刀具的种类

刀具的种类、材料与选用

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用]

一、刀具种类

(一)刀具分类

由于机械零件的材质、形状、技术要求与加工工艺的多样性,客观上要求进行加工的刀具具有不同的结构与切削性能。因此,生产中所使用的刀具的种类很多。刀具常按加工方式与具体用途,分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具与磨具等几大类型。刀具还可以按其它方式进行分类,如按所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)刀具与金刚石刀具等;按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具与复合刀具等;按就是否标准化分为标准刀具与非标准刀具等。

(二)常用刀具简介

1、车刀

车刀就是金属切削加工中应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔,也可用于切槽与切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀与机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀与可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定,工人不必磨刀,所以在现代生产中应用越来越多。

2、孔加工刀具

孔加工刀具一般可分为两大类:一类就是从实体材料上加工出孔的刀具,常用

的有麻花钻、中心钻与深孔钻等;另一类就是对工件上已有孔进行再加工的刀具,常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。例如,下图示标准高速钢麻花钻的结构。工作部分(刀体)的前端为切削部分,承担主要的切削工作,后端为导向部分,起引导钻头的作用,也就是切削部分的后备部分。

3、铣刀

铣刀就是一种应用广泛的多刃回转刀具,其种类很多。按用途分有:1)加工平面用的,如圆柱平面铣刀、端铣刀等;2)加工沟槽用的,如立铣刀、T形刀与角度铣刀等;3)加工成形表面用的,如凸半圆与凹半圆铣刀与加工其它复杂成形表面用的铣刀。铣削的生产率一般较高,加工表面粗糙度值较大。

4、拉刀

拉刀就是一种加工精度与切削效率都比较高的多齿刀具,广泛应用于大批量生产中,可加工各种内、外表面。拉刀按所加工工件表面的不同,可分为各种内拉刀与外拉刀两类。使用拉刀加工时,除了要根据工件材料选择刀齿的前角、后角,根据工件加工表面的尺寸(如圆孔直径)确定拉刀尺寸外,还需要确定两个参数:(1)齿升角a f[即前后两刀齿(或齿组)的半径或高度之差];(2)齿距p[即相邻两刀齿之间的轴向距离]。

5、螺纹刀具

螺纹可用切削法与滚压法进行加工。

6、齿轮刀具

齿轮刀具就是用于加工齿轮齿形的刀具。按刀具的工作原理,齿轮分为成形齿轮刀具与展成齿轮刀具。常用的成形齿轮刀具有盘形齿轮铣刀与指形齿轮刀具等。常用的展成齿轮刀具有插齿刀、齿轮滚刀与剃齿刀等。选用齿轮滚刀与插齿刀时,应注意以下几点:

(1)刀具基本参数(模数、齿形角、齿顶高系数等)应与被加工齿轮相同。

(2)刀具精度等级应与被加工齿轮要求的精度等级相当。

(3)刀具旋向应尽可能与被加工齿轮的旋向相同。滚切直齿轮时,一般用左旋齿刀。

7、自动线与数控机床刀具

这类刀具的切削部分总的来说与一般刀具没有多大区别不同情况,只就是为了适应数控机床与自动线加工的特点,对它们提出了更高的要求。

车刀拉刀螺纹刀具

(梳刀)

齿轮刀具

(盘形铣刀)

孔加工刀具

(麻花钻)

铣刀

二、刀具材料

刀具切削性能的好坏,取决于构成刀具切削部分的材料、几何形状与刀具结构。刀具材料对刀具使用寿命、加工效率、加工质量与加工成本等都有很大影响,因此要重视刀具材料的正确选择与与合理使用。

(一)刀具材料应具备的性能(见P14)

1、高的硬度与耐磨性

刀具材料要比工件材料硬度高,常温硬度在HRC62以上;耐磨性表示抵抗磨

损的能力,它取决于组织中硬质点的硬度、数量与分布。

2、足够的强度与韧性

为了承受切削中的压力冲击与韧性,避免崩刀与折断,刀具材料应具有足

够的强度与韧性。

3、高耐热性

刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度与韧性得能力。

4、良好的工艺性

为了便于制造,要求刀具材料有较好的可加工性。如,切削加工性、铸造性、锻造性与热处理性等。

5、良好的经济性

(二)常用的刀具材料

目前,生产中所用的刀具材料以高速钢与硬质合金居多。碳素工具钢(如T10A、T12A)、工具钢(如9SiCr、CrWMn)因耐热性差,仅用于一些手工或切削速度较低的刀具。

高速钢

➢定义:就是一种加入较多的钨、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。

➢性能:有较高的热稳定性;有较高的强度、韧性、硬度与耐磨性;制造工艺简单,容易磨成锋利的切削刃,可锻造。就是制造钻头、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等的主要材料。

➢分类:

按用途分:通用型高速钢与高性能高速钢;

按制造工艺分:熔炼高速钢与粉末冶金高速钢。

1、通用型高速钢

钨钢:典型牌号为W18Cr4V,有良好的综合性能,可以制造各种复杂刀具。

钨钼钢:典型牌号为W6Mo5Cr4V2,可做尺寸较小、承受冲击力较大的刀具;热塑性特别好,更适用于制造热轧钻头等;磨加工性好,目前各国广泛应用。

2、高性能高速钢

典型牌号为高碳高速钢9W18Cr4V、高钒高速钢W6MoCr4V3、钴高速钢

W6MoCr4V2Co8与超硬高速钢W2Mo9Cr4Co8等。适合于加工高温合金、钛合金与超高强度钢等难加工材料。

3、粉末冶金高速钢

用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水,直接得到细小的高速钢粉末,高温下压制成致密的钢坯,而后锻压成材或刀具形状。适合于制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具(如滚刀、插齿刀)、精密刀具、磨加工量大的复杂刀具、高动载荷下使用的刀具等。

硬质合金

由难熔金属化合物(如WC、TiC)与金属粘结剂(Co)经粉末冶金法制成。

硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料(约占50%)。如大多数的车刀、端铣刀以至深孔钻、铰刀、拉刀、齿轮刀具等。

具有高耐磨性与高耐热性,但抗弯强度低、冲击韧性差,很少用于制造整体刀具。它还可用于高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料。

ISO将切削用的硬质合金分为三类:(各种牌号的应用范围见p16表1、1)

1、YG(K)类,即WC-Co类硬质合金

2、YT(P)类,即WC-TiC-Co类硬质合金