整體銑加工刀具基本知識(shí)及其應(yīng)用

1、東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材切削刀具的基本知識(shí)東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材-主要討論內(nèi)容-切削刀具的種類與形狀切削刀具的基本幾何結(jié)構(gòu)及其主要部位的作用切削刀具的基體材料討論題：針對(duì)東江現(xiàn)時(shí)所加工的模具材料，應(yīng)如何選擇合適的刀具？東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材切削刀具的種類與形狀種類形狀特點(diǎn)普通刃使用廣泛，應(yīng)用在槽加工、側(cè)面加工及臺(tái)階面加工，另外在粗加工、半精加工及精加工所有場(chǎng)合均可使用，種類最多。錐形刃用于普通刃后的錐面加工，以及出模角斜度加工。粗加工刃刀刃成波浪形，切屑細(xì)小，切削力小，適用于粗加工，不宜精加工。成形刃此類刀具為特別定做產(chǎn)品，極少使用。（1）側(cè)刃的種類與形狀東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材種類形狀特點(diǎn)帶有中心孔的平

2、底頭型刃使用廣泛，可用于槽加工、側(cè)面加工及臺(tái)階面加工等，不能縱向切入加工。因有中心孔定位，故重磨精度高可中心切削的平底頭型刃使用廣泛，用于槽加工、側(cè)面加工及臺(tái)階面加工等，可縱向切入加工。且刃數(shù)越少，縱向切入性能越好。球頭型曲面加工不可缺少的刀具，尖部由于容屑槽小，故切屑排出性能差，適用于精加工及半精加工。平底圓弧(R)型用于轉(zhuǎn)角部R的加工以及周期進(jìn)給加工。(2)底刃的形狀與種類東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材種類形狀特點(diǎn)直柄使用最廣泛長(zhǎng)柄深部加工用，由于刀柄長(zhǎng)，按使用的目的懸伸一定的長(zhǎng)度即可使用長(zhǎng)頸用于比較深細(xì)的坑、槽、骨位加工。錐頸用于具有斜壁面的底部骨位槽加工。（3）手柄及頸部的種類與形狀東江集團(tuán)內(nèi)部

3、培訓(xùn)教材切削刀具的基本幾何結(jié)構(gòu)（1） 東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材切削刀具的基本幾何結(jié)構(gòu)（2）東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材切削刀具的基本幾何結(jié)構(gòu)（3）東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材dndndnl用于精加工的切削刀具, 切削刃必須具 有很好的輪廓精度l刀具的幾種可能輪廓偏差 輪廓精確 由于研磨過程不夠精確,而導(dǎo) 致在刃部產(chǎn) 生不規(guī)則碎面 由于研磨過程不夠精確而導(dǎo)致的半徑偏差切削刀具的輪廓精度東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材切削刀具的基體材料 金屬切削過程中，刀具切削部分直接完成切削工作。刀具材料性能的優(yōu)劣直接影響刀具的質(zhì)量。切削加工生產(chǎn)率和刀具耐用度的高底、零件加工精度和表面質(zhì)量的優(yōu)劣等，在很大程度上都取決于刀具材料的選擇是否合理。

4、東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材 金屬切削過程中，刀具不但承受很大的切削力和很高的溫度，而且還要經(jīng)受沖擊載荷和機(jī)械摩擦。因此，刀具材料必須具備高硬度、高耐磨性、足夠的強(qiáng)度和韌性以及良好的高溫耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性等方面的性能。常用的刀具材料可分為工具鋼、硬質(zhì)合金、刀具陶瓷、超硬刀具材料四大類。刀具材料物理力學(xué)性能表東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材材料種類密度/(/(g/cmg/cm ) 硬度抗彎抗彎強(qiáng)度強(qiáng)度/ /GPa GPa 抗壓抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度/ /GPaGPa 沖擊沖擊韌度韌度/ /KJ/KJ/ 彈性模量/ /GPaGPa 熱導(dǎo)率W/(mW/(m) ) 膨脹系數(shù)/10 /10 / 耐熱耐熱性性/ / 工工具具鋼

5、鋼 碳素工碳素工具鋼具鋼7.67.86065HRC2.2421041.811.72200250合金工合金工具鋼具鋼7.77.96065HRC2.4421041.8 300400高速鋼高速鋼8.78.86570HRC2.542.83.8100600210203011500600硬硬質(zhì)質(zhì)合合金金鎢鈷類鎢鈷類14159193HRA1.52.03.562560630640801104.55.5750850鎢鈷鈦鎢鈷鈦類類10139092HRA1.31.83.5648056025425.56.59001000性能3-6東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材材料種類密度/(/(g/cmg/cm ) 硬度抗彎抗彎強(qiáng)度強(qiáng)度/

6、/GPa GPa 抗壓抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度/ /GPaGPa 沖擊韌沖擊韌度度/ /KJ/KJ/ 彈性模彈性模量量/ /GPaGPa 熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率W/(mW/(m) ) 膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)/10 /10 / 耐熱耐熱性性/ / 刀刀具具陶陶瓷瓷 Al2O33.904.09293.5HRA0.40.753.55.5512 4004202971200Al2O3+TiC4.24.39394.5HRA0.71.03.55.53603901781200Si3N43.23.613501600HV0.60.93428032020353.03.31300超超硬硬刀刀具具材材料料立方氮化硼3.484500HV0.50.8

7、2.557101304.710001300金鋼石3.5210000HV0.611700800性能3東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材硬度韌性金鋼石燒結(jié)體金鋼石燒結(jié)體金鋼石涂層金鋼石涂層CBN燒結(jié)體燒結(jié)體Si3N4Al2O3涂層金屬陶瓷金屬陶瓷超硬合金金屬超硬合金涂層超微粒超硬合金超微粒超硬合金涂層高速鋼粉末高速鋼高速鋼東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材切削刀具的基體材料碳素工具鋼 碳素工具鋼是指含碳量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的一種優(yōu)質(zhì)高碳鋼，是最早使用的刀具材料 。其主要特點(diǎn)是經(jīng)過適當(dāng)熱處理后，硬度能達(dá)到60 65HRC，耐磨性較好；但主要缺點(diǎn)是耐熱性很差，當(dāng)其切削溫度高于200時(shí)，其硬度大為降低，以至失

8、去切削能力。由于這種鋼材的耐熱性很低，只適用于制造手動(dòng)工具（銼刀、鉸刀、刮刀、絲錐、 板牙等）。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材切削刀具的基體材料合金工具鋼 合金工具鋼是指在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入適量的合金元素以改善其性能。從而適當(dāng)提高了鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、高溫耐熱（300 400）、淬透性?？捎糜谥圃炱胀ǖ能嚨?、銑刀、刨刀、刻刀、鉆頭等，屬于低速切削軟金屬的刀具。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材切削刀具的基體材料高速工具鋼 簡(jiǎn)稱高速鋼：是一種加入較多合金元素的高合金工具鋼，其淬火后硬度為6270HRC。當(dāng)切削溫度達(dá)到540600時(shí)，仍然維持其切削性能。與碳素工具鋼、合金工具鋼相比，高速鋼的高溫耐熱性較好，耐磨性

9、也有提高。高速鋼刀具是早期加工中最廣泛使用的刀具。但在加工中，因?yàn)楦咚黉撱姷兜那邢魉俣纫话阒荒苓_(dá)到每分鐘幾十米，加上現(xiàn)今模具鋼材的不斷改良，在硬度和韌性方面都不斷提高的情況下，高速鋼刀具已經(jīng)很難達(dá)到高效率和高質(zhì)量的目標(biāo)。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材 硬質(zhì)合金是由高硬度，難熔的金屬碳化物加金屬粘結(jié)劑經(jīng)粉未冶金工藝制成，其金屬碳化物的含量一般在90%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上。硬質(zhì)合金有著較高的彈性模量，整體剛性及耐磨性大大優(yōu)于高速鋼，整體硬質(zhì)合金銑刀所能承受的切削速度比高速鋼高十幾倍，而且在制造技術(shù)上仍在發(fā)展，不但在機(jī)體材質(zhì)方面有所改進(jìn)，在涂層方面的技術(shù)也不斷改良，令其耐磨性大大提高，所以是比較適合在高精度的模具

10、上實(shí)行高效率高速加工的整體硬質(zhì)合金銑刀。切削刀具的基體材料硬質(zhì)合金東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材加工HRC63的淬火料時(shí)，圓周切削速度能達(dá)到150m/min以上。在加工一般模具鋼時(shí)，能達(dá)到400500m/min的切削速度，廣泛應(yīng)用于高速數(shù)控銑床上。切削刀具的基體材料東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材 涂層硬質(zhì)合金有比基體更高的硬度、耐磨性、耐熱性、抗粘結(jié)性與化學(xué)穩(wěn)定性。涂層刀具是在硬質(zhì)合金刀具表面通過相應(yīng)的工藝處理方式把更硬的材料涂在刀具表面。刀具涂層工藝主要有化學(xué)氣相沉積法（CVD）、物理氣相沉積法（PVD）、物理化學(xué)氣相沉積法（PCVD）。 涂層硬質(zhì)合金切削刀具的基體材料東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材 氣相沉積CVD是通過

11、電能對(duì)某些元素激發(fā)形成離子蒸氣，在真空狀態(tài)下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成物沉積在被涂覆的刀具表面形成涂層。目前通過化學(xué)物理手段已能形成的涂層有氮化鈦（TiN）、碳化鈦（TiC）、氮碳化鈦（TiCN)、氮鋁化鈦(TiALN)、氧化鋁（AL2 2O3 3)等。我們推薦氮鋁化鈦型的涂層或基于碳化鈦（TiC）、氮碳化鈦（TiCN）和三氧化二鋁（AL2 2O3 3）的多層涂層。因這種涂層有極好的化學(xué)穩(wěn)定性，在高速切削的高溫下保持高硬度，比起其它涂層有較高的抗氧化溫度。切削刀具的基體材料CVD涂層?xùn)|江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材 PVD涂層比較薄且光滑，較之CVD，PVD涂層更加緊密地貼于刀具上，這就更有利于保持鋒利的切削

12、刃外形。PVD刀具比CVD刀具具有更高的強(qiáng)度，刀具抗磨性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生積屑廇。目前PVD是使用最多的刀具。切削刀具的基體材料PVD涂層?xùn)|江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材 陶瓷刀具主要包括有普通陶瓷刀具、氮化硅、氧化鋁和復(fù)合氮化硅氧化鋁陶瓷刀具。陶瓷刀具的主要性能有高硬度、高耐磨性、良好的高溫性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗粘結(jié)性等。但其 強(qiáng)度和韌性差、熱導(dǎo)率低、脆性大是陶瓷刀具的最大缺點(diǎn)，抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度都較硬質(zhì)合金低，幾乎不能承受沖擊載荷。此外，陶瓷的熱導(dǎo)率低，僅為硬質(zhì)合金的1/21/5，刀具陶瓷切削刀具的基體材料東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材熱膨脹系數(shù)卻比硬質(zhì)合金高10%30%，彈性模量則低于硬質(zhì)合金。所以

13、陶瓷刀具的熱沖擊性能差。當(dāng)溫度顯著變化時(shí)，容易產(chǎn)生裂紋。因此，此類刀具一般不能使用切削液，使用范圍比較窄，只適用于高硬度材料的精加工使用。刀具陶瓷切削刀具的基體材料東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材 金鋼石是碳的異構(gòu)體,是自然界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一種最硬的材料，分天然金鋼石和人造金鋼石兩種。而用于制造刀具的金鋼石材料主要分為兩類:天然單晶金鋼石和人造聚晶金鋼石。金鋼石主要特點(diǎn)是：高硬度和高耐磨性，硬度高達(dá)10000HV，因此具有很好的切削性能和刀具耐用度；刀刃鋒利；摩擦因數(shù)小，不易產(chǎn)生積屑廇；導(dǎo)熱性優(yōu)良和熱膨脹系數(shù)小；但韌性差，抗彎強(qiáng)度低是其主要缺點(diǎn)，金鋼石切削刀具的基體材料東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材只有硬質(zhì)合金的1/4

14、左右，而且與鐵有較強(qiáng)的化學(xué)親合力，其耐熱性較低，當(dāng)切削溫度超過700 800時(shí)，就會(huì)碳化而失去切削能力。因此，金鋼石刀具主要用于有色金屬以及非金屬材料硬紙板、膠木、塑料、硬橡膠等的精加工。切削刀具的基體材料金鋼石東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材v CBN（立方氮化硼） 立方氮化硼是用六方氮化硼（也稱白石墨）在高溫高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成。它是繼人工合成金鋼石之后出現(xiàn)的又一種新型超硬材料，其結(jié)構(gòu)與金鋼石類似。主要特點(diǎn)如下：（1）硬度高和耐磨性好 CBN的硬度為8000 9000HV稍小于金鋼石（10000HV），比硬質(zhì)合金和陶瓷高許多。在加工高硬度淬火鋼和灰鑄鐵時(shí)，刀具壽命比硬質(zhì)合金高35倍。東江集團(tuán)內(nèi)部培

15、訓(xùn)教材（2）熱穩(wěn)定性好 CBN的耐熱性可達(dá)1400 1500 ，比金鋼石的耐熱性高得多。故適合高速下加工高溫合金。在加工高鎳和高鈷等耐熱合金時(shí)，CBN刀具的切削速度可為硬質(zhì)合金刀具的46倍。（3）化學(xué)穩(wěn)定性好 CBN在1000以下不會(huì)產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，與鐵系材料直至12001300 也不起化學(xué)作用。但在高溫（1000）以上會(huì)與水發(fā)生化學(xué)分解，至使大量CBN被消耗。因此CBN刀具可用于加工高硬度淬火鋼和硬鑄鐵，其粘度和抗散磨損較小，高溫下切削時(shí)，宜用干切。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材（4）良好的導(dǎo)熱性和較小的摩擦因數(shù) CBN的導(dǎo)熱性能大大優(yōu)于硬質(zhì)合金和陶瓷，其導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高逐漸增加，這對(duì)降低刃口處的溫

16、度大為有益。其次較小的摩擦因數(shù)可減小切削力和切削時(shí)產(chǎn)生的熱量。（5）抗彎強(qiáng)度和韌性差 CBN的抗彎強(qiáng)度較差，為刀具陶瓷的1/51/2，故一般只用于高硬度材料的精加工。但一般不適合加工塑性較大的金屬（如鋁合金、銅合金、鎳基合金、塑性大的鋼等），因CBN刀具加工這些金屬時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的積屑廇，使已加工表面質(zhì)量惡化。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材何為積屑廇？ 在中等或較低的切削速度下切削塑性金屬時(shí)，常常會(huì)發(fā)現(xiàn)一小塊很硬的金屬粘附在靠近切削刃口的前刀面上，并代替前刀面和切削刃進(jìn)行切削，這就是積屑廇。 積屑廇產(chǎn)生的原因 切削時(shí)，由于前刀面與切屑間的壓力很大，切削溫度也很高，故在切屑底層形成了滯流層。在一定的壓力和溫

17、度下，底層的滯流層就會(huì)與切屑分離并粘結(jié)（冷焊）在前刀面上，形成第一層積屑廇。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材如此依次層層堆積，積屑廇就不斷長(zhǎng)大。積屑廇長(zhǎng)大到一定高度后，切削與前刀面的接觸條件和受力情況發(fā)生變化，就會(huì)停止繼續(xù)生長(zhǎng)。當(dāng)切削過程中出現(xiàn)沖擊、振動(dòng)或切削力發(fā)生變化時(shí)，積屑廇就會(huì)局部破裂或者整體脫落。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材積屑廇對(duì)切削過程的影響 積屑廇對(duì)切削過程的影響既有利的一面,也有不利的一面。有利的一面是：積屑廇的硬度很高（一般為被加工材料的23倍），當(dāng)它覆蓋在切削刃上時(shí)，可代替切削刃進(jìn)行切削，對(duì)切削刃有一定的保護(hù)作用。不利的一面是：由于積屑廇的產(chǎn)生、成長(zhǎng)和脫落是有一定的周期性的，故可能引起振動(dòng)，導(dǎo)

18、至刀具磞刃。積屑廇破碎時(shí)，除一部份脫落的碎片被切屑帶走外，一部份會(huì)流入刀具與工件接觸區(qū)，對(duì)工件表面形成“犁溝“，使加工表面變得粗糙。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材碎片還可能嵌入工件表面造成硬質(zhì)點(diǎn)，加速刀具磨損。工件材料的塑性越好，切削時(shí)的塑性變形越大，則越容易產(chǎn)生積屑廇。加工時(shí)控制切削速度，盡量使用很低或很高的切削速度，避開產(chǎn)生積屑廇的速度范圍。q 刀具的切削溫度 刀具的切削溫度是指刀具的前刀面與切削區(qū)域接觸面的平均溫度。切削過程中，某一瞬時(shí)工件、切屑、刀具上各點(diǎn)的溫度是不同的，而且溫度的分布是隨時(shí)間而變化的。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材q影響切削溫度的主要因素（1）工件材料的影響 工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，產(chǎn)

19、生的切削熱就越多，因而切削溫度就越高；工件材料的傳熱系數(shù)越小，傳熱速度就越慢，切削溫度也越高。（2）切削用量的影響 切削用量中對(duì)切削溫度影響最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，而切削深度影響最小。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材（3）刀具磨損的影響 切削溫度隨著刀具的磨損而逐步增高。在后刀面的磨損值達(dá)到一定數(shù)值后，其對(duì)切削溫度的影響增大，而且切削速度越高，影響越顯著。 （4）切削液的影響 在切削過程中，使用切削液不但由于降低摩擦可以減少熱量的產(chǎn)生，而且隨切削液的流動(dòng)還可以帶走一部分熱量，從而使切削溫度降低。切削液的導(dǎo)熱性能、比熱容、流量、澆注方式和切削液的溫度對(duì)切削溫度均有很大的影響。從導(dǎo)熱性能看，油類切削液

20、不如乳化液，乳化液不如水基切削液。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材q 刀具的磨損 刀具磨損的形式 刀具的磨損形式可分為磨損和破損兩大類。前者是連續(xù)的逐漸磨損，后者包括脆性破損（如崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損等）和塑性破損兩種。 刀具磨損原因（1）磨料磨損 切削或工件表面的一些微小硬質(zhì)點(diǎn)（如碳化物、氧化物等）和雜質(zhì)（如砂粒、氧化皮等），以及粘附的積屑廇碎片等，在刀具表面刻畫出溝紋而造成的一種機(jī)械磨損。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材（2）粘結(jié)磨損 在刀具后刀面與工件表面和刀具前刀面與切削之間的正壓力及切削溫度的作用下，形成新鮮表面接觸。當(dāng)接觸面達(dá)到原子間距離時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生吸附現(xiàn)象。粘結(jié)點(diǎn)逐漸地被工件或切削剪切、撕裂而帶走，

21、刀具表面就產(chǎn)生了粘結(jié)磨損。粘結(jié)磨損是硬質(zhì)合金在以中等偏低的切削速度切削時(shí)磨損的主要原因之一。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材（3）擴(kuò)散磨損 在高溫、高壓下，刀具材料與工件材料中某些化學(xué)元素在固態(tài)下互相擴(kuò)散，即硬質(zhì)合金中的Ti、W、Co等元素向鋼中擴(kuò)散，而工件中的Fe、C等元素向刀具擴(kuò)散，導(dǎo)致刀面的硬度、強(qiáng)度下降，脆性增加，刀具磨損加劇。此即擴(kuò)散磨損。擴(kuò)散磨損是硬質(zhì)合金刀具在（8001000)高溫下切削產(chǎn)生磨損的主要原因之一。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材（4）相變磨損 用高速鋼刀具切削時(shí)，當(dāng)切削溫度超過其相變溫度（550600）時(shí)，刀具的金相組織就會(huì)發(fā)生變化，使硬度下降，磨損加快。故相變磨損是高速鋼刀具磨損的主要原

22、因之一。（5）化學(xué)磨損 在一定溫度下，切削區(qū)周圍介質(zhì)，如空氣、切削液等，與刀具發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一些疏松脆弱的化合物。這些化合物容易被切削與工件帶走而造成刀具磨損。東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材刀具發(fā)放與領(lǐng)用對(duì)應(yīng)表牌號(hào)/型號(hào)規(guī)格/類型加工范圍YG-EM816系列 YG-EM817系列216(平底刀)適用于適用于HRC40以下材料的加工以下材料的加工如：如：718H、718S、GS738、GS738H、420S、S136、 H13、 S136H、8407、S50CS55C、2379、P20、M202、M238、M310、GS2083、GS2311、GS2344、S-7、XW-41、MU-P、GS2688、GS638、GS2711、GS2316、GS2083H等。等。YG-EM813系列2R112R6(R刀)YG-EM819系列6R0.512R2(平底R(shí)刀)YG-EM837系列60.5/1/2/3 (斜度刀) 80.5/1/2/3 (斜度刀) 應(yīng)用于所有材料的斜度加工應(yīng)用于所有材料的斜度加工東江集團(tuán)內(nèi)部培訓(xùn)教材刀具發(fā)放與領(lǐng)用對(duì)應(yīng)表牌號(hào)/型號(hào)規(guī)格/類型加工范圍fraisa-B5363系列316(平底刀)適用于硬度在適用于硬度在