刀具知识培训资料

2020/1/23五征集团刀具技术交流资料伊斯卡有限公司2020/1/23刀具技术交流内容一、材料特性及刀具应用指南二、车加工技术简单介绍：三、孔加工技术简单介绍：四、铣加工技术简单介绍：五、切削要素对加工的影响：六、如何给出合适的切削参数及参数调整：七、如何选择合适的刀具：八、机械加工过程中常见问题的技术交流：九、切削液的使用简单介绍：2020/1/23材料特性及刀具应用指南2020/1/23钢件含碳量不超过1.5％的铁碳合金钢普通碳钢合金钢工具钢不锈钢特殊钢2020/1/23合金元素对加工的影响合金切削力断削磨损加工典型元素工件材料后刀面磨损Al没有太大影响变差积削瘤负面Nitridedsteel后刀面磨损Cr增加变差氧化负面不锈钢塑性变形Co增加变差后刀面磨损负面高速钢塑性变形Mn增加变差后刀面磨损负面淬硬钢塑性变形Mo增加变差后刀面磨损负面热扎钢Ni没有太大影响没有太大影响积削瘤负面奥氏体不锈钢NotchesV增加变差后刀面磨损负面冷作业钢NotchesNotches后刀面磨损氧化W变差增加负面高速钢2020/1/23铸铁材料含碳量超过1.5％的铁碳合金铸铁灰铸铁白口铸铁可锻铸铁球墨铸铁合金铸铁2020/1/23灰铸铁具有抗震性(含有较多的石墨)，断裂面呈灰黑色，故名：灰铸铁用于许多一般用途的铸铁件如发动机组、机座、刹车鼓、铸件、轮、盘、轴石墨含量高，良好的加工性由于石墨具有润滑作用。材料硬度一般在布氏HB190-240之间，延展性在1%左右，断削性能非常好，加工一般不存在断削和排削问题。2020/1/23球墨铸铁添加石墨后通过与镁一起合金化形成小球，改善其强度、韧性以及抗冲击性，能承受重压，可以焊接和铜焊。切削性能比灰铸铁难加工。国内铸造水平，均匀性比较差。可以是连屑或断屑(取决于其结构)可能出现一些硬表面或斑片。典型用途：曲轴曲轴箱活塞齿轮箱2020/1/23加工铸铁刀片材质的应用范围2026*140506040506070CBNCBNSi3N4Si3N4灰铸铁GGV球铁硬质合金刀片注：一个倒三角型为粗加工，三个倒三角形为精加工。2020/1/23金属加工刀具材料刀具材料的选择对于切削刃的切削功能是非常重要的。在确定了工件材料之后，一个好的刀具材料选择是至关重要的。现在主要的刀具材料如下:-高速钢（HSS）-涂层和不涂层硬质合金（SOLIDCARBIDE）-金属陶瓷-氮化硅陶瓷刀片-立方氮化硼（CBN）-多晶金刚石（PCD）金属切削刀具材料多晶金刚石CBN陶瓷金属陶瓷镀层硬质合金极细晶粒硬质合金高速钢硬度EZA9912D韧性2020/1/23金属切削材料硬度表0102030405060HSSHMP10HMP40KeramikSi3N4CBNPKDPCD2020/1/23金属切削材料韧性表050010001500200025003000HSSHMP10HMP40KeramikSi3N4CBNPKD抗弯强度[N/mm2]PCD2020/1/23镀层硬质合金材料镀层硬质合金刀片是采用化学气相沉积方法（化学镀层CVD）或物理气相沉积方法（物理镀层PVD），将耐磨的硬化物，如TiC、TiN、Al2O3、HfN及金刚石薄膜等，镀覆在高强度的硬质合金基体上而产生的新一代硬质合金刀片。由于它把硬度和韧性高度结合起来，使刀片的性能与非镀层刀片比较，使用寿命能成倍地提高，尤其在难加工材料和重切削领域有着很大的优越性。同时由于镀层刀片适应范围广泛，因此可大大减少供选择的刀片牌号数量。镀层刀片按镀层成分可分碳化钛镀层、氮化钛镀层、氧体铝镀层、碳氮化钛镀层、金刚石镀层等；按涂层工艺又可分为单镀层、多镀层及复合镀层等。2020/1/23各种硬质合金对性能的影响IncreasingIncreasingIncreasingIncreasingIncreasingWCcontentCocontentTiCcontentTaCcontentgrainsizeHardness+-+++-Compressivestrength+-oo-Abrasionresistance++--++-Hothardness+-+++-Flexuralstrength-++--+Diffusioninertiaoo++oOxidationresistance-o+++oThermalcyclingresistanceo+-+-Edgestrengthoo-+-Modulusofelasticity++-++oAbrasionresistance+-++-Tenacity-+-++2020/1/23化学涂层过程Ti(C,N)Al2O32020/1/23物理涂层过程450度2020/1/23立方氮化硼-CBN什么是立方氮化硼-CBN-?立方氮化硼-是密排六方晶格氮化硼通过高温、高压转变为框架结构而来，它一种极其坚硬的刀具材料，其硬度仅次于金刚石。立方氮化硼之所以具有非常好的切削性能主要来源于：极其坚硬高的红硬性直到极高温度(1900c°)在切削过程中具有高的抗磨损能力和非常好的化学稳定性密排六方晶格炭原子石墨密排六方晶格氮化硼立方晶格炭原子金刚石立方氮化硼多晶金刚石和氮化硼高温高压EZA9912H2020/1/23CBN80CBN-用于球墨铸铁的精加工特性含80％CBN的规格粗晶粒结构高的抗磨损特性高的导热性适用的加工材料--铁素体含量5%灰口铸铁GG球墨铸铁GGG70,GGG80切削参数Vc=600-1000m/minfz=0,1-0,15ap=0,5-1mm2020/1/23H0.050.10.20.20.30.4灰铸铁,珠光体/铁素体15001000500灰铸铁,(马氏体)HRC39-45500400300球铁600N/mm21300800500可锻铸铁1300800500硬铸铁,硬度HV570-90013010080冷硬铸铁180150110冷硬钢,48-65HRC,连续切削1801501oo冷硬钢,48-65HRC,断续切削200180150f(mm)f(mm)f=0.05-0.15mmcuttingspeedvc(m/min)ap=0.1-0.4mmap=0.2-0.5mmCBN30CBN50工件材料MaterialgroupKHCBN刀具切削参数2020/1/23Siliziumnitird/Marketingplan陶瓷刀片加工铸铁切削速度比硬质合金高3倍铸铁材料的粗加工甚至在不良的切削条件下也可使用切削速度HB190-210:vc=500-1500m/minHB220-240:vc=400-1200m/minHB250-280:vc=300-800m/min进给率fz=0,15-0,25mm切深:ap5mm干式加工和湿式（加切削液加工）加工2020/1/23SN10氮化硅陶瓷Si3N4特性高的韧性和耐热性的陶瓷能承受铸铁件粗加工时的断续切削和由于加工余量不均匀引起的冲击纤维状S13N4细晶粒结构被加工材料灰口铸铁GG球墨铸铁GGG35-GGG55加工参数Vc=500-1000m/minfz=0,1-0,3mm2020/1/23氮化硅陶瓷材质IN22和IN23的切削参数加工硬度切削速度d.o.cfeetHBvc=m/minap=mmf=mm140-210900粗加工220-2407001.50.5250-280500铸铁,连续切削OperationhardnessCuttingspeedd.o.cfeetHBvc=m/minap=mmf=mm140-210800粗加工220-2406001.50.4250-280400铸铁,断续切削2020/1/23车削基本概念车削是一种使用具有特定的几何形状的切削刃对工件旋转进行加工的加工方法。通常，工件作旋转运动，而单个切削刃的刀具沿着加工表面移动现在，车削的问题几乎只是被限制在切屑的形成和加工的成本的范围内。车削的切屑流向和断屑都是可控的，这不仅仅意味着将被切除的材料从加工区域去除，而且切屑必须以受控的方式断裂，并尽可能地带走切削过程所产生的切削热。2020/1/23铁削控制及成本控制铁削控制：1、断削控制：断削凸台。2、排削控制；排削槽及断削凸台。成本控制：1、提高线速度—提高效率。2、提高基体材质及涂层技术----提高刀具寿命。a-Al2O3TiNnewsubstrateMT-TiCN(TiN)2020/1/23化学涂层结构与性能TiCTiNTi(C,N)Al2O3涂层厚度.=3µm涂层颜色：灰色涂层厚度：max.16µm涂层颜色–蓝灰混合涂层厚度：max.4µm涂层颜色：黑色作用:抵抗后刀面磨损。作用:防止刀具材料流失。作用:抵抗后刀面磨损。作用:抵抗前刀面磨损及氧化。TiNTiC多层涂层：TiC+TiN涂层厚度：6µm复合涂层TiN+Ti(C,N)+Al2O3+TiN涂层厚度：5and16µmTiNTiNAl2O3Ti(C,N)涂层厚度.=3µm涂层颜色：黄色2020/1/23车削的种类2020/1/23刀片加工范围超精加工精加工中等加工粗加工粗重加工单面负型刀片双面负型刀片单面正型刀片作为一种原则:建议正型刀片用于内孔加工，小型机床，不稳定的工艺系统和复杂形状的工件。建议负型刀片用于外部加工，高的金属切除率和不良的加工条件2020/1/23ISO可转位刀片形状80°55°90°60°35°80°CDRSTVW100°IncreasingtendencytovibrationThecuttingedgestabiliydecreases2020/1/23刀片形状与应用R=roundS=90°C=80°W=80°T=60°D=55°V=35°粗加工（工艺稳定）粗加工（断削切削）粗加工（厚的氧化皮）中等粗加工中等粗加工（断削切削）中等粗加工（氧化皮）精加工端面和轴向车仿型加工振动硬材料功率小alternative刀片形状recommendation2020/1/23各种刀片的对应最大切深030406070809101112151619202225正型50%.lDDDD负型60%.l75%.lDDD正型25%.lDDD负型25%.l50%.lDD正型30%.l50%.lDDDDDDD负型正型60%.lDDD负型60%.l75%.lDDDD正型30%.lDD负型30%.l50%.lDD正型15%.lDD负型正型50%.lDDDD负型60%.l75%.lDDD允许的最大切深粗加工中等加工额定尺寸ISO车刀片2020/1/23断削控制2020/1/23切削参数与断屑的关系推荐：f:ap=1:4-1:162020/1/23断屑与进给量、倒棱宽度的关系2020/1/23刀尖高度0.1mm90°2020/1/23车刀中心高度不正确车刀中心高度太高会引起车刀实际后角的减小，在车削端面接近中心处由于车端面本身的原因又导致后角的进一步减小，从而会引起崩刃。补救措施：检查刀具中心高降低在接近中心时的进给量2020/1/23刀具悬伸长度刀具悬伸长度最好越短越好，这样刀具刚性好，不容易振刀，提高刀具寿命及加工精度。2020/1/23刀具悬伸与刀杆类型2xd4xd6xd8xd10xd12xd00255075100%工具钢重金属刀体硬质合金刀体长径比D:Lmax.1:4D:Lmax.1:2.5负型刀具正型刀具A(mm2)2020/1/23DTDRLD(最短夹持长度min.3xD)刀具夹持的影响FPFC2020/1/23断削形状在加工过程中的调整ffvcvc2020/1/23槽刀最大切深切宽比arbarmax.=8xb2020/1/23如何消除或降低车削时振动振动原因:1.刀具悬伸过长，L/D4。尽可能选择能使用的最大直径，加大夹