高速加工及其刀具选用
数控刀具材料及选用
数控刀具材料及选用，再也不用盲目选刀加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。
随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。
一. 刀具材料应具备基本性能刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。
刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。
因此，刀具材料应具备如下一些基本性能：(1) 硬度和耐磨性。
刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。
刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。
(2) 强度和韧性。
刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。
(3) 耐热性。
刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。
(4) 工艺性能和经济性。
刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。
二.刀具材料的种类、性能、特点、应用1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。
金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。
尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。
可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。
⑴金刚石刀具的种类①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002靘，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。
②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauinediamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。
数控刀具及其选用
一、选择刀具时应考虑的因素 （1）被加工工件的材料类别（黑色金属，有色金属或合金）； （2）工件毛坯的成形方法（铸造，锻造，型材等）； （3）切削加工工艺方法（车，铣，钻，扩，铰，镗，粗加工，半精加工，精加工等）； （4）工件的结构与几何形状，精度，加工余量以及刀具能承受的切削用量等因素； （5）其他因数包括生产条件和生产类型。
数控刀具及选用
1.1 数控机床刀具的特点
数控机床刀具的特点是标准化、系列化、规格化、模块化和通用化。 为了达到高效、多能、快换、经济的目的，对数控机床使用的刀具有如下要求： （1）具有较高的强度、较好的刚度和抗振性能； （2）高精度、高可靠性和较强的适应性； （3）能够满足高切削速度和大进给量的要求； （4）刀具耐磨性及刀具的使用寿命长，刀具材料和切削参数与被加工件材料之间要适宜； （5）刀片与刀柄要通用化、规格化、系列化、标准化，相对主轴要有较高位置精度，转位、拆 装时要求重复定位精度高，安装调整方便。
1.5 常用数控刀具结构
一、整体式刀具结构 整体式刀具是指刀具切削部分和夹持部分为一体式结构的刀具。 制造工艺简单，刀具磨损后可以重新修磨。
二、机夹式刀具结构 机夹式刀具是指刀片在刀体上的定位形式。 机夹式刀具分为机夹可转位刀具和机夹不可转
位刀具。数控机床一般使用标准的机夹可转位刀具。 机夹可转位刀具一般由刀片、刀垫、刀体和刀
1.4 数控机床刀具分类
按照刀具材料可分为：高速钢刀具，硬质合金刀具，陶瓷刀具，立方氮化硼刀具和金刚石刀具。 按照刀具结构可分为：整体式，焊接式，机夹式(可转位和不转位)，内冷式和减振式。 按照切削工艺分为：车削刀具，孔加工刀具（如钻头，丝锥和镗刀等），铣削刀具等。 按照数控工具系统的发展可分为：由整体式工具系统向模块式工具系统发展。有利于提高劳动 生产率，提高加工效率，提高产品质量。 标准化数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。
加工中心刀具怎么选择合适的？
加工中心刀具怎么选择合适的？加工中心刀具怎么选择合适的？加工中心刀具主要分为铣削刀具和孔加工刀具两大类。
铣削刀具的选择主要是铣刀型别和铣刀尺寸的选择。
铣刀型别应与工件表面形状与尺寸相适应。
加工较大的平面应选择面铣刀；加工凹槽或者是较小的台阶及平面轮廓时应选择立铣刀；加工曲面应选择球头铣刀；加工模具型腔或凸模成形表面等多选用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀；加工变斜角面应选用鼓形铣刀；加工各种直的或圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成形铣刀。
当粗铣或铣不重要的加工平面时，可使用粗齿铣刀；当精铣时，可选用密齿铣刀，用小进给量达到低的表面粗糙度；当铣材料较硬的金属时，必须选用密齿铣刀，同时进给量要小，以防止振动。
铣刀尺寸也应与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。
刀具直径的选用主要取决于装置的规格和工件的加工尺寸，另外还要考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内。
粗铣时铣刀直径要小些，精铣时铣刀直径要尽量大些，最好能够包容整个加工宽度。
表面要求高时，还可以选择使用具有修光效果的刀片。
而孔加工刀具可分为钻孔刀具、镗孔刀具、扩孔刀具和铰孔刀具。
（1）钻孔刀具较多，主要有普通麻花钻、可转位浅孔钻以及扁钻。
用加工中心钻孔通常都会采用普通麻花钻，普通麻花钻主要由工作部分和柄部组成的。
刀具柄部分为直柄和锥柄两种。
直柄工具的刀柄主要是弹簧夹头刀柄，其具有自动定心、自动消除偏摆的优点，所以小规格的刀具最好选用该型别。
而工作部分包括切削部分和导向部分，所示，麻花钻的切削部分有2个主切削刃、2个副切削刃、1个横刃。
麻花钻的导向部位起导向、修光排屑和输送切削液作用。
麻花钻一般用于精度较低孔的粗加工，由于加工中心所用夹具没有钻套定心导向，钻头在高速旋转切削时容易会发生偏摆运动，而且钻头的横刃长，所以在钻孔时，要用中心钻打中心孔，用以引正钻头。
（2）镗削的主要特点是获得精确的孔的位置尺寸，得到高精度的圆度、圆柱度和表面粗糙度，所以，对精度较高的孔可用镗刀来保证。
刀具材料及选用
刀具材料应具有的基本性能
1）硬度-----最基本特性 高硬高温高压下保持几何形状。 最差的碳素工具钢62HRC以上
高速钢63～67 HRC 、硬质合金更硬
2）足够的强度、韧性------承受切削力和抗冲击力 强度用刀具材料的抗弯强度σbb表示，韧性αk。
3）耐磨性和耐热性-----抗磨损、高温下保持高硬度
DX25,UM20,DTU DX3,DTU,UMS
UM40 KG03
KG10,KT9,CR1 KT9,CR1,KG20
KG30,LF12
SIF S10M S25M S35M S60M S10M H15,S25
M HX,S35M
S60M
H15,890 883,HX
ISO分类
P10
P 类
P20 P30
刀具材料选用
高速钢刀具----韧性好，一般做成整体式，数控常用。 主要特征有：淬火温度极高（1200℃）而淬透性极好，使刀具
整体的硬度一致。回火时有明显的二次硬化现象，甚至比淬 火硬度更高且耐回火软化性较高，在600℃仍能保持较高的硬 度，较之其他工具钢耐磨性好且比硬质合金韧度高，但压延 性较差，热加工困难，耐热冲击较弱。
抗弯 强度
1300 1500 1750 1950 2200
抗压 强度
4600 1800 5000 4900 4000
W12MO3Cr4V3CO5Si 、 W6MO5Cr4V2Al 粉末冶金高速钢
刀具材料选用
硬质合金刀具：韧性差，抗弯强度低，很少做成整体式， 一般为镶焊或制成刀片形式。
K类（YG）WC+CO 用于短切屑黑色、有色金属、 非金属脆性材料加工， 如铸铁、青铜等。
P类（YT） WC+TiC 用于塑性好的长切屑黑色金属 加工。
高速加工技术及其刀具管理在汽车制造业中的应用
本的重要影响。 提出了与汽车制造业大批量 、 柔性化生产 和高速加工技术大量采用相适 应的对刀具管理的要求和发展方 向。 关键词： 高速加工 刀具 管理 汽车制造 切削加工
１高速 加工 技术在 汽车 制造 业 的应 用
提 高生产效率 、提高加 工质量 和降低制造成本 的关
键技 术之一 。 近年来汽车零部件的机械加工 中发展 了很多新 工艺 、 新技术 ， 也采用了很多新设备 ， 曲轴加工采用 如
车 车拉或 Ｃ Ｃ跟 踪 内铣或 外铣 ， Ｎ 凸轮轴 制造 采用 了装
配式 凸轮轴 ， 连杆大头中分面采用涨断工艺 ， 缸盖气
场需要的产品。汽车制造中有大量零部件需要进行切 削加工 ， 具有技术密集程度高 、 生产批量大 、 制造节拍 快的特征 ， 汽车制造业 中使用的刀具不仅要求其切削 性能好 、 工作 寿命长 ， 还要 求其具有 高度 的稳 定性 。 同时还要具有很高的性能价格 比，切削加工和刀具 技术作 为机械加工工艺环节 中最 活跃 的因素 ，成为
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１１ ．汽车制造业发展对切削技术和刀具的需求 当前汽车制造业发展的特点是竞争加剧 ， 如何能
不断提高生产效率 、 降低制造成本 、 以具有竞争力的
价格向客户提供高质量的产 品、 及时满足用户 日益增 长的需求 ，成为汽车制造业各企业共 同关注的焦点 。
汽车生产 的柔性化要求提高 ， 要求能够根据市场 的需
求刀具能适应这种高度柔性化 的生产及快速变化 的
生产产量和生产品种 ， 在这种情况 下在汽车制造业获 得应用并开始快速发展起来 ， 目的就是要提高切 削效 率， 缩短加工时间 ， 同样 的生产时间 内获得尽可能 在
高速加工技术及其刀具
２０ ０ ２／５
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材 料 。 们 各 有 特 点 ， 应 的 工 件 材 料 和 切 削 速 度 范 围 它 适 不 同 。 如 ， 速 加 工 铝 、 、 等 有 色 金 属 件 ， 要 采 例 高 镁 铜 主 用Ｐ ＣＤ和 Ｃ Ｄ４＂ 石 膜 涂 层 刀 具 。 速 加 工 铸 件 、 硬 Ｖ ￣刚 高 淬 钢 （ ０ ６ ＨＲ 和 冷 硬 铸 铁 主 要 用 陶 瓷 刀 具 和 Ｐ ＢＮ刀 ５ － ７ Ｃ） Ｃ 具 。涂 层 硬质 合 金 刀具 （ ＿ Ｎ、 ｉ ＴＣＮ、 ｉ Ｎ等 涂 如 ｒ Ｔ Ｃ、 ｉ ｛ Ｔ Ａｌ
（ 给 ） 速 度 相 应 范 围 进 行 界 进
由 切 削 理 论 可 知 ， 提 高 切 削 速 度 ， 可 减 少 刀 具 与
工 件 的 接 触 时 间 。例 如 在 高 速 铣 削 时 ，尽 管 切 削 温 度
随 切 削 速 度 的 提 高 而 急 剧 增 加 ，但 刀 刃 与 工 件 实 际 接
■
高速加工刀具
对 高 速 加 工 刀 具 最 突 出 的 要 求 是 ， 要 有 既
高 的 硬 度 和 高 温 硬 度 ， 叉 要 有 足 够 的 断 裂 韧 性 。 此 ， 选 用 涂 层 硬 质合 金 、 瓷 、 晶金 为 须 陶 聚 刚石 （Ｃ 和 聚 晶立 方 氮 化硼 （ Ｂ 等 刀具 Ｐ Ｄ） ＰＣ Ｎ）
出 工 件 ，也 即 刀 具 上 温 度 并 没 有 象 人 们 想 象 的 那 样 高 。 因 此 ， 只 要 选 用 台 适 的 刀 具 材 料 及 刃 形 ， 实 现 高 速加工 是完 全可 能的 。
的 现 代 制 造 技 术 ， 它 不 但 可 大 幅 度 提 高 生 产 效 率 ，降
刀具及切削参数选择
刀具及切削参数选择在进行切削加工时，刀具及切削参数的选择是非常重要的。
刀具的选择取决于工件的材料、加工方式和所需的加工质量，而切削参数的选择则直接影响到切削效率、加工质量和工具寿命。
下面将详细介绍刀具及切削参数的选择要点。
首先，刀具的选择应根据工件的材料来确定。
不同材料的硬度、耐磨性和塑性等性质会对刀具的选择产生影响。
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等。
高速钢刀具适用于切削低硬度的材料，如铸铁、铝等。
硬质合金刀具具有较好的耐磨性和硬度，适用于切削高硬度材料，如钢和钛合金等。
陶瓷刀具具有良好的高温硬度和耐磨性，适用于切削高硬度和高温材料。
其次，根据加工方式来选择刀具的类型。
常见的刀具类型有立铣刀、立铣刀、钻头、螺纹刀和车刀等。
立铣刀适用于平面和立面的铣削加工。
立铣刀适用于开槽和切割加工。
钻头适用于孔加工。
螺纹刀适用于螺纹加工。
车刀适用于车削加工。
再次，切削参数的选择要考虑切削效率、加工质量和刀具寿命的平衡。
常见的切削参数有切削速度、进给速度和切削深度等。
切削速度是刀具切削的线速度，影响切削热的产生和刀具寿命。
一般来说，当工件材料硬度较高时，切削速度应适当降低。
进给速度是工件在单位时间内移动的距离，影响切削力和加工质量。
一般来说，较高的进给速度可以提高切削效率，但过高的进给速度会增加切削力和工具磨损。
切削深度是刀具在每次切割时进入工件的距离，影响切削力和切削热的产生。
较大的切削深度可以提高切削效率，但会增加切削力和工具磨损。
此外，还应考虑冷却润滑剂的选择和使用。
合适的冷却润滑剂可以降低切削热的产生，减小工具磨损，提高加工质量。
综上所述，刀具及切削参数的选择需要考虑工件材料、加工方式和所需加工质量。
合理选择刀具类型和切削参数可以提高切削效率、加工质量和工具寿命。
在实际应用中，还需要根据具体情况进行调整和优化。
数控铣(加工中心)的刀具选用
千里之行，始于足下。
数控铣(加工中心)的刀具选用
在数控铣床(加工中心)中，刀具的选择对加工效率和加工质量有着重要的
影响。
下面将就刀具材料、刀具形状、刀具涂层等几个方面来探讨数控铣床刀
具的选用。
1. 刀具材料：常见的刀具材料有高速钢、硬质合金和刚玉等。
高速钢刀具具有较好的塑性和切削性能，适用于切削材料比较软的工件；硬质合金刀具具
有较高的硬度和耐磨性能，适用于切削材料比较硬的工件；刚玉刀具则在超硬
材料加工中具有较好的切削性能。
2. 刀具形状：常见的刀具形状有平头刀、球头刀、角形刀和弧形刀等。
平头刀适用于平面铣削和侧面铣削，常用于粗加工；球头刀适用于曲面加工和球
面加工，常用于精加工；角形刀适用于开槽和切割等操作；弧形刀适用于轮廓
加工和复杂曲线加工。
3. 刀具涂层：刀具涂层能够提高刀具的硬度、耐磨性和润滑性，从而延长刀具寿命和提高加工质量。
常见的刀具涂层有TiN、TiC、TiCN、AlTiN等。
TiN 涂层主要用于加工不锈钢、铸铁和铝合金等材料；TiC涂层适用于加工高硬度
材料；TiCN涂层具有较好的耐磨性和润滑性能；AlTiN涂层具有良好的耐热性
和耐磨性能，适用于高温和高硬度材料加工。
在选择刀具时，还需考虑工件材料、加工要求和加工稳定性等因素。
另外，刀具的刃数、刀具直径和切削参数等也需要根据具体情况进行选择。
在刀具的
使用过程中，还需注意及时更换磨损的刀具、合理设置刀具余量和刀具进给速
度等，以保证加工效率和加工质量。
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刀具管理知识手册(汇总)
刀具管理知识手册（汇总）一、引言刀具作为工业生产中不可或缺的重要工具，其性能和使用寿命直接影响到产品的质量和生产效率。
为了确保刀具的安全、合理和高效使用，提高生产效益，降低生产成本，本文将介绍刀具管理的相关知识，以供广大生产企业和使用者参考。
二、刀具的分类与选用1.刀具的分类（1）根据加工对象的不同，刀具可分为：车刀、铣刀、钻头、镗刀、铰刀、螺纹刀、齿轮刀具等。
（2）根据制造材料的不同，刀具可分为：高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、金刚石刀具等。
（3）根据涂层材料的不同，刀具可分为：无涂层刀具、涂层刀具（如TiN、TiCN、TiAlN等）。
2.刀具的选用（1）根据加工材料：加工高硬度材料时，选用硬质合金或陶瓷刀具；加工低碳钢、不锈钢等易加工材料时，可选用高速钢刀具。
（2）根据加工要求：精度要求高的加工，选用高精度、高刚性刀具；粗加工时，选用强度高、耐用性好的刀具。
（3）根据机床性能：选用与机床主轴、刀柄相匹配的刀具。
三、刀具的安装与调整1.刀具的安装（1）确保刀具与刀柄的连接紧固，防止刀具在加工过程中脱落。
（2）刀具的安装方向应正确，避免加工过程中产生振动。
（3）刀具的安装高度应符合加工要求，保证加工表面质量。
2.刀具的调整（1）调整刀具的切削参数，如切削速度、进给量、切削深度等，以提高加工效率。
（2）调整刀具的径向和轴向位置，保证加工尺寸精度。
（3）调整刀具的切削刃磨状态，确保刀具具有良好的切削性能。
四、刀具的使用与维护1.刀具的使用（1）合理选用切削液，降低切削温度，提高刀具使用寿命。
（2）避免刀具在加工过程中长时间空转，减少刀具磨损。
（3）掌握合理的切削参数，避免刀具过度磨损。
2.刀具的维护（1）定期检查刀具磨损情况，及时更换磨损严重的刀具。
（2）定期对刀具进行清洁和防锈处理，延长刀具使用寿命。
（3）合理存放刀具，避免刀具受到碰撞、变形等损伤。
五、刀具的刃磨与涂层1.刃磨（1）掌握正确的刃磨方法，保证刀具的切削性能。
高速切削加工与刀具技术
刀具 的安全性等刀具技术 。 关键词 ：高速切 削 刀具材料 刀柄 刀具的安全性
中 圈分 类 号 ；Ｔ ５ ６ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ； １７ －４ ０ （０ ７ ４ ３— ４ Ｇ０。 ６ ２ ８ １ ２ ０ ）０ － ３ ０
１概 述
早在 ２ 世 纪 ３ 年 代 ， 国切 削物 理学家 Ｃｒ Ｏ Ｏ 德 ａｌ Ｓ ｌｍｎ根据 实验提 出 了高速切 削的概念 ， ａ ｏｏ 他指 出 切 削速 度 与工件 的材料 有 关 ，每 一种 材料 都存在
高 刀具 硬度 和表 面光 洁度 ，刀 具制造 采 用涂 层技
术 。用 于高速 切 削 的涂层材 料 刀具可 按 加： 不 同 ［
素的 产生 ，影 响加工 ，应如 何合 理选 定切 削参 数 及 与切 速 的运 转 下 刀 具 的 安全 保 障 ３对
规高 ５ ｌ 倍以上的切削称为高速切削。 至 Ｏ
问题。
高速切削加工由于切削机理不同，因此具有 ２ 高速切削的刀具技术
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机械 设计制造
《 电技术》２ ０ 机 ０７年第 ４期
高速 切 削加 工 与刀 具技 术
林 明 山
（ 州 职 业技 术学 院 机 械 与 自动化 工 程 系 ，福 建 漳 州 ３ ３ ０ ） 漳 ６０ ０
摘
要 ：根据高速切削的特 点，高速切削的加工对刀具 的要求，介绍刀具材料 的选用、刀柄 的改进、刀具 的结构及
金 ＴＣ （ ）等 。涂层硬 质合 金在 高速 加工 中应用 Ｉ Ｎ 最 为广泛 ，对 耐热 合金 、钛合 金 、高温 合金 、铸
好加工状态 ，从而保证了工件的加工精度 。⑤加
铁、纯钢 、铝合金及复合材料的高速切削加工耐
车床刀具的选用原则
车床刀具的选用原则
车床刀具选用原则
1、根据加工材料的性能特点，选择不同类型的刀具。
一般而言，金属材料的切削性能和机械性能有很大的不同，因此，在选择刀具时，应根据材料的特性，选择合适的刀具以达到最佳的切削效果。
2、根据车削面的形状和尺寸大小，选择合适的刀具。
例如，当加工的车削面是圆柱形时，可以选择三刃刀或多刃刀；当加工的车削面是平面时，可以选择端面刀或平面刀。
3、根据加工的要求，选择不同刀具材质。
在加工过程中，刀具会受到很大的摩擦和冲击，因此，刀具的材质必须足够坚硬，以保证刀具的使用寿命。
常见的刀具材质包括高速钢，硬质合金，陶瓷等。
4、根据加工速度和深度，选择合适刀具尺寸。
加工速度越快，刀具尺寸越小；加工深度越大，刀具尺寸越大。
5、根据加工要求，选择合适的刀具刃数。
一般而言，刃数越多，切削效率越高，但也会降低刀具的耐用性。
6、根据加工条件，选择合适的刀具型号。
在选择刀具型号时，应注意主轴转速、切削参数等因素，以确保刀具的可靠性和安全性。
7、根据切削参数，选择合适的刀具片数。
一般而言，刀片数越多，切削效率越高，但也会降低刀具的耐用性。
8、根据加工条件，选择合适的刀具材料。
一般来说，当刀具的切削参数较高时，应选择高强度、高硬度的刀具材料；当刀具的切削参数较低时，则可以选择较低的刀具材料。
以上是车床刀具的选用原则，在实际应用中，要根据加工材料、加工要求、加工速度、加工深度等因素，合理选择刀具，才能达到最佳的加工效果。
高速切削加工的刀具选择
Ｔｉ Ｎ＋ ２ ＋ Ｎ， Ｎ＋ ２ ， Ｔｉ Ｔｉ ， Ｃ ＡｌＯ３ Ｈｌ Ｔｉ Ａｌ Ｏ３ ＣＮ， Ｂ２
碳 纤 维塑 料等 非金 属材 料 的加工 。 如 在铝合 金 例
ＴＡｌ １Ｎ Ｉｉ Ｎ等 。最 新 发展 的ＴＮ， ｌ ｉ Ｎ， ｉ Ｔ Ａ１ ｒ ｉ Ａ Ｎ纳米
温性 能 ，适合 高速 加工合 金钢 和铸 铁 。
陶瓷 刀具 ：陶瓷 刀具分 为氧 化铝 陶 瓷、氮化
砖 陶 瓷和 复合陶 瓷三类 ， 具有 高硬度 、 高耐磨 性 、
热稳定性。其中Ａ２ ３ ｌ 基陶瓷约ｌ２３ Ｏ ／，这种陶瓷
刀 具适合 加工 钢件 ；Ｓ３ 基陶 瓷约 Ｉ １３ ｉ Ｎ４ ‘ ／ ，这 种
２ 刀具结构
弹性 夹紧式 、液 压夹 紧式和 热膨胀 式刀 杆示 意 图 。其 中热膨 胀式 结构 简单 ，夹 紧可 靠 、同心 度 高 ， 递扭矩 和径 向力火 ， 传 刚性足 ， 动平 衡性 好 ，
摘
要 作 为先进制造技术 ，高速切削加 工 已成为机械制造业的主流发展方向 ， 它的应 用将 大幅度
地提 高加 工效率和加 工质量 。高速切 削刀具技术是 实现 高速 切削的关键技术之一 。本文根据 高速切 削加工
对刀具 系统 的要求 ，分 别从 刀具材料 、结构和刀杆 结构及切削参数等 方面阐述 了 高速切 削加工 中如何合 在
证 刀 具动平 衡 ，在 高速 铣 削时不 宜采用 。图２ 为
金刚石： 分天然金刚石和聚晶金刚石， 高速
铣 削主要采 用 聚品金 刚石 ， 常用 于高速 加：＝ 通 Ｉ ＝ 有 色金 属和非 金属 材料 。 目前在 高速铣 削 加工 中 ， 应用最 多 的是整体
加工中心刀具的选用
a) 加强刚度的立铣刀轴向 进给加工的立铣刀 b)非等距立铣刀刀齿 立铣刀和镶硬质合金刀片 的端铣刀主要用于加工凸 台、凹槽和箱口面。为了 轴向进给时易于吃刀，要 采用端齿特殊刃磨的铣刀， 如图a所示。为了减少振 动，可采用图b所示的非 等距三齿或四齿铣刀。为 了加强铣刀强度，应加大 锥形刀心，变化槽深
2】当工件的斜角变 化范围大时需要中 途分阶段换刀，留 下的金属残痕多， 增大了手工锉修量。
讲解完毕，谢谢！
加工中心刀具的选用
• 在加工中心上，其主轴转速较普通机高达的主 轴转速高1～2倍，某些特殊用途的数控机高达、 加工中心主轴转速高达数万转，因此数控机高 达用刀具的强度与耐用度至关重要。
• 一般来说，数控机床用刀具应具有较高 的耐用度和刚度，刀具高达抗脆性好， 有良好的断屑性能和可调易更换等特点 。
数控机床用于 零件内轮廓的最小 曲率半径ρ，一般取 R=(O.8～0.9)ρ。 ②零件的加工高度 H≤(1／4～1／6)R 保证刀具有足够的 刚度。 ③粗加工内型面时， 刀具直径可按下式
估算
数控加工曲面和变斜角轮廓外形时常用刀具：
1】鼓形刀和锥形刀 都可用来加工变斜角 零件，这是单件或小 批量生产中取代四坐 标或五坐标机床的一 种变通措施
高速切削刀具及刀柄概述
引言高速切削加工作为制造业中最为重要的一项先进制造技术，已经越来越受到人们的关注．随着高速切削加工的应用范围扩大，高速切削在制造领域的应用主要是加工复杂曲面，其中高速铣削（也称为硬铣削，可以把复杂形面加工得非常光滑。
加工表面粗糙度值很小、浅腔大曲率半径的零件完全可用高速铣削来代替电加工；对深腔小曲率半径的零件可用高速铣削加工作为粗加工和半精加工，而电加工只作为精加工。
这样可大大节约电火花和抛光的时间以及有关材料的消耗，这对保护环境的贡献是不言而喻的。
同时，极大地缩短了加工周期，提高了加工效率，降低了加工成本。
1 高速切削加工技术1.1 高速切削技术概述[2]1931年4月德国物理学家Carl.J.Saloman最早提出了高速切削（High Speed Cutting）的理论，并于同年申请了专利。
他指出：在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值之后，切削温度不但不会升高反而会降低，且该切削速度VC与工件材料的种类有关。
对于每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承受，切削加工不可能进行。
要是能越过这个速度范围，高速切削将成为可能，从而大幅度地提高生产效率。
由于实验条件的限制，当时高速切削无法付诸实践，但这个思想给后人一个非常重要的启示。
高速加工技术经历了理论探索，应用探索，初步应用和较成熟应用等四个阶段，现已在生产中得到了一定的推广。
特别是20世纪80年代以来，航空工业和模具工业的需求大大推动了高速加工的应用。
飞机零件中有大量的薄壁零件，如翼肋、长桁、框等，它们有很薄的壁和筋，加工中金属切除率很高，容易产生切削变形，加工比较困难；另外，飞机制造厂方也迫切要求提高零件的加工效率，从而缩短飞机的交付时间。
在模具工业和汽车工业中，模具制造是一个关键，缩短模具交货周期，提高模具制造质量，也是人们长期努力的目标。
高速切削无疑是解决这些问题的一条重要途径。
高速切削加工技术及刀具选择
科 技 视 界
科技・ 探索・ 争Ｉ 毫
高速切削加工技术及刀具选择
王新 成 （ 陕西 汉江 机床 有 限公 司 ， 陕西 汉中 ７ ２ ３ ０ ０ ３ ）
【 摘 要】 高速切 削加工机床与刀具 系统的设计及制造是高速切削加 工的基础 ， 高速加 工刀具 的结构设计与材料选用是高速切 削加 工的保
证 。本 文论述 了高速切 削加工技术的特点 ， 及 高速切 削加工技术 中高速切削刀具 系统选择 和刀具材料选 用方法。
【 关键词 】 高速切 削加工 ； ７ ／ － ｇ ． 系统 ； ７ ／ － ｇ ． Ｎ ＂ 料术的飞速发展 ． 非金属材料和复合材料的加工越 来越广泛 ． 新 型陶瓷材料及难加 工材料 的切 削加工不断涌 现 ． 要求机 械制造过程 的切削技术应满足高速 、 高精密 、 高可靠性 、 清洁、 安全 的 生产加工模式［ １ 高速切削是指用于高速度进行高效加工的一种先进 ］ 制造技术 ． 也是一项综合的高新技术∞ 。 在 高速切 削加工技术 的形成与 发展过程 中． 工件材料与刀具材料交替发展 ， 相互促成 ， 成为切削技术
的数控化率越来越高 。在高速切削加工技术 中， 高速切削加工机床 与 刀具系统 的设计及制造是基础 ． 高速加工刀具 的结构设计与材料选用 是保证［ ３ １ 因此 ． 加 强高速切削加 工技术及 刀具选择 的研究具有重要 的 实际意义 。
１ 高速切削加工 的技术特点
一
是． 高速切 削加工过程 中， 切削速度提高 。 单位时 间内材料切 除 率提高 ， 切 削加工 时间变短 ， 大 幅度提高加工效率 ， 降低加工成本 。二 是． 切 削加工 速度 提高 ． 切削力 随之减小 ， 有利于高速切削加工 刚度 较 差 的薄壁零件 。 三是 。 高速切削加工过程 中切屑以很高的速度排出 ， 带 走大量 的切削热 。 有利 于减小加工零件 的内应力 ． 减小零件 的热变形 ， 提 高加工精度 四是 ． 高速切削加工过程 中的刀具主要是 以超硬刀 具 的应用 为主 ． 有利 于实施 高速干切 削加工技术 。高速干切削就是在 切 削加工过 程中不 使用任 何切 削液的工 艺方法 。 是对传统切 削方 式的一 种技术创新 。它 相对 于湿切削 而言 ． 是一种从源头上控制污染 的绿 色 ３ 结束 语 切 削和清 洁制造 工艺 ． 它 消除了切 削液 的使用对外部系统造成 的环 境 高速切削加工技 术是一项全新 的、 正在发展 中的先进制造实用技 负面影 响。 目 前， 能实现高速干切 削的工件材料有铸铁 、 铝合金 、 滚 动 术。 非金属 材料 和复合材料 的高速切削是实现高精度 、 高效率 、 高稳定 轴 承钢 等材料零 件的加工 性和低表面粗 糙度切削加工 的重要技术途径 。 高速切 削加工技术主要 用于轻金属及 其合金 ． 新型 陶瓷材料及难加工材料的高速切削加工 ． ２ 高速切 削加工技术 的刀具选择 以及用于精密 、 超精密及光学元件 的高精加工 。随着高速切削技术的 刀具 技术是 实现高速切 削的重要保证 。正确选择刀具材料 ， 合 理 深人研究 ， 目 前 国外航 空 、 航天 、 汽车 、 模 具制造业 已广泛应 用高速切 设计 刀具 系统对 于提高加工质 量、 延长 刀具寿命 和降低加工成 本起 着 削加工技术 ， 并 取得很好 的经济效益 。 随着国家科技重大专项的实施 ． 重要作用 实际生产 中． 高速切削加工时既要保证加工精度 ． 又要保证 我国的高速切 削技术 正在发生 突破性和跨越式的发展。同时 。 国内超 高的生产 率 ． 还要保证安全 可靠 ， 因此 ， 高速切削刀具系统必须满足很 硬材料及工具制造企业 正在抓住我 国制 造业结构转型 的大好 发展 机 高的几何精度 和装夹重 复精度 、 很 高的装夹刚度 和高速运转 时安全 可 遇 ． 针对高速切削超硬 刀具技术开展产业化 开发 ． 特别是具有 自主知 靠 。高速 切削要 求刀具 材料具 有高硬度 、 高强度 和高耐磨性 ； 高韧 度、 识产权的高速 切削超 硬刀具技术 的开发 ． 努力加大 自身企业 的技术 开 良好 的耐热 冲击性 ； 高热硬性 、 良好 的化学稳定性 。 超 硬刀具 材料应用 发投 入力度， 以 促进我国 高速切削技术的 快速推广 应用。 ● 于高速 切削是保证高 的生产 率的前提 ． 因为 ． 超硬 刀具 高速切削技术 的应用不仅可 以提高 产品的切 削速度 和加工效率 ． 而且可 以确保 产品 【 参考文献】 的高精 度和一致性 ． 提高产品的加工质 量以及加 工产 品的高科 技含量 ［ １ ］ 席 俊杰 ， 徐颖． 高速 切削技术 的发 展及应用［ Ｊ ］ ． 制造业 自动化 ， ２ ０ ０ ５ ， ２ ７ （ １ ２ ） ： 和高附加值Ｈ 。 同时还将大大减少传统高速钢 、 硬质合金工具对钴 、 钨、 ２ ６ － ２ ９ ． 钽、 铌 等贵金 属的资源消耗 ， 并 可降低单位产 品加工 能耗［ ５ ３ 。 ［ ２ ］ 王 瑾． 绿色 制造技 ７ ｆ 期械工 业中 的 应用 研衄 商 现 代化， ２ ０ ０ ６ （ ２ ３ ） ： ２ １ ４ － ２ １ ５ ． ３ ］ 邓福铭 ， 卢学军． 我国超硬刀具 高速切削技术发展现状 问题及前 景［ Ｊ 】 ． 硬质合 目 前． 高速切 削加工技术 的刀具选择 主要是刀具材料 的优 化和制 ［ ２ ０ １ ０ ， ２ ７ （ ４ ） ： ２ ４ ２ — ２ ４ ６ ． 备技术 。 一是 ． 金刚石和类金刚石涂层的刀具的制备及应 用。 金刚石是 金 ， ４ ］ 王瑾， 赵亮． 超硬涂层材料性能及其应用研究叨． 铸造技术 ， ２ ０ １ ３ ， ３ ４ （ ６ ） ： ６ ８ ３ － ６ ８ ５ ． 目 前 自然界中最硬 的物质 ． 它的硬度和 弹性 模量极高 ． 而摩擦 系数很 ［ ［ ５ ］ 解念锁 ， 王瑾． 我国硬 质合金工业发展现状与资源保 护［ Ｊ ］ ． 中国钨业 ， ２ ０ ０ ６ ， ２ １ 小。 具有很好 的耐磨性 ． 因此对 于超硬材料 的高速切削加工 ． 金 刚石 车 （ ３ ） ： ４ — ６ ． 刀 和具有 金刚石涂层 的高速钢 和硬质合金刀具是唯一切削刀具 金刚 ［ ６ ］ 于杨 ， 解念锁． 先进 表面工程技术及应用研究 ［ Ｊ ］ ． 科技创新导报 ， ２ ０ ０ ９ （ ３ １ ） ： ７ ８ ． 石涂层不 仅能够 提高 刀具使用 寿命几 十倍 ． 而且能够满 足高精 度机械 零件 的加工要求 在小直径的钻头上沉积金刚石涂层 可使其 切削性 能 ［ 责任编辑 ： 王迎迎 ］ 增强并延长钻头使用寿命 １ ０ 倍 以上 ．可 以很好应用到难加工材料 切
高速铣削刀具及切削参数的选择
高速铣削刀具及切削参数的选择摘要：通过等效类比的方法研究了高速铣削刀具选择的一般原则。
推导了球头铣刀的有效直径和有效线速度的计算公式，以此进一步确定转速，通过试验的方法测定了径向铣削深度和每齿进给量对表面粗糙度的影响。
关键词：高速铣削刀具；有效直径；有效线速度；切削参数；表面粗糙度作者：宋志国，宋艳，常州信息职业技术学院0 引言传统意义上的高速切削是以切削速度的高低来进行分类的，而铣削机床则是以转速的高低进行分类。
如果从切削变形的机理来看高速切削，则前一种分类比较合适；但是若从切削工艺的角度出发，则后一种更恰当。
这是因为随着主轴转速的提高，机床的结构、刀具结构、刀具装夹和机床特性都有本质上的改变。
高转速意味着高离心力，传统的7∶24锥柄，弹簧夹头、液压夹头在离心力的作用下，难以提供足够的夹持力；同时为避免切削振动要求刀具系统具有更高的动平衡精度。
高速切削的最大优势并不在于速度、进给速度提高所导致的效率提高；而是由于采用了更高的切削速度和进给速度，允许采用较小的切削用量进行切削加工。
由于切削用量的降低，切削力和切削热随之下降，工艺系统变形减小，可以避免铣削颤振。
1 刀具的选择通常选用图1所示的3种立铣刀进行铣削加工，在高速铣削中一般不推荐使用平底立铣刀。
平底立铣刀在切削时刀尖部位由于流屑干涉，切屑变形大，同时有效切削刃长度最短，导致刀尖受力大、切削温度高，导致快速磨损。
在工艺允许的条件下，尽量采用刀尖圆弧半径较大的刀具进行高速铣削。
图1 立铣刀示意图随着立铣刀刀尖圆弧半径的增加，平均切削厚度和主偏角均下降，同时刀具轴向受力增加可以充分利用机床的轴向刚度，减小刀具变形和切削振动（图2）。
图2 立铣刀受力示意图图3为高速铣削铝合金时，等铣削面积时两种刀具的铣削力对比。
刀具为直径Φ10mm的2齿整体硬质合金立铣刀，螺旋角30度。
刀尖圆弧半径为1.5mm和无刀尖圆弧的两种刀具。
图3 刀尖圆弧半径对铣削力的影响铣削面积同定为a，a p·a e=2.Omm2。
高速加工及其刀具选用实践
市场竞 争 日益激烈 ， 商家 对时间和成本效益 的要 求变得越 来越高 ， 对零部件或产 品质量提 出较高要求 ， 迫使研发机构开发 新 的加工手段 和生产技术 ，高速 加工提供 了解决时间和成本效
益 的途 径 。
高的公 差等级和几何精度 ，刀具每刃均匀分布 的切屑去除率还 可 以保证恒定 而 比较高 的生产 率 ， 当ａ ｅ ／ ａ ｐ恒定 时 ， 切 削速 度和 进给速度将 处于恒定水平 ，在切削刃上将存在较小 的机械变化 和工作负荷 ， 从而提高刀具寿命 。
２ ０ １ ４ ． Ｎ０ ． ０ １
机 械 与 自动化
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
高速加工及其刀具选用实践
包 中碧 摘
一
马
睿 渝北 ４ ０ １ １ ２ ０ ）
在模具制造行业 ，高速加 工技术适合粗加工 和精加工 ， 合
适 的工件加工尺寸为 ５ ０ ０ ｍｍ × ５ ｏ ０ ｍｍ × ２ ｏ ０ ｍｍ （ 长、 宽、 高） ， 最 大尺
淬硬钢进 行精 加工 时 ， 切削参数通常 比普通加工高 出 ４ － ６倍 ， 如 通过一次装夹加工就获得合格零 。 切 深较浅 ， 对 于高速加工 应用来说 ， 步距和 最大切 削深度
ａ 以及每层下刀深度 ｈ 与常规机械加工相 比要小 。因此一般情
况下材料去除率 Ｑ 比较小 。但在铝材和其他非铁材料 的特形铣
削加工 中 ， 材料去除率 Ｑ会很大。 ２ 高 速 ｍ Ｔ是 制 造 业发 展 的 必然 趋 势
（ 重庆工业职业技 术学院． 重庆
要： 高速加 工不是 一种 简单的高转速 、 高切 削速度加 工． 是 采用非常规方 法和制造装备 实现 的， 高速加工设备 的主轴转速 不
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去 除 率很 高 ，这 种 加 工 就 是 高 速 加 工 。 在 过 去 ６ 进行 抛 光 ，并 最好 是 采 用高 速 加工 方 式 。还 有 越来 ０
年 的时 问里 ，高速 加 工 已经 在 很 宽范 围的金 属 和非 越多 需要 进 行 机 加工 的薄壁 工 件 （ 医疗 设 备 、电子
（ ）生 产设 备 ７
切 削材料 、夹具 、机 床 、控 制
器等 的 强 劲 发 展 ，特 别 是 Ｃ Ｄ／ ＡＭ 以 及 设 备 等 Ａ Ｃ 方 面 的发 展 ，开辟 了只能 用 新生 产方 法 和 技术 才 能
（ ）为 了存 续 市场 上 日益激 烈 的竞 争 一直 都 满 足 相应 要 求 的可 能性 。 １ 在 不 断设 定 新 的标 准 对 时 间 和成 本 效益 的要求 变 ２ 高 速加 工 的 含意 ． 得 越来 越 高 。这 已经 迫使 人 们 必须 开 发新 的过程 和 （ ）高 速加 工 的原 始 定义 １ 索罗 门理论 “ 用 采 生 产 技术 。高 速加 工 为此 提 供 了希 望 和解 决 途径 。 较 高 的切 削 速度 ” 在 １ ３ ９ １年 获得 了一项 德 国 专利 ， （ ）材 料 新 材 料和 难 加工 材 料 的发 展 更加 突 在该 理 论 中他 指 出 ： “ ～ 定 的 切 削 速 度 （ ２ 在 比常规 ｐ＼
定 义 高速 加 工 。
（ ）结 构 和开 发 在 当今 的竞 争 中 ，其 中一 个 ５
主 要 特点 就 是利 用 新 颖方 面 的 价值 而 出售 产 品 。汽
车 的平 均 产 品使 用 寿命 周 期 为 ４年 ，计算 机 及其 附
件 为 １ ５年 ，手 机 为 ３个 月 … … 。 这 些 结 构 方 面 的 ．
维普资讯
高 速 力 工 及 其 刀 具 选 用 口
山 特 维 克 （ 国 ）有 限 公 司 中 （ 京 １００ ） 北 ０ ０ ４
高 速 加 工 （ Ｍ ）通 常 指 的是 在 合 理 的 速 度 颖 的 ，也具 有 优 化 的 功 能 和 特 征 。早 期 的 设 计 中 ， ＨＳ
出了 开辟 新 的加 工方 法 的必 要性 。航 空工 业 采用 自 加 工高 ５ ０倍 ）下 ，在 切 削刃 处 的切 屑 去除 温度 ～１
６ ２
赠 用 耐 热 和不 锈钢 合 金 。汽 车 工业 具 有 不 同的 将 会开 始 降 低 … … （ 图 ） ”结 论 是 ： “ 种 高 速 附 。 这 双 金属 复 合 材料 、密 实石 墨 铁 以及 用量 越来 越 大 的 加工 将 有 可 能 ，在较 高 的 切 削速度 下 采用 普 通 刀具 铝 材 。模具 行 业 主要 要 面 临 的 问题 是加 工高 度 淬 火 进行 加 工 而提 高 生产 率 … … 。 ” 的工 具 钢 ，从 粗 加工 直 到 精加 工 。 很 遗 憾 ，现 代 研 究 却 没 有 能 够 完 全 证 实 该 理 （ ）质量 对零 部 件 或产 品质 量提 出较 高 要求 论 。现 实 中确 实 存 在这 样 的现 象 ，即对 于不 同的材 ３ 是激 烈 竞 争 的 结 果 。如 果 将 高 速 加 工 技 术 适 当 应 料 ，在 以 一定 的切 削速 度进 行 切 削 的切 削 刃上 ，温
金 属工 件材 料 上得 到 应用 ，包 括对 要 求 采用 特定 表 元 件 、国 防产 品 和计 算 机零 件 等 ）实 例 。
面 拓 扑 结 构 的 零 部 件 进 行 的 生 产 以 及 硬 度 为 ５ ＨＲ ０ Ｃ或 ５ ＨＲ ０ Ｃ以上 材 料 进行 的加工 。 １ 高 速 加工 是 制造 业 发展 的需 要 ．
本 高 昂 而费 时 的 Ｅ ＤＭ （ 电火 花 加工 ）过 程 。
切 速 ／ ・ｉ 削 度 （ ｒ ） ｍａ ｎ
速 加 工 的定 义必 须 基 于其 他 因素 。 有 关 高 速 加 工 的讨 论 在某 些 程度 上 是 混 淆 的。 如 今 存 在许 多 意见 、许 多说 法 和许 多 不 同 的方 式来
快 速发 展 以及 产 品方 面 的迅 速发 展 其前 提 之 一就 是
高 速加 工 技术 。
（ ）真 实 的切 削 速度 由于 切 削速 度 既与 主轴 ２ 转 速 有关 ，也 与刀 具直 径 有关 ， 因此 高 速 加工 应该
（ ）复 杂 的产 品 在零 部件 方 面 ，多 功 能表 面 被 定 义为 超 出 一 定 水 准 的 “ 实 的切 削速 度 ” 切 ６ 真 。
机 和较 高 的表 面 进 给 速 度 下 进 行 的 立 铣 加 工 。 例 如 ， 可 以用 手 或机 器 人 （ 械手 ）进行 抛 光处 理 。而采 在 铝 制 飞机 框架 部 分 掏槽 的特 形铣 削加 工 中 ，材料 用新 型 、较 复 杂 结构 的蜗轮 叶 片就 必 须通 过 机 加工
用 ，则 可 以在 这方 面提 供解 决 方 案 。可 以替代 手 动 度有 相 对 的 降低 。对 于 钢和 铸 铁 而言 ，这 种 温 度降 精加 工 就是 一 个 实例 。特 别是 对 于具 有 复 杂三维 几 低 的 程 度 较
何形 状 的模 具 或零 部 件 ，这一 点 尤 其如 此 。
小 。 而 对 于
（ ）工 艺 通 过 高 速 加工 ，可 以在 很 大程 度上 铝 和 其 他 非 ４ 满 足 这 样 的需 求 ，即通 过减 少 装 夹次 数 和 简 化流程 铁金 属 材 料 ， （ 后勤 ）而缩 短 加工 时 间 。 在模 具 行 业 中一 个 典 型 这 种 温 度 降 的 目标 是 通 过 一次 装 夹 而对 完 全硬 化的小 尺 寸模 具 低 的 程 度 较 完 全 加工 好 。通 过 高 速 加工 还 可 以减 少甚 至 免 除成 高 。 因 此 高