1、yu biao,常用刀具與特殊刀具介紹,CNC加工,1,刀具材質(zhì)&鍍層,、刀具材質(zhì)- 近代機(jī)制生產(chǎn)能力不斷的大幅提高，尤其在大量生產(chǎn)的工作要求下，從事于大量且高速的切削工作。為發(fā)揮高性能工作母機(jī)應(yīng)有之生產(chǎn)工作效能，則切削刀具尤須密切的配合。為了發(fā)揮刀具之切削能力，故刀具材料需有顯著之進(jìn)展與改良，目前使用之各種刀具材料均有其特性以適應(yīng)各種不同加工的要求。一般刀具材料必須具備的性能為生產(chǎn)制造費(fèi)用須最低、具有高溫之抵抗軟化的能力、低的摩擦系數(shù)、較高的抵抗磨耗性質(zhì)，導(dǎo)熱性良好、充分的韌性以及耐沖擊性等等，一般使用的刀具材料有下列幾種： A:高速鋼 B:燒結(jié)式碳化物 ( 硬質(zhì)合金) C:陶瓷刀具 D:

2、多晶鉆石刀具 CBN刀具,2,、鍍層- 由于工程材料不斷持續(xù)的發(fā)展，在1960年之后，陸續(xù)開發(fā)出新一代的合金材料。這些新材料不僅有高強(qiáng)度，而且具有高磨損性甚至有極高的化學(xué)性質(zhì)，在切削時(shí)會(huì)與切削刀具產(chǎn)生化學(xué)作用造成侵蝕現(xiàn)象。除此之外，在時(shí)間及成本降低的要求下，高速切削正逐漸被人們廣泛的接受。因此以往的刀具材料已不敷人們的需求。在因應(yīng)如此嚴(yán)格的需求下，發(fā)展出刀具材料再加上鍍層保護(hù)。具有鍍層保護(hù)的刀具其壽命將近是一般沒有鍍層刀具的10倍，常見的刀具鍍層有下列幾種： A:uncoated 未鍍層 B:TiN 氮化鈦 C:TiCN 氮碳化鈦 D:TiAlN 氮鋁鈦 E:Al2O3 氧化鋁,3,刀具材料&

3、鍍層與加工時(shí)間,左邊的圖表顯示出自1900年后至今，由于刀具技術(shù)的發(fā)展使得切削時(shí)間縮短了100倍。而在1960年之后，因?yàn)殄儗拥毒叩某霈F(xiàn)，縮短了4倍的加工時(shí)間。,4,刀具之能切削金屬的基本要件乃為刀具須比被切削材硬，且被切削材要有足夠之力量予以固定，以使刀具施力時(shí)能切入工件。這些要件滿足后其次就是有足夠之動(dòng)力以克服工件材料之阻力，除此之外，刀具的幾何形狀也會(huì)影響實(shí)際的切削效果甚至結(jié)果。選擇適當(dāng)?shù)牡毒邘缀慰梢栽黾拥毒叩膲勖⒕S持加工精度、減少切削之動(dòng)力等等。常見之刀具相關(guān)幾何如下： 、刀具刃角 、排屑槽 、刀刃數(shù)目,刀 具 幾 何,5,斜角的改變可由正值變化到負(fù)值，如下圖所示。以切削力與所需之動(dòng)

4、力來看，正斜角所形成的刀尖角度較小，刀具能夠輕易切入工件，而且切屑流出排除順暢，可減少切削壓力，所以切削效率較大。但太大的正斜角形成尖銳的刀尖，故刀口較脆弱易于磨耗或崩裂。負(fù)斜角則反之具有較強(qiáng)之切刃，刀口強(qiáng)度較大適合切削高強(qiáng)度的材料。,刀具刃角,斜角Rake Angle,6,又稱之為離隙角，均為正值。其作用為刀具切入工件時(shí)，避免刀腹與工件表面產(chǎn)生么擦或物理現(xiàn)象之干擾現(xiàn)象，如下圖。小的間隙角給予切刃有較大的支撐，一般用于有高強(qiáng)度機(jī)械性質(zhì)的工件材料。大的間隙角可使刀刃尖銳，但刀口強(qiáng)度減低，易于磨耗或崩裂，適合較軟或低強(qiáng)度的工件材料。,間隙角Relief Angle,較小之間隙角具有較強(qiáng)之切刃。,零

5、或負(fù)的間隙角會(huì)使刀腹在工件表面上拖滯而阻止刀具之切入。,較大間隙角之切刃會(huì)較尖銳但是脆弱。,7,8,適中,太大,太小,切削加工中切屑之排出，理想的切屑處理狀況是切屑流出時(shí)不致干擾或刮傷工件表面或撞擊刀具和傷害到工作者，所以切屑要能夠自然斷裂成小碎段并且排出至其他地方。故切屑之控制不僅要考慮切屑的流向，而且須使切屑自動(dòng)斷裂。為達(dá)到此要求，一般會(huì)在刀頂面上作一種設(shè)計(jì)，能夠自動(dòng)限制切屑長度的機(jī)構(gòu)稱之為排屑槽或斷屑槽Chip Breaker。其目的為使切屑能夠急速卷曲，藉卷曲的應(yīng)力迫使切屑斷裂。一般的排屑槽設(shè)計(jì)如右下： 槽寬W：使產(chǎn)生切屑時(shí)形成卷曲，若槽寬太大，則卷曲半徑較大，產(chǎn)生的卷曲應(yīng)力不足以 折

6、斷切屑；若太小，則反之，產(chǎn)生之應(yīng)力過大時(shí)，易使切刃崩裂。 槽深H：影響切屑流出的穩(wěn)定性，若太深則切屑流向槽肩時(shí)之卷曲所需的力量較大，易引起刀刃破裂；若太淺則切屑可能未流至槽肩時(shí)即自行離去，使切屑流向不易控制。 槽肩R：為切屑由斷屑槽卷起作用之部位，關(guān)系卷起時(shí)之順暢與否，直接影響卷曲力之大小，若半徑太大則切屑易滑上，卷曲應(yīng)力可能不足以將切屑折斷；若半徑太小，切屑易被堵塞滑上不易，將產(chǎn)生極大的擠壓應(yīng)力。,排 屑 槽,排屑槽之寬度,排屑槽之構(gòu)造,9,刀刃數(shù)目,銑刀的刀刃數(shù)目與切削效果的關(guān)系會(huì)受工件材料，銑刀形狀以及加工面光度等等之影響而異，刃數(shù)較多之銑刀，因有較多之切刃產(chǎn)生切削作用，故可獲得更光潔平

7、滑之加工面，不過因?yàn)闊o充分之切屑空間以容納切屑，易受切屑之干擾，且刀刃之強(qiáng)度會(huì)較弱。所以一般粗切削，高進(jìn)給，尤其是較軟之材料時(shí)，需有較大的切屑空間，而提供切屑空間的最佳方法，即是減少刃數(shù)、增大刀刃，不僅能加大切屑空間，亦可增大刀刃之強(qiáng)度，而且銑刀之再研磨次數(shù)與壽命也可增加。因此考慮加工方法時(shí)，重及粗切削宜選用刃數(shù)少、粗齒之銑刀；細(xì)及精加工宜選擇刃數(shù)多、較細(xì)齒之銑刀。,10,、依幾何形狀區(qū)分 a、端銑刀 b、球刀 c、圓鼻刀,、依刀具結(jié)構(gòu)區(qū)分 a、舍棄式刀具 b、整體式刀具,銑刀種類,11,端銑刀之外形如右圖所示，銑刀之外緣及底面均有銑齒以構(gòu)成切刃，所以可以用來銑削工件之垂直面以及垂直面。端銑刀

8、之刀形變化非常復(fù)雜，適用于各類加工，如：銑平面、溝槽或輪廓面等等，可說是被運(yùn)用最為廣泛的一種銑刀。一般來說端銑刀非常適用于2D形狀的工件，但是應(yīng)用于3D形狀的模具加工時(shí)，就不是那么的適用。我們就以下原因說明端銑刀應(yīng)用于模具加工時(shí)所發(fā)生的問題： 一、如右圖框框所指出的區(qū)域，你可以看到此處為一尖點(diǎn)。所 以甚為脆弱，一但此處尖點(diǎn)崩壞，那么銑刀壽命也就隨之完結(jié)。所以端銑刀的壽命不甚穩(wěn)定。 二、在銑削2D形狀的工件時(shí)，由于與工件接觸的區(qū)域?yàn)橥饩壟c底面，所以不論是刀間距或是切削深度都可以使用極有效率的數(shù)值。反之如果用于銑削3D形狀的模具時(shí)，你可以發(fā)現(xiàn)與工件接觸的區(qū)域幾乎都是靠近尖點(diǎn)的部位，所以你必須要減少

9、刀間距或是切削深度，因此加工效率降低。,A、端刀,12,所以在模具加工中，端銑刀一般會(huì)被用來加工模具中的2D區(qū)域，如：垂直面以及水平面或是模具中尖角的區(qū)域會(huì)用端銑刀將之加工出來。而在傳統(tǒng)方式的模具加工中，端銑刀也會(huì)被用來作粗加工。下面圖示為端銑刀的實(shí)際加工范例。,銑削袋形工件,銑削溝槽,輪廓加工,銑削垂直壁,13,如左圖所示，底部刀刃為一球形狀的銑刀為球刀。球刀在目前的模具加工使用上相當(dāng)?shù)念l繁，尤其是在銑削3D的模具時(shí)，球刀更是不可缺少的工具。與前者端銑刀比起來，因?yàn)榍虻稕]有像端銑刀底部為尖點(diǎn)的刀刃，而是帶有R角的刀刃，所以球刀的刀刃更為強(qiáng)壯，不易崩壞；換句話說，球刀的壽命會(huì)比端銑刀更為穩(wěn)定。

10、除此之外，球刀與工件接觸的區(qū)域?yàn)镽角的刀刃，因此在精加工時(shí)刀間距可用更大的數(shù)值，加工面也有極佳的效果。 因此不論是刀具壽命或是加工效率，球刀在模具加工上是不錯(cuò)的選擇！不過同樣的，球刀在模具加工時(shí)也會(huì)遭遇一些問題。在銑削3D模具時(shí)球刀雖然與工件接觸的區(qū)域?yàn)镽角的刀刃，但是實(shí)際的接觸位置卻會(huì)隨著工件的形狀而改變，這樣的差異會(huì)帶來以下的影響：,B 球形刀,14,球刀在模具加工中最常用來銑削3D的模具，尤其是在精加工以及清角加工時(shí)，但不適合用于銑削較平坦之區(qū)域，因與工件接觸面積小，無法加大刀間距。下面圖示為球刀的實(shí)際加工范例。,精加工,粗加工,15,C 圓鼻刀,在銑削3D模具時(shí)，圓鼻刀還有另外一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)

11、是使用球刀所比不上的。球刀本身會(huì)隨著與工件接觸的位置不同，切削速度而有非常大的變化，所以加工面質(zhì)量不穩(wěn)定。圓鼻刀雖然也有這樣的情形，不過它的切削速度的變化并不像球刀那樣有極大的變化。因此使用圓鼻刀加工的工件，質(zhì)量當(dāng)然穩(wěn)定。以下說明圓鼻刀切削速度穩(wěn)定的原因。,除此之外，圓鼻刀比球刀、端銑刀有更佳的加工效率，尤其是在粗加工時(shí)。因?yàn)閳A鼻刀底部是平的，圓鼻刀的水平刀間距可以用的比球刀更大。在精加工時(shí)，它同樣擁有與球刀一樣的優(yōu)點(diǎn)，所以刀間距也可以可用更大的數(shù)值。因此圓鼻刀不論是用于粗加工以至于精加工，都是非常合適的選擇。,如左下圖所示，圓鼻刀的外型與端銑刀類似，均為平坦的底部設(shè)計(jì)，所不同的是圓鼻刀的底部

12、為帶有R角的刀刃而不是尖點(diǎn)的刀刃，所以刀刃的強(qiáng)度比端銑刀好，不易崩壞，因此刀具的壽命會(huì)比端銑刀要好。,16,左下圖為使用圓鼻刀進(jìn)行粗加工，用圓鼻刀粗加工的好處為其水平刀間距可以使用的很大，所以粗加工效率遠(yuǎn)比球刀來的好；而右下圖則為用圓鼻刀精加工，圓鼻刀的優(yōu)點(diǎn)就是切削速度變化穩(wěn)定，所以你可以看到在精加工后工件的表面呈現(xiàn)出金屬在被切削后的光亮。,17,此種形式刀具，顧名思義，即銑刀之刀刃部分為可更換的設(shè)計(jì)。通常在設(shè)計(jì)上分為刀座以及刀片兩部分，刀片即為銑刀中的刀刃用來切削工件，而刀座則做為固定或支撐刀片。刀座的直徑即決定銑刀的大小，此外，刀座也可作成多刃的設(shè)計(jì)。刀片部分則有許多形狀，材質(zhì)等變化。使用

13、者可以視不同的加工情況更換適合的刀片，刀片上所有切刃都使用磨耗后，刀片即拋棄而不重磨，只需更換新的刀片。所以刀具成本、使用彈性為其優(yōu)點(diǎn)。下列圖示為舍棄式刀具。,一、舍棄式刀具,舍棄式圓鼻刀,舍棄式球刀,18,整體式刀具為刀刃與刀體為一體的設(shè)計(jì)，銑刀上之刀刃與銑刀身皆由同一材料所制成，所以在精度以及刀刃的強(qiáng)度上整體式刀具會(huì)比舍棄式刀具來的高，但是相對(duì)的制作刀具的材料成本就會(huì)提高，而且刀刃在磨耗后需再重新研磨才可再使用。另外因?yàn)榭紤]刀刃的強(qiáng)度以及制作上的難度，在制作10mm以下的舍棄式刀具極為不易，所以一般10mm以下的銑刀都為整體式刀具。下列圖示為整體式刀具。,二、整體式刀具,19,自制刀具設(shè)計(jì)

14、標(biāo)準(zhǔn),一.刀具分類:,1.標(biāo)準(zhǔn)刀具(通用刀具): 指市場(chǎng)易采購的刀具,如麻花鉆頭,鉸刀 ,通用銑刀,絲攻,板牙,滾花等. 2.自制刀具(專用刀具): 指由本部門自行設(shè)計(jì)的專用刀具,如T形刀具,圓弧銑刀,外(內(nèi))倒角刀,內(nèi)孔成形刀等.,20,二.刀具基本結(jié)構(gòu):,.常用自制刀具的基本結(jié)構(gòu)形式: a.T形銑刀: T形刀具可以分為以下四種形式(如下圖所示): a-1:第一種,21,:,圖一,上圖是T形刀具中最小的一種,刀具外徑為4,齒數(shù)為4, 前角=1015,后角=2025其余結(jié)構(gòu)尺寸見上圖,22,圖二,上圖是T形刀具中常用的一種,刀具外徑為6,齒數(shù)為6, 前角=1015,后角=2025其余結(jié)構(gòu)尺寸見

15、上圖,a-2:第二種,23,a-3:第三種,圖三,上圖是T形刀具中常用的一種,刀具外徑為8,齒數(shù)為8, 前角=1015,后角=2025其余結(jié)構(gòu)尺寸見上圖,24,a-4:第四種,刀具外徑為8,齒數(shù)8(具體齒數(shù)自定為偶數(shù)),在b的尺寸增大時(shí), d也要相應(yīng)增大,同時(shí)在刀具外徑增大時(shí), d也要相應(yīng)增大,以保持 刀具的強(qiáng)度,其余結(jié)構(gòu)尺寸見上圖 b.圓弧銑刀(如下圖): 在設(shè)計(jì)圓弧銑時(shí),為了便于廠商加工,我們一般都設(shè)計(jì)成二刃的形式, 具體結(jié)構(gòu)如下圖所示.刀具的圓半徑與產(chǎn)品的相一致,為了不在產(chǎn)品 上留下斷差,刀具上的刃口長度要比產(chǎn)品上的圓弧要長,同時(shí)要在 刃口上做與產(chǎn)品圓弧相切的直刃部分,這樣其本上可以消除

16、加工產(chǎn)品 時(shí)有斷差.,25,刀具前后角度的合理選擇,直接影響切削力的大小工藝系統(tǒng)的剛性 以及刀具的耐用度大前角刃口鋒利摩擦力小切削力和切削溫 度低大后角可以減小刀個(gè)后刀面與工件之間的摩擦但前后角 過大都會(huì)使切削刃的強(qiáng)度降低散熱條件變差從而降低刀具壽命。 對(duì)MG來講主要加工的都是輕金屬鎂合金所以刀具幾何角度選 擇如下,刀具幾何角度的選擇,a.具前角=1015,后角=2025,b.刀為增加刃口強(qiáng)度在后刀面增加一0.2的刃帶0=58,c.刀具粗糙度前后刀面的粗糙度一般為0.4,26,四切削部位的基本偏差及公差,考慮到機(jī)床的精度刀具切削部分懸伸越長加工的實(shí)際尺寸變化越大 所已在設(shè)計(jì)各式專用刀具時(shí) 可根據(jù)產(chǎn)品的公差要求通常選產(chǎn)品尺