数控刀具材料分类及选择

高职高专刀具实验高职数控技术专业刀具实验指导(数控车床部分)肯纳飞硕金属(上海)有限公司•四刀具分类•(1)切刀包括各种车刀、刨刀、插刀、镗刀、成形车刀等．•(2)孔加工刀具包括各种钻头、扩孔钻、铰刀、复合孔加工刀具(如钻-铰复合刀具)等。•(3)拉刀包括圆拉刀、平面拉刀、成形拉刀(如花键拉刀)等。•(4)铣刀包括加工平面的圆柱铣刀、面铣刀等；加工沟槽的立铣刀、键槽铣刀、三面刃铣刀、锯片钝刀等；加工特形面的模数铣刀、凸(凹)圆弧铣刀、成形铣刀等。•(5)螺纹刀具包括螺纹车刀、丝锥、板牙、螺纹切头，搓丝板等。•(6)齿轮刀具包括齿轮滚刀，蜗轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、花键滚刀等。•(7)磨具包括砂轮、砂带、砂瓦、油石和抛光轮等。•(8)其它刀具包括数控机床专用刀具、自动线专用刀具等。•单刃(单齿)刀具和多刃(多齿)刀具；•标准刀具(如麻花钻、铣刀、丝锥等)和非标准刀具(如拉刀、成形刀具等)；•定尺寸刀具(如扩孔钻、铰刀等)和非定尺寸刀具(如外圆车刀、直刨刀等)；•整体式刀具、装配式刀具和复合式刀具等•形状、结构和功能各不相同的各种刀具都有功能相同的组成部分•工作部分和夹持部分•工作部分承担切削加工，夹持部分将工作部分与机床连接在一起，传递切削运动和动力，并保证刀具正确的工作位置．•五刀具材料及合理选用•刀具材料是指刀具切削部分的材料。合理选择刀具材料影响到：•（1）切削加工生产率•（2）刀具耐用度•（3）刀具消耗和加工成本•（4）加工精度和表面质量•选择刀具材料时，各性能之间相互矛盾，如硬度高，则强度低；耐磨，则加工工艺困难，要抓住主要矛盾。•刀具材料类型：•工具钢（高速钢）•硬质合金•陶瓷•超硬材料•刀具材料有——•碳素工具钢•合金工具钢•高速钢•硬质合金•陶瓷•金刚石•立方氮化硼•碳素工具钢(如T10A、T12A)及合金工具钢(如9SiCr、CrWMn)，因耐热性较差——通常仅用于手工工具和切削速度较低的刀具•陶瓷、金刚石和立方氮化硼等目前仅用于较为有限的场合•高速钢和硬质合金——最广泛使用•高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。•别名：•（风钢）良好的淬透性，空气中冷却就可•得到高硬度。•（锋钢）刃容锋利。•（白钢）磨光后，表面光亮。特点：•1、较高的热稳定性：切削温度高达500-•650℃，与碳素工具钢，合金工具钢相比，切削速度提高1-3倍，耐用度提高10-40倍，可加工有色金属至高温合金（范围广）。•2、高强度，韧性：抗弯强度为硬质合金的2-3倍数，是陶瓷的5-6倍，韧性比它们高几十倍。•3、一定的硬度（HRC63-70）：耐磨性好，适合各类切削刀具的要求，也可用于在刚性较差的机床上加工。•4、刀具制造工艺简单：能锻造，制作形状复杂刀具，大型成型刀具（这一点极为重要）如钻头、丝锥、成型刀具、拉刀、齿轮刀具。•5、材料性能较硬质合金和陶瓷稳定，在自动机床上使用可靠。因此，尽管各种新型刀具材料不断出现，高速钢仍占现用刀具材料的一半以上。•高速钢分：普通高速钢（通用型）、高性能高速钢和粉末冶金高速钢）•普通高速钢：分钨钢，钨钼钢两类，V不高于40-60%。•高性能高速钢：再加入一些合金、性能高。•高性能高速钢——如9W6MoSCr4V2•W6MoSCr4V3•比通用型高速钢具有更好的切削性能，适合于加工奥氏体不锈钢、高温合金、钍合金和高强度铡等难加工材料•粉末冶金高速钢：制造工艺不同，性能高.•540℃HRA82~87•760℃HRA77~85•800--1000℃时，尚能进行切削•刀具耐用度提高几~几十倍，同时切削速度提高4~10倍。•缺点：比高速钢强度低，冲击韧性差，不能承受切削振动和冲击负荷。•硬质合金硬度可达89~93HRA（74-82HRC）•切削温度达800~1000℃•切削速度可达100~300m／min•韧性差，抗弯强度低，不能承受较大的冲击载荷•涂层刀具材料•在硬质合金或高速钢基体上，涂敷一层几微米厚的高硬度、高耐磨性的金属化合物(如碳化钛、氮化钛、氧化铝等)而制成的。•涂层硬质合金的刀具寿命至少可提高l～3倍•涂层高速钢的刀具寿命可提高2～10倍刀具的选择目的•通过刀具选择过程，理解影响刀具选择的主要因素普通内外圆车削刀具选择普通内外圆车削刀具选择工件的影响•形状•刚性•材质•毛坯条件•装夹•尺寸公差要求•表面质量要求机床的影响•机床类型•刀位数量•刀具装夹方式和尺寸•切削方向•转速范围•主轴功率刀杆的影响•主偏角•进给方向•截面形状和尺寸•长度•刀片夹紧方式•刀杆几何角度5°5°选择与加工任务相适应的车刀片选择刀具材料的基本要求•熟悉工件与刀具材料特性•被选用的刀具材料与工件材料相互“匹配”•既充分发挥刀具特性•又较经济的满足加工要求切削刀具用硬质合金分类及标志P类用于加工长切屑的钢件M类用于加工不锈钢件K类用于加工短切屑的铸铁件N类用于加工短切屑的非铁材料S类用于加工难加工材料H类用于加工硬材料通用材质专用材质选择刀片槽形刀片上的标记断屑槽代号应用范围刀尖半径英制公制来源于ISO工程制图表面光洁度符号•粗加工•中等加工•精加工•超精加工MPF-精加工M-中等加工R-粗加工U-通用加工N-负前角P-正前角S-锋利刃W-修光刃H–重加工英制：2代表2/64in.＝1/32in.＝0.79mm公制：08代表0.8mm车刀片选择实验实例车刀片选择练习•精车图示的细长轴•加工余量:0.5mm•根据表面粗糙度要求必须使用的进给率f=0.1mm(刀尖R0.4)•连续切削，表面已经经过加工•材料C45•机床刚性不好•工件装夹不够牢固6个工件材料组•第一步－选择刀片的断屑槽型-LF6个工件材料组•第一步－选择刀片的断屑槽型•第二步－选择刀片的材质-LFKT3156个工件材料组•第一步－选择刀片的断屑槽型•第二步－选择刀片的材质•第三步－选择切削速度-LFKT315选车刀DCMT070204-LFKT315车刀片选择结果1.细长轴用正型刀具，钢•ap=0.5,f=0.1，得：•槽形为–LF2.同页•-LF，连续切削，得：•材质：KT315•Vc=270m/min3.选车刀样本DCMT070204-LFKT315•Vc=270m/min•ap=0.5mm•f=0.1mm/r车削实验一目的•了解可转位车刀的结构，掌握可转位车刀的装卸方法实验器材•可转位车刀杆•可转位刀片•垫片•垫片螺钉•扳手•压板•开口销•夹紧螺钉实验步骤•实验教师讲解并演示可转位车刀的结构和装卸方法•实验学员按要求进行可转位车刀的装卸车削实验二目的•了解切削参数对断屑的影响实验器材•数控车床•45钢制工件(例如：直径80mm)•可转位车刀CNMG120412-RN•计算器•直尺实验步骤•实验教师讲解切削参数对断屑的影响，给定实验数据：–第一组数据：•切削速度：350m/min•进给率：0.6mm/r•切削深度：5mm•实验学员测量工件直径并按给定实验数据计算机床转速和进给速度•按计算得到的机床转速和进给速度修改加工程序•分别按两组数据进行切削，收集相应的切屑装入透明小胶袋贴于切削实验报告。–第二组数据：•切削速度：350m/min•进给率：0.25mm/r•切削深度：1.5mm实验结果–第二组数据：•切削速度：350m/min•进给率：0.25mm/r•切削深度：1.5mm•n=1393r/min•Vf=348mm/min–第一组数据：•切削速度：350m/min•进给率：0.6mm/r•切削深度：5.0mm•n=1393r/min•Vf=863mm/min