刀具技術(shù)培訓(xùn)

1、機(jī)床概述2、高速加工定義及要求3、刀柄系統(tǒng)4、刀具材質(zhì)及涂層5、刀具的分類6、刀具加工工藝7、如何選擇刀具8、加工參數(shù)的選定9、刀具磨損10、常見問題處理第一頁，共49頁。第一頁，共49頁。分類：

高速銑床：主軸轉(zhuǎn)速S＝18,000rpm以上最高已達(dá)30,000－60,000rpm主軸功率：十幾至幾十千瓦直線工作進(jìn)給速度：20－40m/min采用直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度在60－120m/min普通、組合、數(shù)控普通機(jī)床、高速機(jī)床車床、銑床、鏜床、鉆床第二頁，共49頁。第二頁，共49頁。定義：根據(jù)1992年國際生產(chǎn)工程研究會(huì)(CIRP)年會(huì)主題報(bào)告的定義，高速切削指切削速度超過傳統(tǒng)切削速度5-10倍的切削加工。切削速度：根據(jù)加工材料的不同和加工方式的不同，高速切削的切削速度范圍也不同。高速切削包括高速銑削，高速車削，高速鉆孔，高速車銑等，但絕大部分應(yīng)用是高速銑削。目前，加工鋁合金已達(dá)到2,000-7,500m/min；鑄鐵為900-5,000m/min；鋼為600-3,000m/min；耐熱鎳基合金達(dá)500m/min；鈦合金達(dá)150-1,000m/min；纖維增強(qiáng)塑料為2,000－9,000m/min。

高速切削的優(yōu)點(diǎn)：切削力降低工件熱變形減少有利于保證零件的尺寸、形位精度提高加工表面質(zhì)量高工藝系統(tǒng)振動(dòng)減小顯著提高材料切除率加工成本降低第三頁，共49頁。第三頁，共49頁。

●

航空航天

主要是解決零件大余量材料去除、薄壁件加工、高精度、難加工材料和加工效率等問題，特別是整體結(jié)構(gòu)件高速切削，既保證了零件質(zhì)量，又省去了許多裝配工作；如：飛機(jī)的蜂窩結(jié)構(gòu)件必須采用高速銑削技術(shù)才能保證加工質(zhì)量，梁、框、壁板等零件加工余量特別大，高速銑削可提高生產(chǎn)率，發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片采用高速銑削可解決材料難加工問題

第四頁，共49頁。第四頁，共49頁?！衲＞咝袠I(yè)

模具業(yè)中大部分模具均適用高速銑削技術(shù)，高速硬切削可加工硬度達(dá)50－60HRC的淬硬材料，因而取代了部分電火花加工，并減少了鉗工修磨工序，縮短了模具加工周期；高速銑削石墨和銅可獲得高質(zhì)量的電火花加工電極；高速銑削也適用于模具的快速原型制造。

第五頁，共49頁。第五頁，共49頁。●汽車行業(yè)

高速切削已廣泛應(yīng)用于汽車大規(guī)模生產(chǎn)，如：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的孔加工刀具，汽車連桿、曲軸等鍛模、汽車覆蓋件的沖壓模和汽車車身模具，高速切削可以大大提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。第六頁，共49頁。第六頁，共49頁。高速切削機(jī)床

具有高主軸轉(zhuǎn)速、高動(dòng)態(tài)的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，大的功率，主軸和床身良好的剛性，優(yōu)良的吸振特性和隔熱性能，快速的CNC控制性能，可靠的安全防護(hù)等等。高速切削刀具

具有良好的耐磨性和高的強(qiáng)度韌性的先進(jìn)刀具材料，優(yōu)良的刀具涂層技術(shù)，合理的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，高度動(dòng)平衡的刀具系統(tǒng)，安全可靠的夾緊方式，高同心度的刀刃精度質(zhì)量等等。高速切削工藝

工藝優(yōu)化的高速加工參數(shù)，合適高速切削的加工走刀方式，專門的CAD/CAM編程策略，充分冷卻潤滑并具有環(huán)保特性的冷卻方式等等。第七頁，共49頁。第七頁，共49頁。

BT

HSK

NTMorse第八頁，共49頁。第八頁，共49頁。

頭部形式

●鉆夾頭●莫氏錐孔夾頭●攻螺紋夾頭●鏜刀夾頭●彈簧夾頭●側(cè)固式夾頭●熱縮式夾頭●液壓式夾頭●動(dòng)平衡夾頭第九頁，共49頁。第九頁，共49頁。ER螺帽ER筒夾刀柄拉釘?shù)谑摚?9頁。第十頁，共49頁。第十一頁，共49頁。第十一頁，共49頁。第十二頁，共49頁。第十二頁，共49頁。

彈簧夾頭

液壓夾頭

熱裝夾頭

徑向跳動(dòng)最好情況≤10μm≈5μm≈4μm

剛性良好中等優(yōu)秀

動(dòng)平衡良好良

優(yōu)秀

操作精度一般，精度與操作人員有關(guān)較好，精度一致性好，但結(jié)構(gòu)易損壞

高

成本

正常

較貴初期投資熱膨脹裝置費(fèi)用較大

綜合性能適用于高速加工低速段精度較高時(shí)應(yīng)用同心度、動(dòng)平衡最好適用于高速切削第十三頁，共49頁。第十三頁，共49頁。

刀具在工作時(shí)要承受很大的壓力和沖擊力，同時(shí)，由于切削時(shí)產(chǎn)生的金屬塑性變形以及在刀具、切削、工件相互接觸表面間產(chǎn)生的強(qiáng)烈摩擦，使刀具切削刃上產(chǎn)生很高的溫度和受到很大的應(yīng)力，因此，作為刀具材料應(yīng)具備以下特性：高的硬度刀具材料必須具備高于被加工材質(zhì)的硬度，一般刀具材料的常溫硬度都在HRC

62以上；高的耐磨性耐磨性是刀具抵抗磨損的能力，是刀具材料力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)性能的綜合反映；足夠的強(qiáng)度和韌性為能承受很大的壓力以及沖擊和振動(dòng)，刀具材料應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和韌性為能承受很大的壓力以及沖擊和振動(dòng)，刀具材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性。一般強(qiáng)度用抗彎強(qiáng)度表示，韌性用沖擊值表示；高的耐熱性耐熱性是指刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的性能；良好的熱物理性能和耐熱沖擊性；良好的工藝性指的是鍛造性能、熱處理性能、高溫塑性變形以及磨削加工性能等；經(jīng)濟(jì)性

經(jīng)濟(jì)性是刀具材料的重要指標(biāo)之一。第十四頁，共49頁。第十四頁，共49頁。工具鋼高速鋼硬質(zhì)合金陶瓷（Al2O3）超硬刀具材料金剛石和立方氮化硼（CBN）。第十五頁，共49頁。第十五頁，共49頁。

硬質(zhì)合金是由難熔金屬碳化物（WC、TiC）和金屬粘強(qiáng)劑Co的粉末在高溫下燒結(jié)而成的。硬質(zhì)合金可分為碳化鎢基和碳（氮）化鈦基兩大類，我國最常用的碳化鎢基硬質(zhì)合金有鎢鈷類（YG類）、鎢鈷鈦類（YT類）和鎢鈦鈮類。

ISO對硬質(zhì)合金分為：

P：(藍(lán))鋼P(yáng)20相當(dāng)于YT14M：(黃)不銹鋼M10相當(dāng)于YW1K：(紅)鑄鐵K10相當(dāng)于YG6XN：鋁

S：耐熱合金及鈦合金

H：淬硬材料

M類合金為通用合金

第十六頁，共49頁。第十六頁，共49頁。

涂層

物理（PVD）

化學(xué)（CVD）

涂層溫度300－500℃涂層溫度900－1100℃涂覆物薄，保證刀具精度涂覆物厚，涂層溫度高，刀具易變形涂層性能不受基體材料影響沉積速度快，容易控制涂層純度高，致密性好粘附力強(qiáng)，可獲得較厚涂層工作過程干凈，無污染涂層成本低，適合大量生產(chǎn)

通過涂層在硬質(zhì)合金基體上涂覆一薄層耐磨性高的難熔性金屬化合物，在保證刀具韌性的前提下提高其耐磨性，也是解決刀具材料發(fā)展中一對矛盾的很好方法。

第十七頁，共49頁。第十七頁，共49頁。

涂層

顏色

硬

度厚度摩擦系數(shù)

最高使用說明GPaμm溫度℃

TiAlN單層

紫黑

351-40.5800通用高性能涂層TiAlN多層

紫黑

281-40.6700適用斷續(xù)切削TiCN-MP紅-銅

321-40.2400高韌性通用涂層CrN銀亮

181-40.3700適用加工銅、鈦TiAlCN紅-紫

281-40.25500高性能通用涂層CBC(DLC)灰

200.5-40.15400潤滑涂層AlTiN黑

381-40.7800屬高性能涂層μAlTiN黑

381-20.3800涂層表面質(zhì)量好AlTiN/SiN紫蘭

451-40.451100納米結(jié)構(gòu)第十八頁，共49頁。第十八頁，共49頁。刃部（切削部分）柄部（裝夾部分）第十九頁，共49頁。第十九頁，共49頁。柄部形式

直柄莫氏錐柄削平柄

刃部形式

直角銑刀直角錐度球頭錐度倒R角直角倒錐第二十頁，共49頁。第二十頁，共49頁。整體

焊接

機(jī)夾

優(yōu)點(diǎn)精度高可做小直徑可做長刃精度較高可做大直徑可做復(fù)雜刀具成本低變化多可做大直徑

缺點(diǎn)成本高焊接對刀體有影響精度低刃口短第二十一頁，共49頁。第二十一頁，共49頁。粗加工半精加工精加工大去除量一般型狀與精度或?yàn)榫庸ぷ鳒?zhǔn)備精度型狀光潔度（粗糙度）韌性硬度耐沖擊耐磨損第二十二頁，共49頁。第二十二頁，共49頁。第二十三頁，共49頁。第二十三頁，共49頁。1、孔加工：鉆擴(kuò)鏜鉸攻絲主要使用刀具：鉆頭鉸刀鏜刀擴(kuò)孔鉆銑鉸刀锪鉆絲錐2、面加工：主要使用刀具：套式銑刀盤銑刀立銑刀3、槽加工：鍵槽T型槽燕尾槽錐度槽主要使用刀具：鍵槽銑刀T型槽銑刀燕尾槽銑錐度銑刀4、側(cè)加工：型腔加工主要使用刀具：立銑刀倒R角銑刀球頭銑刀5、仿形加工：曲線曲面主要使用刀具：球頭銑刀倒R角銑刀第二十四頁，共49頁。第二十四頁，共49頁。第二十五頁，共49頁。第二十五頁，共49頁。第二十六頁，共49頁。第二十六頁，共49頁。1、工件材料

工件材料認(rèn)定黑色金屬

非金屬有色金屬鋼、不銹鋼、鑄鐵銅、鋁、高溫合金石墨、玻璃纖維等

并認(rèn)定各種材料的硬度第二十七頁，共49頁。第二十七頁，共49頁。2、加工類型及精度要求加工類型加工精度及

表面粗糙度孔加工

面銑

槽銑

側(cè)銑

仿形銑第二十八頁，共49頁。第二十八頁，共49頁。切削工藝刀路設(shè)計(jì)切削條件刀具的選擇（加工工藝）順銑

逆銑機(jī)床

裝夾

冷卻普通機(jī)床

數(shù)控機(jī)床普通

高速風(fēng)冷

油冷第二十九頁，共49頁。第二十九頁，共49頁。順銑逆銑刀具的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進(jìn)給方向一致，切削量由多至少刀具的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進(jìn)給方向相反，切削量由少至多逆銑切削溫度較高，導(dǎo)致刀具磨損較快。因此，推薦整體硬質(zhì)合金刀具選擇順銑為佳。第三十頁，共49頁。第三十頁，共49頁。1、材料

根據(jù)被加工材質(zhì)硬度的不同，將鋼件加工的整體硬質(zhì)合金刀具分為：P、H、S三類，其次有專用的鋁、銅加工刀具A類、石墨加工刀具G類及D3柄微徑刀具M(jìn)類；

類別材料

晶粒度Co含量抗彎強(qiáng)度ISO標(biāo)準(zhǔn)P國產(chǎn)超細(xì)微粒0.5μm10%3800K20H進(jìn)口超細(xì)微粒0.4μm10-12%4000K20-K30S進(jìn)口超細(xì)微粒0.2μm10%4000K20A進(jìn)口超細(xì)微粒0.4μm6%3800K10G進(jìn)口超細(xì)微粒0.4-μm6%3800K10M進(jìn)口超細(xì)微粒0.2μm10-12%4200K20-K30第三十一頁，共49頁。第三十一頁，共49頁。

焊接刀具根據(jù)被加工材質(zhì)的不同，選用不同類型的刀片材質(zhì)。加工鑄鐵及有色金屬（如鋁合金、鎂合金及銅）、非金屬材料選用K30材質(zhì)刀片；加工鋼件選用P30材質(zhì)刀片；加工耐熱合金、不銹鋼選用M20材質(zhì)刀片。2、精度直徑范圍＜D3D3－D6D6-D10D10-D18D18-D25柄徑h60-0.0060-0.0080-0.0090-0.0110-0.013刃徑0-0.01-0.006-0.02-0.008-0.026-0.009-0.031-0.011-0.038跳動(dòng)＜0.005＜0.01第三十二頁，共49頁。第三十二頁，共49頁。焊接銑刀：直柄柄部直徑h8；刃部直徑j(luò)s14；跳動(dòng)＜0.02mm。3、銑削方向

整體硬質(zhì)合金銑刀除六刃高硬、超硬不帶中心切削刃，即：不能鉆銑外，其余均帶有中心切削刃，可以鉆銑；

第三十三頁，共49頁。第三十三頁，共49頁。1、切削參數(shù)中的基本術(shù)語

Ae=切削寬度/徑向切削深度（橫吃刀量）（mm）

Ap=切削深度/軸向切削深度（背吃刀量）（mm）

Dc=刀具刃徑（mm）

fz=每齒進(jìn)給量（mm）

f=每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/rev）

Z=齒數(shù)

N=轉(zhuǎn)數(shù)（rev/min）

Q=金屬切除率（cm3/min）

Vc=切削速度（m/min）

F=進(jìn)給速度（mm/min）第三十四頁，共49頁。第三十四頁，共49頁。2、切削參數(shù)的基本計(jì)算公式：

①轉(zhuǎn)速：N（rev/min）

N=②切削速度：Vc（m/min）

Vc=

Vc×1000

Π×DcN×∏×Dc

1000第三十五頁，共49頁。第三十五頁，共49頁。③進(jìn)給速度（mm/min）

F=N×Z×fz

④每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/rev）

f=Z×fz⑤金屬切除率（cm3/min）

Q=

Ae×Ap×F

1000第三十六頁，共49頁。第三十六頁，共49頁。

3、仿形銑的切削速度及轉(zhuǎn)數(shù)

切削速度：Vc（m/min）

Vc=

轉(zhuǎn)速：N（rev/min）

N=

有效刃徑：Dw（mm）

Dw=2×√Ap（Dc-Ap）

N×∏×Dw

1000Vc×1000

Π×Dw第三十七頁，共49頁。第三十七頁，共49頁。

聽

看

用

切削聲音工件

鐵屑

刀具裝夾

收藏表面粗糙度顏色、形狀崩刃、磨損掉刀、空間避免跌、碰第三十八頁，共49頁。第三十八頁，共49頁。1、刀具磨損的形態(tài)

刀具切削時(shí)，刀具一方面切下切屑，另一方面刀具本身也要發(fā)生損壞。如：刀具磨損、崩刃、碎斷、剝落、裂紋等。刀具磨損后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并導(dǎo)致切削力加大、切削溫度升高，甚至產(chǎn)生振動(dòng)，不能正常切削。因此，刀具磨損直接影響加工效率、質(zhì)量和成本。刀具磨損主要分為：前刀面磨損、后刀面磨損和邊界磨損2、刀具正常磨損的原因

機(jī)械磨損：工件材料中硬質(zhì)點(diǎn)的刻劃作用；熱、化學(xué)磨損：刀具與工件材料接觸到原子間距時(shí)產(chǎn)生的結(jié)合現(xiàn)象，也叫粘結(jié)磨損；刀具與工件兩摩擦面的化學(xué)元素互相向?qū)Ψ礁g引起的磨損，也叫擴(kuò)散磨損在切削溫度下，刀具材料與空氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的磨損，也叫氧化磨損。第三十九頁，共49頁。第三十九頁，共49頁。3、刀具磨損曲線圖第四十頁，共49頁。第四十頁，共49頁。4、刀具常見的磨損形式、原因及相應(yīng)措施刀具磨損形式形成原因應(yīng)對措施名稱圖像后刀面磨損刀具材質(zhì)太軟切削速度過高后角過小進(jìn)給率太小降低切削速度選擇耐磨性硬質(zhì)合金檢查刀尖高度選擇合適的進(jìn)給量和切深月牙洼磨損刀具材質(zhì)過軟切削速度過高進(jìn)給過大降低切削速度選擇較耐磨材料選用大前角刀具積屑瘤磨損切削速度不合適進(jìn)給太低刀具不夠鋒利刀具/工件材料不匹配改變切削