數(shù)控車床常用刀具及選擇

1、數(shù)控車床常用刀具及選擇1. 數(shù)控刀具的結(jié)構(gòu) 數(shù)控車床刀具種類繁多，功能互不相同。根據(jù)不同的加工條件正確選擇刀具是編制程序的重要環(huán)節(jié)，因此必須對(duì)車刀的種類及特點(diǎn)有一個(gè)基本的了解。在數(shù)控車床上使用的刀具有外圓車刀、鉆頭、鏜刀、切斷刀、螺紋加工刀具等，其中以外圓車刀、鏜刀、鉆頭最為常用。數(shù)控車床使用的車刀、鏜刀、切斷刀、螺紋加工刀具均有整體式和機(jī)夾式之分，除經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床夕卜，目前已廣泛使用可轉(zhuǎn)位機(jī)夾式車刀。(1) 數(shù)控車床可轉(zhuǎn)位刀具特點(diǎn)數(shù)控車床所采用的可轉(zhuǎn)位車刀， 其幾何參數(shù)是通過(guò)刀片結(jié)構(gòu)形狀和刀體上刀片槽座的方位安裝組合形成的，與通用車床相比一般無(wú)本質(zhì)的區(qū)別，其基本結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)是相同的。但數(shù)控

2、車床的加工工序是自動(dòng)完成的，因此對(duì)可轉(zhuǎn)位車刀的要求又有別于通用車床所使用的刀具，具體要求和特點(diǎn)如下表所示。表2-2可轉(zhuǎn)位車刀特點(diǎn)要求特點(diǎn)目的精度高采用M級(jí)或更高精度等級(jí)的刀片； 多采用精密級(jí)的刀桿； 用帶微調(diào)裝置的刀桿在機(jī)外預(yù)調(diào)好。保證刀片重復(fù)定位精度，方便坐標(biāo) 設(shè)定，保證刀尖位置精度。可靠性高采用斷屑可靠性高的斷屑槽型或有斷屑臺(tái)和斷屑器的車刀； 采用結(jié)構(gòu)可靠的車刀，采用復(fù)合式夾緊結(jié)構(gòu)和夾緊可靠的其它結(jié)構(gòu)。斷屑穩(wěn)定，不能有紊亂和帶狀切屑； 適應(yīng)刀架快速移動(dòng)和換位以及整個(gè) 自動(dòng)切削過(guò)程中夾緊不得有松動(dòng)的 要求。換刀迅速采用車削工具系統(tǒng)； 采用快換小刀夾。迅速更換不同形式的切削部件，完 成多種切削

3、加工，提高生產(chǎn)效率。刀片材料刀片較多采用涂層刀片。滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求，提高加工效率。刀桿截形刀桿較多采用正方形刀桿，但因刀架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異大，有的需采用專用刀桿。刀桿與刀架系統(tǒng)匹配。(2) 可轉(zhuǎn)位車刀的種類可轉(zhuǎn)位車刀按其用途可分為外圓車刀、仿形車刀、端面車刀、內(nèi)圓車刀、切槽車刀、切斷車刀和螺紋車刀等，見(jiàn)表2-3。表2-3可轉(zhuǎn)位車刀的種類類型主偏角適用機(jī)床外圓車刀900、 500、 600、 750、 450普通車床和數(shù)控車床仿形車刀930、107.50仿形車床和數(shù)控車床端面車刀900、 450、 750普通車床和數(shù)控車床內(nèi)圓車刀450、600、750、900、910、930、950、107.50普

4、通車床和數(shù)控車床切斷車刀普通車床和數(shù)控車床螺紋車刀普通車床和數(shù)控車床切槽車刀普通車床和數(shù)控車床(3) 可轉(zhuǎn)位車刀的結(jié)構(gòu)形式 杠桿式：結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-16，由杠桿、螺釘、刀墊、刀墊銷、刀片所組成。這種方式依靠螺釘旋緊壓靠杠桿，由杠桿的力壓緊刀片達(dá)到夾固的目的。其特點(diǎn)適合各種正、負(fù)前角的刀片，有效的前角范圍為-60°+180°切屑可無(wú)阻礙地流過(guò)，切削熱不影響螺孔和杠桿；兩面槽壁給刀片有力的支撐，并確保轉(zhuǎn)位精度。 楔塊式：其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-17，由緊定螺釘、刀墊、銷、楔塊、刀片所組成。這種方式依靠銷與楔塊的擠壓力 將刀片緊固。其特點(diǎn)適合各種負(fù)前角刀片，有效前角的變化范圍為-60+180。

5、兩面無(wú)槽壁，便于仿形切削或倒轉(zhuǎn)操作時(shí)留有間隙。 楔塊夾緊式：其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-18，由緊定螺釘、刀墊、銷、壓緊楔塊、刀片所組成。這種方式依靠銷與楔塊的壓下力將刀片夾緊。其特點(diǎn)同楔塊式，但切屑流暢不如楔塊式。此外還有螺栓上壓式、壓孔式、上壓式等形式。梯塊圖:杠桿式圖卜存楔塊式刀具材料切削性能的優(yōu)劣直接影響切削加工的生產(chǎn)率和加工表面的質(zhì)量。刀具新材料的岀現(xiàn)，往往2、刀片材料能大大提高生產(chǎn)率，成為解決某些難加工材料的加工關(guān)鍵，并促使機(jī)床的發(fā)展與更新。（1）對(duì)刀具切削部分材料的要求金屬切削過(guò)程中，刀具切削部分受到高壓、 高溫和劇烈的摩擦作用；當(dāng)切削加工余量不均勻或切削斷續(xù)表面時(shí)，刀具還受到?jīng)_擊。為使刀具能

6、勝任切削工作，刀具切削部分材料應(yīng)具備以下切削性能： 高硬度和耐磨性刀具要從工件上切下切屑，其硬度必須大于工件的硬度。在室溫下，刀具的硬度應(yīng)在60HRC以上。刀具材料的硬度愈高，其耐磨性愈好。 足夠的強(qiáng)度與韌性為使刀具能夠承受切削過(guò)程中的壓力和沖擊，刀具材料必須具有足夠的強(qiáng)度與韌性。 高的耐熱性與化學(xué)穩(wěn)定性耐熱性是指刀具材料在高溫條件下仍能保持其切削性能的能力。耐熱性以耐熱溫度表示。耐熱溫度是指基本上能維持刀具切削性能所允許的最高溫度。耐熱性愈好，刀具材料允許的切削溫度愈高?；瘜W(xué)穩(wěn)定性是指刀具材料在高溫條件下不易與工件材料和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的能力，包括抗氧化和抗粘結(jié)能力?；瘜W(xué)穩(wěn)定性愈高，刀具

7、磨損愈慢。耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性是衡量刀具切削性能的主要指標(biāo)。刀具材料除應(yīng)具有優(yōu)良的切削性能外，還應(yīng)具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。它們包括：工具鋼淬火變形要小，脫碳層要淺和淬硬性要好；高硬材料磨削性能要好；熱軋成形的刀具高溫塑性要好；需焊接的刀具材料焊接性能要好；所用刀具材料應(yīng)盡可能是我國(guó)資源豐富、價(jià)格低廉的。（2）常用刀具材料常用刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷材料和超硬材料四類。 高速鋼高速鋼是一種含鎢、鉬、鉻、釩等合金元素較多的合金工具鋼，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在I %左右。高速鋼熱處理后硬度為 6265HRC耐熱溫度為550600° C,抗彎強(qiáng)度約為 3500MPa沖擊韌度約為每平方米 0.

8、3MJ。高速鋼的強(qiáng)度與韌性好，能承受沖擊，又易于刃磨，是目前制造鉆頭、銑刀、拉刀、螺紋刀具和齒輪刀具等復(fù)雜形狀刀具的主要材料。高速鋼刀具受耐熱溫度的限制，不能用于高速切削。 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是由高硬度、高熔點(diǎn)的碳化鎢 （WC）,碳化鈦（TiC）、碳化鉭（TaC）、碳化鈮（NbC）粉末用鉆 （Co）粘結(jié)后壓制、燒結(jié)而成。它的常溫硬度為8893HRA耐熱溫度為8001000'C，比高速鋼硬、耐磨、耐熱得多。因此，硬質(zhì)合金刀具允許的切削速度比高速鋼刀具大510倍。但它的抗彎強(qiáng)度只有高速鋼的l /21/4,沖擊韌度僅為高速鋼的幾十分之一。硬質(zhì)合金性脆，怕沖擊和振動(dòng)。由于硬質(zhì)合金刀具可以大大提高

9、生產(chǎn)率，所以不僅絕大多數(shù)車刀、刨刀、面銃刀等采用了硬質(zhì)合金，而且 相當(dāng)數(shù)量的鉆頭、鉸刀、其他銃刀也采用了硬質(zhì)合金?，F(xiàn)在，就連復(fù)雜的拉刀、螺紋刀具和齒輪刀具，也逐漸用硬質(zhì)合金制造了。我國(guó)目前常用的硬質(zhì)合金有三類：鎢鉆類硬質(zhì)合金 由WC和Co組成，代號(hào)為YG接近于ISO的K類，主要用于加工鑄鐵、有色金屬 等脆性材料和非金屬材料。常用牌號(hào)有YG3 YG6和YG&數(shù)字表示含Co的百分比，其余為含 WC勺百分比。硬質(zhì)合金中Co起粘結(jié)作用，含Co愈多的硬質(zhì)合金韌性愈好，所以 YG8適于粗加工和斷續(xù)切削，YG6適于 半精加工，YG3適于精加工和連續(xù)切削。鎢鈦鉆類硬質(zhì)合金由 WC TiC和Co組成，代

10、號(hào)為YT，接近于ISO的P類。由于TiC比WC還要硬， 耐磨、耐熱，但是還要脆，所以YT類比YG類硬度和耐熱溫度更高。不過(guò)更不耐沖擊和振動(dòng)。因?yàn)榧庸や摃r(shí)塑性變形很大，切屑與刀具摩擦很劇烈，切削溫度很高；但是切屑呈帶狀，切削較平穩(wěn)，所以YT類硬質(zhì)合金適于加工鋼料。鎢鈦鉆類硬質(zhì)合金常用牌號(hào)有 YT30YTI5和YT5數(shù)字表示含TiC的百分比。所以YT30適于對(duì)鋼料的精加工和連續(xù)切削，YTI5適于半精加工，YT5適于粗加工和斷續(xù)切削。鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金 由YT類中加入少量的TaC或NbC組成，代號(hào)為YVV接近于ISO的M類.YW 類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱溫度、抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度均比YT類高

11、一些，其后兩項(xiàng)指標(biāo)與 YG類相仿。因此，YW類既可加工鋼，又可加工鑄鐵和有色金屑，稱為通用硬質(zhì)合金。常用牌號(hào)有YWI和YW2前者用于半精加工和精加工，后者用于粗加工和半精加工?，F(xiàn)在硬質(zhì)合金刀具上，常采用 TiC C、TiN、知曲，等高硬材料的涂層。涂層硬質(zhì)合金刀具的壽命比不涂層的提高210倍。 陶瓷材料陶瓷材料的硬度、耐磨性、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性均憂于硬質(zhì)合金，但比硬質(zhì)合金更脆，目前主要用于精加工?，F(xiàn)用的陶瓷刀具材料有氧化鋁陶瓷、金屬陶瓷、氮化硅陶瓷（Si3N4）和Si3N4-知Q 復(fù)合陶瓷四種。20世紀(jì)80年代以來(lái)，陶瓷刀具迅速發(fā)展，金屬陶瓷、氮化硅陶瓷和復(fù)合陶瓷的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度已接近硬質(zhì)

12、合金，可用于半精加工以及加切削液的粗加工。 超硬材料人造金剛石是在高溫高壓下，借金屬的觸媒作用，由石墨轉(zhuǎn)化而成。人造金剛石用于制造金剛石砂輪以及 經(jīng)聚晶后制成以硬質(zhì)合金為基體的復(fù)合人造金剛石刀片作刀具使用。金剛石是自然界最硬的材料，有極高 的耐磨性，刃口鋒利，能切下極薄的切屑；但極脆，與鐵系金屬有很強(qiáng)的親合力，不能用于粗加工，不能 切削黑色金屑。目前人造金剛石主要用于磨料，磨削硬質(zhì)合金：也可用于有色金屑及其合金的高速精細(xì)車削和鏜削。立方氮化硼(CBN)是在高溫高壓下，由六方晶體氮化硼(又稱白石墨)轉(zhuǎn)化為立方晶體而成。 立方氮 化硼具有僅次于金剛石的極高的硬度和耐磨性，耐熱溫度高達(dá)1400150

13、0° C,與鐵系金屬在 12001300°C時(shí)還不起化學(xué)反應(yīng)。但在高溫時(shí)與水易起化學(xué)反應(yīng)，所以一般用于干切削。立方氮化硼適于精加工淬硬鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料。3、刀片的形狀“選擇刀片形狀”圖標(biāo)如圖2-20所示。主要參數(shù)選擇方法如下：刀尖角刀尖角的大小決定了刀片的強(qiáng)度。在工件結(jié)構(gòu)形狀和系統(tǒng)剛性允許的前提下，應(yīng)選擇盡可能大的刀尖角。通常這個(gè)角度在 35°至U 90°之間。圖2-19中R型圓刀片，在重切削時(shí)具有較好的穩(wěn)定性，但易產(chǎn)生較大的徑向力。刀片形狀的選擇刀片形狀主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素選擇。正三角形刀片可用于主偏角為 60°或90°的外圓車刀、端面車刀和內(nèi)孔車刀。由于此刀片刀尖角小、強(qiáng)度差、耐用度低、故只宜用較小的切削用量。正方形刀片的刀尖角為 90°，比正三角形刀片的 60°要大，因此其強(qiáng)度和