（rev/min）RPM：n=Vc1000/（D） l進(jìn)給速度（工作臺進(jìn)給）（mm/min）：Vf=fznz l每齒進(jìn)給量（mm/tooth）：fz=Vf/（nz） l每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/rev）：fn=Vf/n l金屬去除率（cm3/min）：Q=apaeVf/1000 l加工時(shí)間（min）：Tc=lm/Vf 切削速度 l切削區(qū)域的熱量 l積屑瘤 l切削輕快、變形 l加工效率 l1.刀具的種類和材質(zhì) l2.刀具的直徑 l3.被加工工件的材質(zhì) l4.機(jī)床及刀具