1、CNC 常用刀具簡(jiǎn)介,昆山一點(diǎn)通教育人才培訓(xùn)中心,地址:昆山市玉山鎮(zhèn)北門路388號(hào) (模具城設(shè)備區(qū)1棟1號(hào)) 電話:0512-576407718015544512,刀具材質(zhì)&鍍層,、刀具材質(zhì)- 近代機(jī)製生產(chǎn)能力不斷的大幅提高，尤其在大量生產(chǎn)的工作要求下，從事於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)製造費(fèi)用須最低、具有高溫之抵抗軟化的能力、低的摩擦係數(shù)、較高的抵抗磨耗性質(zhì)，導(dǎo)熱性良好、充分的韌性以及耐衝

2、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: 多晶鑽石刀具 CBN刀具,、鍍層- 由於工程材料不斷持續(xù)的發(fā)展，在1960年之後，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(méi)有鍍層刀具的10倍，常見(jiàn)的刀具鍍層有下列幾種： A:uncoated 未鍍層 B

3、:TiN 氮化鈦 C:TiCN 氮碳化鈦 D:TiAlN 氮鋁鈦 E:Al2O3 氧化鋁,刀具材料&鍍層與加工時(shí)間,左邊的圖表顯示出自1900年後至今，由於刀具技術(shù)的發(fā)展使得切削時(shí)間縮短了100倍。而在1960年之後，因?yàn)殄儗拥毒叩某霈F(xiàn)，縮短了4倍的加工時(shí)間。,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。這些要件滿足後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?、維持加工精度、減少切削之動(dòng)力等等。常見(jiàn)之刀具相關(guān)幾何如下： 、刀具刃角 、排屑

4、槽 、過(guò)中心、未過(guò)中心刀具 、刀刃數(shù)目,刀 具 幾 何,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)力來(lái)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，故刀口較脆弱易於磨耗或崩裂。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,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)生麼擦或物理現(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，一般用於有高強(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

5、，易於磨耗或崩裂，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。,此為銑刀之刀槽成螺旋狀，可分為左螺旋及右螺旋兩種，如下。在切削時(shí)當(dāng)刃刃進(jìn)入工件時(shí)，如右下圖切削力 F 會(huì)瞬間增至最大，當(dāng)?shù)度须x開工件時(shí)，切削力急速降低，此為造成切削時(shí)發(fā)生震動(dòng)的原因。螺旋角此時(shí)的作用可避免切削力過(guò)於集中某個(gè)方向，讓切削力分散於其他兩個(gè)方向-水平分力FH以及垂直分力FV。當(dāng)螺旋角越小時(shí)，水平分力FH會(huì)變大，造成切削時(shí)刀具擺動(dòng)；螺旋角越大時(shí)，垂直分力FV會(huì)變大，在切削時(shí)要是挾持刀具

6、的力量不夠時(shí)，刀具可能會(huì)從刀把中脫離，當(dāng)?shù)毒咴诟咚傩D(zhuǎn)時(shí)這是非常危險(xiǎn)的。常見(jiàn)的螺旋角有30、38、45、60。,右旋切削及 右螺旋角銑刀,左旋切削及 左螺旋角銑刀,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並且排出至其他地方。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(zhǎng)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捲曲，藉捲曲的應(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)形成捲曲，若槽寬

7、太大，則捲曲半徑較大，產(chǎn)生的捲曲應(yīng)力不足以 折斷切屑；若太小，則反之，產(chǎn)生之應(yīng)力過(guò)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)之捲曲所需的力量較大，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：為切屑由斷屑槽捲起作用之部位，關(guān)係捲起時(shí)之順暢與否，直接影響捲曲力之大小，若半徑太大則切屑易滑上，捲曲應(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,過(guò)中心、未過(guò)中心刀具,捨棄式圓鼻刀在製作時(shí)，通常刀具直徑D 會(huì)比刀刃R 角大上許多，所以在其底部中間的位置刀刃

8、會(huì)未過(guò)中心而出現(xiàn)無(wú)刀刃區(qū)域，也就是說(shuō)這個(gè)區(qū)域無(wú)切削能力，如左下圖。當(dāng)碰到在加工孔或凹槽形狀的工件時(shí)，這時(shí)會(huì)發(fā)生右下圖的加工問(wèn)題。雖然刀具的大小可以進(jìn)入這些區(qū)域，但是因?yàn)榈度形催^(guò)中心，所以刀刃會(huì)切削不到中間的料而留下圖中黃色柱狀的餘料，隨著越往深處加工，此餘料的高度會(huì)增加，最後撞到刀具的底部造成刀具損壞。而過(guò)中心刀具則是其刀刃過(guò)中心，所以沒(méi)有這樣的問(wèn)題，因此又稱鑽孔刀具。,無(wú)刀刃區(qū)域,未過(guò)中心,過(guò)中心,刀刃數(shù)目,銑刀的刀刃數(shù)目與切削效果的關(guān)係會(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，故可獲得更光潔平滑之加工面，不過(guò)因?yàn)闊o(wú)充分之切屑空間以容納切

9、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。,、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、捨棄式刀具 b、整體式刀具,銑刀種類,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(lái)銑削工件之垂直面以及垂直面。端銑刀之刀形變化非常複雜，適用於各類加工，如：銑平面、溝槽或輪

10、廓面等等，可說(shuō)是被運(yùn)用最為廣泛的一種銑刀。一般來(lái)說(shuō)端銑刀非常適用於2D形狀的工件，但是應(yīng)用於3D形狀的模具加工時(shí)，就不是那麼的適用。我們就以下原因說(shuō)明端銑刀應(yīng)用於模具加工時(shí)所發(fā)生的問(wèn)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，那麼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)，由於與工件接觸的區(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。反之如果用於銑削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，所以你必須要減少刀間距或是切削深度，因此加工效率降低。,A、端刀,所以在

11、模具加工中，端銑刀一般會(huì)被用來(lái)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(lái)。而在傳統(tǒng)方式的模具加工中，端銑刀也會(huì)被用來(lái)作粗加工。下面圖示為端銑刀的實(shí)際加工範(fàn)例。,銑削袋形工件,銑削溝槽,輪廓加工,銑削垂直壁,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(lái)，因?yàn)榍虻稕](méi)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(shuō)，球刀的壽命會(huì)比端銑刀更為穩(wěn)定。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

12、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(guò)同樣的，球刀在模具加工時(shí)也會(huì)遭遇一些問(wèn)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(lái)以下的影響：,B 球形刀,球刀在模具加工中最常用來(lái)銑削3D的模具，尤其是在精加工以及清角加工時(shí)，但不適合用於銑削較平坦之區(qū)域，因與工件接觸面積小，無(wú)法加大刀間距。下面圖示為球刀的實(shí)際加工範(fàn)例。,精加工,粗加工,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)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

13、化，所以加工面品質(zhì)不穩(wěn)定。圓鼻刀雖然也有這樣的情形，不過(guò)它的切削速度的變化並不像球刀那樣有極大的變化。因此使用圓鼻刀加工的工件，品質(zhì)當(dāng)然穩(wěn)定。以下說(shuō)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於粗加工以至於精加工，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

14、壽命會(huì)比端銑刀要好。,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(lái)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後工件的表面呈現(xiàn)出金屬在被切削後的光亮。,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(lái)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後，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)