刀具材料及镗铣刀具介绍及选择备用

法平面Pn----通过切削刃选定点并垂直于切削刃 的平面。
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主剖面标注坐标系（正交剖面系）
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主剖面标注坐标系（正交剖面系）
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主剖面标注坐标系（正交剖面系）
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1.2刀具的角度
1*前角：基面和前刀面的夹角。是刀具的锋利程度。我 们把铁屑流经过的面成为前刀面。
2*后角：切削平面和后刀面的夹角。主要影响摩擦和刀 具强度。
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3.1.3铣刀的选用
一、铣刀类型的选择
选择何种铣刀，主要决定于加工的性质，被加工 表面的形状、尺寸与分布位置，加工表面的质量， 工件的材料、性能，铣刀的用途等因素。
下表为铣刀的名称和用途。
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3.1.3铣刀的选用
二、铣刀尺寸的选择。
铣刀尺寸的选择主要决定于被加工表面的尺寸 和分布位置、加工表面与铣刀杆之间的距离、背 吃刀量以及铣刀的夹持方法等。
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刃倾角对切屑流向的影响
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2. 常用刀具材料
刀具的基本性能：
1、硬度和耐磨性 (> HRC60) 2、强度和韧性 3、耐热性（热硬性） 4、化学稳定性 5、工艺性和经济性
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1、高速钢
（1）通用型高速钢：钨系高速钢、 钼系高速钢 主要用于一般材料的常规加工
（2）高性能高速钢：钴高速钢、铝 高速钢 主要用于难加工材料的加工
刀具材料及镗、铣刀具介绍及选择
主讲人：吴峰
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内容提要
1. 刀具几何参数 2. 常用刀具材料 3. 镗、铣刀具介绍及选择
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1. 刀具几何参数
刀具的组成
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过渡刃
1.1刀具角度参考系
切削平面----通过切削刃选定点与切削刃相切并 垂直于基面的平面。
基面----通过切削刃选定点垂直于合成切削速度 方向的平面。在刀具静止参考系中，它是过切削 刃选定点的平面，平行或垂直于刀具在制造、刃 磨和测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线， 一般说来其方位要垂直于假定的主运动方向。
标准立铣刀的螺旋角β为40°～45°（粗齿）和 30°～35°（细齿），套式结构立铣刀的β为 15°～25°。
立铣刀主要用于加工凹槽，台阶面以及利用靠模 加工成形面。另外有粗齿大螺旋角立铣刀、玉米 铣刀、硬质合金波形刃立铣刀等，它们的直径较 大，可以采用大的进给量，生产率很高。
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立铣刀
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物理性能： 在加工导热性差的工件时，应采用导热性较好的刀具，以 使切削热得以导出从而降低切削温度。
化学性能： 金刚石刀具不能加工钢铁材料。CBN最适合加工钢铁，但 只能进行干切削，水基切削液在高温下将使CBN分解。
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3. 镗、铣刀具介绍及选择
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3.1铣刀 3.1.1铣削特点
1每个刀齿不均匀,不连续切削,切入与切离时均会 硬性冲突与振动;
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3.2.2.1单刃镗刀
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3.2.2.1单刃镗刀
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3.2.2.1单刃镗刀
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3.2.2.2双刃镗刀
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3.2.2.2双刃镗刀
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3.2.2.2双刃镗刀
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3.2.2.2双刃镗刀
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3.2.3镗刀的工艺特点
1.单刃镗刀工艺特点 （1）结构简单，有较大的灵活性和较强的适应性。 （2）可以校正底孔轴线的偏斜和位置误差。 （3）镗杆刚性差，切削用量小，生产效率低。 2.浮动镗刀工艺特点 （1）镗刀片径向浮动，加工精度高。 （2）镗刀片有修光刃，表面加工质量高。 （3）镗刀片两切削刃同时工作，生产效率高。
镗削使用的刀具——镗刀。一般镗孔精度可达 IT7~IT9，精镗可达到IT6，粗糙度为 Ra0.8~1.6μm。除浮动镗削外，镗孔能纠正孔 的直线度误差，获得高的位置精度，特别适合 于箱体、支架、杠杆等零件上的单个孔或孔系 的加工。
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3.2.2镗刀的分类
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3.2.2.1单刃镗刀
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3.2.2.1单刃镗刀
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3.1.3铣刀的选用
铣刀直径可按下式计算：
面铣刀
d0(1.4~1.6)ae(m)m
圆柱形平面铣刀 d0(1~ 11)4 ae(m)m
盘形铣刀
d02(aeh)d1(m)m
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3.1.3铣刀的选用
式中
d 0 ——铣刀直径 （mm）；
d1 h
——刀杆垫圈外径（mm） ——工件或家具夹紧机构至被加工表
面之间的距离（mm）
a e ——侧吃刀量（mm）
在满足加工需要的前提下，对盘形铣刀尽可能选用较小直径的 铣刀，节约刀具材料和动力消耗，减小工件切入长度；对于立铣刀， 可按加工情况选择较大直径，以提高铣刀刚度。
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3.1.3铣刀的选用
三、铣刀刀齿数选择。 尖齿铣刀按齿数的多少可分为粗齿铣刀和细齿 铣刀两种。粗齿铣刀在刀体上的刀齿粗，刀齿强 度好，容屑空间大，所以排屑方便，但同时参加 切削的刀齿数少，工作平稳性；细齿铣刀的刀齿 较密，同时参加切削的刀齿数多，工作平稳，加 工中能获得较小的表面粗糙度值，在每齿进给量 一定时，增加齿数可提高铣削效率。
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3.1.3铣刀的选用
一般加工塑性材料时，粗加工选用粗齿铣刀； 精加工采用细齿铣刀以保证加工表面质量。在铣 削硬金属材料时，无论粗铣还是精铣均采用细齿 铣刀。
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3.2镗刀及其选用 3.2.1镗削及其特点
镗削加工是利用镗刀对已有孔、孔系进行再加 工的方法。镗孔可以在车床、镗床、组合机床、 数控机床及自动线机床上进行。
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面铣刀
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3.1.2.3立铣刀
立铣刀是数控铣削中最常用的一种铣刀，圆柱面上的切 削刃是主切削刃，端面上分布着副切削刃，主切削刃一 般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。 由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀工作 时不能作轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面相垂直 的底平面。
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可转位刀具的优点：
1、刚性好，寿命长。避免了由焊接和刃磨高温引 起的缺陷，耐冲击和振动。
2、生产效率高,定位精度高。刀片转位或更换新刀 片大大减少停机换刀等辅助时间。
3、有利于推广使用涂层、陶瓷等新型刀具材料。
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主要的国际刀具品牌
瑞典山特维克可乐满(Sandvik Coromant) 美国肯纳金属(Kennametal) 瑞典山高(Seco) 德国瓦尔特(Walter) 日本三菱、住友、东芝 以色列伊斯卡(ISCAR)
粗加工时，为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防 止切屑堵塞，刀齿数比较少，容屑槽圆弧半径则较大。 一般粗齿立铣刀齿数Z=3～4，细齿立铣刀齿数Z=5～8， 套式结构Z=10～20，容屑槽圆弧半径r=2～5mm。当立 铣刀直径较大时，还可制成不等齿距结构，以增强抗振 作用，使切削过程平稳。
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3.1.2.3立铣刀
TiAlN涂层 硬质合金 涂层硬质合金
WC-TiC系硬质合金
WC系硬质合金
聚晶立方 氮化硼 （PCBN） DLC涂层 硬质合金
TiC-TiN金属陶瓷
高速钢
合金工具钢
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1800
1850
1900
1950
2000 年代
刀具材料的发展与切削加工高速化的关系
刀具材料与工件材料的匹配
力学性能： 高速钢刀具硬度不够，不能用来切削淬硬钢和冷硬铸铁， 硬质合金和陶瓷刀具则能胜任，CBN刀具更适于加工硬脆 材料。
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3.1.2.1圆柱铣刀
圆柱铣刀一般都是用高速钢制成整体的，螺旋形 切削刃分布在圆柱表面上，没有副切削刃，螺旋 形的刀齿切削时是逐渐切入和脱离工件的，所以 切削过程较平稳。主要用于卧式铣床上加工宽度 小于铣刀长度的狭长平面。
根据加工要求不同，圆柱铣刀有粗齿、细齿之分， 粗齿的容屑槽大，用于粗加工，细齿用于精加工。 铣刀外径较大时，常制成镶齿的。
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锯片铣刀
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3.1.2.6键槽铣刀
键槽铣刀的外形与立铣刀相似，不同的是它在圆周上只 有两个螺旋刀齿，其端面刀齿的刀刃延伸至中心，既象 立铣刀，又像钻头。因此在铣两端不通的键槽时，可以 作适量的轴向进给。它主要用于加工圆头封闭键槽，使 用它加工时，要作多次垂直进给和纵向进给才能完成键 槽加工。
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3、陶瓷
高温烧结氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷
4、人造金刚石
加工陶瓷、硬质合金、有色金属等，不适于铁系 金属加工
5、立方氮化硼(CBN)
硬度仅次于金刚石，化学稳定性、耐热性好，加 工淬火钢等
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切削速度（m/min）
2000 1000
500
200 100
50 20 碳素工具钢
聚晶金刚石 （PCD） 陶瓷
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3.1.2.2面铣刀
硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高、加 工表面质量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件， 故得到广泛应用。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿的安装 方式不同，可分为整体式、机夹一焊接式和可转位式三 种。
面铣刀主要用在立式铣床或卧式铣床上加工台阶面和平 面，特别适合较大平面的加工，主偏角为90°的面铣刀 可铣底部较宽的台阶面。用面铣刀加工平面，同时参加 切削的刀齿较多，又有副切削刃的修光作用，使加工表 面粗糙度值小，因此可以用较大的切削用量，生产率较 高，应用广泛。
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2、硬质合金
金属碳化物(WC、TiC、TaC、 NbC等)＋金属粘结剂 (Co、Ni等) 高压成形后，高温烧结而成。
硬度、耐热性、耐磨性很高， 切削速度远高于高速钢 抗弯强度低、脆性大，抗冲击 振动性能差
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YG 类
分 短切屑黑色金属 类 有色金属非金属
WC+ Co
YT类 加工长切屑的 黑色金属