数控车床刀具材料知识
数控刀具基础知识
数控刀具基础知识本文介绍了数控刀具材料，数控刀具硬度，数控刀具材料特性等基础知识，数控刀具种类等基础知识，数控刀具切削速度基础知识，数控刀具振动知识等等。
数控机床对刀具材料的要求较高的硬度和耐磨性刀具切削部分的硬度必须高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。
刀具材料在常温下的硬度应在HRC62以上。
足够的强度和韧性刀具在切削过度中承受很大的压力，有时在冲击和振动条件下工作，要使刀具不崩刃和折断，刀具材料必须具有足够的强度和韧性，一般用抗弯强度表示刀具材料的强度，用冲击值表示刀具材料的韧性。
较高的耐热性耐热性指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度及韧性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指标，这种性能也称刀具材料红硬性。
较好的导热性刀具材料的导热系数越大，刀具传出的热量越多，有利于降低刀具的切削温度和提高刀具的耐用度。
良好的工艺性为便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如刀具材料的锻造、轧制、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性及高温塑性变形性能，对于硬质合金和陶瓷刀具材料还要求有良好的烧结与压力成形的性能。
刀具材料种类高速钢高速钢是由W、Cr、Mo等合金元素组成的合金工具钢，具有较高的热稳定性，较高的强度和韧性，并有一定的硬度和耐磨性，因而适合于加工有色金属和各种金属材料，又由于高速钢有很好的加工工艺性，适合制造复杂的成形刀具，特别是粉沬冶金高速钢，具有各向异性的机械性能，减少了淬火变形，适合于制造精密与复杂的成形刀具。
硬质合金硬质合金具有很高的硬度和耐磨性，切削性能比高速钢好，耐用度是高速钢的几倍至数十倍，但冲击韧性较差。
由于其切削性能优良，因此被广泛用作刀具材料。
切削刀具用硬质合金分类及标志涂层刀片1）CVD气相沉积法涂层涂层物质为TiC，使硬质合金刀具耐用度提高1-3倍。
涂层厚；刃口钝；利于提高速度寿命。
2）PVD物理气相沉积法涂层涂层物质为TiN、TiAlN和Ti(C,N)，使硬质合金刀具耐用度提高2-10倍。
数控车床类刀具知识
数控车床类刀具知识1)刀具材料性能刀具材料不仅是影响刀具切削性能的重要因素，而且它对刀具耐用度、切削用量、生产率、加工成本等有着重要的影响。
因此，在机械加工过程中，不数控车床但要熟悉各种刀具材料的种类、性能和用途，还必须能根据不同的工件和加工条件，对刀具材料进行合理的选择。
切削时，刀具在承受较大压力的同时，还与切屑、工件产生剧烈的摩擦，由此而产生较高的切削温度；在加工余量不均匀和切削断续表面时，加工中心刀具还将受到冲击，产生振动。
为此，刀具切削部分的材料应具备下列基本性能。
①硬度和耐磨性。
刀具材料的硬度必须大于工件材料的硬度，一般情况下，要求其常温硬度在60HRC以上。
通常，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好，刀具切削部分抗磨损的能力也就越强。
耐磨性还取决于材料的化学成分、显微组织。
刀具材料组织中硬质点的硬度越高，数量越多，晶粒越细，分布越均匀，则耐磨性越好。
此外，刀具材料对工件材料的抗黏附能力越强，耐磨性也越好。
②强度和韧性。
由于切削力、冲击和振动等作用，数控车床刀具材料必须具有足够的抗弯强度和冲击韧性，以避免刀具材料在切削过程中产生断裂和崩刃。
③耐热性与化学稳定性。
耐热性是指刀具材料在高温下保持其硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。
耐热性越好，则允许的切削速度越高，同时抵抗切削刃塑性变形的能力也越强。
化学稳定性是指刀具材料在高温下不易和工件材料、周围介质发生化学反应的能力。
化学稳定性越好，刀具的磨损越慢。
除此之外，刀具材料还应具有良好的工艺性和经济性。
如工具钢淬火变形要小加工中心，脱碳层要浅及淬透性要好；热轧成形刀具应具有较好的高温塑性等。
(2)常用刀具材料①高速钢。
高速钢是一种加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢，有较高的热稳定性，切削温度达500～650~C时仍能进行切削，有较高的强度、韧性、硬度和耐磨性。
其制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，可锻造，这对于一些形状复杂的工具，如钻头、成形刀具、数控车床拉刀、齿轮刀具等尤为重要，是制造这些刀具的主要材料。
数控刀具及其选用(共31张PPT)
常用数控刀具的材料
高速钢
普通高速钢 高性能高速钢
数
控
刀
硬质合金
具
的
材
料
金属陶瓷
YG类硬质合金〔ISO-K类〕
YT类硬质合金〔ISO-P类〕
YW类硬质合金〔ISO-M类〕 纯氧化铝类〔白色陶瓷〕 TiC添加类〔黑色陶瓷〕
聚晶金刚石〔PCD〕
聚晶立方碳化硼〔PCBN〕
2.2 可转位刀片的应用及代码
可转位刀具是将预先加工好并带有假设干个切 削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法夹紧在刀体 上的一种刀具。由刀片和刀体组成。
刀具选择的根本原那么：安装调整方便、刚 性好、耐用度和精度高；在满足加工要求的前提 下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚 性。
具体应用见P62-63数控车削、数控铣削刀具的选择。
数控刀具的选择
刀具选择应考虑的主要因素有：
被加工工件的材料、 性能
如金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐 磨性等。
2.1.1 数控刀具的种类
按刀具 材料分
高速 钢刀具
硬质合 金刀具
聚晶金 刚石刀具
立方氮 化硼刀具
陶瓷刀具
涂层刀具
2.1.1 数控刀具的种类
车刀
按加工 工艺来分
钻削刀具
镗刀
铣刀
外圆、内孔、螺纹、 钻头、铰刀、 整体式、模块式、 面铣、立铣、
车槽、车成型面
丝锥
镗头类
成型铣刀
2.1.2 数控刀具的特点
TSG整体式镗铣类工具系统
TSG整体式镗铣类工具系统：
把锥柄和刀杆制成一体；
工具系统的柄部形式有直柄和锥柄两种。
TMG镗铣类模块式工具系统
TMG工具系统是把整体式刀具分解成柄部〔主柄模块〕、 中间连接块〔连接模块〕、工作头部〔工作模块〕三个主 要局部，然后通过各种连接结构，在保证刀杆连接精度、 强度、刚性的前提下，将这三局部连接成整体。
数控车床类刀具知识——（一）
数控车床类刀具知识——（一）(1)刀具材料性能刀具材料不仅是影响刀具切削性能的重要因素，而且它对刀具耐用度、切削用量、生产率、加工成本等有着重要的影响。
因此，在机械加工过程中，不但要熟悉各种刀具材料的种类、性能和用途，还必须能根据不同的工件和加工条件，对刀具材料进行合理的选择。
切削时，刀具在承受较大压力的同时，还与切屑、工件产生剧烈的摩擦，由此而产生较高的切削温度；在加工余量不均匀和切削断续表面时，刀具还将受到冲击，产生振动。
为此，刀具切削部分的材料应具备下列基本性能。
①硬度和耐磨性。
刀具材料的硬度必须大于工件材料的硬度，一般情况下，要求其常温硬度在60H RC以上。
通常，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好，刀具切削部分抗磨损的能力也就越强。
耐磨性还取决于材料的化学成分、显微组织。
刀具材料组织中硬质点的硬度越高，数量越多，晶粒越细，分布越均匀，则耐磨性越好。
此外，刀具材料对工件材料的抗黏附能力越强，耐磨性也越好。
②强度和韧性。
由于切削力、冲击和振动等作用，数控车床刀具材料必须具有足够的抗弯强度和冲击韧性，以避免刀具材料在切削过程中产生断裂和崩刃。
③耐热性与化学稳定性。
耐热性是指刀具材料在高温下保持其硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。
耐热性越好，则允许的切削速度越高，同时抵抗切削刃塑性变形的能力也越强。
化学稳定性是指刀具材料在高温下不易和工件材料、周围介质发生化学反应的能力。
化学稳定性越好，刀具的磨损越慢。
除此之外，刀具材料还应具有良好的工艺性和经济性。
如工具钢淬火变形要小加工中心，脱碳层要浅及淬透性要好；热轧成形刀具应具有较好的高温塑性等。
(2)常用刀具材料①高速钢。
高速钢是一种加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢，有较高的热稳定性，切削温度达500～650~C时仍能进行切削，有较高的强度、韧性、硬度和耐磨性。
数控车削用刀具的常用分类
数控车削用刀具的常用分类数控车削是现代制造业中的一种重要加工技术，它的核心就是刀具。
数控车削用刀具是指用于数控车床上进行加工的工具。
根据加工材料的不同，数控车削用刀具可以分为硬质合金刀具、超硬刀具、高速钢刀具、陶瓷刀具等多种类型。
下面，本文将详细介绍数控车削用刀具的常用分类。
1.硬质合金刀具硬质合金刀具是数控车削中使用最为广泛的一种刀具。
它的主要成分是钨、钴、钛等金属元素，具有高硬度、高强度、高耐磨性等优点。
硬质合金刀具的切削速度相对较慢，但具有很好的耐磨性和耐高温性，适用于加工铸铁、钢、不锈钢等材料。
2.超硬刀具超硬刀具是指以金刚石、立方氮化硼等超硬材料为主要刀具材料的刀具。
它具有极高的硬度和耐磨性，可以高速切削各种难加工材料，如铝合金、钛合金、热塑性塑料等。
超硬刀具的切削速度快、切削效率高，但价格昂贵，需要进行精细的加工和保养。
3.高速钢刀具高速钢刀具是一种以高速钢为主要材料的刀具，具有一定的硬度和耐磨性。
它的切削速度相对较快，适用于加工较软的材料，如铝、铜、铁等。
高速钢刀具价格相对便宜，但需要定期进行磨刃和更换。
4.陶瓷刀具陶瓷刀具是指以氧化锆、碳化硅等陶瓷材料为主要材料的刀具。
它具有极高的硬度和耐磨性，可以用于高速切削各种难加工材料，如镁合金、钛合金等。
陶瓷刀具的切削速度快、寿命长，但价格昂贵，需要进行精细的加工和保养。
5.刀柄刀柄是刀具的支撑部分，也是数控车削中的重要组成部分。
根据使用方式的不同，刀柄可以分为直柄、切削柄、内螺纹柄、外螺纹柄等多种类型。
直柄适用于较小的切削力，切削柄适用于较大的切削力，内螺纹柄适用于内孔加工，外螺纹柄适用于外圆加工。
数控车削用刀具的分类有很多种，每种刀具都有其特点和适用范围。
在实际应用中，需要根据加工材料和工件形状等因素选择合适的刀具。
同时，需要注意刀具的保养和更换，以提高加工效率和质量。
数控刀具材料与选择
普通刀具材料
三、数控刀具的材料
硬质合金 硬质合金是由难熔金属碳化物（如TiC、WC、NbC等）
和金属粘结剂（如Co、Ni等）经粉末冶金方法制成。 硬质合金的性能特点：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物 含量高，因此硬质合金常温硬度很高，达到78～82 HRC， 热熔性好，热硬性可达800℃～1000℃以上，切削速度比 高速钢提高4～7倍。硬质合金缺点是脆性大，抗弯强度和 抗冲击韧性不强。抗弯强度只有高速钢的1/3～1/2，冲击 韧性只有高速钢的1/4～1/35。硬质合金力学性能主要由 组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘 化剂的含量决定。碳化物的硬度和熔点越高，硬质合金的 热硬性也越好。粘结剂含量大，则强度与韧性好。碳化物 粉末越细，而粘结剂含量一定，则硬度高。
涂层刀具有四种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金 刀具，以及在陶瓷和超硬材料(金刚石或立方氮化硼)刀 片上的涂层刀具。
三、数控刀具的材料
涂层方式： TiN涂层：在高温时能产生氧化膜，与铁基材料摩擦 系数较小，抗粘结性能好，并能有效降低切削温度。
TiC—TiN复合涂层： 第一层涂TiC，与刀具基体粘牢不易脱落。第二层 涂TiN,减少表面层与工件间的摩擦。 TiC-Al203复合涂层： 第一层涂TiC, 与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂 Al203可使刀具表面具有良好的化学稳定性和抗氧化性 能。 目前单涂层刀片已很少应用，大多采用TiC-TiN复 合涂层或TiC-Al2O3-TiN三复合涂层。
三、数控刀具的材料
陶瓷刀具的特点：有很高的硬度和耐磨性，刀具寿命 比硬质合金高；具有很好的热硬性，摩擦系数低，切削力 比硬质合金小，用该类刀具加工时能提高表面质量。 缺 点是脆性大，抗冲击性能很差。
卧式数控车床刀具及切削参数选择
卧式数控车床刀具及切削参数选择目录一机卡车刀的选用 (1)二孔加工刀具的选用 (9)三切断和切槽刀 (12)四螺纹车刀 (13)五刀具材料 (16)六刀具厂商 (17)七刀具干涉图 (18)八刀具允许的最大转动惯量 (19)数控车床刀具系统比卧车复杂。
要求安装数量多，安装可靠，自动换刀，装卸方便迅速还要求切削时间短以提高生产率。
因此普遍采用机卡车刀。
机卡车刀是把压制有合理的几何参数，在一定的切削用量范畴内保证卷屑，断屑并有几个刀刃的刀片，用机械卡固方式装卡在标准刀体上的一种新型刀具。
它避免了硬质合金刀片在焊接中产生的种种不良后果，因此能充分发挥刀片材料原有的切削性能，提高了车刀的耐用度和切削加工的生产率•另外刀体可重复使用，能节约大量制造刀体的钢材•还便于使刀具标准化和集中生产，同一型号刀片的几何形状较一致切削效果稳定•有利于提高零件加工质量，简化了刀具的管理工作•使用时，当刀刃磨损后，只需松开卡紧机构将刀片转一个角度，不必重磨，大大缩短了换刀.磨刀.装刀的辅助时间，而且可以避免刀片由于重磨而造成的缺陷•因此机卡车刀也叫不重磨车刀或可转位车刀。
除不可避免的情况外，为用户选用的都应该是机卡车刀。
一机卡车刀的选用侧重外表面车刀的选用。
内孔车刀大体相同，其特殊性问题另做叙述。
ISO对外表面车刀型号是如下表示的，它是国内外刀具厂商的统一标准。
选刀工作也就是确定型号中的各项内容，按选刀时考虑问题的大体顺序分叙如下：（一）刀片形状的选择：外内表面车刀刀片形状关系车刀类型，它取决于加工部位的形状，是选刀的最重要内容。
它主要涉及刀具的主偏角，刀尖角和有效刃数等。
一般来讲刀尖角愈大刀尖强度愈高，应尽量采用。
但刀尖角小干涉现象少，适用于复杂型面，开挖沟槽及下坡的型面。
刀片形状甚多，某些厂家列出十几种，本厂实际只用过图1所示七种，也正是ISO规定的七种基本类型80°菱型刀片C,目前是我厂选用最多的。
该种刀片刀尖角大小适中，刀片有较好的强度，散热性和耐用度。
数控机床刀具概述PPT(51张)
数控机床刀具概述PPT(51张)培训课件 培训讲 义培训 教材工 作汇报 课件PP T
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5.车刀刀尖的高低应对准工件的中心。车刀安装得过 高或过低都会引起车刀角度的变化而影响切削。根 据经验，粗车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍 高一些；精车外圆时，可将车刀装得比工件中心稍 低一些，这要根据工件直径的大小来决定，无论装 高或装低，一般不能超过工件直径的 1％。
高速钢切断刀
（三）切断及车槽
2. 直 沟 槽 的 车 削
a）窄沟槽的车削 b）宽沟槽的车削
(四)车孔
一次装夹中加工工件
数控加工刀具特点
1. 刀具刚性好，切削效率高 2. 刀具精度高 3. 刀具的可靠性高，抗震及热变形好 4. 刀具尺寸能够预调 5. 互换性好，换刀速度快 6. 具有完善的工具系统 7. 具有刀具管理系统
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二、用三爪自定心卡盘装夹
三爪卡盘特点： 三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需
要找正。 卡爪：正爪
反爪——装夹直径较大的零件。 装夹特点：方便、省时、自动定心好，但夹紧力
小 适用范围：装夹外型规则的中、小型工件。
一、刀具安装注意事项
需要注意的是： 1.刀尖伸出长度要适中。不能过长也不能过短。过长
会降低刀杆的强度，过短可能会出现干涉。 2.安装刀具要稳固，也不易太紧，长期过紧安装可能
会损坏刀架上的丝扣。 3.安装刀具时选择刀位要结合加工工艺，根据工序来
合理安排刀具的顺序，减少换刀耗费的时间。 4.要逐一排除各刀位之间相互干涉的情况，特别注意
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数控车床刀具材料知识
一、刀柄材料及精度
刀具材料也分为刀柄材料和刀片材料。
刀柄一般采用45#钢锻造，要求韧性好。
随着数控机床的日益普及，现在对车刀刀柄的公差要求也提高了很多。
这便于数控机床操作人员快速进行换刀，而不必磨刀。
二、刀片材料的硬度
刀片在切削加工时，要承受很大的切削力，还要承受切屑变形时产生的高温。
要是刀具能在这样的条件下工作而不致很快地变钝或损坏，保持其切削能力，刀片必须具备足够的硬度，通常刀具材料的硬度都在60HRC以上。
三、刀片材料的耐磨性
在通常情况下，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。
刀具材料组织中碳化物越多、颗粒越细、分布越均匀，其耐磨性也越高。
我们肯定是希望刀片的耐磨性，否则刀具工作不了一会儿就变变钝了。
四、刀片材料的强度
一般采用刀具材料的抗弯强度表示刀片的强度大小，刀片的强度反应刀片变形能力的强弱。
我们肯定是希望刀片的强度高。
五、刀片材料的韧性
一般采用刀具材料的冲击韧度表示刀片韧性的大小。
刀片韧性的大小反映出刀具材料抗脆性断裂和抗崩刃的能力。
六、刀片材料的红热性
红热性表示刀片在高温状态下保持其切削性能的能力。
红热性越好，刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。
另外，刀片材料的导热性也是表示刀具使用性能的一个方面。
导热性越好，切削热越容易释放，刀具抗磨损、抗变形的能力也越强。
七、经济性价格便宜
目前，经常使用的刀具材料有高速钢和硬质合金两大类。
随着加工技术的不断发展，一些特种材料，如陶瓷材料和超硬刀具材料（金刚石和立方氮化硼）也得到一定的应用。
后者具有硬度高、抗磨性能好、可以保证较好的加工质量和加工效率等优点，但由于价格等因素的限制，应用范围不如前者高。
数控车床刀具刀具材料的分类
一、高速钢
高速钢指的是含有较多的钨、铬、钼、钒等合金元素的高合金工具钢。
高速钢按使用用途的不同分为通用型高速钢和高性能高速钢。
1.通用型高速钢通用型高速钢具有一定的硬度（63-66HRC）和耐磨性、较高的强度和韧性。
在加工一般钢材料时，切削速度为50-60m/min，不适于进行高速切削和超硬材料的加工。
主要的牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。
后者在强度、韧性上优于后者，但热稳定性稍差。
2.高性能高速钢高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上，通过增加碳、钒等元素的含量或添加钴、铝等合金元素而得到的耐热性、耐磨性更高的新钢种。
高性能高速钢在630-650℃时仍可保持60HRC的硬度，其耐用度是通用型高速钢的1.5~3倍。
适用于加工奥氏体不锈钢、高温合金、钛合金、超高强度钢等难加工材料。
但这类钢种的综合性能不如通用型高速钢，不同的牌号只有在各自规定的切削条件下，才能达到良好的加工效果。
因此其使用范围受到限制。
常用牌号有：9W18Ci4V、9W6M05Cr4V2、W6MoSCr4V3、W6M05Cr4V2C08、及W6MoSCr4V2AI等。
二、硬质合金硬质合金
由硬度和熔点都很高的碳化物(WC、TiC、TaC、NbC等)，用Co、Mo、Ni等元素充当粘结剂而制成的粉末冶金制品。
其常温硬度可达78-82HRC，能够在800-1000℃的高温下使用，允许的切削速度是高速钢的4-10倍。
但其冲击韧性与抗弯强度远比高速钢低，因此很少做成整体式刀具。
在实际使用中，一般将硬质合金刀块用焊接或机械夹固的方式固定在刀体上。
常用的硬质合金有三大类：
1.钨钴类硬质合金（代号为YG）由碳化钨和钴组成。
这类硬质合金韧性较好，但硬度和耐磨性较差，适用于加工脆性材料（如铸铁等）。
钨钴类硬质合金中含Co越多，则韧性越好。
常用的牌号有：YG8、YG6、YG3，它们制造的刀具依次适用于粗加工、半精加工和精加工。
2.钨钛钴类硬质合金（代号为YT）由碳化钨、碳化钛和钴组成。
这类硬质合金耐热性和耐磨性较好，但抗冲击韧性较差，适用于切屑呈带状的钢料等塑性材料。
常用的牌号有YT5、YTl5、YT30等，其中的数字表示碳化钛的含量。
碳化钛的含量越高，则耐磨性越好、韧性越低。
这三种牌号的钨钛钴类硬质合金制造的刀具分别适用于粗加工、半精加工和精加工。
3.钨钛钽（铌）类硬质合金（代号为YW）由在钨钛钴类硬质合金中加入少量的碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC）组成。
它具有上述两类硬质合金的优点，其制造的刀具既能加工钢、铸铁、有色金属，也能加工高温合金、耐热合金及合金铸铁等难加工材料。
常用牌号有YWl和YW2。