刀具基礎(chǔ)技術(shù)培訓(xùn)

1、刀具材料,刀具基體材料分類,一般刀具材料對(duì)比,0,500,1,000,1,500,2,000,2,500,3,000,3,500,4,000,高速鋼,硬質(zhì)合金,金屬陶瓷,陶瓷,立方氮化硼 CBN,金剛石 PCD,一般刀具材料抗拉強(qiáng)度 N/mm,高速鋼刀具材料,高速鋼是一種量大面廣的刀具材料。由于高速鋼具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：如強(qiáng)度高，韌性好，性能比較穩(wěn)定，工藝性好，能制作成各種形狀和尺寸，特別是大型復(fù)雜刀具等，因而始終保持其在刀具材料中的特殊地位。高速鋼作為傳統(tǒng)刀具材料，雖屬老領(lǐng)域，但新的鋼種開發(fā)及應(yīng)用研究仍長(zhǎng)盛不衰，在繼續(xù)發(fā)展。其方向主要遵循兩條原則，即尋找更價(jià)廉或供應(yīng)更可靠的合金元素以及如何進(jìn)

2、一步提高鋼種的綜合力學(xué)性能。,切削刀具用硬質(zhì)合金分類及標(biāo)志,切削刀具用硬質(zhì)合金根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO分類，把所有牌號(hào)分成用顏色標(biāo)識(shí)的六大類，分別以字母P、M、K、N、S 、H表示。分類的主要依據(jù)是加工材料的化學(xué)元素含量、結(jié)構(gòu)、硬度和導(dǎo)熱性能。,每一類中的各個(gè)牌號(hào)分別給以一個(gè)0150之間的數(shù)字，表示從最高硬度到最大韌性之間的一系列合金，以供各種被加工材料的不同切削工序及加工條件時(shí)選用。根據(jù)使用需要，在兩個(gè)相鄰的分類代號(hào)之間，可插入一個(gè)中間代號(hào)，如在P10和P20之間插入P15，K20和K30之間插入K25等，但不能多于一個(gè)。,硬質(zhì)合金是一種主要由不同的碳化物和粘結(jié)相組成的粉末冶金產(chǎn)品。 硬質(zhì)合金很硬

3、。其主要碳化物有： - 碳化鎢(WC) - 碳化鈦 (TiC) - 碳化鉭(TaC) - 碳化鈮(NbC) 在大部分情況下，鈷作為粘結(jié)相使用。,硬質(zhì)合金切削材料,在硬質(zhì)合金工廠，硬質(zhì)合金需經(jīng)過(guò)混合、壓制和燒結(jié)。 硬質(zhì)合金的分類根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。這種分類的依據(jù)是工件的材料類別( P, M, K)。 不同的硬質(zhì)合金材質(zhì)有不同的用途，如車削、銑削、孔加工、螺紋加工、切槽等。,常用鍍層材料,碳化鈦(TiC)高硬度耐磨化合物，有著良好的抗摩擦磨損性能。 氮化鈦(TiN)的硬度稍低，但卻有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，并可大大減少刀具與被加工工件之間的摩擦系數(shù)。 碳氮化鈦(TiCN)是在單一的TiC晶格中，氮原子?

4、(N)占據(jù)原來(lái)碳原子(C)在點(diǎn)陣中的位置而形成的復(fù)合化合物，TiCxNy中碳氮原子的比例有兩種比較理想的模式，即TiC0.5N0.5和TiC0.3N0.7。由于TiCN具有 TiC和TiN的綜合性能，其硬度(特別是高溫硬度)高于 TiC和TiN，因此是一種較理想的刀具鍍層材料。 氧化鋁(Al2O3)在抗氧化磨損和抗擴(kuò)散磨損性能上，沒(méi)有任何材料能與氧化鋁相比。但由于氧化鋁與基體材料的物理、化學(xué)性能相差太大，單一的氧化鋁鍍層無(wú)法制成理想的鍍層刀具。 鋁氮化鈦(TiAlN) 在切削過(guò)程中鋁氧化而形成Al2O3，從而起到抗氧化和抗擴(kuò)散磨損作用，但其抗氧化性能比單一的Al2O3鍍層稍差，因?yàn)門iAlN中

5、形成的Al2O3在切削過(guò)程中邊生成邊磨掉。但在高速切削時(shí)，其效果優(yōu)于不含鋁的TiCN鍍層。,PVD方法,物理氣相沉積是一種固態(tài)的金屬反應(yīng)成分的過(guò)程，例如鈦。物理氣相沉積一般有真空中蒸發(fā)沉積、濺射、離子鍍?nèi)N將固態(tài)鍍層材料氣化的方法。 由于PVD工藝溫度低，不會(huì)降低硬質(zhì)合金刀片自身的強(qiáng)度，刀片刃部可磨得十分鋒利，從而可降低機(jī)床的功率消耗。,特點(diǎn)： 1）牌號(hào)的選擇覆蓋了大多數(shù)的應(yīng)用情況 2）薄的氮化鈦TiN涂層，厚度在2 - 4 微米之間 3）400(C) 的涂層溫度 4）提高生產(chǎn)率 5）摩擦系數(shù)小,優(yōu)點(diǎn)： 比非涂層硬質(zhì)合金刀片的刀具壽命高出15。 刃口鋒利 刃口牢固性較好。 比非涂層硬質(zhì)合金的刀

6、片的切削速度提高100%。 抗月牙洼磨損和積屑瘤,立方氮化硼CBN,氮化硼的化學(xué)組成和石墨非常相似, 顏色為白色，晶格為密排六方晶格，象石墨一樣的低硬度。 立方氮化硼刀片是由立方氮化硼細(xì)小顆粒在氮化鈦等基體材料上通過(guò)壓力燒結(jié)方式制造出來(lái)的。 石墨經(jīng)高溫高壓處理變成人造金剛石，用類似的手段處理氮化硼（六方）就能得到立方氮化硼。立方氮化硼是六方氮化硼的同素異形體，是人類已知的硬度僅次于金剛石的物質(zhì)。 立方氮化硼的熱穩(wěn)定性大大高于金剛石。在空氣中，人造金剛石在800時(shí)即碳化，而立方氮化硼可耐13001500的高溫，甚至在1500時(shí)也不發(fā)生相變。聚晶立方氮化硼在 1400仍然保持其硬度，與鐵族元素的化

7、學(xué)惰性比金剛石大，能以加工普通鋼和鑄鐵的切削速度切削淬火鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金等，從而大大提高生產(chǎn)率.,金剛石材料,碳元素被組成兩種不同的晶格形式, 密排六方晶格的軟石墨和眾所周知的最硬的刀具材料立方晶格的金剛石。 金剛石主要存在于沉積巖中。當(dāng)被開采出來(lái)的時(shí)候，金剛石主要積聚在金伯利巖石之中。此外金剛石也存在于河流沉積物中。 金剛石有天然的和人造的兩種，都是碳的同素異形體。人造金剛石是在高壓高溫條件下，借合金觸媒的作用，由石墨轉(zhuǎn)化而成的。金剛石硬度極高，是目前已知的最硬物質(zhì)，其硬度接近于 10,000HV，而硬質(zhì)合金的硬度僅為1,0601,800 HV ）。 金剛石刀具既能勝任硬質(zhì)合金、陶瓷、

8、高硅鋁合金等高硬度、耐磨材料的加工，又可用以切削有色金屬及其合金和不銹鋼但它不適合加工鐵族材料。這是由于鐵和碳原子的親和性產(chǎn)生的粘附作用而損壞刀具。 大顆粒金剛石分單晶和聚晶兩種。所謂聚晶就是由許多細(xì)小的金剛石晶粒（直徑約在 1 100 m之間）聚合而成的大顆粒的多晶金剛石塊，而晶粒的無(wú)定向排列，使其具有優(yōu)于天然金剛石的強(qiáng)度和韌性。,刀具幾何參數(shù) (車削),車削的定義，車削切削三要素,車削加工就是工件旋轉(zhuǎn)做主運(yùn)動(dòng)，刀具做軸向和徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 線性切削速度Vc,切深ap和每轉(zhuǎn)走刀量f是車削三要素。 Vc: m/min 米/分鐘 ap: mm 毫米 fr(fn): mm/r 毫米/轉(zhuǎn),車削三要素與

9、刀具壽命,通常： 切削速度增加20%刀片磨損增加50%； 走刀量增加20%刀片磨損增加20%； 切深增加50%刀片磨損增加20%。,但事物總有正反兩面，在正確的參數(shù)范圍之內(nèi)，線速度Vc增加，使得工件塑性變形程度減少、切削溫度增加，能減少材料的加工硬化深度、降低材料的硬度,提高刀具壽命. 在正確的參數(shù)范圍之內(nèi),加大進(jìn)給量f,能減少刀具與工件的摩擦路程,提高刀具壽命. 在加工鑄鐵鍛件等毛坯料時(shí),加大切深ap,能減少刀尖與硬表皮的摩擦,提高刀具壽命.,刀尖圓弧與進(jìn)給量f的關(guān)系,r(mm) 0.4 0.8 1.2 1.6 2.4 fn(mm/min) 0.120.15 0.250.5 0.360.7

10、0.51.0 0.71.6 通常粗車的刀尖圓弧半徑選擇r=1.21.6mm,進(jìn)給量選擇刀尖半徑的1/2.,切削基本概念,待加工表面-工件上有待切除的表面。 已加工表面-工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面。 過(guò)渡表面(同義詞：加工表面)-工件上由切削刃形成的那部分表面，它將在下一個(gè)行程，刀具或工件的下一轉(zhuǎn)里被切除，或者由下一個(gè)切削刃切除。,刀具結(jié)構(gòu)要素,前面(同義詞：前刀面) -刀具上切屑流過(guò)的表面。 后面(同義詞：后刀面) 與工件上切削中產(chǎn)生的表面相對(duì)的表面。 主后面(同義詞：主后刀面) -對(duì)著過(guò)渡表面。 副后面(同義詞：副后刀面) -它對(duì)著已加工表面,主切削刃 起始于切削刃上主偏角為零的點(diǎn)，并至少

11、有一段切削刃擬用來(lái)在工件上切出過(guò)渡表面的那個(gè)整段切削刃。 副切削刃 切削刃上除主切削刃以外的刃，亦起始于切削刃上主偏角為零的點(diǎn)，但它向背離主切削刃的方向延伸。,刀具角度參考系,車刀的標(biāo)注角度,前角-前面與基面間的夾角。 后角-后面與切削平面間的夾角。 楔角-前面與后面間的夾角。 主偏角r-主切削平面與假定工作平面間的夾角，在基面中測(cè)量。 副偏角 r -副切削平面與假定工作平面間的夾角，在基面中測(cè)量。 刀尖角-主切削平面與副切削平面間的夾角，在基面中測(cè)量。 刃傾角-主切削刃與基面間的夾角，在主切削平面中測(cè)量。,前角的影響,大前角的優(yōu)點(diǎn)： 切削力小 切削熱小 能抑制積屑瘤 不易振動(dòng) 大前角的缺點(diǎn)：

12、 刀頭強(qiáng)度低 散熱體積小 彎曲應(yīng)力，易造成崩刃 不易斷屑,a 拉應(yīng)力 b 壓應(yīng)力,從金屬切削的變形規(guī)律可知，前角是切削刀具上重要幾何參數(shù)之一，它的大小直接影響切削力、切削溫度和切削功率，影響刃區(qū)和刀頭的強(qiáng)度與散熱體積，從而然響刀具耐用度和切削加工生產(chǎn)率。選擇合理的前角，是刀具設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題,正前角 = +50 to +70,刀片被夾持在刀桿上，刀尖向上，必須要有后角，以免刀片下部與工件摩擦。這些稱為正前角刀桿和正前角刀片。,中性 = 00,在刀桿和刀片向前伸出時(shí)，需要有后角。,負(fù)前角 = -50 to -70,刀桿使刀片刀尖向下，使刀片底部離開工件。此時(shí)，刀片不需要后角。（您可使用刀片的雙面，

13、得到雙倍的刃口數(shù)。）,刀片后角 刀片下的空間,斷屑 (車削),辨別切屑,切深,進(jìn)給,速度,刀片損壞,斷屑的種類,斷屑有三種形式:A/自斷屑(最好的斷屑形式); B/切屑碰到刀具斷裂; C/切屑碰到工件斷裂(不可取,應(yīng)該避免) 常用的斷屑方式: 1)增加進(jìn)給量f 2)取小的刀具前角 3)取大的刀具主偏角 4)加冷卻液,切屑?jí)嚎s比前角與斷屑的關(guān)系,hc,h,hc,切屑?jí)嚎s比=hc/h 1)壓縮比的值越大,則越容易斷屑.但同時(shí)切削的抗力也增加了 2)壓縮比與線速度Vc有關(guān),當(dāng)Vc減小時(shí),壓縮比增大,所以降低線速度也利于斷屑 3)前角減小,切屑變形大,壓縮比增大,利于斷屑,主偏角與斷屑的關(guān)系,主偏角大

14、易于斷屑,f,ap,進(jìn)給量與斷屑的關(guān)系,直長(zhǎng)條無(wú)控制切屑,纏結(jié)無(wú)控制切屑,可長(zhǎng)達(dá)數(shù)英尺的無(wú)限 卷曲的半有序的切屑,2-5卷的有序卷曲切屑,卷曲的切屑,“9”型切屑通常是理想 的斷屑,完整曲線,一半完整曲線,碎片,最佳的范圍,可用的范圍,增加進(jìn)給量,進(jìn)給量、倒棱寬度與切屑的關(guān)系,由此可見(jiàn),當(dāng)?shù)毒呤褂靡欢螘r(shí)間后,刃口鈍化嚴(yán)重,則切屑不易斷裂,斷屑器與斷屑的關(guān)系,機(jī)械,磨出的斷屑槽,斷屑槽與斷屑的關(guān)系,壓制成型 筆直的 帶角度的 波浪型的,針對(duì)精加工/半精加工/粗加工,選擇正確的槽型也利于斷屑,不銹鋼機(jī)械切削加工性能,1）機(jī)械切削加工性能/機(jī)械性能差，切削時(shí)需要好的系統(tǒng)剛性和刀具強(qiáng)度 2）導(dǎo)熱性差，

15、易燒傷刀具 3）加工硬化嚴(yán)重 4）化學(xué)活性大，易工件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成熔敷，擴(kuò)散成合金點(diǎn)，造成粘刀 5）加工之后回彈量大 6）切屑難變形，剪切力大，易熱變形,加工不銹鋼的刀具特點(diǎn),1）大的刀具前角，減少切屑變形 2）取小的主偏角，增大刀尖處的散熱面積，減少刀尖磨損速度 3）增大刀具后角，減少后刀面與工件的摩擦，減少加工硬化 4）選擇不易和工件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的刀具材質(zhì) 5）刀具材質(zhì)強(qiáng)度高 6）取較大的切深ap和進(jìn)給量f,取小的切削線速度Vc 7）使用合適的冷卻液,耐熱合金機(jī)械切削加工性能,1）機(jī)械切削加工性能/機(jī)械性能差 2）在高溫時(shí)保持材料的強(qiáng)度 產(chǎn)生較高的切削力 需要較高的能量 3）導(dǎo)熱性差

16、4）有硬的硬質(zhì)合金成分有研磨作用 5）加工硬化嚴(yán)重 6）化學(xué)活性大，高溫下與工件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成熔敷，擴(kuò)散成合金點(diǎn)，造成粘刀 7）在小切深時(shí)，難以斷屑。 8）加工之后回彈量大 9）變形系數(shù)小，切屑在前刀面上滑動(dòng)摩擦路程增大，加速刀具磨損,成功加工耐熱合金的建議,1）選擇鋒利、正前角但有一定強(qiáng)度的槽型 2）使用足夠的進(jìn)給量f和切深ap，以免刀尖摩擦或擠壓工件。 3）使用特別針對(duì)耐熱合金加工而設(shè)計(jì)的精細(xì)顆?；?，非涂層和物理涂層硬質(zhì)合金牌號(hào)。 4）適當(dāng)?shù)膸Ьы毣蚧旌闲偷奶沾傻镀瑑H可用于粗加工。而且應(yīng)使用變化的切深以減少缺口狀磨損。 5）使用大量的冷卻液 6）確保機(jī)床和夾具的剛性和穩(wěn)定性，以免產(chǎn)生

17、振動(dòng)。 7）使用支撐良好，并有著足夠后角和刃口強(qiáng)度的刀具進(jìn)行粗加工，在斷續(xù)切削時(shí)尤其應(yīng)該注意這一點(diǎn)。 8）在銑削時(shí)，建議采用有正確的銑刀位置的順銑方式加工， 以獲得在出口處最小的切屑厚度， 從而減少積屑瘤的產(chǎn)生。 9）銑刀盤應(yīng)有大的容屑空間。 10）確保好的刀具精度，以獲得穩(wěn)定的和平衡的切削負(fù)荷。,銑削刀具,銑削類型,平裝刀片,平裝結(jié)構(gòu)銑刀的刀體結(jié)構(gòu)工藝性好，容易加工，并可采用無(wú)孔刀片。 切削力方向的硬質(zhì)合金截面較小，故平裝結(jié)構(gòu)的銑刀一般用于輕型和中量型的銑削加工。,立裝刀片,立裝結(jié)構(gòu)的刀片由于刀片采用切削力夾緊，夾緊力隨切削力的增大而增大，因此可省去夾緊元件，增大容屑空間。由于刀片切向安裝，

18、在切削力方向的硬質(zhì)合金截面較大，因而可進(jìn)行大切深、大走刀量切削，這種銑刀適用于重型和中量型的銑削加工。,立裝刀片,立裝刀片,BF拉刀式銑刀,優(yōu)點(diǎn)：1）不用對(duì)刀，換刀片操作方便 2）表面質(zhì)量高 3）沒(méi)有毛刺翻邊,QC鑄鐵專用銑刀,常規(guī)用途的銑刀類型 螺釘夾緊的刀片 可調(diào)銑刀類型 楔塊夾緊的刀片和修光刃刀片，用于精銑加工。,小刀夾系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)刀體完成多種任務(wù)； 凸輪式軸向調(diào)整可得到同一刀尖高度（等齒高）； 內(nèi)冷可改善粗糙度和刀具壽命； 大刀盤采用的是航空鋁合金材料制成，減少重量。在刀體表面的涂層可以抵抗切屑對(duì)刀體的磨損； 小刀夾可是機(jī)夾式也可是焊接式的,以適用于您的加工狀況。,鋁 合 金

19、面 銑 刀,粗齒銑刀,適用于普通機(jī)床的大余量粗加工和軟材料或切削寬度較大的銑削加工；當(dāng)機(jī)床功率較小時(shí)，為使切削穩(wěn)定，也常選用粗齒銑刀。,密齒銑刀,適用于普通機(jī)床、專機(jī)和加工中心的銑削加工；可以實(shí)現(xiàn)精密高效加工.但密齒銑刀對(duì)機(jī)床的功率要求較高,對(duì)機(jī)床/夾具/工件/刀柄的剛性要求較高,不適合系統(tǒng)剛性較差時(shí)的加工,可轉(zhuǎn)位銑刀主要幾何角度的符號(hào)及意義,銑刀主偏角,主偏角為切削刃與切削平面的夾角。可轉(zhuǎn)位銑刀的主偏角主要有90、88、75、60、45等幾種。 主偏角對(duì)徑向切削力和切削深度影響很大。徑向切削力的大小直接影響切削功率和刀具的抗振性能。銑刀的主偏角越小，其徑向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度

20、也隨之減小。,當(dāng)主偏角減少時(shí)，指向工件的合成切削力增加。合成力的方向是垂直于刃口的。,主偏角,45主偏角,90主偏角,90主偏角,90 主偏角,75 主偏角,60 主偏角,45主偏角,90主偏角銑刀,在銑削帶凸肩的平面時(shí)選用，一般不用于純平面加工。該類刀具通用性好(即可加工臺(tái)階面，又可加工平面)，在單件、小批量加工中選用。由于該類刀具的徑向切削力等于切削力，進(jìn)給抗力大，易振動(dòng)，因而要求機(jī)床具有較大功率和足夠的剛性。在加工帶凸肩的平面時(shí)，也可選用88主偏角的銑刀，較之90主偏角銑刀，其切削性能有一定改善。,6075主偏角銑刀,適用于平面銑削的粗加工。由于徑向切削力明顯減小(特別是60時(shí))，其抗振

21、性有較大改善，切削平穩(wěn)、輕快，在平面加工中應(yīng)優(yōu)先選用。75主偏角銑刀為通用型刀具，適用范圍較廣；60主偏角銑刀主要用于鏜銑床、加工中心上的粗銑和半精銑加工。,45主偏角銑刀,此類銑刀的徑向切削力大幅度減小，約等于軸向切削力，切削載荷分布在較長(zhǎng)的切削刃上，具有很好的抗振性，適用于鏜銑床主軸懸伸較長(zhǎng)的加工場(chǎng)合。用該類刀具加工平面時(shí)，刀片破損率低，耐用度高；在加工鑄鐵件時(shí)，工件邊緣不易產(chǎn)生崩刃。,銑刀前角,銑刀的前角可分解為徑向前角f和軸向前角p，徑向前角f主要影響切削功率；軸向前角p則影響切屑的形成和軸向力的方向，當(dāng)p為正值時(shí)切屑即飛離加工面。,雙正前角,切削輕快，排屑順利但切削刃強(qiáng)度較差。適用于

22、加工軟材料和不銹鋼、耐熱鋼、普通鋼和鑄鐵等。在小功率機(jī)床、工藝系統(tǒng)剛性不足、以及有積屑瘤產(chǎn)生時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用該形式。,雙負(fù)前角,抗沖擊能力強(qiáng)，采用負(fù)型刀片，適用于粗銑鑄鋼、鑄鐵和高硬度、高強(qiáng)度鋼。 但銑削功率消耗大，需要極好的工藝系統(tǒng)剛性,正負(fù)前角,切削刃抗沖擊性能較強(qiáng)，切削刃也較鋒利。適用于加工鋼、鑄鋼和鑄鐵。大余量銑削時(shí)，效果也較好,順銑,順銑時(shí)刀具旋轉(zhuǎn)方向和進(jìn)給方向相同。順銑開始時(shí)切屑的厚度在為最大值，切削力是指向機(jī)床臺(tái)面的。 順銑是為獲得良好的表面質(zhì)量而最常用的加工方法。它具有較小的后刀面磨損、機(jī)床運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，適用于在較好的切削條件下加工高合金鋼。 使用說(shuō)明： 不宜加工含硬表層的工件（

23、如鑄件表層），因?yàn)檫@時(shí)刀刃必須從外部通過(guò)工件的硬化表層，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的磨損。,逆銑,逆銑時(shí)刀具旋轉(zhuǎn)方向與進(jìn)給方向相反。逆銑開始時(shí)切屑的厚度為0，當(dāng)切削結(jié)束時(shí)切屑的厚度增大到最大值。銑削過(guò)程中包含著拋光作用。切削力是離開安裝工件的機(jī)床工作臺(tái)面的。 鑒于采用這種方法產(chǎn)生一些副作用，諸如后刀面磨損加快從而降低刀片耐用度，在加工、高合金鋼產(chǎn)生表面硬化，表面質(zhì)量不理想等，所以這種方法極少使用。 使用說(shuō)明： 必須完全將工件夾緊，否則有提起工作臺(tái)的危險(xiǎn)。,順銑和逆銑,在面銑削中，順銑和逆銑也會(huì)出現(xiàn)，但其切削作用將受到旋轉(zhuǎn)的位置以及刀具的尺寸和幾何形狀的影響。安裝刀具時(shí)，如果主軸的中心位于工件之外，而且刀具的

24、旋轉(zhuǎn)方向與進(jìn)給方向相同，這樣得到的是順銑；如果旋轉(zhuǎn)的方向與進(jìn)給方向相反則得到的是逆銑。,切屑厚度,每齒進(jìn)給量是一個(gè)重要的切削數(shù)據(jù)，它在銑削中是可變化的，它對(duì)切屑厚度的影響極大，而切屑厚度在銑削過(guò)程中也是一個(gè)重要的因素。逆銑時(shí)，銑削開始時(shí)薄的切屑對(duì)于刀具的磨損和切削力是不利的。由于力作用的結(jié)果，刀具與工件趨向于分離，而且在刀刃切入前就打滑，刀具發(fā)生磨損。這種情況對(duì)刀口的有害性比刀刃切入金屬要大得多。順銑以最大的切屑厚度開始切入，而且要求將機(jī)床的進(jìn)給裝置調(diào)整到?jīng)]有間隙。刀具切入時(shí)，一旦裝有工件的工作臺(tái)退讓了，則刀具、工件甚至機(jī)床都有損壞的危險(xiǎn)。,刀具定位(1),刀具每一次切入，其切削刃都要經(jīng)受一次

25、或大或小的沖擊負(fù)載，該沖擊負(fù)載是由工件材料、切屑的橫截面積和以及切削的類型所決定的。刀刃與工件間順利的初始接觸是銑削的關(guān)鍵點(diǎn)，這將取決于刀具的直徑和幾何形狀的選擇以及刀具的定位。,第一種情況，切入時(shí)的沖擊發(fā)生在刀片最外部的刀角上。該刀具的中心遠(yuǎn)離工件，切削刃的最薄弱的部位受到?jīng)_擊負(fù)載。,第二種是有利的情況，刀具的中心位于工件很中央，初始沖擊發(fā)生在遠(yuǎn)離刀尖的刀刃部分。切削刃的切入角應(yīng)盡可能做成負(fù)角，一旦刀具正常地切入后，這種切入的全過(guò)程可認(rèn)為是經(jīng)正確選用的刀刃將以刀刃的負(fù)角切入。,切削長(zhǎng)度,在銑削中，切削長(zhǎng)度對(duì)刀具壽命的影響要比切屑厚度的影響大。中心定位的刀具使每一條切削刃得到最短的切削長(zhǎng)度，刀

26、具向橫向移動(dòng)將使弧形的切削長(zhǎng)度變長(zhǎng)。將刀具調(diào)節(jié)接近中心意味著可得到最大的平均切屑厚度。,cutting forces arc of cut,優(yōu)點(diǎn):長(zhǎng)的切削弧度 =長(zhǎng)的刀具壽命 減少振動(dòng),面銑刀偏心切削的優(yōu)點(diǎn):,鉆頭使用指南,整體硬質(zhì)合金麻花鉆,工作部分直徑Dc公差: m7, 柄部直徑d1 公差: h6,40% 的金屬加工是孔加工 孔加工中的80%是淺孔加工,Drive movements.,2,鉆尖角2的影響 1）鉆尖角小，則切削刃變長(zhǎng)，鉆頭承受的扭矩增大； 2）鉆尖角小，切屑變寬變薄，不易斷屑； 3）鉆尖角小，軸向抗力變小，徑向抗力變大，不利于鉆相貫孔，不利于在斜面鉆孔。,Back tape

27、r(倒錐).,1）所有的鉆頭、絲錐、鉸刀都有倒錐； 2）加工硬材、易加工硬化和回彈較大的材質(zhì)，可以取較大的倒錐以減少與孔壁的摩擦；,Web taper.,Plain cylindrical普通圓柱柄,Morse taper莫氏錐柄,Standard shank標(biāo)準(zhǔn)圓柱柄,Different drill shanks.,一、鉆頭刃帶的作用 1）保持鉆頭尺寸 2）支撐孔壁，自導(dǎo)向，在加工過(guò)程中起穩(wěn)定鉆削的作用 二、四刃帶（double land）鉆頭的特點(diǎn) 1）孔精尺寸精度和形狀精度高 2）孔表面質(zhì)量高 3）可以加工深孔（最大40倍直徑的深度，需內(nèi)冷卻）,切削刃,修光刃,刀具刃口鈍化,Cleara

28、nce angle.,Insufficient clearance causes the drill to rub behind the cutting edge. It will make the drill work hard, generate heat and increase axial thrust. Results in poor hole quality and drill breakage.,Excessive clearance results in lack of support behind cutting edge with quick dulling and poo

29、r toollife despite initial free cutting action. Clearance angle behind cutting tip for general purposes is 8 - 12 average.,Influence of clearance on performance.,過(guò)小的后角會(huì)導(dǎo)致后刀面與工件摩擦,使軸向力增加,切削不輕快.孔表面質(zhì)量下降,鉆頭易折斷,過(guò)大的后角使刃口強(qiáng)度減弱,不耐磨損,壽命降低.理想的后角是8 - 12,60 - 70% 30 - 40%,Axial forces軸向抗力.,10% of diameter,Form A

30、 Web thinning,Form D Cast Iron,Form E Centre point,reground to 140,point angle normal 118,reground to 90,Main cutting edge design for reground twist drills.,Typ N general purpose,Typ H brittle materials,Typ W soft materials,Basic drill types.,一般來(lái)說(shuō)，螺旋角越大，則主切削刃的前角越大；螺旋角越大，則鉆頭的剛性越差。 螺旋槽的作用： 1）容屑 2）靠螺旋輸

31、出切屑 3）迫使切屑卷曲,Solid Carbide Drill AlphaJet直槽鉆，用于短切屑材料的加工，切屑靠冷卻沖出，所以絕大多數(shù)的直槽鉆都帶有內(nèi)冷卻孔,Profile of a twist drill.,Flute profiles.,Graph for pecking cycles.,d2 = d1 + 0,5.1,d1,90 . 130,Step drill for machining with minimum burr formation.,The influence of tip-angle on the cutting forces.,軟材,硬材,小的鉆尖角鉆尖先切入工件

32、,起到定心作用,大的鉆尖角軸向抗力更多,可以減小徑向力,防止徑向偏移,The drilling process - flute form and rake.,Neg.,Corr.,Pos.,hard materials,heat treated materials,soft materials,hard materials,Rake angle.,淺孔鉆與整體硬質(zhì)合金鉆頭的比較,可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭 切削速度Vc 高 進(jìn)給f 低 不需重磨 刀長(zhǎng)不變 穩(wěn)定的刀具壽命 刀具材料容易改進(jìn),整體硬質(zhì)合金鉆頭 切削速度Vc 低 進(jìn)給f 高 鉆孔精度高 鉆孔表面粗糙度好,直徑 12.7 - 26,冷卻液,這些數(shù)

33、據(jù)是最小值確保了可靠的加工影響冷卻的因素有冷卻液的壓力和流量 垂直加工: 參數(shù) + 30 40 %,3倍長(zhǎng)徑比,5倍長(zhǎng)徑比,8倍長(zhǎng)徑比,1 - 首選 : 使用最短的鉆頭采用65槽型 2 - 調(diào)節(jié)進(jìn)給量以獲得流暢的切屑流動(dòng)。 3 - 鉆深大于1倍長(zhǎng)徑比，建議采用切削液 3 - 使用的刀桿為側(cè)面夾緊。,特殊GY-SAF 的鉆頭,SD100 12 30,長(zhǎng)徑比 : 2倍的長(zhǎng)徑比有著很好的剛性和強(qiáng)度。 4倍的長(zhǎng)徑比為了鉆更深的孔。,刀片 LCMT 12 16,斷屑槽寬度,較大的硬質(zhì)合金厚度,強(qiáng)度更好的刀片適用于大的進(jìn)給量。 斷屑槽寬度和較厚的刀片厚度能夠承受較難的鉆削加工。,刀片 XPMT 16.5

34、30,直徑16.5-30 mm鉆頭的刀片有4條切削刃。,鉆頭在兩個(gè)刀片座采用相同的單一刀片。,1,2,3,4,4 條切削刃 每個(gè)刀片座使用2條切削刃。,在中心和周邊位置的切削刃有2種不同的槽型，確保了極好的斷屑和排屑。,刀片的支撐是獨(dú)立的，以保護(hù)切削刃。,刀片XPMT 16.5 - 30,切削液孔保證了加工的高穩(wěn)定性。,SD100 12 30,2倍長(zhǎng)徑比時(shí)孔的精度,- 0.3,+0.1,4倍長(zhǎng)徑比時(shí)孔的精度,- 0.3,+0.2,刀尖圓角、進(jìn)給量與表面粗糙度,孔加工刀具失效分析,后刀面磨損,機(jī)械磨損是刀片磨損最主要的原因，并隨著切削速度提高而增大，磨損痕跡有直角和銳角兩種。 后刀面磨損引起的后

35、果： 切削力的增大， 振動(dòng)加劇， 溫度升高， 表面質(zhì)量降低， 刀刃偏差導(dǎo)致工件尺寸精度下降。 補(bǔ)救措施： 降低切削速度 選擇更耐磨的硬質(zhì)合金 檢查刀尖高度 選擇進(jìn)給量與切深的正確比例。,前刀面磨損,主要在加工鑄鐵和某些非鐵材料時(shí)產(chǎn)生。,月牙洼磨損,切削速度過(guò)高，進(jìn)給速度過(guò)高，或切削前角太小都是產(chǎn)生月牙洼磨損的原因。流出的高溫切屑在硬質(zhì)合金刀片的切削表面產(chǎn)生月牙洼磨損。過(guò)量的月牙洼磨損回削弱切削刃，導(dǎo)致切屑變形以及切削力增大，增加刀刃破損的危險(xiǎn)。 補(bǔ)救措施： 降低切削速度和/或進(jìn)給量。選擇較耐磨的材料。選用配正型前角刀片的刀桿。,連續(xù)切屑,解決方法 增大進(jìn)給 增大速度并減少進(jìn)給 改進(jìn)刀片槽型,切

36、屑損傷刀桿,解決方法 增大進(jìn)給 增大冷卻壓力 增大切削速度,碎切屑流動(dòng)不暢,解決方法 增大冷卻壓力 增大速度 減少進(jìn)給,崩刃,外刀片崩刃 解決方法 檢查刀具，如需要可降低進(jìn)給 選高韌性刀片 選擇可承受大進(jìn)給的槽型 減少進(jìn)給,內(nèi)刀片崩刃 解決方法 檢查夾緊情況 檢查機(jī)床夾緊情況 減少進(jìn)給 選高韌性刀片,積屑瘤和外刀片磨損太快,積屑瘤 解決方法 加速 選更鋒利刀片 加大冷卻壓力,外刀片磨損太快 解決方法 減少速度 增大冷卻壓力 選更耐磨刀片,與機(jī)床相關(guān)的問(wèn)題,振動(dòng) 解決方法 檢查刀具及工件的夾緊 增大進(jìn)給 增大切削速度，同時(shí)減少進(jìn)給 減少切削速度,機(jī)床停轉(zhuǎn) 扭距過(guò)大的解決方法 減少進(jìn)給 選擇更鋒利

37、的刀片幾何槽型 預(yù)鉆小孔，然后用擴(kuò)孔刀擴(kuò)孔 機(jī)床功率不夠的解決方法 減少切削速度 減少進(jìn)給 選擇更鋒利的刀片幾何槽型 預(yù)鉆小孔，然后用擴(kuò)孔刀擴(kuò)孔,鉆出通孔,對(duì)于鉆通孔而言，在孔被鉆穿之前，將在孔底形成一個(gè)圓盤，此圓盤一直受到鉆頭向外的一個(gè)推力。因此在車間上，必須預(yù)先采用措施來(lái)避免此圓盤飛出打傷機(jī)床，對(duì)于升放式機(jī)床，必須采用保護(hù)措施。 根據(jù)工件材料不同，在鉆通孔時(shí)，工件有變形或損壞的可能性。,在進(jìn)給太大時(shí)，對(duì)于鑄件來(lái)講，在孔底部此圓盤會(huì)斷裂飛出?？赏ㄟ^(guò)降低進(jìn)給的方法減少其影響。,對(duì)于韌性工件來(lái)講，在孔壁將產(chǎn)生大量毛刺，通過(guò)降低進(jìn)給和選用更鋒利刀片可減少此趨勢(shì)。,夾緊,穩(wěn)固的裝夾是取得好的加工質(zhì)量

38、的孔及刀具壽命的失決條件。 薄壁件更需要好的支撐和夾緊，因?yàn)榍邢髁⑹构ぜ澢冃味业镀阢@出工件時(shí)，切削刃會(huì)損傷。,層疊工件鉆加工,加工層疊工件，淺孔鉆不合適，因?yàn)樵诳椎讜?huì)出現(xiàn)一個(gè)圓盤無(wú)法消除。,斷續(xù)切削,一般情況下，淺孔鉆鉆入和鉆出的表面都是預(yù)加工過(guò)的，如在毛坯面上鉆孔，須減小進(jìn)給。 對(duì)于進(jìn)給減少到何種程度須按實(shí)際情況而定（未完全切入之前） 如表面斜度在5以下，無(wú)須降低。 大于5須減少30%-50%左右。 鉆鏈?zhǔn)娇谆驀?yán)重?cái)嗬m(xù)切削，須減小50%左右。 鉆相對(duì)端面時(shí)，也須減少50%左右。,鉆入貫通孔,鉆相對(duì)端面孔,斜面鉆入與鉆出,鉆鏈?zhǔn)娇缀蛿嗬m(xù)切削,絲錐使用指南,T2-011-0011-E-

39、p,Plug tap with short taper (1 to 3 thread lead),Second tap with average taper length (3 to 5 thread lead),Taper tap with long taper length (7 to 10 thread lead),Nut thread with extra long taper (12 to 16 thread lead),Thread former (without flutes),Fluteless tap with long spiral point without swarf

40、or lubricant flutes (for use on thin sheet metal),Thread Formers and TapsCharacteristics of the Lead Angle,Tap Geometry,1) Rake angle 2) Chamfer relief angle 3) Lead/chamfer angle 4) Spiral point angle 5) Eccentric relief angle 6) Thread relief 7) Pitch 8) Width of land,T3-028-0101-E-p,Rake Angle on

41、 Taps,T3-016-0101-E-p,Tap geometry - spiral point / rake angle,Type 21 (AL),Type 17 (N),Type 47 (Ti),Decreasing rake angle by increasing stability,B9_044_E.ppt,Taps The Geometry,T2-018-0011-E-p,Flute Design: - The fluteform, especially the rake angle influences the chip-formation when working in dif

42、ferent materials.,Different Types of Relief,T3-017-0101-E-p,Tap - back taper,back taper tapered pitch-diameter e.g. 1 : 1.000 on 10 mm length 0,01 mm,Thread-reliefs,profile-relief - outside diameter - P.D. pitch-diameter - minor dia,eccentric relief - P.D. pitch-diameter - minor dia,no-eccentric rel

43、ief,T2-017-0011-E-p,0.007 mm (.0003“),1 mm (.04“),0.003 mm (.0001“),1 mm (.04“),TapsThe Geometry,The lead/chamfer,T3-029-0101-E-p,Form of chamfer,6-8 number of threads,3,5-5 number of threads,2-3 number of threads,3,5-5 number of threads,1,5-2 number of threads,B9_034_E.ppt,Leads/chamfers,T3-030-010

44、1-E-p,Chip cross-sections at different lengths of chamfer,T3-045-0101-E-p,T2-015-0011-E-p,TapsThe Geometry,T2-019-0011-E-p,TapsThe Geometry,T2-016-0011-E-p,TapsThe Geometry,T2-013-0011-E-p,Tap with pilot,Tap with internal (female) centre,Tap with external (male) centre,Tap with external (male) centre combined with shoulder,Thread Formers and Taps,T2-021-0011-E-p,Number of holes,Taps Influence of chamfer length,Nomenclature,T3-020-0101-E-p,Straight flute,Spiral flute,Straight flu