数控刀具培训

数控刀具培训之车刀系列【自学街】国内软件自学平台，更多教程资料免费下载！（zaojiao1.com/51zikaoba.com)教学目的了解数控刀具的种类、要求与特点，明确数控刀具材料对加工的影响，掌握刀具的失效形式和可靠度分析，以及依据加工环境正确选择和使用加工刀具的方法。教学目录数控刀具的定义数控刀具的分类数控刀具的要求与特点刀具材料涂层工件材料的特性与切削性刀具损失的主要原因车削加工的注意事项影响加工面粗糙度的主要原因数控刀具的定义数控刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括模具；同时“数控刀具”除切削用的刀片外，还包括刀杆和刀柄等附件。数控刀具的分类根据刀具结构可分为：（1）整体式：刀具为一体，由一个坯料制造而成，不分体；（2）焊接式：采用焊接方法连接，刀杆；（3）机夹式：机夹式又可分为不转位和可转位两种；通常数控刀具采用机夹式！（4）特殊型式：如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：（1）高速钢刀具；（2）硬质合金刀具；（3）陶瓷刀具；（4）超高压烧结体刀具等。从切削工艺上可分为（1）车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切断、切槽刀具等多种；（2）钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；（3）镗削刀具；（4）铣削刀具等。数控刀具的要求与特点（一）要有高的切削效率要有高的精度和重复定位精度要有高的可靠性和耐用度实现刀具尺寸的预调和快速换刀具有完善的模块式工具系统建立完备的刀具管理系统要有在线监控及尺寸补偿系统数控刀具的要求与特点（二）数控车床能兼作粗精车削。因此粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大吃刀量、大进给量的要求；精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求此外，为减少换刀时间和方便换刀，应尽可能采用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得比较合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。目前，数控车床用得最普遍的是硬质合金刀具和高速钢刀具。我公司用的就是硬质合金刀具（曾试验过陶瓷刀具、CBN刀具等）。刀具材料—高速钢分类1.熔炼高速钢2.粉末高速钢成分1.钨系（W）碳（C）、钨（W）、铬（Cr）、钒（V）等2.钼系（Mo）碳（C）、钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等制作方法1.熔炼高速钢：通过熔炼，热处理加工而成2.粉末高速钢：将高纯度、高压的氮气吹入熔化的高速钢中形成球状微细粉末，然后将这种粉末填入软钢制的罐中，通过真空脱气、密封后，在高温高压条件下冲压形成钢块。特点1.粉末高速钢结晶粒子直径比熔炼高速钢的细小，因而韧性优异2.粉末高速钢磨削性比高速钢好刀具材料—硬质合金分类1.硬质合金P（钢）、M（不锈钢）、K（铸铁）、N（有色金属和非金属）、S（耐热合金）、H（高硬度钢）2.超微粒硬质合金成分1.WC（碳化钨）、Co（钴）2.WC（碳化钨）、TiC（碳化钛）、Co（钴）特点添加TiC的硬质合金耐热性优异，不易发生前刀面磨损，未添加TiC的硬质合金耐冲击性与耐破损性高。超微粒硬质合金的定义WC粒子直径不足1微米的硬质合金称为超微粒硬质合金。超微粒硬质合金的机械特性1.硬度高2.强度高刀具材料—陶瓷分类1.陶瓷2.金属陶瓷特性及用途1.陶瓷（1）定义：包括玻璃、瓷器等传统的陶瓷（旧陶瓷），与耐热性、耐腐蚀性优异的高性能新型陶瓷（精细陶瓷）。（2）分类：氧化铝（Al2O3）、氮化硅（Si3N4）、硅铝氧氮耐热陶瓷（SiAlON）、碳化硅（SiC）等新型陶瓷。（3）特性：陶瓷与硬质合金、金属陶瓷不同，不含结合金属，因此非常坚硬，而且热稳定性优异。它有希望成为适用于高速切削加工的材料，但它存在韧性差、易破损的缺点。（4）硬度（HRA）抗弯强度（GPa）破坏韧性值（Mpam½）导热系数（W/mK）用途Al2O3系（白陶瓷）92.0~93.00.3~0.43~517铸铁车削精加工Al2O3+TiC系（黑陶瓷）93.5~94.50.7~1.04~621铸铁车削半精、精加工Si3N4系91.5~92.51.0~1.37~975铸铁断续车削铣削加工金属陶瓷90.0~93.01.3~2.210~1525~33钢与铸铁的精加工2.金属陶瓷（1）特性：以TiC、TiN为主要成分的金属陶瓷硬度高、热稳定性与耐氧化性优异，而且与铁的反应性低，可以进行高速切削加工，得到良好的加工面。（2）用途：①适合的加工a.对加工面精度要求高的钢与铸铁的精加工b.无法提高切削速度的钢加工c.最适合易发生粘结的软钢加工②不适合的加工：a.大切削深度、大进给、断续切削加工等，要极力避免这些加工b.不锈钢、高锰钢、耐热合金、钛合金等，导热系数低、易发生加工硬化的工件材料的加工c.高硬度材料与铸铁的黑皮切削加工等，切削刃易发生崩刃的切削加工刀具材料—超高压烧结体分类1.聚晶金刚石（PCD）2.立方氮化硼（CBN）特性1.聚晶金刚石（PCD）是地球上存在的硬度（耐磨损性）最高的物质，具备弹性模量高、热膨胀系数低（耐热冲击性）等特性。2.立方氮化硼（CBN）具备与金刚石相近的特性，不同的是与铁系金属（Fe，Ni，Co）反应小，在高温条件下硬度下降等材质变化情况少。用途1.聚晶金刚石用于铝合金、铜合金等软质有色金属及塑料、石墨等非金属的超高速精加工。切削陶瓷、硬质合金、它们的半烧结品、强化塑料及建材板等非金属材料。2.立方氮化硼进行淬火钢及铸铁、铁系烧结合金的精加工。特别在切削淬火钢的加工面与磨削加工相比毫不逊色，起到以车代磨的效果。涂层分类1.化学涂层法（CVD）2.物理涂层法（PVD）CVD法和PVD法的区别CVD法PVD法主要涂层物质TiC、TiCN、TiN、Al2O3等TiC、TiCN、TiN、（Al，Ti）N、（Al，Ti，Si）N、CrN等优点可涂覆热稳定性优异的Al2O3可用以告诉切削加工可以在较低温度条件下（700℃以下）进行涂覆，因此对基体的制约少可适用于高速钢、焊接刀具、硬质合金、金属陶瓷等多种材料基体与涂层的密合性好，可形成比较厚的涂层耐磨损性优异，长寿命刀刃强度（韧性）下降少可适用于锋利刃口的刀具通过更换原料气体，可以在同一装置中连续涂覆多种物质容易涂覆多层材料涂层膜上产生残余应力耐破损性、耐热龟裂性优异涂层表面比较光滑适用于精加工缺点需要在高温（900~1100℃）条件下进行处理，因此对基本材料有限制，不适用于高速钢、焊接刀具基本只限于硬质合金·涂覆不导电的各种氧化物（绝缘物）比较困难·基本很难与涂层密合，不适合厚膜涂层·涂层的结合力比CVD法差可能会引起表面刀刃强度的下降不适用于易发生破损的锋利刃口的刀具涂层膜上产生拉伸残余应力，会导致耐破损性下降需要使用专用的硬质合金基本材料涂层表面易起毛精加工时有可能会发生粘结擅长的加工形态·刀刃温度升高的加工：高速、高进给量、大切削深度加工·大量加工·切削深度一定的加工·刀具直线进给·微小切削深度加工·高进给加工·加工面要求高的加工·易粘结的工件材料的加工·切削深度不稳定的加工工件材料的特性与切削性切削性与材料特性1.硬度的影响（过硬过软都不易加工）2.粘度的影响（不易切开，不易排屑）3.强度（=不易变形性）的影响（刀刃负荷大）4.延展性的影响5.导热系数的影响（系数低，刀刃高温）6.加工硬化性的影响7.硬质颗粒的影响刀具损失的主要原因后刀面磨损：通常后刀面磨损由摩擦产生，工件材料硬时磨损会加剧前刀面磨损（月牙洼磨损）：加工易产生高温的高强度材料和粘性材料时粘结：加工在切削热的作用下易熔化的软材料时，容易发生工件材料成分附着在刀刃上的粘结现象崩刃：振动或冲击引起裂纹：刀具安装不当造成塑性变形：加工易产生切削热的材料，或导热系数低的材料切削刃损伤对工件材料的影响工件材料分类易发生的切削刃损伤加工面的注意问题软钢粘结崩刃切削造成加工面的损伤粘结造成挤裂钢前刀面磨损塑性变形粘结造成表面粗糙不锈钢前刀面磨损崩刃毛刺、毛边铸铁摩擦磨损粘结、崩刃挤裂、粗糙球墨铸铁崩刃前刀面磨损粗糙有色金属粘结粘结、挤裂耐热合金崩刃、前刀面磨损塑性变形加工变质层高硬度钢后刀面磨损崩刃粗糙车削加工的注意事项切削速度进给量切削深度切削速度（影响最大）1.切削速度高切削温度高刀具寿命下降2.切削速度慢切削刃粘结加工精度变差进给量进给量在一定程度上决定粗糙度，在粗糙度规定范围内增大进给量对刀具寿命不会有太大影响，而且能提高加工效率，因此对降低加工成本非常有效。切削深度（影响最小）在微小切削深度的情况下切削就相当于切削工件材料的加工硬化层（摩擦现象），刀具寿命会缩短。影响加工面粗糙度的主要原因刀具材料的选定刀具形状的选择切削条件的变更刀具材料的选定若要获得良好的加工面，最重要的一点就是避免产生积屑瘤。积屑瘤是对高精度加工，加工面粗糙度的提高造成恶劣影响的最大、最主要原因。刀具形状的选择刀具形状因素中，刀片的刀尖圆弧半径尺寸影响最大。增大刀具前角也可改善加工面粗糙度。切削条件的变更理论加工面粗糙度受进给量影响。降低进给量可以改善加工面粗糙度。但是，如果进给量过小会使加工效率降低，因此，将进给量设定在恰好不影响加工面粗糙度的大小非常重要。良好的加工习惯良好的加工习惯可以塑造一名优秀的员工，因此要做到以下几点：1.严格遵守各种规章制度。2.按工艺图纸选择刀具。3.严格执行规定的换刀频率。4.发现问题，及时更改。