2014住友电工基础知识培训讲义(旋削)

1住友电工硬质合金贸易(上海)有限公司2014年度金属切削刀具基础知识讲习会12本次讲习会内容安排1、切削概述2、车刀的几何角度3、车削刀片型号及含义4、刀具材料概述5、外圆车刀杆及内孔车刀杆6、切削参数、粗糙度计算及刀片磨损7、断屑的处理8、切削油9、平面铣削加工刀具10、立铣加工刀具11、钻孔加工刀具23一、切削概述切削概述3切与削切（Cutting）削（Machining）羊羹只有切断面发生变形其他部分的形状不变刀向原来的铅笔粘回,无论如何也不能恢复原来的形状4切削加工5切削加工时利用机床和切削工具，将工件需要去除的部分当作切屑削掉，制造出所需要的大小和形状产品的作业。例如，苹果削皮或者刨子削木也是切削加工，这时所使用的刀具（小刀、刨子）就是切削工具。任何切削加工都必须具备3个基本条件:切削工具、工件和切削运动。切屑工具金属的切削→Machining加工物与切削工具碰撞分断切屑制品摩擦碰撞刀尖刀尖附近的温度分布(前刀面的实测值)6(1)加工物旋转：旋削加工(2)工具旋转：转削加工切削加工的分类7切削的方法主要有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削、锯切、磨削等旋削和转削的不同旋削・・・工件回转、工具移动转削・・・工具回转、工件移动卡盘工件刀架顶尖主轴工作台铣床车床台虎钳8炭素工具鋼(1800)合金工具鋼(1890)高速度工具鋼(1906)钢铁系的工具材料硬质合金刀具的诞生(1926:德国)钨材和钴材的烧结现代1700年代：工业革命近代的产业机械，切削刀具的诞生铸造、锻造、研磨→追求更高精度加工蒸汽机械，火炮炮身加工等硬质合金，金属陶瓷，涂层技术陶瓷材料、ＣＢＮ、ＰＣＤ…切削工具的历史发展9住友产品目录简介1011二、车刀的几何角度切削概述1112车刀的几何角度Kr’Kr13刀具主偏角Kr主偏角增大：1）进给抗力的轴向分解力Fz1增大，而径向分解力Fx1减小，在加工薄壁件及细长轴时，减少零件的振动和变形；在镗削深孔时，减轻镗杆的振动；2）在切深和进给量相同的条件下，主偏角增大（不大于90度），切屑增厚，易于断屑；3）刃尖角εr变小，刀头强度变差，散热体积变小，刀具寿命降低。注意：主偏角Kr=90度-横切刃角刀具副偏角Kr’•副偏角大的优点：•减少吃刀抗力，减小工艺系统的弹性变形和振动，常应用于薄壁件、细长轴、深孔加工•使副切削刃与已加工表面之间有较大空间，可以用于仿形加工•副偏角大的缺点：•表面粗糙度差•切削负荷集中，易磨损•刀头强度低•散热体积小工件的已加工表面靠副刀刃最终成形，刀具副偏角Kr’值影响刀尖强度、散热条件、刀具耐用度、振动、已加工表面质量等。选择合理的主偏角、副偏角和其他切削刃偏角，可以提高加工表面质量，提高刀具耐用度和生产率。Kr’•大前角的优点：切削抗力小;切削热小;能抑制积屑瘤;不易振动;适合易加工硬化的材料大前角的缺点：刀头强度差；散热体积小；易崩刃；不易断屑刀具前角的选取原则：工件材料塑性大，刀具前角宜大；材料脆性大，刀具前角宜小；工件材料强度、硬度低，刀具前角宜大；高速钢刀具，宜取大前角；硬质合金刀具，宜取小前角；精加工，宜取大前角，粗加工，宜取小前角。从金属切削的变形规律可知，前角是切削刀具上重要几何参数之一，它的大小直接影响切削力、切削温度和切削功率，影响刃区和刀头的强度与散热体积，从而然响刀具耐用度和切削加工生产率。选择合理的前角，是刀具设计的重要问题。刀具前角刀具后角大后角的优点：减少磨擦，提高加工表面质量，减少切削抗力，减少加工硬化；钝圆半径值小，切削刃锋利。大后角的缺点：相同磨损体积时NB大；刀头强度低；散热体积小。后角的选取原则1）工件材料硬度高、强度高，宜取小的后角；2）工件材料硬度低、塑性大或易加工硬化，宜取大后角；3）材料脆性大，宜取较小后角4）工艺系统刚性差，易振动，宜取较小后角5）精加工宜取较大后角。后角也是刀具上主要的几何参数之一，它的数值合理与否直接换响加工表面的质量、刀具耐用度和生产率。后角的主要功用是减小后刀面与加工表面之间的摩擦。刀具刃倾角刃倾角的方向，决定了切屑流动的方向。18三、车削刀片型号及含义1819刀片型号及含义20圆形刀片型号及含义（形状）刀尖夹角增大，强度增加，切削抗力增加1009080605535刀片形状、强度和抗力之间的关系：刀片的形状决定其强度与切削抗力，刀尖夹角越大，刀尖强度越好，但是同等条件下的切削抗力会增加。刀片型号及含义（形状）一般来说：1）刀尖强度高，较适合于粗加工、断续加工；2）切削抗力小，较适合于精加工以及弱刚性、易振动的工况；3）安装于刀杆后，可用的刀尖角越多，则使用成本越低（S型正反面可用8个刀尖，T型正反面可用6个刀尖，D型正反面可用4个刀尖，等等）；4）特殊外形需要仿形加工的场合，对于刀具提出一个“可到达性”，即刀具移动到任何切削点都不产生干涉现象，此时需要较小的刀尖夹角。后角记号后角刀片型号及含义（后角）负型刀片正型刀片负型刀片：正型刀片：工作前角：负工作前角：正正型刀片和负型刀片切削时的状态工作后角：正工作后角：正负型：不锋利，切削阻力大，刀刃强度高，适宜断续切削、粗加工、半精加工等；经济性好，可使用两面。正型：锋利，切削阻力小,刀刃强度弱，适宜连续切削、半精加工、精加工、超精加工等；经济性差，只能使用单面。正型刀片常用于镗孔加工和钻孔加工。α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刀片型号及含义（后角）刀片型号及含义（精度）26槽孔记号刀片型号及含义(槽孔）27刀片型号及含义（刃长）最大和最小切深最小切深为1/3刀尖圆弧半径最大切深的选择（被加工材质/刀片形状/工艺状况）刀片型号及含义（刃长）29厚度厚度记号刀片型号及含义（厚度）30刀尖圆角记号刀尖圆角R刀片型号及含义（刀尖圆弧）31刀尖半径R刀尖半径与刀尖强度、加工面粗糙度以及法向力有关，刀尖半径变大时:刀尖强度变大加工面粗糙度变好法向分力变大，可能会影响到细长轴、薄壁件工件的加工精度。刀片型号及含义（刀尖圆弧）32刀片方向记号刀片型号及含义（方向）33断屑槽记号刀片型号及含义（断屑槽）刀片型号及含义（断屑槽）精加工EF型断屑槽粗加工EG型断屑槽4.02.0GUW型3.01.0LUW型0.20.60.40.80切深进给高效加工用断屑槽6.04.02.000.20.4SX型UX型MX型0.6进给切深刃口强化断屑槽切深(mm）6.04.02.000.20.60.4常用断屑槽(mm/rev）进给SU型GU型MU型高能率粗切削用中切削用高能率仕上用3.02.01.000.10.20.30.4SX型FA型LU型精加工用断屑槽进给切深10.06.000.40.8重切削用断屑槽2.0HP型MP型HG型进给切深住友电工常用断屑槽型号精加工LU轻切削SU中切削GU粗加工MUSESXSEWGEGUWMXMEUXLUW刃口强化，适于断续加工最常用标准断屑槽大进给断屑槽修光刀片断屑槽住友电工断屑槽选择方法CNMG120408N-GU-AC810PPMKNSHISO37AC810PAC820PAC830P刀片型号及含义（材质）38四、刀具材料概述切削概述38韧性（刀具材质的韧性）耐磨损性（硬度）优劣优劣涂层硬质合金陶瓷金属陶瓷超微粒硬质合金高速钢金刚石烧结体ｃＢＮ烧结体切削刀具材质种类和位置39■硬质合金的金相组织图WC（碳化钨材质）Co（钴材质）•硬质合金的主要成分：碳化钨材料（WC）、钴材料（Co）•硬质合金的主要特点①具有很高的硬度（HV1400-1800），优秀的耐磨损性能，是高速钢的1.5倍、普通钢材的7倍②具有较高的强度，不易变形，屈服强度是普通钢材的2.5-3倍③压缩强度在刀具材料中最高（450-650kg/mm2）④热传导率高，约是钢的2倍⑤热膨胀系数小，约是钢的1/2倍⑥具有较大的比重，比重一般为普通钢材的2倍硬质合金的特征40化学涂层（CVD）的特征化学气相沉积可以定义为一种材料合成方法。这种方法使气相的几种组成成分反应并在一些表面上形成一固体膜。CVD系统中的化学反应可划分为还原、氧化、水解、热解等，是在低压CVD反应器中实现的。沉积反应几乎永远是一种不均匀的多相反应。特点：1）1000°C涂层温度提高了生产率；2）厚度小于20微米；3）涂层膜产生拉应力（-1GPa），相对易崩损。4）多用于车削刀片优点：1）涂层强度高，附着力强（涂层强度比母材稍低）；2）50%－100%提高了切削速度，最多400%地提高了刀具寿命；3）对母材的形状无限制；4）提高了抗热冲击性，隔热性能好，耐月牙洼磨损。41物理涂层（PVD)的特征物理气相沉积是一种固态的金属反应成分的过程，例如钛。物理气相沉积一般有真空中蒸发沉积、溅射、离子镀三种将固态镀层材料气化的方法。特点：1）牌号的选择覆盖了大多数的应用情况；2）涂层相对较薄，厚度小于5微米；3）400~600°C的涂层温度，不适合内孔的涂层；4）涂层膜与母材的附着力比CVD差，但涂层膜的强度与母材相同，涂层膜产生压应力（2GPa），不易崩损；5）适于各种切削工具的涂层，PVD涂层刀片以铣削居多优点：1）比非涂层硬质合金刀片的刀具寿命高出15％；2）刃口锋利，刃口强度较好；3）比非涂层硬质合金的刀片的切削速度提高100%；4）摩擦系数小，抗积屑瘤。42制品检查评价涂层研磨烧结原料模压完粉干燥造粒混合硬质合金制品涂层制品约1400℃，真空中约1000℃硬质材料粉末WC,TiC．．．金属粉末Co,Ni．．硬质合金及涂层刀片的制造过程43硬质合金分类及标记切削刀具用硬质合金根据国际标准ISO分类，把所有牌号分成用颜色标识的六大类，分别以字母P、M、K、N、S、H表示。分类的主要依据是加工材料的化学元素含量、结构、硬度和导热性能。每一类中的各个牌号分别给以一个01～50之间的数字，表示从最高硬度到最大韧性之间的一系列合金，以供各种被加工材料的不同切削工序及加工条件时选用。根据使用需要，在两个相邻的分类代号之间，可插入一个中间代号，如在P10和P20之间插入P15，K20和K30之间插入K25等，但不能多于一个。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44刀具的材种涂层的种类45住友电工刀具材质轻切削连续切削连续切削中等断续切削断续切削强断续切削100200300400切削速度(m/min)AC700GAC3000AC2000AC810PAC820PAC830P住友电工Ｐ类硬质合金46住友电工Ｐ类硬质合金（视频）47AC810PAC820PAC830P2014/7/25P05P10P20住友AC810PAC810P,AC700GAC820P,AC900G,AC2000山特维克GC4205,GC4005GC4215,GC4015GC4225,GC4025瓦尔特WPP05WPP10WPP20,WAP20肯纳KCP05,KC9105KCP10,KC9110KC9125山高TP1000伊斯卡IC8150IC8250三菱UE6105,UE6005UE6110UE6020泰克洛T9005T9015T9025京瓷CA5505CA5515CA5525WIDIATN7105TN7110,TN7115TN7125住友P类材质与其他品牌的对应住友电工M类硬质合金49AC610M(M10-20)AC630M(M30-40)山特维克GC2015GC2025瓦尔特WAM20WAM30肯纳KC9225KC9240三菱US7020US735泰珂洛T6020T6030京瓷CA6015-日立-GX30住友M类材质与其他品牌的对应2014/7/25新产品KR021/022（01）AC420KKR022（AC415K）KR021（AC405K）AC410K(加工区域图)耐崩刃性优耐摩损性优☆表面特殊强韧化处理抗疲劳性&耐崩刃性×2倍☆微粒α氧化铝抗熔着性&抗剥裂性UP!☆新超级FF-TiCN采用超微粒&高硬度TiCN膜耐摩损性&抗熔着性×1.