数控刀具论文.doc

数控铣刀的发展特点近年来，随着数控机床的不断发展，数控刀具的种类越来越多，但无论样式如何改变，从总体上看，数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，而数控刀具中又以数控铣刀应用最为广泛，下面就介绍一下数控铣刀的发展特点：一、数控铣刀的分类：（一）按制造铣刀所用的材料可分为1高速钢刀具；2硬质合金刀具；3其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等4金刚石刀具；。（二）按铣刀结构形式不同可分为1镶嵌式：可分为焊接式和机夹式。2。整体式：将刀具和刀柄制成一体3内冷式：切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部；。4减振式当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具5特殊型式：如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。（三）按铣刀结构形式不同可分为：1模具铣刀：模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。2面铣刀（也叫端铣刀）：面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；3成形铣刀：切削刃与待加工面形状一致。4。键槽铣刀：用于铣削键槽二、常用数控铣刀发展特点：现就几种目前比较常用的铣刀类型就其应用场合加以说明。 （一）两刃立铣刀和四刃立铣刀：该类刀具一般采用整体合金结构，其特点是拥有很强的稳定性，刀具可在加工面上稳固地工作，使加工质量得以有效的保证。适用材料范围广，如碳素钢、模具钢、合金钢、工具钢、不锈钢、钛合金、铸铁、适用于一般模具、机械零件加工。（二）单刃铣刀：该刀具加工效率高，采用优质的硬质合金作刀体，一般采用刃口锐磨工艺，以及高容量的排屑，使刀具在高速切割中有不粘屑，低发热，光洁度高等特点。它广泛应用于工艺品、电子、广告、装饰和木业加工等行业，适合工厂批量加工以及高要求的产品。（三）螺纹铣刀 随着中国数控机床的发展，螺纹铣刀越来越得到人们的认可，它很好的加工性能，成为降低螺纹加工成本、提高效率、解决螺纹加工难题的有力加工刀具。由于目前螺纹铣刀的制造材料为硬质合金，加工线速度可达80200m/min，而高速钢丝锥的加工线速度仅为1030m/min，故螺纹铣刀适合高速切削，加工螺纹的表面光洁度也大幅提高。高硬度材料和高温合金材料，如钛合金、镍基合金的螺纹加工一直是一个比较困难的问题，主要是因为高速钢丝锥加工上述材料螺纹时，刀具寿命较短，而采用硬质合金螺纹铣刀对硬材料螺纹加工则是效果比较理想的解决方案可加工硬度为HRC5862。对高温合金材料的螺纹加工，螺纹铣刀同样显示出非常优异的加工性能和超乎预期的长寿命。对于相同螺距、不同直径的螺纹孔，采用丝锥加工需要多把刀具才能完成，但如采用螺纹铣刀加工，使用一把刀具即可。在丝锥磨损、加工螺纹尺寸小于公差后则无法继续使用，只能报废；而当螺纹铣刀磨损、加工螺纹孔尺寸小于公差时，可通过数控系统进行必要的刀具半径补偿调整后，就可继续加工出尺寸合格的螺纹。同样，为了获得高精度的螺纹孔，采用螺纹铣刀调整刀具半径的方法，比生产高精度丝锥要容易得多。对于小直径螺纹加工，特别是高硬度材料和高温材料的螺纹加工中，丝锥有时会折断，堵塞螺纹孔，甚至使零件报废；采用螺纹铣刀，由于刀具直径比加工的孔小，即使折断也不会堵塞螺纹孔，非常容易取出，不会导致零件报废；采用螺纹铣削，和丝锥相比，刀具切削力大幅降低，这一点对大直径螺纹加工时，尤为重要，解决了机床负荷太大，无法驱动丝锥正常加工的问题。螺纹铣刀作为一种采用数控机床加工螺纹的刀具，成为一种目前广泛被采用的实用刀具类型。 三、结论 现在数控铣刀的种类多种多样，随着数控行业的日益发展，数控铣刀的类型和应用条件和场合也必将发生变化，我们应该更加的注重刀具的研究，刀具的形状必将变得更复杂，但必定能够使以后的工序加工更加的简单！为以后的加工提高效率。 刀具材料的使用1.硬质合金：硬质合金是由难熔金属碳化物(TiC、WC、TaC、NbC等)和金属粘结剂(如Co、Ni等)经粉末冶金方法制成的。硬质合金的硬度和耐磨性都很高，其切削性能比高速钢高得多，刀具耐用度可提高几倍到几十倍；但抗弯强度和冲击韧性较差。由于其优良的切削性能，广泛地被用作刀具材料，绝大多数车刀、端铣刀采用硬质合金制造；深孔钻、铰刀以及一些复杂的刀具如齿轮滚刀现在也采用硬质合金。ISO标准将切削用硬质合金分为三类：P类(相当于我国的YT类)、K类(相当于我国的YG类)和M类(相当于我国的YW类)。 WC-Co(YG)类硬质合金，主要由WC+Co组成，有粗晶粒、中晶粒、细晶粒和超细晶粒之分。常用的牌号有YG3X、YG6X、YG6、YG8等，主要用于加工铸铁及有色金属。WC-TiC-Co(YG) 类硬质合金，这类硬质合金中除含有WC外，还还有5%30%的TiC，常用的牌号有YT5、YT14、YT15及YT30，主要用于加工钢料。WC-Tic-TaC(NbC)-Co(YW)类硬质合金，在上述硬质合金中加入一定数量的TaC(NbC)，常用牌号有YW1和YW2，可用于加工铸铁及有色金属、各种钢料及其合金。2.高速钢： 它是一种加入了较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。具有较高的热稳定性、高的强度(抗弯强度是硬质合金的23倍，为陶瓷的56倍) 和韧性（较硬质合金和陶瓷高十几倍）、一定的硬度和耐磨性。容易制造成型，且易磨出锋利的刀刃，常用来制作形状复杂的刀具。按用途或工艺不同，高速钢可分为：通用型高速钢。广泛用于制造各种复杂的刀具，可切削硬度在250280HBS以下的大部分结构钢和铸铁材料。按钢中的含钨量不同，可分为钨钢和钨钼钢两类。钨钢的典型牌号有W18Cr4V（简称W18，其综合性能较好，但强度、韧性显得不够，热塑性差）、W18Cr4VMnXt(其碳化物 分布及热塑性较前者要好)，钨钼钢的典型牌号有W6Mo5Cr4V2(简称W6,其热塑性好，适合轧制或扭制钻头，热稳定性低于W18)、W9Mo3Cr4V(简称W9，其力学性能优于上述牌号，具有良好的热塑性)。高性能高速钢。包括高碳高速钢、高钒高速钢、钴高速钢和超硬度高速钢等，又称高热稳定性能高速钢，其刀具耐用度约为通用性高速钢刀具的1.53倍，适合于加工奥氏体不锈钢、高温合金、钛合金、超高强度钢等难加工的材料。常见牌号有：W2Mo9Cr4Co8、W6Mo5Cr4V2Al、W10Mo4Cr4V3Al等。 粉末冶金高速钢。是用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢钢水，直接得到细小的高速钢粉末，然后将这种粉末在高温高压下压制成致密的钢坯，最后将钢坯轧成钢材或刀具形状的一种高速钢。其优点是可得到细小均匀的结晶组织，具有很好的磨削加工性。特别适合制造难加工材料的刀具和大尺寸刀具(如滚刀、插齿刀)，也适合制造精密刀具。3.陶瓷刀具：陶瓷刀具材料是在陶瓷基体上重添加各种碳化物、氮化物、硼化物和氧、氮化物等并按一定生产工艺制成的。它具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和化学稳定性等独特的优越性，在高速切削范围以及加工某些难加工材料，特别是加热切削法方面，包括涂层刀具在内的任何高速钢和硬质合金刀具都无法与之相比。可用于制造各种车刀包括成型车刀、镗刀、铰刀及铣刀等。陶瓷刀具材料的品种牌号很多，按其主要成分大致可分为以下三类：化铝系陶瓷。它是以氧化铝（Al2O3）为主体的陶瓷材料，其中包括纯氧化铝陶瓷、氧化铝中添加各种碳化物、氧化物、氮化物与硼化物等地组合陶瓷。其突出优点是硬度及耐磨性高缺点是脆性大，抗弯强度低，抗热冲击性能差，目前多数用于铸铁和调质钢的高速精加工。它包括氮化硅(Si3N4)陶瓷和氮化硅为基体的添加其它碳化物制成的组合氮化硅陶瓷。其抗弯强度和断裂韧性比氧化铝系陶瓷有所提高，抗热冲击性也较好，在加工淬硬钢冷硬铸铁、石墨制品及玻璃钢等材料时都取得了很好的效果。复合氮化硅-氧化铝(Si3N4+ Al2O3)系陶瓷。其主要成分为硅(Si)、铝(Al)、氧(O)、氮(N), 因而取名为赛阿龙(Sialon).该材料具有极好的耐高温性能、抗热冲击和抗机械冲击性能。它加工铸铁、镍基超级合金的性能比热压氧化铝系陶瓷刀片优越得多，其主要特点之一是能够采用大进给量，可以采用很高的切削速度。另外，某些超硬刀具材料如金刚石及立方氮化硼制作的刀具也开始用于数控机床和加工中心能对某些难加工材料进行高精度和高效率加工4.涂层刀具：涂层刀具是在韧性较好的硬质合金刀具基体上，涂覆一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而获得的。常用的涂层材料有TiC、TiN、TiB2、ZrO2、Ti(C、N)及Al2O3等。涂层硬质合金一般采用化学气相沉积法(CVD法)生产。沉积温度1000oC涂层物质以TiC最为广泛。数控机床上不重磨刀具的广泛使用，为发展涂层硬质合金刀具开辟了广阔的天地。实践证明，涂层硬质合金刀片的耐用度至少可提高13倍。涂层高速钢刀具一般采用物理气相沉积法(PVD)生产，沉积温度500左右，这是当代刀具技术发展的一个主要潮流之一。涂层高速钢刀具主要有钻头、丝锥、滚刀、立铣刀等，且在TiN涂层的机床上，发展了更好的TiAlN和Ti(C、N)涂层等，其刀具耐用度可提高210倍以上。 5. 金属陶瓷：金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同，主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、Mo等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金，低于陶瓷材料；其横向断裂强度大于陶瓷材料，小于硬质合金；化学稳定性和抗氧化性好，耐剥离磨损，耐氧化和扩散，具有较低的粘结倾向和较高的刀刃强度。 金属陶瓷刀具的切削效率和工作寿命高于硬质合金、涂层硬质合金刀具，加工出的工件表面粗糙度小；由于金属陶瓷与钢的粘结性较低，因此用金属陶瓷刀具取代涂层硬质合金刀具加工钢制工件时，切屑形成较稳定，在自动化加工中不易发生长切屑缠绕现象，零件棱边基本无毛刺。金属陶