刀具材料及刀具构造

刀具材料及刀具构造刀具材料及刀具构造 切削过程中 直接完成切削工作的是刀具 无论哪种刀具 一般都由切削部分和夹持部分组成 夹持部分是用来将刀具夹持在机床上的部分 要求它能保证刀具正 确的工作位置 传递所需要的运动和动力 并且夹持可靠 装卸方便 切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分 刀具切削性能的优劣 取决于切削部分的材料 角度和结构 1 目前 生产中所用的刀具材料以高速钢和硬质合金居多 碳素工具钢 如T10A T12A 工具钢 如9SiCr CrWMn 因耐热 性差 仅用于一些手工或切削速度较低的刀具 高速钢是一种加入较多的钨 钼 铬 钒等合金元素的高合金工具 钢 有较高的热稳定性 较高的强度 韧性 硬度和耐磨性 其制造工 艺简单 容易磨成锋利的切削刃 可锻造 这对于一些形状复杂的 工具 如钻头 成形刀具 拉刀 齿轮刀具等尤为重要 是制造这 些刀具的主要材料 高速钢按用途分为通用型高速钢和高性能高速钢 按制造工艺不同 分为熔炼高速钢和粉末高速钢 2由难熔金属化合物 如WC TiC 和金属粘结剂 Co 经粉末冶金 法制成 因含有大量熔点高 硬度高 化学稳定性好 热稳定性好的金属碳 化物 硬质合金的硬度 耐磨性和耐热性都很高 硬度可达HRA89 93 在800 1000 C还能承担切削 耐用度较高速 钢高几十倍 当耐用度相同时 切削速度可提高4 10倍 唯抗弯强度较高速钢低 冲击韧性差 切削时不能承受大的振动和 冲击负荷 碳化物含量较高时 硬度高 但抗弯强度低 粘结剂含量较高时 抗弯强度高 但硬度低 硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料 约占50 如大多数的车刀 端铣刀以至深孔钻 铰刀 齿轮刀具等 它还可用于加工高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料 1 1 前面 前刀面 刀具上与切屑接触并相互作用的表面 2 主后面 主后刀面 刀具上与工件过渡表面接触并相互作用的表 面 3 副后面 副后刀面 刀具上与工件已加工表面接触并相互作用的 表面 4 主切削刃 前刀面与主后刀面的交线 它完成主要的切削工作 5 副切削刃 前刀面与副后刀面的交线 它配合主切削刃完成切削 工作 并最终形成已加工表面 6 刀尖 连接主切削刃和副切削刃的一段刀刃 它可以是小的直线 段或圆弧 其它各类刀具 如刨刀 钻头 铣刀等 都可看作是车刀的演变和 组合 如上图所示 刨刀切削部分的形状与车刀相同 图a 钻头可看作是 两把一正一反并在一起同时车削孔壁的车刀 因而有两个主切削刃 两个副切削刃 还增加了一个横刃 图b 铣刀可看作由多把车刀 组合而成的复合刀具 其每一个刀齿相当于一把车刀 2 1 切削平面通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面 2 基面 通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平 面 3 正交平面 通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上的投影 相垂直的平面 3 1 前角在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角 前角表示前 刀面的倾斜程度 2 后角在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角 后角 表示主后刀面的倾斜程度 3 主偏角在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向 的夹角 主偏角一般为正值 4 副偏角在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方 向的夹角 副偏角一般为正值 5 刃倾角在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角 1 产生原因 在实际的切削加工中 切削平面 基面和正交平面位置 会发生变化 2 定义 以切削过程中实际的切削平面 基面和正交平面为参考平面 所确定的刀具角度称为刀具的工作角度 又称实际角度 3 影响刀具安装位置对工作角度的影响 进给运动对工作角度的影 响 1 1 按加工方式和具体用途 可分为车刀 孔加工刀具 铣刀 拉刀 螺纹刀具 齿轮刀具 自动线及数控机床刀具和磨具等几大类型 2 按所用材料性质 可分为高速钢刀具 硬质合金刀具 陶瓷刀具 立方氮化硼 CBN 刀具和金刚石刀具等 3 按结构形式 可分为整体刀具 镶片刀具 机夹刀具和复合刀具 等 4 按是否标准化 可分为标准刀具和非标准刀具等 2 1 车刀 可以在车床上加工外圆 端平面 螺纹 内孔 也可用于 切槽和切断等 a 直头外圆车刀b 弯头外圆车刀c 弯头外圆车刀d 端面车刀e 内孔 车刀f 切断刀g 宽刃光刀 2 孔加工刀具孔加工刀具一般可分为两大类 一类是从实体材料上 加工出孔的刀具 常用的有麻花钻 中心钻和深孔钻等 另一类是对 工件上己有孔进行再加工用的刀具 常用的有扩孔钻 铰刀及镗刀 等 a 麻花钻 麻花钻是应用最广的孔加工刀具 特别适合于3Omm以下的 孔的粗加工 有时也可用于扩孔 工作部分 刀体 的前端为切削部分 承担主要的切削工作 后端为 导向部分 起引导钻头的作用 也是切削部分的后备部分 工作部分有两个对称的刃瓣 两条对称的螺旋槽 导向部分磨有两条 棱边 标准麻花钻存在切削刃长 前角变化大 螺旋槽排屑不畅 横刃部 分切削条件很差等结构问题 生产中为了提高钻孔的精度和效率 常将标准麻花钻按特定方式刃磨成 群钻 使用 群钻的基本特征为 三尖七刃锐当先 月牙弧槽分两边 一侧外刃 开屑槽 横刃磨得低窄尖 b 中心钻 中心钻用于加工轴类工件的中心孔 钻孔时 先