精加工刀具
CNC加工中心刀具选用
加工中心上用的立铣刀一般有三种形式：球头刀（R=r）、端铣刀（r=0）和R刀（r图1 立铣刀结构示意图
加工空间曲面和变斜角轮廓外形时，由于球头刀具的球面端部切削速度为零，而且在走刀时，每两行刀位之间，加工表面不可能重叠，总存在没有被加工去除的部分，每两行刀位之间的距离越大，没有被加工去除的部分就越多，其高度（通常称为“残留高度”） 就越高，加工出来的表面与理论表面的误差就越大，表面质量也就越差。加工精度要求越高，走刀步长和切削行距越小，编程效率越低。因此，应在满足加工精度要求的前提下，尽量加大走刀步长和行距，以提高编程和加工效率。而在两轴及两轴半加工中，为提高效率，应尽量采用端铣刀，由于相同的加工参数，利用球头刀加工会留下较大的残留高度。因此，在保证不发生干涉和工件不被过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀或R刀（带圆角的立铣刀）。不过，由于平头立铣刀和球头刀的加工效果是明显不同的，当曲面形状复杂时，为了避免干涉，建议使用球头刀，调整好加工参数也可以达到较好的加工效果。在选择刀刃长度和刀杆长度时，应考虑机床的情况及零件的尺寸是否会干涉。在可能的情况下，应尽量选短一些，以提高刀具的刚度。
（7）刀杆长度 刀尖到刀柄之间的距离。刀杆长度应大于刀刃有效长度。并且一般刀杆长度要大于工件总切深。如果不大于总切深，一定要检查刀柄是否会与工件相接触。
加工中心机床刀具是一个较复杂的系统，如何根据实际情况进行正确选用，是编程人员必须掌握的。只有对加工中心刀具结构和选用有充分的了解和认识，在实际工作中才能灵活运用，提高工作效率和安全生产。
铣削盘类零件的周边轮廓一般采用立铣刀。所用的立铣刀的刀具半径一定要小于零件内轮廓的最小曲率半径。一般取最小曲率半径的0.8到0.9倍即可。零件的加工高度（Z方向的吃刀深度）最好不要超过刀具的半径。若是铣毛坯面时，最好选用硬质合金波纹立铣刀，它在机床、刀具、工件系统允许的情况下，可以进行强力切削。
常用刀具直径
常用刀具直径(公制)平刀：0.5、1、 2 、3、4、5、6、8、10、12、16、20、￠25、￠28平飞刀：￠6R1、￠8R0.5、￠10R0.5、￠12R0.8、￠16R0.8、￠20R1.0、￠20R0.8 圆鼻头刀：￠25R5、￠30R5、￠30R6￠35R6、￠35R0.8 300 ￠50R6 200毫米￠63R6、￠32R8 长210（150毫米、350毫米、400毫米）球刀：￠1R0.5、￠2R1、￠3R1.5、￠4R2、￠5R2.5、￠6R3、￠8R4、￠10R5、￠12R6、￠20R10、￠25R12.5、￠2.5R1.25球飞刀：￠10R5（常用于精加工）￠12R6 ￠18R8 ￠20R10斜度刀：3×1/2°3×1°3×3/2°3×2°3×3°3×5°刀刃17左右长￠6×1/2°￠6×1°￠6×3/2°￠6×2°￠6×3°￠6×5°（刃27长）￠8×1/2°￠8×1°￠8×3/2°￠8×2°￠8×3°￠8×5°（刃36长）￠10×1/2°￠10×1°￠10×3/2°￠10×2°￠10×3°￠10×5°英制刀具直径规格1/8→3.175mm 1/4→6.35mm 3/16→4.7625mm5/16→7.9375mm 3/8→9.525mm 1/2→12.7mm5/8→15.875mm 3/4→19.05mm 1 →25.4mm刃长60mm 刃长80注: 1英寸=25.4mm铜每刀进给量(步距)粗加工精加工R2 0.1~0.3 0.03~0.15R3 0.15~0.35 0.05~0.18R4 0.2~0.5 0.06~0.20R5 0.25~0.6 0.08~0.25R6 0.30 ~0.8 0.10~0.30R8 0.50 ~1.0 0.12~0.35R5 (飞刀) 0.25~0.6 0.08~0.25R8（飞刀）0.50 ~1.0 0.12~0.3530R5(飞刀) 0.4~1.0 (光铁)数控铣床刀具(数控加工中心刀具)一、按直径分类①公制（mm）刀常用直径为：0.5、1 、1.5 、2 、2.5、3 、4 、5 、6、8 、10 、12 、16 、20、25、28 、30 、32 、35、40、50 、63②英制（INCh）刀常用直径为：1/8、1/4、1/2、3/16、5/16、3/8、5/8、3/4、1、1.5 、2二、按刀具材料分类（1）高速工具钢刀具最常见刀具，价格便宜，购买方便但易磨损，损耗较大。
超精密加工中的金刚石刀具及刀具磨损分析
理论与实践经济与社会发展研究超精密加工中的金刚石刀具及刀具磨损分析齐齐哈尔工程学院 武晓迪摘要：各种超精密加工应用中将金刚石用作切削工具已经成为现实，然而其目的与意义并没有得到实质性分析。
据此，本文对超精密加工中应用金刚石作为切削刀具的现实意义进行分析。
关键词：超精密加工；切削工具；刀具磨损一、技术背景分析使用高速超精密车床加工玻璃和硅等脆性材料时，当所施加的切削深度低于临界值时，则认为其处于延性模式，并且可以容易地加工而不会形成裂纹。
因此，对于这些材料的延性至脆性转变具有重要意义，在这些材料中，临界切削深度的大小取决于零件的特性而变化。
通常，单晶硅经常用在微机电系统（ＭＥＭＳ）中，在该系统中，最终将材料加工成优质产品，并进行超精密研磨和抛光操作。
尽管硅材料的行为在室温下很脆，但建议使用金刚石车削工具以延性模式加工硅。
这减少了由陶瓷材料的脆性断裂引起的损坏，并提高了最终零件的生产率。
使用金刚石工具对铜，铝和镍等有色金属材料进行高速加工，以评估工具的磨损，切削力和表面光洁度。
实验针对不同的切割速度进行，例如较低的１５０ｍ／ｍｉｎ的速度和较高的４５００ｍ／ｍｉｎ的速度。
在较低的切削速度下观察到的刀具磨损率大于较高的切削速度。
这可能是由于以较高的速度减少了刀具与工件啮合的时间。
它还降低了工具和工件界面之间的化学亲和力。
具有高负前角的金刚石工具可用于以超精密精度精加工该材料。
二、金刚石作为切削工具的意义制备塑料模具的需求不断增加，而塑料模具是制造ＣＤ光学头的非球面透镜和照相机的智能透镜所必需的。
刀具的切削刃必须锋利且没有不规则形状，以加工高精度非球面。
基于工具的清晰度，单晶金刚石（ＳＣＤ）和多晶金刚石（ＰＣＤ）之间存在主要差异。
ＳＣＤ工具的切削刃是均匀的且没有不规则性，而ＰＣＤ工具的切削刃则显示出微观的不规则性，从而导致金刚石颗粒的去除。
与ＰＣＤ工具相比，ＳＣＤ工具的主要缺点是其磨损寿命短。
它还用于将铝基板加工成精细的镜面涂层，该涂层用于计算机存储系统的硬盘驱动器中。
各材料常用刀具转速进给参数对照表
各材料常用刀具转速进给参数对照表在机械加工领域，刀具的转速和进给参数对于加工质量、效率和成本都有着至关重要的影响。
不同的材料具有不同的物理和机械性能，因此需要根据材料的特性来选择合适的刀具转速和进给参数。
下面是一份常见材料的刀具转速进给参数对照表，希望能为您的加工工作提供一些参考。
一、铝合金铝合金是一种广泛应用于航空航天、汽车制造和电子工业等领域的轻质材料。
由于其良好的导热性和较低的强度，加工时需要较高的转速和较快的进给速度。
1、粗加工刀具：硬质合金立铣刀转速：3000 5000 rpm进给速度：800 1500 mm/min切削深度：2 5 mm切削宽度：刀具直径的 70% 80%2、半精加工刀具：硬质合金立铣刀转速：5000 8000 rpm进给速度：500 1000 mm/min切削深度：05 15 mm切削宽度：刀具直径的 50% 60%3、精加工刀具：硬质合金球头铣刀转速：8000 12000 rpm进给速度：200 500 mm/min切削深度：01 03 mm切削宽度：刀具半径的 20% 30%二、钢材钢材是机械加工中最常见的材料之一，其种类繁多，性能各异。
以下是常见钢材的加工参数。
1、低碳钢粗加工刀具：硬质合金涂层立铣刀转速：1500 2500 rpm进给速度：300 600 mm/min切削深度：3 6 mm切削宽度：刀具直径的 60% 70%半精加工刀具：硬质合金涂层立铣刀转速：2500 4000 rpm进给速度：200 400 mm/min切削深度：1 2 mm切削宽度：刀具直径的 40% 50%精加工刀具：硬质合金涂层球头铣刀转速：4000 6000 rpm进给速度：100 200 mm/min切削深度：01 02 mm切削宽度：刀具半径的 15% 20% 2、中碳钢粗加工刀具：硬质合金涂层立铣刀转速：1000 1800 rpm进给速度：200 400 mm/min切削深度：2 4 mm切削宽度：刀具直径的 50% 60%半精加工刀具：硬质合金涂层立铣刀转速：1800 3000 rpm进给速度：150 300 mm/min切削深度：05 10 mm切削宽度：刀具直径的 30% 40%精加工刀具：硬质合金涂层球头铣刀转速：3000 5000 rpm进给速度：80 150 mm/min切削深度：005 015 mm切削宽度：刀具半径的 10% 15% 3、高碳钢粗加工刀具：硬质合金涂层立铣刀转速：800 1200 rpm进给速度：100 200 mm/min切削深度：1 3 mm切削宽度：刀具直径的 40% 50%半精加工刀具：硬质合金涂层立铣刀转速：1200 2000 rpm进给速度：80 150 mm/min切削深度：03 08 mm切削宽度：刀具直径的 20% 30%精加工刀具：硬质合金涂层球头铣刀转速：2000 3500 rpm进给速度：50 100 mm/min切削深度：003 008 mm切削宽度：刀具半径的 8% 12%三、不锈钢不锈钢具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，但加工难度较大，需要较低的转速和较慢的进给速度。
CBN刀具的切削参数
CBN刀具的切削参数作者单位：郑州华菱超硬材料有限公司一，CBN刀具切削参数的制定方法：?粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的切削深度ap，其次选择较大的进给量f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。
精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量f和切削深度ap，而尽可能选用较高的切削速度υc。
1，切削深度ap的选择1）切削深度应根据工件的加工余量来确定。
粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀应尽可能切除全部余量。
当加工余量过大，工艺系统刚度较低，机床功率不足，刀具强度不够或断续切削的冲击振动较大时，可分多次走刀。
切削表面层有硬皮的铸锻件时，应尽量使ap大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。
2）半精加工和精加工的加工余量一般较小时，可一次切除，但有时为了保证工件的加工精度和表面质量，也可采用二次走刀。
3）多次走刀时，应尽量将第一次走刀的切削深度取大些，一般为总加工余量的2/3~3/4。
4）在中等功率的机床上、粗加工时的切削深度可达8~10mm，半精加工（表面粗糙度为Ra6.3~3.2μm）时，切削深度取为0.5~2mm，精加工（表面粗糙度为Ra1.6~0.8μm）时，切削深度取为0.1~0.4mm。
2，进给量f的选择切削深度选定后，接着就应尽可能选用较大的进给量f。
粗加工时，由于作用在工艺系统上的切削力较大，进给量的选取受到下列因素限制；机床—刀具—工件系统的刚度，机床进给机构的强度，机床有效功率与转矩，以及断续切削时刀片的强度。
半精加工和精加工时，最大进给量主要受工件加工表面粗糙度的限制。
工厂中，进给量一般多根据经验按一定表格选取（详见车、钻、铣等各章有关表格），在有条件的情况下，可通过对切削数据库进行检索和优化。
3，切削速度υc的选择在切削深度ap选定以后，可在保证刀具合理耐用度的条件下，用计算的方法或用查表法确定切削速度υc的值。
加工中心对刀具的基本要求
加工中心对刀具的基本要求⑴高刚度、高强度为提高生产效率，往往采用高速、大切削用量的加工，因此加工中心采用的刀具应具有能承受高速切削和强力切削所必须的高刚度、高强度。
⑵高耐用度加工中心可以长时间连续自动加工，但若刀具不耐用而使磨损加快，轻则影响工件的表面质量与加工精度，增加换刀引起的调刀与对刀次数，降低效率，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，重则因刀具破损而发生严重的机床乃至人身事故。
除上述两点之外，与普通切削一样，加工中心刀具的切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要，积屑瘤等弊端在数控铣削中也是十分忌讳的．⑶刀具精度随着对零件的精度要求越来越高，对加工中心刀具的形状精度和尺寸精度的要求也在不断提高，如刀柄、刀体和刀片必须具有很高的精度才能满足高精度加工的要求。
总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好、耐用度高、精度高的加工中心刀具，是充分发挥加工中心的生产效率和获得满意加工质量的前提。
3.2.2 加工中心刀具的材料⑴高速钢（High Speed Steel）自1906 年Taylor 和White 发明高速钢以来，通过许多改进至今仍被大量使用着，大体上可分为W系和MO系两大类。
其主要特征有：合金元素含量多且结晶颗粒比其他工具钢细，淬火温度极高（12000C）而淬透性极好，可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6000C仍能保持较高的硬度，较之其他工具钢耐磨性好，且比硬质合金韧性高，但压延性较差，热加工困难，耐热冲击较弱。
因此高速钢刀具仍是数控机床刀具的选择对象之一。
目前国内外应用WMO、WMOAI、WMOCO为主，其中WMOAI是我国所特有的品种。
⑵硬质合金（Cemented Carbide）硬质合金是将钨钻类WC，钨钦钻类WC-TiC ，钨钦钽（铌）钻类WC TiC-TaC 等硬质碳化物以CO为结合剂烧结而成的物质，于1926年由德国的Krupp公司发明，其主体为WC-CO 系在铸铁、非铁金属和非金属的切削中大显身手。
第二章 金刚石刀具精密切削加工
复习晶体结构
晶格模型
面心结构
晶体结构指晶体内部原子规则排列的方式.晶体结构不同， 其性能往往相差很大。为了便于分析研究各种晶体中原子 或分子的排列情况，通常把原子抽象为几何点，并用许多 假想的直线连接起来，这样得到的三维空间几何格架称为 晶格。
晶胞
Z
晶胞
c
b Y
a
X
晶格常数 a ， b， c
人造单晶金刚石刀具 金刚石刀具 PCD刀具
多晶金刚石刀具
CVD金刚石薄膜涂层刀具
CVD金刚石刀具 金刚石厚度膜焊接刀具
金刚石刀具的性能特点
极高的硬度和耐磨性：硬度达HV10000，是自然界最硬的物质， 具有极高的耐磨性，天然金刚石耐磨性为硬质合金80-120倍，人 造金刚石耐磨性为硬质合金60-80倍。 各向异性能：单晶金刚石晶体不同晶面及晶向的硬度、耐磨性能 、微观强度、研磨加工的难易程度以及与工件材料之间的摩擦系 数等相差很大，因此，设计和制造单晶金刚石刀具时，必须进行 晶体定向。
二、典型机床简介
Pneumo 公司的MSG-325超精密车床
采用T形布局，机床空气主轴的径向圆跳动和轴向 跳动均小于等于0.05μm。床身溜板用花岗岩制造，导 轨为气浮导轨；机床用滚珠丝杠和分辨率为0.01μm的 双坐标精密数控系统驱动，用HP5501A双频激光干涉仪 精密检测位移。
DTM-3大型超精密车床
分为：液体静压和空气静压
供油压力恒定的液体静压轴承
主轴始终悬浮 在高压油膜上
液体静压轴承与气压轴承
1、液体静压轴承主轴
优点
回转稳定性好 刚度高 无振动
缺点
回转运动有温升 回油时有空气进入油源 注：空气静压轴承原理与静
镗刀、铰刀和复合刀具
镗刀、铰刀和复合刀具（上海大学，机电工程及自动化学院，上海200072）摘要：镗刀是加工大孔的唯一精加工方法，对其展开研究具有重要的意义。
铰刀的切削过程十分复杂，它的形状决定了切削精度。
本文介绍了复合刀具在孔系加工中的选型，以及根据不同孔系情况对复合刀具的改进设计。
在孔系加工中，选用复合刀具后，可以明显提高生产效率，降低劳动强度，保证零件的加工精度等。
关键词：镗刀，铰刀，复合刀具Boring cutter, reamer and Composite Tool（College of Mechatronics Engineering and Automation，Shanghai University, Shanghai 200072, China）Abstract:Since boring cutter is the only tool for large diameter holes’ machining and the study on it is of great significance. Reamer cutting process is very complicated, and its shape decided cutting accuracy. This article also describes the selection of composite tool working holes, and the improvement of the composite tool design according to the different holes. Working holes by composite tools, you can significantly improve production efficiency, reduce labor intensity and ensure the machining accuracy.孔加工是机械加工的一个重要分支，同时孔加工刀具也是机械加工研究的重要课题，分别以镗刀和铰刀为主要研究对象，分析镗刀和铰刀分类及加工形式，同时研究镗削运动形式，探究镗刀和铰刀设计基本理论。
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镗刀是镗削刀具的一种，一般是圆柄的，也有较大工件使用方刀杆，最常用的场合就是里孔加工，扩孔，仿形等。
有一个或两个切削部分、专门用于对已有的孔进行粗加工、半精加工或精加工的刀具。
镗刀可在镗床、车床或铣床上使用。
因装夹方式的不同，部有方柄、莫氏锥柄和7:24锥柄等多种形式。
单刃镗刀切削部分的形状与车刀相似。
为了使孔获得高的尺寸精度，精加工用镗刀的尺寸需要准确地调整。
微调镗刀可以在机床上精确地调节镗孔尺寸，它有一个精密游标刻线的指示盘，指示盘同装有镗刀头的心杆组成一对精密丝杆螺母副机构。
当转动螺母时，装有刀头的心杆即可沿定向键作直线移动，借助游标刻度读数精度可达 0.001毫米。
镗刀的尺寸也可在机床外用对刀仪预调。
双刃镗刀有两个分布在中心两侧同时切削的刀齿，由于切削时产生的径向力互相平衡,可加大切削用量,生产效率高。
双刃镗刀按刀片在镗杆上浮动与否分为浮动镗刀和定装镗刀。
浮动镗刀适用于孔的精加工。
它实际上相当于铰刀，能镗削出尺寸精度高和表面光洁的孔，但不能修正孔的直线性偏差。
为了提高重磨次数，浮动镗刀常制成可调结构。
为了适应各种孔径和孔深的需要并减少镗刀的品种规格，人们将镗杆和刀头设计成系列化的基本件──模块。
使用时可根据工件的要求选用适当的模块，拼合成各种镗刀,从而简化了刀具的设计和制造。
镗刀 - 使用方法
刀具安装时，要特别注意清洁。
镗孔刀具无论是粗加工还是精加工，在安装和装配的各个环节，都必须注意清洁度。
刀柄与机床的装配，刀片的更换等等，都要擦拭干净，然后再安装或装配，切不可马虎从事。
刀具进行预调，其尺寸精度，完好状态、必须符合要求。
可转位镗刀、除单刃镗刀外，一般不采用人工试切的方法，所以加工前的预调就显得非常重要。
预调的尺寸必须精确，要调在公差的中下限，并考虑因温度的因素，进行修正、补偿。
刀具预调可在专用预调仪、机上对刀器或其他量仪上进行。
刀具安装后进行动态跳动检查。
动态跳动检查是一个综合指标，它反映机床主轴精度、刀具精度以及刀具与机床的连接精度。
这个精度如果超过被加工孔要求的精度的1/2或2/3就不能进行加工，需找出原因并消除后，才能进行。
这一点操作者必须牢记，并严格执行。
否则加工出来的孔就不能符合要求。
应通过统计或检测的方法，确定刀具各部分的寿命，以保证加工精度的可靠性。
对于单刃镗刀来讲，这个要求可低一些，但对多刃镗刀来讲，这一点特别重要。
可转位镗刀的加工特点是：预先调刀，一次加工达到要求，必须保证刀具不损坏，否则会造成不必要的事故。