數(shù)控加工固然仍舊屬于金屬切削加工的范疇, 但有其自身的特點(diǎn), 主要表現(xiàn)為自動(dòng)化程度高、連續(xù)加工過(guò)程較長(zhǎng)、對(duì)刀所花費(fèi)時(shí)間相對(duì)傳統(tǒng)加工復(fù)雜與費(fèi)時(shí)。因此, 在加工刀具與切削參數(shù)選擇上存在很多值得思索的題目。



刀具結(jié)構(gòu)與選擇
　　(1) 刀具的結(jié)構(gòu)　刀具按其結(jié)構(gòu)形式不同可分為整體式、焊接式、機(jī)夾式及機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式, 如圖1所示。近年來(lái), 純粹的機(jī)夾式刀具已未幾見, 市場(chǎng)幾乎由機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式刀具統(tǒng)治。


a) 整體式車、銑刀　b) 焊接式車、銑刀　c) 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車、銑刀


　　(2) 選擇技巧與禁忌

　　1) 刀具的結(jié)構(gòu)形式與刀具材料有關(guān)。高速鋼材料多制作成整體式結(jié)構(gòu), 而硬質(zhì)合金材料多制成機(jī)夾式與焊接式結(jié)構(gòu)。

   　2) 刀具的結(jié)構(gòu)形式與切削刃的復(fù)雜程度有關(guān)。一般切削刃復(fù)雜時(shí)多采用整體結(jié)構(gòu), 如螺旋容屑槽的立式銑刀、麻花鉆和鉸刀等多制成整體式結(jié)構(gòu), 硬質(zhì)合金的焊接式刀具的切削刃盡可能做成直槽或較小的螺旋角。機(jī)夾式刀具刀片的切削刃一般制作得較為簡(jiǎn)樸。

　　3) 刀具的結(jié)構(gòu)形式與刀具的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。小型的刀具一般做成整體式, 而較大尺寸的刀具一般做成機(jī)夾式, 如面銑刀多為機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式。

　　4) 刀具的結(jié)構(gòu)形式與出產(chǎn)綱領(lǐng)有關(guān)。單件或單件小批量出產(chǎn)可以考慮用整體式刀具,批量出產(chǎn)盡可能使用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具。

　　5) 整體式刀具損壞更換新刀具時(shí)換刀與調(diào)整時(shí)間較長(zhǎng), 而機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式刀具的轉(zhuǎn)位與更換時(shí)間較短, 且基本不用重新調(diào)整, 只需改變刀具補(bǔ)償值就可很快調(diào)整至知足要求, 因此, 數(shù)控加工建議盡可能采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位的結(jié)構(gòu)形式。

　　6) 焊接式刀具因?yàn)榇嬖诤附觾?nèi)應(yīng)力, 且刀具報(bào)廢后刀桿基本不重復(fù)使用, 因此實(shí)際出產(chǎn)中盡可能少用這種形式。

刀具切削部門的材料與選擇

　　按刀具結(jié)構(gòu), 任何刀具基本上可分為兩部門: 刀頭與刀體(或刀桿)。刀體(或刀桿)多采用價(jià)格稍便宜的合金工具鋼或優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼, 而刀頭是直接介入切削的部門, 其材料選擇是加工者最感愛好的內(nèi)容。

　　1． 刀具切削部門的常用材料

　　刀具切削部門的常用材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。另外, 超硬的陶瓷材料、立方氮化硼、金剛石等也有所應(yīng)用。刀具涂層技術(shù)近年來(lái)應(yīng)用較為普遍, 取得了較好的效果。

　　(1) 高速鋼　高速鋼是在合金鋼中加入較多的鎢、鉻、鉬和釩等合金元素的一種刀具材料。應(yīng)用較為廣泛的是W18Cr4V, 這種鋼有較好的綜合機(jī)能, 可制造各種復(fù)雜的刀具,在海內(nèi)應(yīng)用較為廣泛。W6Mo5Cr4V2 是增加了鉬減少了鎢元素的一種高速鋼, 其抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度都高于W18Cr4V, 并具有較好的熱塑性和磨削機(jī)能, 適合制作抵擋沖擊的刀具。

　　另外, 針對(duì)一些特殊要求還開發(fā)出了部門高機(jī)能高速鋼材料。

　　(2) 硬質(zhì)合金　硬質(zhì)合金是由硬度和熔點(diǎn)很高的金屬碳化物(碳化鎢WC、碳化鈦TiC、碳化鉭TaC、碳化鈮NeC 等) 和金屬粘結(jié)劑(鈷Co、鎳Ni、鉬Mo 等) 以粉末冶金的方式燒結(jié)而成的一種高機(jī)能刀具材料。常用的硬質(zhì)合金材料有鎢鈷類(YG 類)、鎢鈷鈦類(YT 類) 和通用硬質(zhì)合金類(YW 類) 三大類, 對(duì)應(yīng)ISO 尺度的K、P、M 類硬質(zhì)合金。TG類硬質(zhì)合金適合加工鑄鐵及有色金屬材料, YT 類硬質(zhì)合金適合加工碳鋼或合金鋼類的材料,而YW 類硬質(zhì)合金可加工鑄鐵、有色金屬和鋼料等。

　　(3) 超硬類材料　跟著加工技術(shù)的發(fā)展, 人們研究出很多超硬的刀具材料, 如陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶立方氮化硼(PCBN) 和金剛石。這些刀具材料多用于特殊場(chǎng)合,如高速切削、干切削、難加工材料的切削、以車代磨等。這些材料的價(jià)格一般較高, 且切削參數(shù)與過(guò)程不易把握, 對(duì)機(jī)床的剛性與切削速度甚至刀具刃磨等都有一定要求, 常規(guī)加工中應(yīng)用未幾。

　　(4) 刀具涂層　刀具表面涂層是進(jìn)步刀具機(jī)能的重要方法之一, 近年來(lái)應(yīng)用較為廣泛。

　　常用的涂層材料有碳化鈦TiC、氮化鈦TiN 和三氧化二鋁Al2O3, 單層涂層刀片使用較少,一般都采用TiC-TiN 雙層復(fù)合涂層或TiC-Al2O3-TiN 三層復(fù)合涂層的技術(shù)。硬質(zhì)合金刀片表面涂層處理后其刀具壽命可進(jìn)步數(shù)倍。涂層技術(shù)不僅用于硬質(zhì)合金刀片等, 還在高速鋼整體式銑刀或鉆頭的切削部門有所應(yīng)用。


　　2． 選擇技巧
　　1) 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具是數(shù)控加工首選的刀具, 因此, 刀具材料一般優(yōu)先選擇硬質(zhì)合金刀具材料, 假如可能的話, 盡量選擇涂層刀片。

　　2) 對(duì)于可能涉及自行修磨的刀具, 主要選擇高速鋼刀具材料。

　　3) 如有特殊需要可考慮選擇超硬類刀具材料, 必要時(shí), 必需提高前輩行工藝試驗(yàn)。

　　4) 盡可能選擇行業(yè)內(nèi)有一定影響力的品牌刀具, 且盡量固定使用某一品牌, 這對(duì)于把握刀具材料的機(jī)能、充分施展刀具材料的機(jī)能有匡助。




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