數(shù)控刀具培訓之車刀系列教學目的

了解數(shù)控刀具的種類、要求與特點，明確數(shù)控刀具材料對加工的影響，掌握刀具的失效形式和可靠度分析，以及依據(jù)加工環(huán)境正確選擇和使用加工刀具的方法。教學目錄數(shù)控刀具的定義數(shù)控刀具的分類數(shù)控刀具的要求與特點刀具材料涂層工件材料的特性與切削性刀具損失的主要原因車削加工的注意事項影響加工面粗糙度的主要原因數(shù)控刀具的定義數(shù)控刀具是機械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具，還包括模具；同時“數(shù)控刀具”除切削用的刀片外，還包括刀桿和刀柄等附件。數(shù)控刀具的分類根據(jù)刀具結構可分為：（1）整體式：刀具為一體，由一個坯料制造而成，不分體；（2）焊接式：采用焊接方法連接，刀桿；（3）機夾式：機夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；通常數(shù)控刀具采用機夾式！（4）特殊型式：如復合式刀具，減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：

（1）高速鋼刀具；（2）硬質(zhì)合金刀具；（3）陶瓷刀具；（4）超高壓燒結體刀具等。從切削工藝上可分為（1）車削刀具，分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切斷、切槽刀具等多種；

（2）鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；（3）鏜削刀具；（4）銑削刀具等。數(shù)控刀具的要求與特點（一）要有高的切削效率要有高的精度和重復定位精度要有高的可靠性和耐用度實現(xiàn)刀具尺寸的預調(diào)和快速換刀具有完善的模塊式工具系統(tǒng)建立完備的刀具管理系統(tǒng)要有在線監(jiān)控及尺寸補償系統(tǒng)數(shù)控刀具的要求與特點（二）數(shù)控車床能兼作粗精車削。因此粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大吃刀量、大進給量的要求；精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求此外，為減少換刀時間和方便換刀，應盡可能采用機夾刀和機夾刀片。夾緊刀片的方式要選擇得比較合理，刀片最好選擇涂層硬質(zhì)合金刀片。目前，數(shù)控車床用得最普遍的是硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具。我公司用的就是硬質(zhì)合金刀具（曾試驗過陶瓷刀具、CBN刀具等）。刀具材料—高速鋼分類1.熔煉高速鋼2.粉末高速鋼成分1.鎢系（W）碳（C）、鎢（W）、鉻（Cr）、釩（V）等2.鉬系（Mo）碳（C）、鎢（W）、鉬（Mo）、鉻（Cr）、釩（V）等制作方法1.熔煉高速鋼：通過熔煉，熱處理加工而成2.粉末高速鋼：將高純度、高壓的氮氣吹入熔化的高速鋼中形成球狀微細粉末，然后將這種粉末填入軟鋼制的罐中，通過真空脫氣、密封后，在高溫高壓條件下沖壓形成鋼塊。特點1.粉末高速鋼結晶粒子直徑比熔煉高速鋼的細小，因而韌性優(yōu)異2.粉末高速鋼磨削性比高速鋼好刀具材料—硬質(zhì)合金分類1.硬質(zhì)合金P（鋼）、M（不銹鋼））、K（鑄鐵）、、N（有色金屬屬和非金屬屬）、S（耐熱合金金）、H（高硬度鋼鋼）2.超微粒硬質(zhì)質(zhì)合金成分1.WC（碳化鎢））、Co（鈷）2.WC（碳化鎢鎢）、TiC（碳化鈦鈦）、Co（鈷）特點添加TiC的硬質(zhì)合合金耐熱熱性優(yōu)異異，不易易發(fā)生前前刀面磨磨損，未未添加TiC的硬質(zhì)合合金耐沖沖擊性與與耐破損損性高。。超微粒硬硬質(zhì)合金金的定義義WC粒子直徑徑不足1微米的硬硬質(zhì)合金金稱為超超微粒硬硬質(zhì)合金金。超微粒硬硬質(zhì)合金金的機械械特性1.硬度高2.強度高刀具材料料—陶瓷分類1.陶瓷2.金屬陶瓷瓷特性及用用途1.陶瓷（1）定義：：包括玻玻璃、瓷瓷器等傳傳統(tǒng)的陶陶瓷（舊舊陶瓷）），與耐耐熱性、、耐腐蝕蝕性優(yōu)異異的高性性能新型型陶瓷（（精細陶陶瓷）。。（2）分類：：氧化鋁鋁（Al2O3）、氮化化硅（Si3N4）、硅鋁鋁氧氮耐耐熱陶瓷瓷（SiAlON）、碳化化硅（SiC）等新型型陶瓷。。（3）特性：：陶瓷與與硬質(zhì)合合金、金金屬陶瓷瓷不同，，不含結結合金屬屬，因此此非常堅堅硬，而而且熱穩(wěn)穩(wěn)定性優(yōu)優(yōu)異。它它有希望望成為適適用于高高速切削削加工的的材料，，但它存存在韌性性差、易易破損的的缺點。。（4）硬度（HRA）抗彎強度（GPa）破壞韌性值（Mpam?）導熱系數(shù)（W/mK）用途Al2O3系（白陶瓷）92.0~93.00.3~0.43~517鑄鐵車削精加工Al2O3+TiC系（黑陶瓷）93.5~94.50.7~1.04~621鑄鐵車削半精、精加工Si3N4系91.5~92.51.0~1.37~975鑄鐵斷續(xù)車削銑削加工金屬陶瓷90.0~93.01.3~2.210~1525~33鋼與鑄鐵的精加工2.金屬陶瓷瓷（1）特性：：以TiC、TiN為主要成成分的金金屬陶瓷瓷硬度高高、熱穩(wěn)穩(wěn)定性與與耐氧化性性優(yōu)異，，而且與與鐵的反反應性低低，可以以進行高高速切削削加工，，得到良好的加加工面。。（2）用途：：①適合的的加工a.對加工面面精度要要求高的的鋼與鑄鑄鐵的精精加工b.無法提高高切削速速度的鋼鋼加工c.最適合易易發(fā)生粘粘結的軟軟鋼加工工②不適合合的加工工：a.大切削深深度、大大進給、、斷續(xù)切切削加工工等，要要極力避避免這些些加工b.不銹鋼、、高錳鋼鋼、耐熱熱合金、、鈦合金金等，導導熱系數(shù)數(shù)低、易易發(fā)生加工硬硬化的工工件材料料的加工工c.高硬度材材料與鑄鑄鐵的黑黑皮切削削加工等等，切削削刃易發(fā)發(fā)生崩刃刃的切削加工工刀具材料料—超高壓燒燒結體分類1.聚晶金剛剛石（PCD）2.立方氮化化硼（CBN）特性1.聚晶金剛剛石（PCD）是地球球上存在在的硬度度（耐磨磨損性））最高的的物質(zhì)，，具備彈彈性模量量高、熱熱膨脹系系數(shù)低（（耐熱沖沖擊性））等特性性。2.立方氮化化硼（CBN）具備與與金剛石石相近的的特性，，不同的的是與鐵鐵系金屬屬（Fe，Ni，Co）反應小小，在高高溫條件件下硬度度下降等等材質(zhì)變變化情況況少。用途1.聚晶金剛剛石用于于鋁合金金、銅合合金等軟軟質(zhì)有色色金屬及及塑料、、石墨等非非金屬的的超高速速精加工工。切削陶瓷瓷、硬質(zhì)質(zhì)合金、、它們的的半燒結結品、強強化塑料料及建材材板等非非金屬材材料。2.立方氮化化硼進行行淬火鋼鋼及鑄鐵鐵、鐵系系燒結合合金的精精加工。。特別在在切削淬淬火鋼的的加工面面與磨削削加工相相比毫不不遜色，，起到以以車代磨磨的效果果。涂層層分類1.化學涂層層法（CVD）2.物理涂層層法（PVD）CVD法和PVD法的區(qū)別別CVD法PVD法主要涂層物質(zhì)TiC、TiCN、TiN、Al2O3等TiC、TiCN、TiN、（Al，Ti）N、（Al，Ti，Si）N、CrN等優(yōu)點可涂覆熱穩(wěn)定性優(yōu)異的Al2O3可用以告訴切削加工可以在較低溫度條件下（700℃以下）進行涂覆，因此對基體的制約少可適用于高速鋼、焊接刀具、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷等多種材料基體與涂層的密合性好，可形成比較厚的涂層耐磨損性優(yōu)異，長壽命刀刃強度（韌性）下降少可適用于鋒利刃口的刀具通過更換原料氣體，可以在同一裝置中連續(xù)涂覆多種物質(zhì)容易涂覆多層材料涂層膜上產(chǎn)生殘余應力耐破損性、耐熱龜裂性優(yōu)異涂層表面比較光滑適用于精加工缺點需要在高溫（900~1100℃）條件下進行處理，因此對基本材料有限制，不適用于高速鋼、焊接刀具基本只限于硬質(zhì)合金·

涂覆不導電的各種氧化物（絕緣物）比較困難·

基本很難與涂層密合，不適合厚膜涂層·

涂層的結合力比CVD法差可能會引起表面刀刃強度的下降不適用于易發(fā)生破損的鋒利刃口的刀具涂層膜上產(chǎn)生拉伸殘余應力，會導致耐破損性下降需要使用專用的硬質(zhì)合金基本材料涂層表面易起毛精加工時有可能會發(fā)生粘結擅長的加工形態(tài)·

刀刃溫度升高的加工：高速、高進給量、大切削深度加工·

大量加工·

切削深度一定的加工·

刀具直線進給·

微小切削深度加工·

高進給加工·

加工面要求高的加工·

易粘結的工件材料的加工·

切削深度不穩(wěn)定的加工工件材料料的特性性與切削削性切削性與與材料特特性1.硬度的影影響（過過硬過軟軟都不易易加工））2.粘度的影影響（不不易切開開，不易易排屑））3.強度（=不易變形形性）的的影響（（刀刃負負荷大））4.延展性的的影響5.導熱系數(shù)數(shù)的影響響（系數(shù)數(shù)低，刀刀刃高溫溫）6.加工硬化化性的影影響7.硬質(zhì)顆粒粒的影響響刀具損失失的主要要原因后刀面磨磨損：通通常后刀刀面磨損損由摩擦擦產(chǎn)生，，工件材材料硬時時磨損會會加劇前刀面磨磨損（月月牙洼磨磨損）：：加工易易產(chǎn)生高高溫的高高強度材材料和粘粘性材料料時粘結：加加工在切切削熱的的作用下下易熔化化的軟材材料時，，容易發(fā)發(fā)生工件件材料成成分附著著在刀刃刃上的粘粘結現(xiàn)象象崩刃：振振動或沖沖擊引起起裂紋：刀刀具安裝裝不當造造成塑性變形形：加工工易產(chǎn)生生切削熱熱的材料料，或?qū)嵯禂?shù)數(shù)低的材材料切削刃損損傷對工工件材料料的影響響工件材料分類易發(fā)生的切削刃損傷加工面的注意問題軟鋼粘結崩刃切削造成加工面的損傷粘結造成擠裂鋼前刀面磨損塑性變形粘結造成表面粗糙不銹鋼前刀面磨損崩刃毛刺、毛邊鑄鐵摩擦磨損粘結、崩刃擠裂、粗糙球墨鑄鐵崩刃前刀面磨損粗糙有色金屬粘結粘結、擠裂耐熱合金崩刃、前刀面磨損塑性變形加工變質(zhì)層高硬度鋼后刀面磨損崩刃粗糙車削加工工的注意意事項切削速度度進給量切削深度度切削速度度（影響響最大））1.切削速度度高切切削溫度度高刀刀具具壽命下下降2.切削速度度慢切切削刃粘粘結加加工工精度變變差進給量進給量在在一定程程度上決決定粗糙糙度，在在粗糙度度規(guī)定范范圍內(nèi)增大進給給量對刀刀具壽命命不會有有太大影影響，而而且能提提高加工效率，，因此對對降低加加工成本本非常有有效。切削深度度（影響響最?。┰谖⑿∏星邢魃疃榷鹊那闆r況下切削削就相當當于切削削工件材材料的加工硬硬化層（（摩擦現(xiàn)現(xiàn)象），，刀具壽壽命會縮縮短。影響加工工面粗糙糙度的主主要原因因刀具材料料的選定定刀具形狀狀的選擇擇切削條件件的變更更刀具材料料的選定定若要獲得得良好的的加工面面，最重重要的一一點就是是避免產(chǎn)產(chǎn)生積屑屑瘤。積屑瘤是是對高精精度加工工，加工工面粗糙糙度的提提高造成成惡劣影影響的最大、、最主要