刀具材料及镗铣刀具介绍及选择备用.ppt

1 刀具材料及镗 铣刀具介绍及选择 主讲人 吴峰 2 内容提要 1 刀具几何参数2 常用刀具材料3 镗 铣刀具介绍及选择 3 1 刀具几何参数 4 1 1刀具角度参考系 切削平面 通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面 基面 通过切削刃选定点垂直于合成切削速度方向的平面 在刀具静止参考系中 它是过切削刃选定点的平面 平行或垂直于刀具在制造 刃磨和测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线 一般说来其方位要垂直于假定的主运动方向 法平面Pn 通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面 5 主剖面标注坐标系 正交剖面系 6 主剖面标注坐标系 正交剖面系 7 主剖面标注坐标系 正交剖面系 8 1 2刀具的角度 1 前角 基面和前刀面的夹角 是刀具的锋利程度 我们把铁屑流经过的面成为前刀面 2 后角 切削平面和后刀面的夹角 主要影响摩擦和刀具强度 3 主偏角 主切削刃和刀具进给方向的夹角 影响刀具的强度 和影响背向力 主偏角减小 背向力越大 机床的消耗率也越大 并且主偏角还会影响表面粗糙度 4 副偏角 副切削刃与进给方向的反方向的夹角即为副偏角 同样影响强度 摩擦 以及表面粗糙度 5 刃倾角 是控制流屑的方向 主切削刃和基面的夹角 9 刃倾角对切屑流向的影响 10 2 常用刀具材料 刀具的基本性能 1 硬度和耐磨性 HRC60 2 强度和韧性3 耐热性 热硬性 4 化学稳定性5 工艺性和经济性 11 1 高速钢 1 通用型高速钢 钨系高速钢 钼系高速钢主要用于一般材料的常规加工 2 高性能高速钢 钴高速钢 铝高速钢主要用于难加工材料的加工 12 2 硬质合金金属碳化物 WC TiC TaC NbC等 金属粘结剂 Co Ni等 高压成形后 高温烧结而成 硬度 耐热性 耐磨性很高 切削速度远高于高速钢抗弯强度低 脆性大 抗冲击振动性能差 13 分类 YG类YT类YW类短切屑黑色金属加工长切屑的钢材 铸铁有色金属非金属黑色金属有色金属非金属WC CoWC TiC CoWC TiC TaC Co 14 涂层刀具 在韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上 涂覆一层耐磨性高的难熔化金属化合物 常用的涂层材料有TiC TiN和Al2O3等 在高速钢基体上刀具涂层多为TiN 常用物理气相沉积法 PVD法 涂覆 硬质合金的涂层是TiC TiN和Al2O3 一般采用化学气相沉积法 CVD法 15 3 陶瓷高温烧结氧化铝陶瓷 氮化硅陶瓷4 人造金刚石加工陶瓷 硬质合金 有色金属等 不适于铁系金属加工5 立方氮化硼 CBN 硬度仅次于金刚石 化学稳定性 耐热性好 加工淬火钢等 17 刀具材料与工件材料的匹配 力学性能 高速钢刀具硬度不够 不能用来切削淬硬钢和冷硬铸铁 硬质合金和陶瓷刀具则能胜任 CBN刀具更适于加工硬脆材料 物理性能 在加工导热性差的工件时 应采用导热性较好的刀具 以使切削热得以导出从而降低切削温度 化学性能 金刚石刀具不能加工钢铁材料 CBN最适合加工钢铁 但只能进行干切削 水基切削液在高温下将使CBN分解 18 3 镗 铣刀具介绍及选择 19 3 1铣刀3 1 1铣削特点 1每个刀齿不均匀 不连续切削 切入与切离时均会硬性冲突与振动 2铣削时切削层参数及切削力是变化的 也易引起振动 影响加工质量 3同时参加切削的刀齿较多 生产率较高 20 3 1 2铣刀的种类 铣刀为多齿回转刀具 其每一个刀齿都相当于一把车刀固定在铣刀的回转面上 铣削时同时参加切削的切削刃较长 且无空行程 Vc也较高 所以生产率较高 铣刀种类很多 结构不一 应用范围很广 按其用途可分为加工平面用铣刀 加工沟槽用铣刀 加工成形面用铣刀等三大类 通用规格的铣刀已标准化 一般均由专业工具厂生产 现介绍几种常用铣刀的特点及其适用范围 21 3 1 2 1圆柱铣刀 圆柱铣刀一般都是用高速钢制成整体的 螺旋形切削刃分布在圆柱表面上 没有副切削刃 螺旋形的刀齿切削时是逐渐切入和脱离工件的 所以切削过程较平稳 主要用于卧式铣床上加工宽度小于铣刀长度的狭长平面 根据加工要求不同 圆柱铣刀有粗齿 细齿之分 粗齿的容屑槽大 用于粗加工 细齿用于精加工 铣刀外径较大时 常制成镶齿的 22 圆柱铣刀 23 3 1 2 2面铣刀 面铣刀主切削刃分布在圆柱或圆锥表面上 端面切削刃为副切削刃 铣刀的轴线垂直于被加工表面 按刀齿材料可分为高速钢和硬质合金两大类 多制成套式镶齿结构 刀体材料为40Cr 高速钢面铣刀按国家标准规定 直径d 80 250mm 螺旋角 10 刀齿数Z 10 26 24 3 1 2 2面铣刀 硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比 铣削速度较高 加工表面质量也较好 并可加工带有硬皮和淬硬层的工件 故得到广泛应用 硬质合金面铣刀按刀片和刀齿的安装方式不同 可分为整体式 机夹一焊接式和可转位式三种 面铣刀主要用在立式铣床或卧式铣床上加工台阶面和平面 特别适合较大平面的加工 主偏角为90 的面铣刀可铣底部较宽的台阶面 用面铣刀加工平面 同时参加切削的刀齿较多 又有副切削刃的修光作用 使加工表面粗糙度值小 因此可以用较大的切削用量 生产率较高 应用广泛 25 面铣刀 26 3 1 2 3立铣刀 立铣刀是数控铣削中最常用的一种铣刀 圆柱面上的切削刃是主切削刃 端面上分布着副切削刃 主切削刃一般为螺旋齿 这样可以增加切削平稳性 提高加工精度 由于普通立铣刀端面中心处无切削刃 所以立铣刀工作时不能作轴向进给 端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面 粗加工时 为了改善切屑卷曲情况 增大容屑空间 防止切屑堵塞 刀齿数比较少 容屑槽圆弧半径则较大 一般粗齿立铣刀齿数Z 3 4 细齿立铣刀齿数Z 5 8 套式结构Z 10 20 容屑槽圆弧半径r 2 5mm 当立铣刀直径较大时 还可制成不等齿距结构 以增强抗振作用 使切削过程平稳 27 3 1 2 3立铣刀 标准立铣刀的螺旋角 为40 45 粗齿 和30 35 细齿 套式结构立铣刀的 为15 25 立铣刀主要用于加工凹槽 台阶面以及利用靠模加工成形面 另外有粗齿大螺旋角立铣刀 玉米铣刀 硬质合金波形刃立铣刀等 它们的直径较大 可以采用大的进给量 生产率很高 28 立铣刀 29 3 1 2 4三面刃铣刀 三面刃铣刀可分为直齿三面刃和错齿三面刃 它主要用在卧式铣床上加工台阶面和一端或二端贯穿的浅沟槽 三面刃铣刀除圆周具有主切削刃外 两侧面也有副切削刃 从而改善了切削条件 提高了切削效率 减小了表面粗糙度值 30 三面刃铣刀 31 3 1 2 5锯片铣刀 锯片铣刀本身很薄 只在圆周上有刀齿 用于切断工件和铣窄槽 为了避免夹刀 其厚度由边缘向中心减薄 使两侧形成副偏角 32 锯片铣刀 33 3 1 2 6键槽铣刀 键槽铣刀的外形与立铣刀相似 不同的是它在圆周上只有两个螺旋刀齿 其端面刀齿的刀刃延伸至中心 既象立铣刀 又像钻头 因此在铣两端不通的键槽时 可以作适量的轴向进给 它主要用于加工圆头封闭键槽 使用它加工时 要作多次垂直进给和纵向进给才能完成键槽加工 国家标准规定 直柄键槽铣刀直径d 2 22mm 锥柄键精铣刀直径d 14 50mm 键槽铣刀直径的偏差有e8和d8两种 键槽铣刀的圆周切削刃仅在靠近端面的一小段长度内发生磨损 重磨时 只需刃磨端面切削刃 因此重磨后铣刀直径不变 34 键槽铣刀 35 3 1 2 7其他特种铣刀 其它还有角度铣刀 成形铣刀 T形槽铣刀 燕尾槽铣刀 仿形铣用的指形铣刀等 36 37 3 1 3铣刀的选用 一 铣刀类型的选择选择何种铣刀 主要决定于加工的性质 被加工表面的形状 尺寸与分布位置 加工表面的质量 工件的材料 性能 铣刀的用途等因素 下表为铣刀的名称和用途 38 39 40 41 42 43 44 3 1 3铣刀的选用 二 铣刀尺寸的选择 铣刀尺寸的选择主要决定于被加工表面的尺寸和分布位置 加工表面与铣刀杆之间的距离 背吃刀量以及铣刀的夹持方法等 45 3 1 3铣刀的选用 铣刀直径可按下式计算 面铣刀圆柱形平面铣刀盘形铣刀 46 3 1 3铣刀的选用 式中 铣刀直径 mm 刀杆垫圈外径 mm 工件或家具夹紧机构至被加工表面之间的距离 mm 侧吃刀量 mm 在满足加工需要的前提下 对盘形铣刀尽可能选用较小直径的铣刀 节约刀具材料和动力消耗 减小工件切入长度 对于立铣刀 可按加工情况选择较大直径 以提高铣刀刚度 47 3 1 3铣刀的选用 三 铣刀刀齿数选择 尖齿铣刀按齿数的多少可分为粗齿铣刀和细齿铣刀两种 粗齿铣刀在刀体上的刀齿粗 刀齿强度好 容屑空间大 所以排屑方便 但同时参加切削的刀齿数少 工作平稳性 细齿铣刀的刀齿较密 同时参加切削的刀齿数多 工作平稳 加工中能获得较小的表面粗糙度值 在每齿进给量一定时 增加齿数可提高铣削效率 48 3 1 3铣刀的选用 一般加工塑性材料时 粗加工选用粗齿铣刀 精加工采用细齿铣刀以保证加工表面质量 在铣削硬金属材料时 无论粗铣还是精铣均采用细齿铣刀 49 3 2镗刀及其选用3 2 1镗削及其特点 镗削加工是利用镗刀对已有孔 孔系进行再加工的方法 镗孔可以在车床 镗床 组合机床 数控机床及自动线机床上进行 镗削使用的刀具 镗刀 一般镗孔精度可达IT7 IT9 精镗可达到IT6 粗糙度为Ra0 8 1 6 m 除浮动镗削外 镗孔能纠正孔的直线度误差 获得高的位置精度 特别适合于箱体 支架 杠杆等零件上的单个孔或孔系的加工 50 3 2 2镗刀的分类 51 3 2 2 1单刃镗刀 52 3 2 2 1单刃镗刀 53 3 2 2 1单刃镗刀 54 3 2 2 1单刃镗刀 55 3 2 2 1单刃镗刀 56 3 2 2 2双刃镗刀 57 3 2 2 2双刃镗刀 58 3 2 2 2双刃镗刀 59 3 2 2 2双刃镗刀 60 3 2 3镗刀的工艺特点 1 单刃镗刀工艺特点 1 结构简单 有较大的灵活性和较强的适应性 2 可以校正底孔轴线的偏斜和位置误差 3 镗杆刚性差 切削用量小 生产效率低 2 浮动镗刀工艺特点 1 镗刀片径向浮动 加工精度高 2 镗刀片有修光刃 表面加工质量高 3 镗刀片两切削刃同时工作 生产效率高 61 可转位刀具的优点 1 刚性好 寿命长 避免了由焊