刀具知识

（3）精加工最终加工出理论曲面。用球头铣刀精加工曲面时，一般用行切法。对于开敞性比较好的零件而言，行切的折返点应选在曲表的外面，即在编程时，应把曲面向外延伸一些。对开敞性不好的零件表面，由于折返时，切削速度的变化，很容易在已加工表面上及阻挡面上，留下由停顿和振动产生的刀痕。所以在加工和编程时，一是要在折返时降低进给速度，二是在编程时，被加工曲面折返点应稍离开阻挡面。对曲面与阻挡面相贯线应单作一个清根程序另外加工，这样就会使被加工曲面与阻挡面光滑连接，而不致产生很大的刀痕。
【方法】：切断热电流回路的方法很简单，即使刀具与机床或工件与机床绝缘，使热电流无法通过切削区域不能形成回路，这样就可以减少金属间亲和性，减少了积屑瘤和鳞刺的产生，从而提高了刀具切削性能，提高了刀具耐用度和加工质量。如何切断热电流回路。对车工来说，在车刀上下面上各用一块胶木垫刀板或塑料垫刀板，使刀杆上下平面、侧面与机床上的方刀架绝缘；对铣工、刨工来说，若用平口钳装夹工件，在钳口与工件之间垫胶木板或橡胶板，使工件与平口钳绝缘；对钻头和立铣刀来说，可采用高强度塑柄钻头和塑柄立铣刀，使刀柄与机床主轴孔绝缘。通过生产实践证明，切断热电流回路特别适用于加工高强度、高硬度、难切削加工材料的加工才能显示其效果，通常可提高刀具耐用度1~2倍。因此，它是行之有效的一种最简单、最容易实现的方法。
刀具倒钝技术的应用优势：
我们在研发刀具过程中，投入的大量的人力和物力在寻找更优的材料和最佳形状来延长刀具的使用寿命，随着新材料的诞生，刀具寿命也成倍的增长，但新材料的费用和刀具的制造费用也增长不慢，对制造商和大量使用刀具的消费者来说不一定会带来成倍的利润。德国卡瑟大学的迪卡教授（Prof.Dr.-Ing.Tikal）和德国亚琛大学的利司博士（Dr.Risse）在经过多年的研究实践后，推荐一种新的简单刀具处理工艺：倒钝。它能使刀具的寿命成倍的提高。
（二）、无磨损度，倒钝技术能使刀具的寿命成倍的提高。
（三）、可加工工件长度提高， 操作简便灵活。
经过倒钝处理过的刀具处理分为物理加工方式、热处理方式和化学处理方式。最经济实惠的是物理加工方式，例如利用德国Otec公司生产的DF抛光机进行倒钝。DF抛光机使刀具在磨料中做旋转运动来达到倒钝要求。
用硬质合金刀具提高重型加工的车削速度，是提高生产率的关键之一，也是缩短生产循环期的有利因素。工序中分几个行程切除大余量，每次的切削深度很小，而利用硬质合金刀具的切削性能，切削速度就会大大提高。
（4）在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
（4）球头铣刀在铣削曲面时，其刀尖处的切削速度很低，如果用球刀垂直于被加工面铣削比较平缓的曲面时，球刀刀尖切出的表面质量比较差，所以应适当地提高主轴转速，另外还应避免用刀尖切削。
（5）避免垂直下刀。平底圆柱铣刀有两种，一种是端面有顶尖孔，其端刃不过中心。另一种是端面无顶尖孔，端刃相连且过中心。在铣削曲面时，有顶尖孔的端铣刀绝对不能像钻头似的向下垂直进刀，除非预先钻有工艺孔。否则会把铣刀顶断。如果用无顶尖孔的端刀时可以垂直向下进刀，但由于刀刃角度太小，轴向力很大，所以也应尽量避免。最好的办法是向斜下方进刀，进到一定深度后再用侧刃横向切削。在铣削凹槽面时，可以预钻出工艺孔以便下刀。用球头铣刀垂直进刀的效果虽然比平底的端铣刀要好，但也因轴向力过大、影响切削效果的缘故，最好不使用这种下刀方式。
数控机床的加工模具及铣削曲面应注意问题
1.刀具的选择
数控机床在加工模具时所采用的刀具多数与通用刀具相同。经常也使用机夹不重磨可转位硬质合金刀片的铣刀。由于模具中有许多是由曲面构成的型腔，所以经常需要采用球头刀以及环形刀（即立铣刀刀尖呈圆弧倒角状）。
2.铣削曲面时应注意的问题
（2）在进行自由曲面（模具）加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。
（3）在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和按刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（3种规格）和锥柄（4种规格）2种，共包括16种不同用途的刀柄。
（1）粗铣粗铣时应根据被加工曲面给出的余量，用立铣刀按等高面一层一层地铣削，这种粗铣效率高。粗铣后的曲面类似于山坡上的梯田。台阶的高度视粗铣精度而定。
（2）半精铣半精铣的目的是铣掉“梯田”的台阶，使被加工表面更接近于理论曲面，采用球头铣刀一般为精加工工序留出0.5㎜左右的加工余量。半精加工的行距和步距可比精加工大。
浅析硬质合金刀具应用和刀具材料
来源：机械专家网 发布时间：2009-12-19 机械专家网
车削加工是机械制造加工工艺的主要工序。特别是在重型机械加工制造业中，工件结构尺寸堪称巨型，重量高达60～80t，甚至上百吨，加工设备重型卧车回转直径达到6m，重型立车可达到10m。重型车削加工与普通加工相比，切削深度大、切削速度低、进给速度慢。加工余量达单边35～50mm，加之切削过程中工件平衡差，加工余量分布不均匀，机床的某些部件不平衡等因素引起的振动，使加工的动态不平衡过程要消耗很多的机动时间和辅助时间。所以加工重型零件，提高生产率或机器设备的利用率，必须从增大切削层厚度和进刀量入手，要重点考虑切削用量和刀具的选择，改善刀具结构和几何形状，将刀具材质的强度特点考虑进去，以求提高切削用量，显著降低机动时间。
除了好的刀具涂层好的切削液外，还有切断热电流回路这种新工艺。
众所周知，金属切削过程中由于切屑变形和摩擦，使切削区域产生了高温，同时由于刀具和工刀具工作表面的氧化过程，加速了刀具的磨损。在一定条件下，刀具与机床、工件与机床的接触区中，以及机床本身的磨擦副之间的接触区中也会产生热电动势--热电流。切削过程中还产生热磁效应和电磁效应，在高温接触区表面还会产生电子发射--放电现象。近几年国内外科技人员研究表明，切削过程中所产生的热电流以及其它因素所引起的热电流，这两股热电流都是通过机床--刀具--工件--机床系统形成回路。与此同时还有局部的热电流在刀具--工件有限的接触区内循环，因此，加剧了刀具的磨损。所以，提高刀具切削性能和提高刀具耐用度除上述基本途径外，还可采用一种新的途径--即与强化刀具磨损的热电流效应作斗争，即采取切断热电流回路。
它的优点是在倒钝的同时也对工件进行了去除毛刺和抛光处理，可按设定好的加工时间和转向程序，加上不同的磨料，对任何材质的刀具进行倒钝，操作简便灵活。
（四）、提高了加工效率，降低了加工成本。
倒钝技术在德国已被广泛使用，德国奔驰汽车公司有一台加工中心，使用各种钻铣刀具80余把，原使用未经过倒钝处理的刀具，加工100h后，需将全部刀具更新;在使用经过倒钝处理过的刀具后，加工工时延长到240h。提高了加工效率，降低了加工成本。
1刀具材料的选择
切削常用的刀具材料主要有高速钢、硬质合金、立方氮化硼（CBN）、陶瓷等。重型切削深度一般可达30～50mm，余量不均，工件表面有硬化层，粗加工阶段的刀具磨损以磨粒磨损形式为主：切削速度一般为15～20m/min，尽管速度值处于积屑瘤发生区，但切削的高温足使切屑与前刀面的接触点处于液态，减小了摩擦力，抑制了积屑瘤生成。刀具材料的选择要耐磨损、抗冲击。陶瓷类刀具硬度高，但抗弯强度低，冲击韧性差，不适于余量不均的重型车削，CBN存在同样的问题。硬质合金却有较低的摩擦系数，可降低切削时的切削力及切削温度，大大提高刀具耐用度，适于高硬度材料和重载车削粗加工。硬质合金分为钨钴类（YG）、钨钴钛类（YT）和碳化钨类（YW）。加工钢料时，YG类硬质合金的强度和韧性好，但高温硬度和高温韧性较差：重型车削时工件塑性变形大，摩擦剧烈，切削温度高，因此在重型车削中很少用YG类硬质合金。YT类硬质合金有高硬度和耐磨性、高耐热性、抗粘结扩散能力和抗氧化能力，是重型车削常用的刀具材料，适于加工钢料。然而在低速车削时，切削过程不平稳会造成YT类合金的韧性差，产生崩刃：尤其是加工一些高强度合金材料时，YT类硬质合金耐用度下降快，无法满足使用要求。在这种情况下应选用YW类刀具或细晶粒、超细晶粒合金刀具（如643等）。细晶粒合金的耐磨性好，更适用于加工冷硬铸铁类产品，效率较YW类刀具可提高1倍以上。
（一）、为刀具加工质量提供保证 ：
新生产的刀具一般制造商要保证刀具锋口的锋利，但因刀具的材料和加工工艺的不同而达不到绝对的锋利，一般为小于4mm。同一把刀具同一锋面也会产生大于1mm的误差。这样的刀具在第一次加工使用时会产生锋面迸口，从而降低加工质量。特别是经过涂层的刀具迸口现象十分普遍，有时会导致刀具和工件的损坏。另外使用新刀具和旧刀具的加工误差会随着刀具锋面的磨损而增加，降低了加工产品质量的一致性。而经过倒钝处理过的刀具可以基本上避免上述问题。
数控机床加工刀具的选择：
刀具的选择是在的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材科的性能、加工工序切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
（1）选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀，加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。