2010刀具技术培训资料

粗无心 粗磨外圆 粗外磨
平端面 工具磨 柄部倒角
精无心 精磨外圆 精外磨
涂层入库
清洗包装
成型加工
柄 部 抛 光
柄部标刻
刀具加工工艺（焊接）
备料
车:刀体外形
铣工： 1.铣容屑槽 2.配铣刀片槽
热处理： 刀体热处理
40-45
热工：焊刀片
刃磨：去焊渣
外磨：精磨柄径
刃磨： 1.磨周刃后角 2.磨端齿各部
外磨：精磨刃径
刀具的选择（公司刀具的认识）
焊接铣刀：直柄柄部直径 h8；刃部直径 js14；跳动＜0.02mm。 3、铣削方向
整体硬质合金铣刀除六刃高硬、超硬不带中心切削刃，即：不能钻铣外， 其余均带有中心切削刃，可以钻铣；
刀具切削参数的计算
1、切削参数中的基本术语
Ae=切削宽度/径向切削深度（横吃刀量） （mm）
刀具材质种类
工具钢 高速钢 硬质合金 陶瓷（Al2O3） 超硬刀具材料 金刚石和立方氮化硼 （CBN）。
硬质合金
硬质合金是由难熔金属碳化物（WC、TiC）和金属粘强剂Co的粉末在 高温下烧结而成的。硬质合金可分为碳化钨基和碳（氮）化钛基两大类， 我国最常用的碳化钨基硬质合金有钨钴类（YG类）、钨钴钛类（YT类） 和钨钛铌类。 ISO对硬质合金分为： P：(蓝)钢 P20相当于YT14 M：(黄)不锈钢 M10相当于YW1 K：(红)铸铁 K10相当于YG6X N：铝 S：耐热合金及钛合金 H：淬硬材料
刀具技术培训
2007年3月1日
培训提纲
1、机床概述 2、高速加工定义及要求 3、刀柄系统 4、刀具材质及涂层 5、刀具的分类 6、刀具加工工艺 7、如何选择刀具 8、加工参数的选定 9、刀具磨损 10、常见问题处理
机床
分类：
车床、铣床、镗床、钻床
普通、组合、数控
普通机床、高速机床
高速铣床： 主轴转速S＝18,000rpm以上 最高已达30,000－60,000rpm 主轴功率：十几至几十千瓦 直线工作进给速度：20－40m/min 采用直线电机的驱动速度在60－120m/min
刃磨：磨周刃前角
车工： 研中心孔 复攻螺纹
外磨：粗磨刃径
标 刻
清洗、油封 包装 入库
刀具的选择（工件）
1、工件材料
黑色金属
钢、不锈 钢、铸铁
工件材 料认定
有色金属
铜、铝、 高温合金
非金属 并认定各种材料的硬度
石墨、玻 璃纤维等
刀具的选择（加工类型及要求）
2、加工类型及精度要求
加工类型
孔加工 面铣 槽铣 侧铣
仿形铣
加工精度及 表面粗糙度
刀具的选择（加工工艺）切削Leabharlann 艺粗加工 半精加工 精加工
刀路设计 切削条件
顺铣
逆铣
机床 装夹 冷却
普通机床 数控机床 风冷 油冷
普通 高速
顺铣与逆铣
顺铣
逆铣
刀具的旋转方向与工件的进给 方向一致，切削量由多至少
刀具的旋转方向与工件的进给 方向相反，切削量由少至多
逆铣切削温度较高，导致刀具磨损较快。因此，推荐 整体硬质合金刀具选择顺铣为佳。
润滑涂层 属高性能涂层 涂层表面质量好
纳米结构
刀具的结构 刃部（切削部分）
柄部（装夹部分）
刀具刃部形式和柄部形式
柄部形式
直柄
刃部形式
莫氏锥柄
削平柄
直角铣刀 直角锥度 球头锥度 倒R角 直角倒锥
刀具分类（结构）
优点 缺点
整体
精度高 可做小直径 可做长刃
成本高
焊接
机夹
精度较高
成本低
可做大直径 变化多
最好情况≤10μm 良好
液压夹头
≈5μm 中等
热装夹头
≈4μm 优秀
动平衡
良好
良
优秀
操作 精度 成本
综合 性能
一般，精度与操作人 员有关
正常
适用于高速加工低速 段
较好，精度一致性好，
高
但结构易损坏
较贵 精度较高时应用
初期投资热膨胀装置 费用较大
同心度、动平衡最好 适用于高速切削
刀具材质应具备的特性
高速切削的应用领域（二）
●模具行业
模具业中大部分模具均适用高速铣削技术， 高速硬切削可加工硬度达50－60HRC的 淬硬材料，因而取代了部分电火花加工， 并减少了钳工修磨工序，缩短了模具加 工周期；高速铣削石墨和铜可获得高质 量的电火花加工电极；高速铣削也适用 于模具的快速原型制造。
高速切削的应用领域（三）
M类合金为通用合金
刀具涂层
物理（PVD）
涂层温度300－500℃ 涂覆物薄，保证刀具精度 涂层性能不受基体材料影响 涂层纯度高，致密性好 工作过程干净，无污染
涂层
化学（CVD）
涂层温度900－1100 ℃ 涂覆物厚，涂层温度高，刀具易变形 沉积速度快，容易控制 粘附力强，可获得较厚涂层 涂层成本低，适合大量生产
硬度 GPa 35 28 32 18 28 20 38 38 45
厚度 µm 1-4 1-4 1-4 1-4 1-4 0.5-4 1-4 1-2 1-4
摩擦系数
最高使用 温度℃
0.5
800
0.6
700
0.2
400
0.3
700
0.25
500
0.15
400
0.7
800
0.3
800
0.45
1100
说明
通用高性能涂层 适用断续切削 高韧性通用涂层 适用加工铜、钛 高性能通用涂层
高速切削
定义：根据1992年国际生产工程研究会(CIRP)年会主题报告的定义，高 速切削指切削速度超过传统切削速度5-10倍的切削加工 。 切削速度：根据加工材料的不同和加工方式的不同，高速切削的切削速 度范围也不同。高速切削包括高速铣削，高速车削，高速钻孔，高速车 铣等，但绝大部分应用是高速铣削。目前，加工铝合金已达到 2,0007,500m/min；铸铁为900-5,000m/min；钢为 600-3,000m/min；耐热镍 基合金达500m/min；钛合金达150-1,000m/min；纤维增强塑料为 2,000－9,000m/min。 高速切削的优点：
10% 10-12% 10% 6% 6% 10-12%
3800 4000 4000 3800 3800 4200
K20 K20-K30 K20 K10 K10 K20-K30
刀具的选择（公司刀具的认识）
焊接刀具根据被加工材质的不同，选用不同类型的刀片材质。加工铸 铁及有色金属（如铝合金、镁合金及铜）、非金属材料选用K30材质刀片； 加工钢件选用P30材质刀片；加工耐热合金、不锈钢选用M20材质刀片。 2、精度
刀柄系统（柄部形式）
BT Morse
HSK NT
刀柄系统
头部形式
●钻夹头 ●莫氏锥孔夹头 ●攻螺纹夹头 ●镗刀夹头 ●弹簧夹头 ●侧固式夹头 ●热缩式夹头 ●液压式夹头 ●动平衡夹头
弹簧夹头 ER螺帽 ER筒夹 刀柄 拉钉
液压夹头
热缩式夹头
弹簧夹头、液压夹头及热缩夹头性能对照表
弹簧夹头
径向 跳动 刚性
高速切削刀具
具有良好的耐磨性和高的强度韧性的先进刀具材料，优良的 刀具涂层技术，合理的几何结构参数，高度动平衡的刀具系 统，安全可靠的夹紧方式，高同心度的刀刃精度质量等等。
高速切削工艺
工艺 优化的高速加工参数，合适高速切削的加工走刀方 式，专门的CAD/CAM编程策略，充分冷却润滑并具有环保 特性的冷却方式等等。
可做复杂刀具 可做大直径
焊接对刀体有 精度低
影响
刃口短
刀具分类（加工要求）
粗加工
大去除量
韧性 耐冲击
半精加工
一般型状与精度 或为精加工作准备
精加工
精度 型状 光洁度（粗糙度）
硬度 耐磨损
刀具分类（加工类型简图）
刀具分类（加工类型）
1、孔加工：钻 扩 镗 铰 攻丝 主要使用刀具：钻头 铰刀 镗刀 扩孔钻 铣铰刀 锪钻 丝锥
●汽车行业
高速切削已广泛应用于汽车大规模生产，如：汽车发动机的孔加工刀具， 汽车连杆、曲轴等锻模、汽车覆盖件的冲压模和汽车车身模具，高速切削 可以大大提高生产效率，降低生产成本。
高速切削的关键因素
高速切削机床
具有高主轴转速、高动态的进给驱动，大的功率，主轴和床 身良好的刚性，优良的吸振特性和隔热性能，快速的CNC 控 制性能，可靠的安全防护等等。
通过涂层在硬质合金基体上涂覆一薄层耐磨性高的难熔性金属化合物，在 保证刀具韧性的前提下提高其耐磨性，也是解决刀具材料发展中一对矛盾 的很好方法。
物理涂层的种类
涂层
TiAlN单层 TiAlN多层 TiCN-MP
CrN TiAlCN CBC(DLC) AlTiN µAlTiN AlTiN/SiN
颜色
紫黑 紫黑 红-铜 银亮 红-紫 灰 黑 黑 紫兰
Ap=切削深度/轴向切削深度（背吃刀量） （mm）
Dc=刀具刃径
（mm）
fz=每齿进给量
（mm）
f=每转进给量
（mm/rev）
Z=齿数
N=转数
（rev/min）
Q=金属切除率
（cm3/min）
Vc=切削速度
（m/min）
F=进给速度
（mm/min）
刀具切削参数的计算
2、切削参数的基本计算公式：
①转速：N（rev/min）
刀具在工作时要承受很大的压力和冲击力，同时，由于切削时产生 的金属塑性变形以及在刀具、切削、工件相互接触表面间产生的强 烈摩擦，使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力，因此， 作为刀具材料应具备以下特性： 高的硬度 刀具材料必须具备高于被加工材质的硬度，一般刀具材 料的常温硬度都在HRC 62以上； 高的耐磨性 耐磨性是刀具抵抗磨损的能力，是刀具材料力学性能、 组织结构和化学性能的综合反映； 足够的强度和韧性 为能承受很大的压力以及冲击和振动，刀具材 料应具备足够的强度和韧性 为能承受很大的压力以及冲击和振动， 刀具材料应具有足够的强度和韧性。一般强度用抗弯强度表示，韧 性用冲击值表示； 高的耐热性 耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强 度和韧性的性能； 良好的热物理性能和耐热冲击性； 良好的工艺性 指的是锻造性能、热处理性能、高温塑性变形以及 磨削加工性能等； 经济性 经济性是刀具材料的重要指标之一。