數控刀具基礎知識詳細講解

數控機床對刀具材料的要求

較高的硬度和耐磨性

刀具切削部分的硬度必須高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。刀具材料在常溫下的硬度應在HRC62以上。

足夠的強度和韌性

刀具在切削過度中承受很大的壓力，有時在沖擊和振動條件下工作，要使刀具不崩刃和折斷，刀具材料必須具有足夠的強度和韌性，一般用抗彎強度表示刀具材料的強度，用沖擊值表示刀具材料的韌性。

較高的耐熱性

耐熱性指刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強度及韌性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指標，這種性能也稱刀具材料紅硬性。

較好的導熱性

刀具材料的導熱系數越大，刀具傳出的熱量越多，有利于降低刀具的切削溫度和提高刀具的耐用度。

良好的工藝性

為便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工藝性能，如刀具材料的鍛造、軋制、焊接、切削加工和可磨削性、熱處理特性及高溫塑性變形性能，對于硬質合金和陶瓷刀具材料還要求有良好的燒結與壓力成形的性能。

刀具材料種類

高速鋼

高速鋼是由W、Cr、Mo等合金元素組成的合金工具鋼，具有較高的熱穩定性，較高的強度和韌性，并有一定的硬度和耐磨性，因而適合于加工有色金屬和各種金屬材料，又由于高速鋼有很好的加工工藝性，適合制造復雜的成形刀具，特別是粉沬冶金高速鋼，具有各向異性的機械性能，減少了淬火變形，適合于制造精密與復雜的成形刀具。

硬質合金

硬質合金具有很高的硬度和耐磨性，切削性能比高速鋼好，耐用度是高速鋼的幾倍至數十倍，但沖擊韌性較差。由于其切削性能優良，因此被廣泛用作刀具材料 。

切削刀具用硬質合金分類及標志

涂層刀片

1）CVD氣相沉積法涂層 涂層物質為TiC，使硬質合金刀具耐用度提高1-3倍。涂層厚；刃口鈍；利于提高速度壽命。

2）PVD物理氣相沉積法涂層 涂層物質為TiN、TiAlN和Ti(C,N)，使硬質合金刀具耐用度提高2-10倍。涂層薄；刃口鋒利；利于降低切削力。

★涂層最大厚度≤16um

CBN和PCD

立方氮化硼（CBN） 立方氮化硼硬度和導熱性能僅次于金剛石，有很高的熱穩定性和良好的化學穩定性，因此適用于加工淬火鋼、硬鑄鐵、高溫合金和硬質合金。

聚晶金剛體（PCD） 聚晶金剛體作為切削刀具使用時，燒結在硬質合金基體上，可對硬質合金、陶瓷、高硅鋁合金等耐磨、高硬度的非金屬和非鐵合金材料進行精加工。

★ISO機夾刀片材料分類法★

鋼 件：P05 P25 P40

不銹鋼：M05 M25 M40

鑄 鐵：K05 K25 K30

★數字越小表示刀片越硬，刀具的耐磨性越好，抗沖擊性能較差。

★數字越大表示刀片越軟，刀具的抗沖擊性能越好，耐磨性較差。

可轉為刀片型號與ISO表示規則

1 、表示為刀片形狀的代碼

2、表示為主切削刃后角的代碼

3、表示為刀片尺寸公差的代碼

4、表示為刀片斷屑及夾固形式的代碼

5、表示為切削刃長度表示方法

6、表示為刀片厚度的代碼

7、表示為修光刃、R角的代碼

其他數字的意義

8表示為表示特殊需要的代碼；

9表示為進給方向的代碼，如代碼R表示右進刀，代碼L表示左進刀，代碼N表示中間進刀；

10表示為斷屑槽型的代碼；

11表示刀具公司材料代碼；

切削速度

切削速度Vc計算公式：

式中：

d—工件或刀尖的回轉直徑，單位mm

n—工件或刀具的轉速，單位r/min

普通車床加工螺紋的速度

車削螺紋主軸轉速n，切削螺紋時，車床的主軸轉速受加工工件的螺距（或導程）大小、驅動電動機升降特性及螺紋插補運算速度等多種因素影響，因此對于不同的數控系統，選擇車削螺紋主軸轉速n存在一定的差異。下列為一般數控車床車螺紋時主軸轉速計算公式：

式中： p—工件螺紋的螺距或導程, 單位mm。

k—保險系數，一般為80。

加工螺紋的每次進給深度計算

螺紋加工走刀次數

1）粗加工

粗加工走刀量經驗計算公式： f 粗 = 0.5 R

式中： R ------ 刀尖圓弧半徑mm

f ------ 粗加工走刀量mm

2）精加工

式中： Rt ------ 輪廓深度m

f ------ 進給量mm/r

rε ------ 刀尖圓弧半徑mm

按進給量、斷屑槽區分粗精車

f≥0.36 粗加工

0.36＞f≥0.17 半精加工

f＜0.17 精加工

影響刀片粗、精加工不是刀片的材料而是斷屑槽。刃口倒角小于40um為鋒利。

刀具振動

刀具振動需要同時存在的三個條件

包括刀具在內的工藝系統剛性不足，導致固有頻率低。

切削時產生一個足夠大的外激力。

外激力的頻率與工藝系統的固有頻率相同隨即產生共振。

解決刀具振動的思路

第一是減小切削力至最小；

第二是盡量增強刀具系統或者夾具與工件的靜態剛性；

第三則是在刀桿內部再制造一個振動去打亂外激切削力的振頻，從而消除刀具振動。

降低切削力的方法

用盡可能小的刀尖圓弧。

增大刀具的前角。

用磨制刀片替代壓制刀片。

減小切深、轉速和提高進給。

對于細長軸用90度的主偏角。

對于細長桿的銑刀用圓刀片最有利于消振。

常見問題

后刀面磨損過快時

表現： 后刀面迅速磨損導致加工表面粗糙和加工尺寸超差。

原因：切削速度過高，或者刀片耐磨性太差；

進給量太小

改進方法降低切削速度，同時逐步加大走刀量

采用更耐磨的刀片材料或涂層

采用順銑的方法

發生刻痕磨損時

經常用指甲檢查刀片的溝槽磨損

刀片溝槽磨損導致表面粗糙和崩刃。

進給量太小；

銑削材料有加工硬化傾向；

工件表面有氧化皮；

采用更耐磨的刀片材料或涂層；

降低切削速度并加大走刀量；

銑削不銹鋼和耐熱合金時產生積屑瘤

銑削粘刀也叫積屑瘤， 它使加工表面粗糙起毛刺，積屑瘤脫落導致刀片前刀面脫落，刀片刃口崩碎， 耐熱合金類工件的二次擠屑導致刃口快速崩碎。

原因：刃口鈍化，負前角，切削速度低，切屑厚度過薄， 切屑排除不暢。

改進方法：

對于不銹鋼和鋁合金可以提高切削速度；

采用物理涂層的刀片或者非涂層刀片；

逐步加大走刀量致最佳切屑厚度；

充足的高壓冷卻液或空氣防止二次切屑；

采用順銑的方法。

對于耐熱合金鈦合金和沉淀硬化不銹鋼或者低速采用純礦物油沖刷切削區域。

銑削刀片的磨損--熱裂

充足的持續的冷卻液

降低切削速度

逐步加大走刀量

銑削刀片的磨損--隕坑磨損

：

減小走刀量

避免積屑瘤

刃口崩碎或打刀

切削刃細小破損使加工表面粗糙以及后刀面過度磨損

打刀指刀片刃口特別是刀尖折斷

刀片材料太硬，刀片槽型過于薄弱，采用的切削速度過低擠碎刃口，擠屑和積屑瘤， 工件材質不均或者有斷續切削。

首先排除振動的因素，采用韌性更好的刀片材料，換刃口強壯的刀片

刃口被擠碎則提高切削速度

工件材質不均降低切削速度并且加大走刀量順銑銑

檢查刀墊是否破碎，刀片螺釘是否變形需要更換

順銑和逆銑 Down and Up milling

順銑的優點

銑削摩擦熱少

刀片擠壓變形小

刀片壽命長

逆銑的優點

刀體受銑削力沖擊小

有利于減少工作臺絲杠間隙竄動

順銑和逆銑對刀具壽命的影響

刀具直徑和位置的選擇

按照慣例，根據工件尺寸特別是工件銑削寬度來選擇銑刀直徑， 但是對于某個給定的面銑刀，它的最佳銑削寬度是銑刀標稱直徑的70-80%。

實踐證明，順銑方式使刀片壽命最長。

鉆削刀具

鉆頭刃部的結構

Coromant-U鉆--結構特點和加工原理

Coromant-U鉆--精密孔徑調整夾頭

Coromant-U鉆--精密孔徑調整夾頭分體

粗鏜孔刀具

粗鏜刀的使用形式

鋸片銑刀

立銑刀

使用形式

斜坡銑

螺旋插補

插銑

側銑

銑槽

面銑

如何用好整體硬質合金立銑刀

最重要的是最大限度地減少刀具徑向跳動

徑跳每增加0.01mm，刀具壽命降低50%

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