数控刀具学习资料 PPT课件

刀具知识学习会 2009 11 16 切削加工中的V d f 切削速度 切削速度是工具在工件表面上切割的速度 当G96S200时 表示V 200m min V m min V 圆周率 3 14d 工件直径 mm N 工件每分钟的转数 当G97S200时 表示N 200min 1 根据上式可以求出V值 切削速度 切削速度 V 对加工时间有很大的影响 提高切削速度 V 时 可缩短加工时间 可以减小切削阻力 抑制积屑瘤的发生如果过度提高切削速度 V 的话 会加快氧化磨损的进行 切削速度V m min 250 150 加工时间t min 从磨损量0 2mm开始制作 100 1000 1 10 100 1000 V t线图 切削速度对刀片使用寿命的影响 1 0mm 0 2mm rev 被切削物 SCM435 刀片 TNGA160408 工具寿命的判断基准例子 工具磨损的形状 弹坑 月牙洼 磨损 缺损切削刃 恶化切屑处理 1次边界磨损 产生毛刺 先端磨损 恶化精削面 弹坑磨损 前侧面曲轴 磨损 VBE 横侧面 一次边界磨损 V B 先端磨损 V BE 前侧面 工具的磨损形状 金刚石 CBN 陶瓷 金属陶瓷 超微粒子超硬 PVD金属陶瓷 超硬合金 高速钢 进给速度 韧性 切削速度 耐磨性 30 100 200 300 500 1000 m min 切削速度和刀具材料 涂层超硬合金 什么情况下提高或降低v值 提高加工功率 可以缩短加工时间 过度提高切削速度 会缩短工具寿命 抑制积屑瘤 可预防切削刃的粘附性 防止振动 为了抑制振动 降低V 提高进给速度也是防止振动的一种方法 什么情况下提高或降低v值 提高精削面 可以得到光泽度良好的精削面 使用金属陶瓷也是一种方法 抑制磨损 降低切削热 可延长刀片的寿命 如果SUS或SKD等降低V值的话 对刀片的寿命有很大影响 改用抗氧化磨损效果优质的涂层 TiAlN Al2O3 可提高刀片的寿命 切削深度是工件旋转一个循环时 所切割的深度 在车削加工中 切削深度一般用半径来表示 但有时也用直径的变化量来表示 最近 随着工件材料的 NearNetShape 化 加工量逐渐减少 因此 相应的加工时间也逐渐减少 相应的加工方法也有所变化 降低了切削深度对加工的影响 一般粗削时d 2 3 轻切削时d 0 7 1 5 精削时d 0 2 0 5 切削深度 什么情况下提高或降低d值 提高精削面 增加切削热 还可获得光泽度良好的精削面 使用金属陶瓷也是一种方法 提高切屑处理 增加切削深度 可提高切屑处理的效果 在断屑槽的使用范围内 特别是切削深度在小于刀尖圆弧半径R时 处理效果更显著 什么情况下提高或降低d值 关于振动的对策 增加切削深度 可以改善振动 特别是在切削深度小于刀尖圆弧半径R时 效果更明显 当由于过度负荷而产生的振动 不稳定时 应该减少切削深度 切屑处理和加工精度的解决 切屑处理不好 切屑处理 切削性 劣性 优性 R型 旧型 S型 90 加工受到限制 35 55 60 80 V型D型T型C型 刀片形状的影响 切屑处理 切削性 劣性 优性 切入角的影响 30 93 切入角越小 切割的厚度越薄 切削处理越不好 切入角越大 切割铁屑越厚 切削处理越好 切屑处理 切削性 不好 好 刀尖圆弧半径R0 2 R0 4 R0 8 R1 2 刀尖圆角半径R的影响 切削刃强度 不好 好 刀尖圆角半径R1 2 R0 8 R0 4 R0 2 刀尖圆角半径R的影响 减小刀尖圆弧半径R 可使切屑处理变的良好 但是另一方面也降低了切削刃的强度 易造成刀片断掉 表面精度 不好 好 刀尖圆角半径R1 2 R0 8 R0 4 R0 2 刀尖圆角半径R的影响 进给 当切削深度大时 易产生缠绕 切削量大的部分 分层次加工 防止切屑缠绕的技术 产品 注意 确保刀尖圆弧半径R的精确度 一般的加工 推荐的加工 消除毛刺的技术 产品 推荐的加工过程中 不仅消除了毛刺 还良好的处理了边角处连接的部分 进给是工件旋转一个循环 工具移动的量 进给量随着加工功率和所要求的精削面糙度的不同而有所改变 f mm 回转 进给量 进给量 f 对面光洁度 切屑处理 切削阻力有很大影响 一般切屑不断时 提高进给量来解决问题 处理方法很多 但与V或d比较时 进给量对切屑的影响更大 注意面光洁度 还有降低进给量来 防止缺损 卷屑 的方法也是比较有效果的 提高V 降低f 进给量 进给量 高 低 进给量的影响 切屑处理 光洁度 f 0 35 f 0 15 进给量 高 低 进给量的影响 切削阻力 内缺损性 稳定性 负荷小 负荷大 什么情况下提高或降低f值 寿命不稳定 当减小切削刃的负荷时 刀片的寿命变稳定 一般提高V和降低f时 可以减小刀片的突然破损 减少加工时间 提高切屑处理 当提高进给量时 切屑的厚度变厚 因而使切屑容易断裂 注意光洁度 当进给量很难变化的情况下 通过改变断屑槽得到理想效果请参考宣传样本 选择合适的断屑槽 什么情况下提高或降低f值 光洁度不稳定 根据条件提高V或降低f 可以得到好的加工效果 除改变切削条件之外 还有以下的对策 使用带修光刃的刀片 减小切入角 背分力也随着变小 在高精度的情况下 增大刀片上面倾斜角 来提高切削性 研磨断屑槽 在高精度的情况下 缩短刀体的伸出量 确认机器的回转数和卡盘状态 降低f 切削性 毛刺的形成状 负荷 切削温度影响 色 精削面形状 切屑的光泽度 进给量 厚度 断屑槽是否与条件相适应 切屑的长度和缠绕形态 切屑的端面有各种各样的提示 通过切削的颜色和形状 可以掌握切削的情况 刀体刀柄尺寸和伸出量刀体的 3 3 全部突出量 铣削篇 车削加工 铣削加工 但铣削加工时也有单刃角 例 1 铣削加工和车削加工差别 圆周率 3 14D 工具直径 mm N 工具每分钟的旋转速 rpm 切削速度的计算与车削加工不同 计算中使用的是工具的直径和工具的旋转速 V m min 进给量包括单刃进给和多刃进给 单刃进给量是每一个切削刃的移动量 f mm 刃 多刃进给量是每分钟多切削刃的移动量 F mm min Z 工具的切削刃数 切削深度与车削时一样 都是表示工件被切削一个循环时 所切除的深度 mm 2 切削条件的计算方法2 1 铣削条件 F d 3 铣削的特点3 1 铣削的各种角度 R R 3 2 后刃的余角 1 刀片的尺寸规格 1 A R 如 1小于5 以下时 后切削刃的余面 的磨损很大 1 1 有后刃切削刃角的刀片的 2 关于有后刃切削刃角的刀片的 时 余角 3 3 正面切削刃和光洁度 在铣刀中 有个正面切削刃 它是处理工件的倾斜面 的切削刃 均匀 通常铣削用刀片是利用正面切削刃来 改善倾斜面的 有正面切削刃 倾斜面良好 无正面切削刃 倾斜面不良 根据刀片的正面切削刃角来 决定适当的 的切入角 45 75 30 0 45 不符合 符合 倾斜面不好 材料篇 Vacuum Air 组合 粉碎 混合 组装 成形 塑型 磨削 材料工程 加工工程 切削工具的制造方法 超硬 涂层工具 超硬合金的表面由坚实的陶瓷覆盖着 因此可以抑制工具的磨损 要考虑耐磨性和内反应性 韧性高 高温易燃 抗热性低 容易与铁反应 克服母材料的弱点 高温硬度 抗热性好 很难与铁反应 耐磨性 韧性 超硬母材料 涂层膜 涂层方法 根据被切削物分类 硬度 韧性 母材料的高硬度化涂层面的厚膜化 硬部分的比率高 母材料的钢韧化 涂层面的薄膜化 抗热部分的比率高 重视耐磨性 CA5505 P05 一般钢 母材料的钢韧化 涂层面的薄膜化 母材料的高硬度化涂层面的厚膜化 根据切削条件的使用分类 切削速度 进给 P25 凡用 CA5525 重视内缺损性 CA5535 P35 钢加工用CA55系列 Al2O3 TiCN微细柱状化 CA5505 CA5515 CA5525 CA5535 进给 切削速度 高速 长寿命CA5505 轻断续 稳定CA5515 断续 凡用 CA5525 强断续 高进给CA5535 膜之间的紧密 强度的提高 很难发生 表面平一化 防止熔着 Al2O3 微细柱状TiCN 适应领域MAP 铸铁加工用CA4115 CA4120 铸铁加工用CA4100系列 很难发生 抗热性好 抗热和抗缺损CVD涂层工具 不锈钢加工用CA6015 高强度高热传导率专用超硬母材料 Al2O3 与被切削物很难反应的微细柱状TiCN 涂层工具和断屑 铸铁用ZS断屑 SUSS用U断屑 减小切削阻力抑制境界损失 强化切削刃强度提高切排屑性 性能要求 在各种加工状态下 需要选择适当的切屑 宽幅度 倾斜角大 倾斜角大 2段负角 重点考虑的部分 切削速度低 不仅是热的原因 还有摩擦磨损的影响 刀刃的粘附性 当低速度时 刀刃处容易产生粘附 超微粒子超硬 PVD涂层 最佳工具 在低速加工时 关于涂层刀片 母材料 硬质合金 的硬度高 切削性优秀 刀刃锋利薄膜涂层 超微粒子超硬PR930的特点 高硬度 优秀的抗折强度 良好的切削性 PR930 基准工具 切削刃的比较 低速加工用PR900系列 进给 切削速度 重视内氧化性PR915 重视耐磨性PR930 低速领域 PR915 PR930 耐高温的TiAlN FS 抗摩擦的TiCN 10 m FS涂层 基准涂层 微粒涂层膜 平面平一性优秀 提高耐磨性 高温稳定性 TiAlN系FS FineSurface 涂层 1 金属陶瓷的概念 金属陶瓷 CERMET 是陶瓷 CERAMIC 和金属 METAL 的合成词 广义为金属的炭化物 氮化物 氧化物 饱和物 以及硬化物等硬质化合物的因子与金属结合而成的复合材料的总称 理解上WC Co类超硬合金也应该属于金属陶瓷 但一般所指的工具材料是 硬质中主成分是钛 Ti 钽 Ta 铌 Nb 的碳化物 碳氮化物及氮化物 的成分为少的碳化钨 WC 金属陶瓷 2 金属陶瓷的优点 耐磨损性高 高温硬度高 内氧化性强 高速切削可能 金属陶瓷 白色陶瓷 Al2O3类 黑色陶瓷 Al2O3 TiC类 精削面糙度 与铁 Fe 的亲和性小 不容易产生积屑瘤 金属陶瓷 超硬 金属陶瓷和超硬的积屑瘤的差异 金属陶瓷 超硬 Ry 端面加工时精削面糙度 金属陶瓷 TiN类超硬涂层 Al2O3类超硬涂层 TiC类超硬涂层 K10超硬 切削速度 m min 0 30 60 90 120 金属陶瓷和超硬的精削面糙度 外径侧 中心侧 3 金属陶瓷的材质Map 4 超微粒子的金属陶瓷 基准金属陶瓷的组织 超微粒子的金属陶瓷的组织 特征 粒子小 抗折强度高 提高湿式 切削性 比较耐磨损性 比较内缺损性 5 PVD金属陶瓷 PVD金属陶瓷是金属陶瓷母材料里加入TiN TiCN等化合物 然后以PVD法涂层 又叫Coatedcermet 提高耐熔着性 提高耐磨损性 PVD涂层的效果 6 PVD金属陶瓷系列的材种 切削速度 韧性 陶瓷 金属陶瓷 涂层 1 陶瓷工具 一般Al2O3 铝 或Si3N4 氮化硅 为主要原料加入微量的金属氧化物 碳化物 然后烧结而得到的物体 2 陶瓷工具的种类 陶瓷 3 陶瓷工具形状的特征 正角的情况 使用刀体推荐为 的方式 4 陶瓷工具的特征 陶瓷工具的优点 1 高温硬度与他社工具材料相比较时高 高速切削有可能 加工能率上升 精削面的提高耐磨损性优秀 切削尺度的稳定化 刀片的寿命长 机器可动率上升 提高生产量 节约生产费用 陶瓷工具的优点 2 高硬度物的切削可能性 A65 A66N 金属陶瓷 白色陶瓷 Al203类 黑色陶瓷 Al203 TiC类 各种工具材料的高温硬度 A65 A66N的用途 加工事例 120个 刃 75个 刃 100个 刃 150个 刃 300个 刃 5 关于CBN工具和PCD 多晶体钻石 用途 CBN CubicBoronNitride 立方氮化硼 PCD Polycrystallinediamond 多晶体钻石 CBN PCD KBN525 基准CBN KBN5系列的特征 组织分散改良型CBN与基本材料相比 CBN粒子和 的分散状态比较均匀化 根据组织分散改良 提高了强度和热传导性 又可以大幅度的改善内缺损性和耐磨性 与重视耐磨性的KBN510和注重内缺损性的KBN525比较有更广的加工领域 5 1 KBN KBN系列选定基准1 在高硬度物 热处理钢 加工时 选定CBN工具的基准 m min 2 各种工具材质的适用范围 外径切削 KBN900 KBN525KBN510 A65A66N CR7015PR930 3 各种工具材质的适用范围 内径切削 KBN900 KBN525KBN510 A65A66N CR7015PR930 在灰铸铁加工过程中选择CBN工具的基准 连续加工 1000 200 KBN900 m min 切削速度 KBN65B 轻断续加工 断续加工 强断续加工 500 KBN刀片的尺寸 5 2 KPD KPD系列和天然钻石的差异 KPD的种类和特征 断屑槽 切屑是切削加工时为了获得所需要的产品形状 从毛坯表面切除的多余的部分 毛坯 MATERIALS 切削工具 TIP 产品 PRODUCTS 切屑 CHIP 机床 MACHINE 切屑 切屑对产品而言是多余的部分 但对提高生产量而言是必不可少的重要的因素之一 切屑对生产量的影响 可动率 工具寿命 不良率 切屑会缠绕在工件或刀体上阻碍连续自动运转 引起可动率的降低 拉长的切屑可能会刮伤精削面导致不良率的上升 切屑的缠绕等原因引起刀片的缺损 产生工具寿命的缩短 良好的调节好切屑 确保高效率加工 切屑的重要性 带状形 节状形之外还有均匀形 崩碎形等4种 节状形切屑 带状形切屑 扩大 切屑倾斜侧面 扩大 切屑倾斜侧面 SUS304 SCM435 切削的种类和形状 容易产生 等振动 产生卷屑境界 缺损等原因 振动小 不容易产生切屑 切削速度 加工软钢 材料时 低速度时产生节状形切屑 高速时产生带状形切屑 进给 当进给速度小时 切屑的厚度变薄 进给速度高时切屑的厚度就变厚 背吃刀量 背吃刀量少时 切屑的宽度窄 背吃刀量多时切屑的宽度宽 为了提高切屑处理 切削条件对切屑的影响 对策的效果 处理切屑时 首先选好最佳的断屑槽和选定最合适的切削条件 根据断屑槽的有和无 处理切屑的方法也不同 切屑处理和断屑 进给对切屑处理的影响 进给 进给 刀片规格 m mind mm SCM435 切削条件对切屑处理的影响 刀刃角R对切削处理的影响 刀刃角 刀刃角 刀片规格 m min mm revd mm SCM435 切削速度对切屑处理的影响 刀片规格 mm revd mm SCM435 钻削加工和外径端面延续加工过程中 如加工方向变化 各个程序的指示结束时 由于机器固有的特性 使进给速度在结束之前为f 0 因此产生拉长的切屑 钻削加工 外径端面加工 减速点 减速点 由于切屑的拉长 使加工表面产生缺点的情况很多 平移加工时也产生拉长的切屑 模仿 加工时 关于切屑处理的注意项 精削用 轻切削用 粗切削用 GP CQ HS 刀尖圆弧半径R与凸圆点近 与精削用相比时 凸圆点跟刀尖圆弧半径R远 凸圆点与刀尖圆弧半径R更远 除了有先端凸圆点外 还有其他凸圆点 3次元断屑的基本 切削条件速度 V 150m min进给 0 15mm rev背吃刀量 2mm使用工具 CNMG120408CQ在相同条件下 根据被削物的坚韧 差异 排屑的形状也不同 SCM435 SCM415 SS400 被切削物对切屑处理的影响 加工功率的提高稳定精削面的品质 对应 断屑 用宽的切屑 对应高进给切削 有倾斜角的切削刃的棱线 降低切削阻力 以最恰当的凸圆点的形状 扩大切削处理范围 由大圆弧的修光刃切削刃 提高光洁度 有修光刃的断屑槽 光洁度数据 0 2 4 6 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 型 进给 mm rev 面糙度 a m 1 6 断屑 修光刃刀片 56秒 44秒 断屑的效果 进给 0 06mm rev 改变为 0 15mm rev 基准断屑 断屑 缩短实际加工时间 约削减20 旋转一周时 加工时间 断屑 修光刃刀片 1 38 mRa 0 96 mRa 断屑的效果 根据修光刃效果 基准断屑 断屑 提高精削面的品质 加工200个产品时的精削面糙度 提高精削面的品质 断屑 修光刃刀片 钻孔加工 S20 DRS10336 DS100 PR660 N 6 200rpm V 200m min F 550mm min f 0 09mm MEF17 S16 SPMT060204E Z PR660 N 3 600m min V 190m min F 900mm min f 0 125mm 槽加工 MEY21 S20 JOMT100308ER D PR830 GOMT100308ER D PR830 N 3 200m min V 200m min F 320mm min f 0 1mm F 640mm min f 0 1mm 倾斜加工 MRP020 S20 08 RDMT08T2M0 H PR730 N 3 200rpm V 200m min F 1 000mm min f 0 15mm F 2 500mm min f 0 4mm 钻孔加工 S25 DRZ2040 06 ZCMT06T204 PR915 N 3 200m min V 200m min F 200mm min f 0 06mm F 400mm min f 0 125mm 侧面精加工 MEC20 S16 11T BDMT11T308ER JT PR830 N 3 200m min V 200m min F 1 000mm min f 0 1mm d 8mm 2 锻造产品加工 钢材 切断 锻造 加热 机械加工 最终形状 锻造的概念 利用锻压机械对金属坯料施加压力 使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能 一定形状和尺寸锻件的加工方法 锻造工序 P1 汽车配件 建设用机械 航空器中不可缺少的部品 起着多方面的重要的作用 锻造品的特征 可以简略或是减少加工工序 节约材料锻造后素材很接近于产品的最终形状 可以大量生产复杂形状的素材 金属组织紧密 素材内部缺陷少 内部组织性能均一化 可以得到接近产品形状的素材 尺寸比较均匀 锻造品的种类以及特征 P2 热锻造 在金属再结晶温度以上进行锻造 钢件锻造温度为900 1200 加热锻造 加热后可