数控刀具知识.ppt

1、刀 具 知 识,各种刀具材料的硬度和韧性,加工材料适用范围,超硬质工具材料的基本特征, 定义与区分： 超硬质工具材料是硬质合金、金属陶瓷、陶瓷，CBN烧结体 和金刚石烧结体等的总称。 超硬是超硬质工具材料的略称，但狭义上是硬质合金的略称。 硬质合金指以WC（碳化钨）为主要成分的工具材料。 超硬质工具用超硬质工具材料制成的工具的总称。 物理特性： 外观据材质不同而异，例如有灰、黑、金等色。 气味无臭。 硬度硬质合金、金属陶瓷：HV5003000Kg/mm2 陶瓷：HV1000 4000Kg/mm2 CBN烧结体：HV2000 5000Kg/mm2 金刚石烧结体：HV8000 12000Kg/mm

2、2 成分： 有W、Ti、Al、Si、Ta、B等的碳化物，氮化物，氧化物，碳氧化 物及加入其中的Co、Ni、Cr、Mo等金属成份。,超硬质工具材料使用注意事项, 超硬质材料特硬且脆，故受冲击和过紧的夹紧均易受伤。, 超硬质材料热膨胀率与金属不同，为此热套和冷套的制品，当使用温度与设计温度有差异，过高或过低时常易产生裂纹。, 超硬质材料会因沾上磨削液，切削润滑液，其它水分等腐蚀而使强度下降，请保管时加以注意。,1、刃口缺损：,在非专业人员看来象是普通的后刀面磨损，实际上普通的 后刀面磨损都有细小、光滑的磨损花纹，但是刃口缺损的 刀刃口则呈现凹凸不平的锯齿形。如果刃口缺损没有被充 分发觉，它就会发展

3、成切深处切口。,刀具的磨损与对策,2、切深处切口：,当刀片前刀面和后刀面切深方向上产生刃口缺损或局部磨损时，就会发生这种现象。槽状豁口主要是由工件材料状况引起的，易于引起豁口磨损的工件材料状况包括： 工件表面具有氧化皮；有磨损特性的高温合金，如镍铁合金；由于预加工而引起的工件表层硬化或硬度在HRC 550以上的经过热处理的材料。,刀具的磨损与对策,3、热裂痕：,这些裂痕垂直产生在刀片的切削刃上，是由铣削带来的极 端温度变化引起。铣刀每旋转一周，刀片开始切削，温度 也随刀片进入切削而迅速上升。在整个切削过程中，不断 变化的铁屑厚度也始终改变着切削温度。当刀片推出切削 时，空气或冷却液的流动使得刀

4、片在重新进入切削前迅速 冷却。 上述温度变化在刀片中产生可以导致热裂的热应力。在非 专业人士看来，深度的裂痕象普通的刃口缺损。,刀具的磨损与对策,4、积屑瘤：,这种现象是工件材料的表层粘附在刀片的上表面。高硬度 的金属粘附物周期性地脱落，沿切削刃产生不规则凹陷。 这给工件和刀片都带来危害。由于积屑瘤的产生，切削力 也将会被增加。,刀具的磨损与对策,5、月牙洼磨损：,是指刀片前刀面上产生的相对光滑、规则的凹槽。月牙 洼磨损有两种成因： 粘在刀片前刀面上的金属材料被剥落，带走了刀片表 面的微小碎屑。 刀片表面的铁屑流动导致摩擦热积累。最后，这些摩 擦热积累将会降低刀片切削刃后的强度并且带走刀片上

5、微小的颗粒，直至出现明显的月牙洼。 月牙洼磨损在铣削上很少见，但在加工钢和铝合金铸铁 时会发生。若月牙洼磨损变得很严重，那就会有崩刃的 危险，甚至刀片完全报废。,刀具的磨损与对策,6、后刀面磨损：,均匀的后刀面磨损因为其可预见性而成为刀片磨损中 较好的形式。后刀面磨损过大增加了切削力，而且导 致工件表面粗糙度不良。当磨损以让人无法接受的速 度发生或无法估计时，必须检查的关键因素是：切削 速度、进给，刀片材质和刀片/刀盘几何外形。,刀具的磨损与对策,7、综合因素；,当磨损、刃口缺损、热裂和崩刃都同时出现时，机床操作 工必须检查正常的进给、切削速度和切削深度调整量以外 的原因，找到问题的根源。重新

6、检查切削速度，进给和切削深度 等参数，以确保准确性，但是也应该仔细地检查系统的刚性，看 是否有松动和磨损的零件。,刀具的磨损与对策,合理选择刀具 降低加工成本,切屑处理对生产率的影响,切 削,切 屑 的 处 理,切屑的碎断,切屑变脆,切屑厚度增加,改变切屑厚度 产生薄弱部分,使切屑分割断 开强制碎断,减少切屑 卷曲半径,加以适当处理,加以适当处理,降低切削速度,提高进给量,减小余偏角,减小前角,改变切削速度,切削刃上有缺口,降低断屑槽宽度,刀片前面上做出凸起物, 切削加工的目的： 缩短加工时间，延长刀具寿命，提高加工精度，因此应很 好考虑工件的材料、硬度、形状和状态，机床的性能，选 定刀具，并

7、有必要选择高效率的切削条件。, 切削速度,切削速度对刀具的耐用度影响很大，提高切削速度，使切削温度上升，从而使刀具耐用度大大缩短。由于工件材料种类与硬度不同，切削速度也不同，为此需要选定与之相应的刀具材料。, 切削速度的影响,1、切削速度提高20%，刀具的耐用度降至原来的1/2； 切削速度提高50%，刀具的耐用度降至原来的1/5。 2、低速切削时，易产生震动，刀具耐用度亦低。,切削条件对刀具寿命的影响,切削条件对刀具寿命的影响, 进给量,在车削时工件转一转，车刀前进的量即进给量。在铣削时铣刀转一转， 工作台前进的量即进给量。若以刀刃数除之，该数值即为每刃进给量。 进给量与加工表面粗糙度有很大关

8、系，通常是按表面粗糙度要求决定 进给量, 进给量的影响,1、进给量小，后面磨损大， 刀具耐用度很快降低。 2、进给量大，切削温度生高， 后面磨损增大，但它对刀 具耐用度的影响比切削速 度小。 3、进给量大，加工效率高。,切削条件对刀具寿命的影响, 切深,切深是根据工件的余量、形状、机床功率、刚度及刀具的刚度 而决定。,3、切削铸铁表面和黑皮表面层时，应该在机床功率允许的条件下，尽, 切深的影响,1、切深变化对刀具寿命影响很大。,2、切深小，微切深时，会造成刮擦，只切削加工硬化层，是刀具耐用,度降低的主要原因。,量增大切深，不然切削刃尖端就会因切削工件表面硬化层，杂质而,使切削刃发生崩刃，发生异

9、常磨损。,粗车黑皮表面层,切屑排出与前角的关系,刀具各角度的作用, 前角,前角对切削力、切屑排出、切削热和刀具耐用度影响很大。, 前角的影响,1、正前角大，切削刃锋利。,2、正前角大10，切削功率减少1%。,3、正前角大，刀头强度下降，负前角过大，切削力大。,刀具各角度的作用,刀具各角度的作用, 后角,后角使刀具后面与工件减少摩擦，使刀尖具有自由切入工件的功能。,后角的影响,1、后角大，后面磨损小。,2、后角大，刀尖强度下降。,刀具各角度的作用, 余偏角 Kr,余偏角为: 90 0 _主偏角，其作用是缓和冲击力，对背向力、进给抗力及切削厚度产生影响。,余偏角的影响,1、进给量相同，余偏角大，与

10、切削接触长度增加，切削 厚度变薄，切削力分散在长的切削刃上使刀具耐用度 增加。,2、余偏角大，分力 a增加， 在加工细长轴时，常易产 生挠曲。,3、余偏角大，切屑处理性能 变差。,4、余偏角大，切削厚度变薄，切削宽度增加，难以 使切屑碎断。,刀具各角度的作用, 副偏角 Kr,可减少刀具与已加工表面的摩擦，一般为515,副偏角的影响：,1、副偏角小，切削刃强度增加，,但刀尖容易发热。,2、副偏角小，背向力增加，,易产生振动。,3、粗加工时，副偏角取小些、,精加工时取大些。,4、有时，为了提高已加工表面,质量，生产中还常使用刃倾,角为0的带有修光刃的刀具，其修光刃宽应大于进给量F。,刀具各角度的作用, 刃倾角,刃倾角是在切削平面中主切削刃与基面之间的夹角，表示前面倾斜的角度。重切削时，切削开始点的刀尖上承受很大的冲击力，为避免在刀尖上承受该力，防止脆性损伤，故