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CNC铣削加工基本知识
Leabharlann Baidu 内容
一.CNC机台认识 二.刀具认识 三.刀具材质&镀层 四.刀具几何 五.刀具种类 六.注意事项 七.CNC工件设计要点
一.CNC机台认识
一.CNC机台认识
二.刀具认识
二.刀具认识
端刀
球刀
圆鼻刀
舍弃式
舍弃式盘刀
T型刀
倒角刀
成型刀
二.刀具认识
钻头
丝锥(攻牙用，前端引导部，随着 头攻、二攻会有两到三牙的不饱牙。)
较小之间隙角具 有较强之切刃
零或负的间隙角会使 刀腹在工件表面上拖 滞而阻止刀具之切入
较大间隙角之切刃 会较尖鋭但是脆弱
四.刀具几何
此为铣刀之刀槽成螺旋状 ,可分为左螺旋及右螺旋两
种 ,如下 。在切削时当刃刃进入工件时,如右下图切
削力 F会瞬间增至最大,当刀刃离开工件时, 切削力急
速降低,此为造成切削时发生震动的原因。螺旋角此
三.刀具材质&镀层
左边的图表显示出自1900年后至今 , 由于刀具技术的发展使得切削时间缩短了100 倍 。而在1960年之后,因为镀层刀具的出现,缩短了四倍的加工时间
四.刀具几何
刀具之能切削金属的基本要件乃为刀具须比被切削材硬,且被切削材要有 足够之力量予以固定,以使刀具施力时能切入工件。这些要件满足后其次 就是有足够之动力以克服工件材料之阻力,除此之外,刀具的几何形状也会 影响实际的切削效果甚至结果 。选择适当的刀具几何可以增加刀具的寿 命、维持加工精度、减少切削之动力…等等 。常见之刀具相关几何如下: 1、刀具刃角 2、间隙角 3、排屑槽 4、过中心、未过中心刀具 5、刀刃数目
三.刀具材质&镀层
1、刀具材质 近代机制生产能力不断的大幅提高,尤其在大量生产的工作要求下,从事于大量 且高速的切削工作 。为发挥高性能工作母机应有之生产工作效能,则切削刀具 尤须密切的配合 。为了发挥刀具之切削能力,故刀具材料需有显着之进展与改 良,目前使用之各种刀具材料均有其特性以适应各种不同加工的要求 。一般刀 具材料必须具备的性能为生产制造费用须最低、具有高温之抵抗软化的能力 、低的摩擦系数、较高的抵抗磨耗性质,导热性良好、充分的韧性以及耐冲击 性等等,一般使用的刀具材料有下列几种 : A:高速钢 B:烧结式般化物 (硬质合金) C:陶瓷刀具 D:多晶钻石刀具 CBN刀具
的螺旋角有30°、38°、45°、60° 。
Helix Angle
FH
左旋切削及左螺旋角铣刀 右旋切削及右螺旋角铣刀
Fv
F
四.刀具几何
排屑槽
切削加工中切层之排出,理想的状况是切屑流出时不致干扰或刮伤工件表面或撞 击刀具和伤害到工作者 , 所以切屑要能够自然断裂成小碎段并且排出至其他地 方 。故切屑之控制不仅要考虑切屑的流向,而且须使切屑自动断裂 。为达到此 要求,一般会在刀顶面上作一种设计,能够自动限制切屑长度的机构称之为排层 槽或断屑槽。其目的为使切屑能够急速卷曲,藉卷曲的应力迫使切屑断裂 。一 般的排屑槽设计如下: 槽寛W: 使产生切屑时形成卷曲,若槽寛太大,则卷曲半径较大,产生的卷曲应力不 足以折断屑;若太小,则反之,产生之应力过大时,易使切刃崩裂 。 槽深H :影响切 屑流出的稳定性,若太深则切屑流向槽肩时之卷曲所需的力量较大,易引起刀刃 破裂;若太浅则切层可能未流至槽肩时即自行离去,使切屑流向不易控制 。 槽肩R:为切屑由断层槽卷起作用之部位,关系卷起时之顺畅与否,直接影响卷曲力 之大小,若半径太大则切屑易滑上,卷曲应力可能不足以将切屑折断; 若半径太小, 切屑易被堵塞滑上不易,将产生极大的挤压应力 。
适中
太大
排屑槽之构造
四.刀具几何
过中心、未过中心刀具 舍弃式圆鼻刀在制作时,通常刀具直径D会比刀刃R角大许多,所以在其底部中间 的位置刀刃会未过中心而出现无刀刃区域,也就是说这个区域无切削能力,如左 下图 。当碰到在加工孔或凹槽形状的工件时,这时会发生右下图的加工间题 。 虽然刀具的大小可以进入这些区域 , 但是因为刀刃未过中心 , 所以刀 刃会切削 不到中间的料而留下图中黄色柱状的余料,随着越往深处加工,此余料的高度会 增加,最后撞到刀具的底部造成刀具损壊 。而过中心刀具则是其刀刃过中心,所 以没有这样的问题,因此又称钻孔刀具 。
时的作用可避免切削力过于集中某个方向,让切削力
分散于其他两个方向一水平分力FH 以及垂直分力Fv 。当螺旋角lr越小时,水平分力FH 会变大,造成切削 时刀具摆动;螺旋角y越大时, 垂直分力Fv会变大,在切
螺 旋 角
削时要是挟持刀具的力量不够时,刀具可能会从刀把
中脱离,当刀具在高速旋转时这是非常危险的 。常见
三.刀具材质&镀层
2、镀层 由于工程材料不断持续的发展,在1960年之后,陆续开发出新一代的合金材料 。这些新材料不仅有高强度,而且具有高磨损性甚至有极高的化学性质,在切削 时会与切削刀具产生化学作用造成侵蚀现象 。除此之外,在时间及成本降低的 要求下,高速切削正逐渐被人们广泛的接受 。因此以往的刀具材料已不敷人们 的需求 。在因应如此严格的需求下,发展出刀具材料再加上镀层保护 。具有镀 层保护的刀具其寿命将近是一般没有镀层刀具的10倍,常见的刀具镀层有下列 几种: A:uncoated未镀层 B:TiN 氮化钛 C:TiCN氮碳化钛 D:TiAIN氮铝钛 E: Al2〇3氧化铝
四.刀具几何
刀具刃角 科角的改变可由正値变化到负値,如下图所示 。以切削力与所需之动力来看, 正科角所形成的刀尖角度较小,刀具能够轻易切入工件,而且切屑流出排除顺 畅,可减少切削压力,所以切削效率较大 。但太大的正斜角形成尖鋭的刀尖,故 刀口较脆弱易于磨耗或崩裂 。负科角则反之具有较强之切刃 ,刀口强度较大 适合切削高强度的材料 。
斜角Rake Angle
正一斜角
零斜角
负一斜角
四.刀具几何
间隙角 又称之为离隙角,均为正値 。其作用为刀具切入工件时,避免刀腹与工件表面 产生么擦或物理现象之干扰现象,如下图 。小的间隙角给予切刃有较大的支 撑,一般用于有高强度机械性质的工件材料 。 大的间隙角可使刀刃尖鋭,但刀 口强度减低,易于磨耗或崩裂,适合较软或低强度的工件材料 。
Leabharlann Baidu 内容
一.CNC机台认识 二.刀具认识 三.刀具材质&镀层 四.刀具几何 五.刀具种类 六.注意事项 七.CNC工件设计要点
一.CNC机台认识
一.CNC机台认识
二.刀具认识
二.刀具认识
端刀
球刀
圆鼻刀
舍弃式
舍弃式盘刀
T型刀
倒角刀
成型刀
二.刀具认识
钻头
丝锥(攻牙用，前端引导部，随着 头攻、二攻会有两到三牙的不饱牙。)
较小之间隙角具 有较强之切刃
零或负的间隙角会使 刀腹在工件表面上拖 滞而阻止刀具之切入
较大间隙角之切刃 会较尖鋭但是脆弱
四.刀具几何
此为铣刀之刀槽成螺旋状 ,可分为左螺旋及右螺旋两
种 ,如下 。在切削时当刃刃进入工件时,如右下图切
削力 F会瞬间增至最大,当刀刃离开工件时, 切削力急
速降低,此为造成切削时发生震动的原因。螺旋角此
三.刀具材质&镀层
左边的图表显示出自1900年后至今 , 由于刀具技术的发展使得切削时间缩短了100 倍 。而在1960年之后,因为镀层刀具的出现,缩短了四倍的加工时间
四.刀具几何
刀具之能切削金属的基本要件乃为刀具须比被切削材硬,且被切削材要有 足够之力量予以固定,以使刀具施力时能切入工件。这些要件满足后其次 就是有足够之动力以克服工件材料之阻力,除此之外,刀具的几何形状也会 影响实际的切削效果甚至结果 。选择适当的刀具几何可以增加刀具的寿 命、维持加工精度、减少切削之动力…等等 。常见之刀具相关几何如下: 1、刀具刃角 2、间隙角 3、排屑槽 4、过中心、未过中心刀具 5、刀刃数目
三.刀具材质&镀层
1、刀具材质 近代机制生产能力不断的大幅提高,尤其在大量生产的工作要求下,从事于大量 且高速的切削工作 。为发挥高性能工作母机应有之生产工作效能,则切削刀具 尤须密切的配合 。为了发挥刀具之切削能力,故刀具材料需有显着之进展与改 良,目前使用之各种刀具材料均有其特性以适应各种不同加工的要求 。一般刀 具材料必须具备的性能为生产制造费用须最低、具有高温之抵抗软化的能力 、低的摩擦系数、较高的抵抗磨耗性质,导热性良好、充分的韧性以及耐冲击 性等等,一般使用的刀具材料有下列几种 : A:高速钢 B:烧结式般化物 (硬质合金) C:陶瓷刀具 D:多晶钻石刀具 CBN刀具
的螺旋角有30°、38°、45°、60° 。
Helix Angle
FH
左旋切削及左螺旋角铣刀 右旋切削及右螺旋角铣刀
Fv
F
四.刀具几何
排屑槽
切削加工中切层之排出,理想的状况是切屑流出时不致干扰或刮伤工件表面或撞 击刀具和伤害到工作者 , 所以切屑要能够自然断裂成小碎段并且排出至其他地 方 。故切屑之控制不仅要考虑切屑的流向,而且须使切屑自动断裂 。为达到此 要求,一般会在刀顶面上作一种设计,能够自动限制切屑长度的机构称之为排层 槽或断屑槽。其目的为使切屑能够急速卷曲,藉卷曲的应力迫使切屑断裂 。一 般的排屑槽设计如下: 槽寛W: 使产生切屑时形成卷曲,若槽寛太大,则卷曲半径较大,产生的卷曲应力不 足以折断屑;若太小,则反之,产生之应力过大时,易使切刃崩裂 。 槽深H :影响切 屑流出的稳定性,若太深则切屑流向槽肩时之卷曲所需的力量较大,易引起刀刃 破裂;若太浅则切层可能未流至槽肩时即自行离去,使切屑流向不易控制 。 槽肩R:为切屑由断层槽卷起作用之部位,关系卷起时之顺畅与否,直接影响卷曲力 之大小,若半径太大则切屑易滑上,卷曲应力可能不足以将切屑折断; 若半径太小, 切屑易被堵塞滑上不易,将产生极大的挤压应力 。
适中
太大
排屑槽之构造
四.刀具几何
过中心、未过中心刀具 舍弃式圆鼻刀在制作时,通常刀具直径D会比刀刃R角大许多,所以在其底部中间 的位置刀刃会未过中心而出现无刀刃区域,也就是说这个区域无切削能力,如左 下图 。当碰到在加工孔或凹槽形状的工件时,这时会发生右下图的加工间题 。 虽然刀具的大小可以进入这些区域 , 但是因为刀刃未过中心 , 所以刀 刃会切削 不到中间的料而留下图中黄色柱状的余料,随着越往深处加工,此余料的高度会 增加,最后撞到刀具的底部造成刀具损壊 。而过中心刀具则是其刀刃过中心,所 以没有这样的问题,因此又称钻孔刀具 。
时的作用可避免切削力过于集中某个方向,让切削力
分散于其他两个方向一水平分力FH 以及垂直分力Fv 。当螺旋角lr越小时,水平分力FH 会变大,造成切削 时刀具摆动;螺旋角y越大时, 垂直分力Fv会变大,在切
螺 旋 角
削时要是挟持刀具的力量不够时,刀具可能会从刀把
中脱离,当刀具在高速旋转时这是非常危险的 。常见
三.刀具材质&镀层
2、镀层 由于工程材料不断持续的发展,在1960年之后,陆续开发出新一代的合金材料 。这些新材料不仅有高强度,而且具有高磨损性甚至有极高的化学性质,在切削 时会与切削刀具产生化学作用造成侵蚀现象 。除此之外,在时间及成本降低的 要求下,高速切削正逐渐被人们广泛的接受 。因此以往的刀具材料已不敷人们 的需求 。在因应如此严格的需求下,发展出刀具材料再加上镀层保护 。具有镀 层保护的刀具其寿命将近是一般没有镀层刀具的10倍,常见的刀具镀层有下列 几种: A:uncoated未镀层 B:TiN 氮化钛 C:TiCN氮碳化钛 D:TiAIN氮铝钛 E: Al2〇3氧化铝
四.刀具几何
刀具刃角 科角的改变可由正値变化到负値,如下图所示 。以切削力与所需之动力来看, 正科角所形成的刀尖角度较小,刀具能够轻易切入工件,而且切屑流出排除顺 畅,可减少切削压力,所以切削效率较大 。但太大的正斜角形成尖鋭的刀尖,故 刀口较脆弱易于磨耗或崩裂 。负科角则反之具有较强之切刃 ,刀口强度较大 适合切削高强度的材料 。
斜角Rake Angle
正一斜角
零斜角
负一斜角
四.刀具几何
间隙角 又称之为离隙角,均为正値 。其作用为刀具切入工件时,避免刀腹与工件表面 产生么擦或物理现象之干扰现象,如下图 。小的间隙角给予切刃有较大的支 撑,一般用于有高强度机械性质的工件材料 。 大的间隙角可使刀刃尖鋭,但刀 口强度减低,易于磨耗或崩裂,适合较软或低强度的工件材料 。