刀具的基础知识

刀具的基础知识刀具正常使用是否磨损判断1、刀具是否磨损，磨损量的大小，最直接的判断方法是听声音，如果切削声音十分沉重或者尖叫刺耳，说明刀具的加工状态不正常，此时可进行简要分析，如果排除了刀具本身质量问题，刀具装夹问题，用刀参数问题，此时应该可以判断是刀具磨损了，需要暂停加工，更换刀具。

2、通过加工中的机床运动状态来判断刀具的磨损情况，如果加工参数，切削用量等设置均合理，加工中机床振动很大，发出―嗡嗡‖，此时可以确定刀具达到了急剧磨损状态，需要更换刀具。

简述刀片使用消耗过程中注意的一些事项通常五金加工业内，都认同把太多的钱花费在错误的刀片上。

虽然知道这个问题存在，但解决方案是什么呢？大多数的五金企业仅是试图采购更便宜的刀片。

那的确有一些帮助，但它不是这个问题的解决方案。

所以为什么不选择一个更结构化的方法呢？一些采购员通常在谈判更低的价格过程中花费相当多的时间。

但这对整个生产成本的影响是可以忽略的，更不用说生产率了。

实效研究所有的工厂都有一个废刀片的收集点。

不存在比研究废刀片更有兴趣的事情，它导致了一个刀片是被如何使用（滥用）的实用主义观点的形成，而且这种手段能被用于实现成本的降低。

考虑事项应该是以下这些易于测量的因素：使用多少种不同形式的刀片？刀片拥有的切削刃数量的平均值是多少？相对于切削刃长度而言，所使用的切削刃占据多大的百分比？磨损、破坏或未使用的切削刃各有多少数量？本文的内容是以对一个山高刀具的大客户所进行的研究为基础的。

这个研究的结果代表了我们公司常规开展的与此类似的研究工作。

刀片的差异要确定的第一个事实是所使用的刀片具有很大的差异。

在我们的样本中，共有638种不同的刀片来维持六台CNC车床的运转。

好的一面是每种刀片都是各个类别的冠军。

但是638种刀片采用每盒10片的包装，意味着要库存6,380个刀片。

而所有这些仅仅是维持六台车床的运转。

下一个事实是每个刀片的切削刃数量相对较少。

在很多车间，车刀片仍然是三角形或菱形。

最佳组合切削刃数量（三角形刀片）和切削刃强度（菱形刀片）的凸三角刀片所提供的可能性显然在很多车间还没有足够的认知。

守旧派在20世纪70年代，最佳的建议是使用大尺寸、强壮的刀片。

那个时代所使用的硬质合金虽硬，但韧性不够好。

刀片的强度通过其尺寸（大刀片=厚刀片=强度高的刀片）来保证。

一个刀片要求其切削刃长度至少大于切削深度的三倍。

两样东西已经在同时发生了改变。

一方面，用于车削的平均切削深度已经明显降低。

由山高刀具开展的一项研究表明，当今车削加工的平均切削深度约为2.5~3mm.另一方面，当今的第四代硬质合金（以TP2500为例）具有很好的韧性，而且同时其硬度（耐磨性）更高。

这意味着对于今日的刀片，切削刃长度和切削深度之间的关系能发生彻底的改变。

最新一代（以MF5为例）的刀片几何角度显然能适合这种新的形势。

破坏未使用的切削刃当你根据它们在使用中的磨损方式来审视刀片时，形势真的变得清晰起来。

切削刃磨损的正确形式是后刀面安全、可预计和可控制的磨损。

切削刃不应该破裂。

切削刃破裂是因为不正确的使用或者是切削刃的不当选用。

在被丢到装磨损切削刃的盒子之前，切削刃必须是被―磨损‖的。

还没有用于加工就被丢弃的―新‖切削刃总是惹人注目的。

刀具加工：如何提高车刀的耐用度除了好的刀具涂层好的切削液外，还有切断热电流回路这种新工艺。

众所周知，金属切削过程中由于切屑变形和摩擦，使切削区域产生了高温，同时由于刀具和工件材料不同，构成了热电偶的两极而产生热电动势，产生了直流热电流。

热电流容易强化刀具工作表面的氧化过程，加速了刀具的磨损。

在一定条件下，刀具与机床、工件与机床的接触区中，以及机床本身的磨擦副之间的接触区中也会产生热电动势--热电流。

切削过程中还产生热磁效应和电磁效应，在高温接触区表面还会产生电子发射--放电现象。

近几年国内外科技人员研究表明，切削过程中所产生的热电流以及其它因素所引起的热电流，这两股热电流都是通过机床--刀具--工件--机床系统形成回路。

与此同时还有局部的热电流在刀具--工件有限的接触区内循环，因此，加剧了刀具的磨损。

所以，提高刀具切削性能和提高刀具耐用度除上述基本途径外，还可采用一种新的途径--即与强化刀具磨损的热电流效应作斗争，即采取切断热电流回路。

切断热电流回路的方法很简单，即使刀具与机床或工件与机床绝缘，使热电流无法通过切削区域不能形成回路，这样就可以减少金属间亲和性，减少了积屑瘤和鳞刺的产生，从而提高了刀具切削性能，提高了刀具耐用度和加工质量。

如何切断热电流回路。

对车工来说，在车刀上下面上各用一块胶木垫刀板或塑料垫刀板，使刀杆上下平面、侧面与机床上的方刀架绝缘；对铣工、刨工来说，若用平口钳装夹工件，在钳口与工件之间垫胶木板或橡胶板，使工件与平口钳绝缘；对钻头和立铣刀来说，可采用高强度塑柄钻头和塑柄立铣刀，使刀柄与机床主轴孔绝缘。

通过生产实践证明，切断热电流回路特别适用于加工高强度、高硬度、难切削加工材料的加工才能显示其效果，通常可提高刀具耐用度1～2倍。

因此，它是行之有效的一种最简单、最容易实现的方法。

刀具补偿的定义及分类阅读：8191、定义由于CNC系统通过控制刀架的参考点实现加工轨迹，但实际上切削时是使用刀尖或刀刃边缘完成，这样就需要在刀架参考点与刀具切削点之间进行位置偏置，从而使数控系统的控制对象由刀架参考点变换到刀尖或刀刃边缘。

这种变换的过程就称之为刀具补偿。

2、分类刀具补偿一般分成刀具长度补偿和刀具半径补偿．并且对于不同类型的机床与刀具，需要考虑的补偿形式也不一样。

对于铣刀而言，主要是刀具半径补偿：对于钻头而言．只有刀具长度补偿；但对于车刀而言，却需要两坐标长度补偿和刀具半径补偿。

其中有关的刀具参数，如刀具半径、刀具长度、刀具中心的侗移量等均是预先存入刀补表的，不同的刀补号对应着不同的参数，偏程员在进行程序编制时，通过调用不同的刀具号来满足不同的刀补要求。

3、不同刀具补偿示意图刀具真空热处理技术突出的优点据了解，刀具真空热处理技术具有一系列突出的优点：真空热处理具有防氧化的作用。

表面不氧化、不脱碳、并有还原除锈作用，省却刀具的粗加工工序，可节约昂贵的刀具钢材和原辅材料的消耗，节省加工时间，降低产品成本；真空热处理具有真空脱气、脱脂作用并无氢脆危险，防止刀具材料难熔金属的表面脆化，使刀具材料表面纯度提高，提高刀具的疲劳强度、塑性和韧性及耐腐蚀性，提高刀具的使用寿命；真空热处理具有淬火变形小，可减少常规淬火变形的校正应力存在，降低刀片使用过程中断裂的可能性，真空热处理刀片的变形为盐浴淬火的1/2-1/10，淬火后一般不需要校正就可精磨加工至成品；真空热处理工艺的稳定性和重复性好。

一旦工艺确定，只要输入工艺程序，热处理操作将自动运行。

避免常规热处理工艺不稳定造成的刀具质量波动；真空热处理耗电少，电能消耗为常规热处理的80%，生产成本低，但一次性投资成本大；真空热处理操作安全、自动化程度高，工作环境好，无污染无公害，符合我国工业企业清洁生产和持续发展的要求。

深冷技术在刀具产品上的应用是从模具工业应用演变而来。

深冷处理与热处理一样，它与材料特性，处理温度，处理速度有很大关系，不同的处理方法其效果有明显不同。

深冷技术是对材料在低于－130℃进行处理的一种工艺方法，深冷处理不仅可以显著提高刀具的力学性能和使用寿命，稳定尺寸，改善均匀性、减少变形，而且操作简便，不破坏工件，无污染，成本低，对刀具质量的提高有很大的帮助。

刀具结构和分类刀具的分类刀具按工件加工表面的形式可分为五类：■ 加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；■ 孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等；■ 螺纹加工刀具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；■ 齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；■ 切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。

此外，还有组合刀具。

按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类：■ 通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；■ 成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；■ 展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。

刀具的结构各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。

整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。

刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。

带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。

带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。

车刀、刨刀等一般为矩形柄；圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。

很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。

刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。

有的刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。

切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。

刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种：■ 整体结构是在刀体上做出切削刃；■ 焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上；■ 机械夹固结构又有两种，一种是把刀片夹固在刀体上，另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。

硬质合金一般制成焊接结构或机械夹固结构；瓷刀具都采用机械夹固结构。

刀具切削部分的几何参数对切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响。

增大前角，可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形，减小切屑流经前面的摩擦阻力，从而减小切削力和切削热。

但增大前角，同时会降低切削刃的强度，减小刀头的散热体积。

在选择刀具的角度时，需要考虑多种因素的影响，如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、精加工)等，必须根据具体情况合理选择。

通常讲的刀具角度，是指制造和测量用的标注角度在实际工作时，由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变，实际工作的角度和标注的角度有所不同，但通常相差很小。

刀具应具备的性能金属切削过程中，刀具切削部分承受很大切削刀和剧烈摩擦，并产生很高的切削温度；在断续切削工作时，刀具将受到冲击和产生振动，引起切削温度的波动。

为此，刀具材料应具各下列基本性能：1．硬度和耐磨性2．强度和韧性3．热硬性4．工艺性与经济性选择刀具时也应当关注精度原则除了在《刀具选择的效率原则》中介绍的加工效率原则之外，刀具对加工精度的影响也是需要考虑的，尤其是在精加工等加工精度、表面质量要求比较高的应用场合。