刀具基础技术培训(ppt 42页)

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曲柄杠杆式
➢ 特点 ➢ 曲杆式夹紧系统 (P) ➢ 刀片夹紧可靠 ➢ 更换刀片简单迅捷 ➢ 排屑冷却效果最好 ➢ 提供正型和负型刀杆 ➢ 首选加工工件材料为：不锈钢，钛合计
，铝合金 ➢ 推荐使用于长铁屑工件材料和对冷却系
统要求严格的工件
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螺钉式锁紧式
➢ 优点：
甚至小型刀片也可用此方 法夹紧
铸铁，甚至带有断续切削和变化的切削
余量
➢ 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vc = 500 - 1500 m/min HB 220-240: vc = 400 - 1200 m/min HB 250-280: vc = 300 - 800 m/min ➢ 进给率 fz = 0,15 - 0,25 mm ➢ 切深: ap < 5 mm ➢ 干式加工和湿式（加切削液加工）加工
具
➢ 缺点
价格高
➢ 应用
通常用于小尺寸刀具
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焊接式硬质合金刀具
➢ 优点：
精度高 制造工艺比较简单
➢ 缺点
通常有残余焊接应力存在，限 制了其切削速度的提高
不能应用镀层技术
➢ 应用
通常用于需要长切削刃的精加 工刀具
用于传统机床和低速加工
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可转位刀具的概念
➢ 可转位刀具
将预先加工好并带有若 干个切削刃的多边形刀 片
➢ 硬质合金很硬。其主要碳化 物有：
➢
- 碳化钨 (WC)
➢
- 碳化钛 (TiC)
➢
- 碳化钽 (TaC)
➢
- 碳化铌 (NbC)
➢ 在大部分情况下，钴作为粘 结相使用。
在硬质合金工厂，硬质合金需经过混合、压制和烧结。
硬质合金的分类根据ISO标准进行。这种分类的依据是工件的材料类别( P, M, K)。
d值允许偏差
0.05
0.08 0.1 0.13 0.15
8
刀片的刃长5
表示刀片主切削刃长度，用两位数代表，取理论长度的整数部分。 •如舍取小数部分后只剩下一位数字，则必须在数字前加一个“0”。
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刀片的厚度6 表示刀片主切削刃到刀 片定位面的距离，用两 位数代表，取理论长度 的整数部分。
•如舍取小数部分后 只剩下一位数字， 则必须在数字前加 一个“0”。
➢ 应用领域：铸铁加工/汽车工业.
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立方氮化硼CBN
➢ 氮化硼的化学组成和石墨非常相似, 颜色为白色， 晶格为密排六方晶格，象石墨一样的低硬度。
➢ 立方氮化硼刀片是由立方氮化硼细小颗粒在氮化 钛等基体材料上通过压力烧结方式制造出来的。
➢ 石墨经高温高压处理变成人造金刚石，用类似的 手段处理氮化硼（六方）就能得到立方氮化硼。 立方氮化硼是六方氮化硼的同素异形体，是人类 已知的硬度仅次于金刚石的物质。
4.76
-
5.56(6.0)
6.35 7.94(8.0)
0.08
0.11
9.525(10.0)
12.7(12.0)
0.13
0.15
15.875(16.0) 19.05(20.0)
0.15
0.18
25.4(25.0) 31.75(32.0)
0.18 0.2
-
刀尖角=35?
-
0.15 0.2 0.27 -
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金刚石材料
➢ 碳元素被组成两种不同的晶格形式, 密排六方晶格的软 石墨和众所周知的最硬的刀具材料立方晶格的金刚石。
➢ 金刚石主要存在于沉积岩中。当被开采出来的时候，金 刚石主要积聚在金伯利岩石之中。此外金刚石也存在于 河流沉积物中。
➢ 金刚石有天然的和人造的两种，都是碳的同素异形体。 人造金刚石是在高压高温条件下，借合金触媒的作用， 由石墨转化而成的。金刚石硬度极高，是目前已知的最 硬物质，其硬度接近于 10,000HV，而硬质合金的硬度 仅为1,060～1,800 HV ）。
•当刀片厚度的整数 相同而小数部分值 不同，则将小数部 分大的刀片的代号 用“T”代替“0”， 以示区别。
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刀具材 料
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刀具基体材料分类
刀具基体材料
工具钢
硬质合金
碳素工具钢
普通颗粒硬质合金
细颗粒硬质合金
合金工具钢 高速工具钢
普通高速钢
钨基硬质合金 钛基硬质合金
高性能高速钢
低合金高速钢
粉末冶金高速钢
•减少磨擦 提高加工表面质量
•钝圆半径值小，切削刃锋利
•VB相同时磨损体积大 提高刀具耐用度
•大后角的缺点：
•相同磨损体积时NB大 精加工不宜采用
NB
•刀头强度低
•散热体积小
VB
a0
a1
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主偏角概述
不论是主偏角、副偏角、 过渡刃偏角或其他切削 刃的偏角，它们的共同 功用是使刀具的各条切 削刃有合理的分工、联 结与配合，保证合理的 刃形和切削图形，同时 保证刀尖部位具有一定 的强度和散热体积、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。
n 1000Vc
d
而切削速度：
Vc
dn
1000
进给速度：
Vf n f
n —转速，r/min d —工件直径，mm
Vc—切削速度，m/min f —进给量，mm/r
5
可转位刀片
6
刀片形状1
相等
边特性 不相等
圆形
相 等
角 特 性
不 相 等
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刀片公差3
内切圆基本尺寸 刀尖角≥60?
刀尖角=55? m值允许偏差
3
切削运动 V
Vc
➢ 主切削运动
通常由机床主轴的旋转形成
衡量参数: (主)切削速度Vc
Vf
➢ 进给运动
刀具与工件之间附加的相对运动
配合主运动依次地或连续不断地维
持切削
衡量参数: 进给速度Vf ➢ 合成运动
由主切削运动和进给运动按矢量方式叠 加
衡量参数: 合成切削速度V 4
转速： 切削速度计算(以车削为例)
超细颗粒硬质合金
陶瓷
氧化物陶瓷 氮化物陶瓷
混合陶瓷
超硬材料
立方氮化硼 金刚石
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一般刀具材料对比 切削材料性能比较图
CBN PCD
硬度
氧化物 陶瓷
氮化物 陶瓷
镀层硬质合金 未镀层硬质合金
镀层超细颗粒 硬质合金
超细颗粒 硬质合金
镀层HSS HSS
韧性 13
➢ 优点： 高速钢刀具材料
➢ 强度高 ➢ 韧性好
由于需要夹紧元件，刀片的一部分 被覆盖，因而容屑槽小，排屑不畅。
导热性差。 因可转位刀片定位低，承受交变弯
曲应力，使可转位刀片耐用度降低。
➢ 使用说明：
可转位刀片可带孔或不带孔夹紧
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硬质合金刀 具结构比较
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整体硬质合金刀具
➢ 优点：
刚性特别好 精度高 可应用镀层技术 制造工艺简单 易于制造多刃刀具和小尺寸刀
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•主偏角大的优点：
主偏角的影响
•减少吃刀抗力 减小工艺系统的弹性变形和振动
•易于断屑
•孔加工有利于切屑沿轴向顺利排出
•主偏角大的缺点：
f
•铣削时径向力大，刀具变形大
•表面粗糙度差
•切削负荷集中，容易磨损
•进给抗力大
•刀头强度低
•散热体积小
ap f
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刀片夹 紧方式
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夹紧方式的影响
➢ 夹紧可靠性 ➢ 排屑 ➢ 操作方便性
高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等 合金元素的高合金工具钢。 别名：
➢ 性能比较稳定
（风钢）良好的淬透性，空气中冷却就可淬硬。 （锋钢）刃容锋利。
➢ 工艺性好，制作 （白钢）磨光后，表面光亮。
形状复杂刀具，
大型成型刀具
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硬质合金切削材料
➢ 硬质合金是一种主要由不同 的碳化物和粘结相组成的粉 末冶金产品。
用机械夹固的方法夹紧 在刀体上
当一个切削刃磨钝了后， 只要
• 将刀片的夹紧松开 • 转位或更换刀片 • 使新的切削刃进入工作位
置 • 再经夹紧就可以继续使用
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可转位硬质合金
➢ 优点：
切削刃空间位置相对刀体固定不变
• 节省了对刀等所需的辅助时间 • 提高了机床的利用率
经济性好
• 辅助时间少，提高了工效 • 刀体可重复使用
➢ 金刚石刀具既能胜任硬质合金、陶瓷、高硅铝合金等高 硬度、耐磨材料的加工，又可用以切削有色金属及其合 金和不锈钢．但它不适合加工铁族材料。这是由于铁和 碳原子的亲和性产生的粘附作用而损坏刀具。
➢ 大颗粒金刚石分单晶和聚晶两种。所谓聚晶就是由许多 细小的金刚石晶粒（直径约在 1～ 100 m之间）聚合 而成的大颗粒的多晶金刚石块，而晶粒的无定向排列， 使其具有优于天然金刚石的强度和韧性。
•能抑制积屑瘤
•不易振动
•大前角的缺点
•刀头强度低
•散热体积小
•弯曲应力，易造成崩刃
•不易断屑
a 拉应力 b 压应力
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后角概述
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。
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•大后角的优点：
后角的影响
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陶瓷刀片材料
➢ 高硬度 ➢ 高耐磨性 ➢ 化学稳定性优良，与被加工材料的化学亲和性小 ➢ 摩擦系数低 ➢ 在790℃的高温下，陶瓷仍能保持较高的硬度 ➢ 能用于高速切削或高速重切削
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氮化硅陶瓷 Si3N4
➢ 氮化硅陶瓷 Si3N4的金相颗粒结构显示 氮化硅的须状晶体，具有高的韧性、抗