数控刀具材料的选用原则
数控刀具材料的选用原则
目前广泛应用的数控刀具材料主要有金刚石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、涂层刀具、硬质合金刀具和高速钢刀具等。刀具材料总牌号多，其性能相差很大。
数控加工用刀具材料必须根据所加工的工件和加工性质来选择。刀具材料的选用应与加工对象合理匹配，切削刀具材料与加工对象的匹配，主要指二者的力学性能、物理性能和化学性能相匹配，以获得最长的刀具寿命和最大的切削加工生产率。
表1各种刀具材料的主要性能指标
种类
密度
／(g／cm)耐热性／
℃
硬度
抗弯强度
/MPa
热导率
／[W／(m.K)]
热膨胀系数
×10-6/0C
聚晶金刚石
3.47～
3.56
700～800>9000HV600～1100210 3.1
聚晶立方氮化
硼3.44～
3.49
1300～
1500
4500HV500～800130 4.7
陶瓷刀具 3.1～5.O>12009l～95HRA700～150015.O～38.07.O～9.O
硬质合金
钨钴类
14.O～
15.5
80089～91.5H R A1000～235074.5～87.9
3～7.5
钨钴钛类9.O～14.O90089～92.5HRA800～180020.9～62．8
通用合金
12.0～
14.0
1000～
1100
～92.5HRA
TiC基合金 5.O～7.O110092～93.5HRA1150～13508.2
高速钢8.0～8.8600～70062～70HRC2000～450015.O～30.O8～12 1．切削刀具材料与加工对象的力学性能匹配
切削刀具与加工对象的力学性能匹配问题主要是指刀具与工件材料的强度、韧性和硬
度等力学性能参数要相匹配。具有不同力学性能的刀具材料所适合加工的工件材料有所不同。
①刀具材料硬度顺序为：金刚石刀具>立方氮化硼刀具>陶瓷刀具>硬质合金>高速钢。
②刀具材料的抗弯强度顺序为：高速钢>硬质合金>陶瓷刀具>金刚石和立方氮化硼刀具。
③刀具材料的韧度大小顺序为：高速钢>硬质合金>立方氮化硼、金刚石和陶瓷刀具。
高硬度的工件材料，必须用更高硬度的刀具来加工，刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，其耐磨性就越好。如，硬质合金中含钴量增多时，其强度和韧性增加，硬度降低，适合于粗加工；含钴量减少时，其硬
度及耐磨性增加，适合于精加工。
具有优良高温力学性能的刀具尤其适合于高速切削加工。陶瓷刀具优良的高温性能使其能够以高的速度进行切削，允许的切削速度可比硬质合金提高2～10倍。
2．切削刀具材料与加工对象的物理性能匹配
具有不同物理性能的刀具，如，高导热和低熔点的高速钢刀具、高熔点和低热胀的陶瓷刀具、高导热和低热胀的金刚石刀具等，所适合加工的工件材料有所不同。加工导热性差的工件时，应采用导热较好的刀具材料，以使切削热得以迅速传出而降低切削温度。金刚石由于导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，不会产生很大的热变形，这对尺寸精度要求很高的精密加工刀具来说尤为重要。
①各种刀具材料的耐热温度：金刚石刀具为700～8000C、PCBN刀具为13000～15000C、陶瓷刀具为1100～12000C、TiC(N)基硬质合金为900～11000C、WC基超细晶粒硬质合金为800～9000C、HSS为600～7000C。
②各种刀具材料的导热系数顺序：PCD>PCBN>WC基硬质合金>TiC(N)基硬质合金
>HSS>Si3N4基陶瓷>A1203基陶瓷。
③各种刀具材料的热胀系数大小顺序为：HSS>WC基硬质合金>TiC(N)>A1
20
3
基陶瓷
>PCBN>Si
3N
4
基陶瓷>PCD。
④各种刀具材料的抗热震性大小顺序为：HSS>WC基硬质合金>Si3N
4
基陶瓷
>PCBN>PCD>TiC(N)基硬质合金>A1
20
3
基陶瓷。
3．切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配
切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配问题主要是指刀具材料与工件材料化学亲和性、化学反应、扩散和溶解等化学性能参数要相匹配。材料不同的刀具所适合加工的工件材料有所不同。
①各种刀具材料抗粘接温度高低(与钢)为：PCBN>陶瓷>硬质合金>HSS。
②各种刀具材料抗氧化温度高低为：陶瓷>PCBN>硬质合金>金刚石>HSS。
③种刀具材料的扩散强度大小(对钢铁)为：金刚石>Si3N4基陶瓷>PCBN>A1203基陶瓷。扩散强度大小(对钛)为：A1203基陶瓷>PCBN>SiC>Si3N4>金刚石。
4．数控刀具材料的合理选择
一般而言，PCBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金及TiCN基硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的数控加工；而PCD刀具适合于对Al、Mg、Cu等有色金属材料及其合金和非金属材料的加工。
表2列出了各种刀具材料所适合加工的一些工件材料。
表2刀具材料所适合加工的一些工件材料
刀具高硬钢
耐热
合金钛合金
镍基高
温合金
铸铁纯钢
高硅铝
合金
FRP复材
料
PCD××◎×××◎◎PCBN◎◎○◎◎●●陶瓷刀
具
◎◎×◎◎●××涂层硬
质合金
○◎◎●◎◎●●TiCN基
硬合金
●×××◎●××
注：符号含义是；◎一优，○一良，●一尚可，×一不合适。
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数控刀具材料及选用
数控刀具材料及选用，再也不用盲目选刀 加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。 一. 刀具材料应具备基本性能 刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此，刀具材料应具备如下一些基本性能： (1) 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 (2) 强度和韧性。刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。 (3) 耐热性。刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。 (4) 工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。 二.刀具材料的种类、性能、特点、应用 1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用 金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。 ⑴金刚石刀具的种类 ①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002靘，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。 ②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石
数控刀具选择常用的十五条原则,选错后悔!
1、加工中最重要的刀具 都意味着生产出现停顿。但并不意味着每把刀具都具有同样重要的地位。切削加工时间最长的刀具对生产周期的影响更大，任何一把刀具停止工作。因此同等前提下，应当给予这把刀具更多关注。此外，还应该注意加工关键部件及加工公差范围要求最严格的刀具。另外，对切屑控制相对差的刀具，如钻头、切槽刀、螺纹加工刀具也应重点关注。因为切屑控制不佳可引起停机。 2、与机床相匹配 因此选择正确的刀具非常重要。通常，刀具分右手刀及左手刀。右手刀具适合于逆时针旋转(CCW机床(沿主轴方向看);左手刀具适合于顺时针旋转(CW机床。如果你有几台车床，一些夹持左手刀具，其他左右手兼容，那么请选择左手刀具。而对于铣削而言，人们通常倾向于选择通用性更强的刀具。但是尽管此类刀具涵盖的加工范围更大，也令你即刻损失了刀具的刚性，增大了刀具挠曲变形，降低了切削参数，同时更容易引起加工振动。另外，机床更换刀具的机械手对刀具的尺寸及重量也有所限制。若你购买的主轴带内冷却通孔的机床，也请选择带内冷却通孔的刀具。 3、与被加工材料相匹配 因此大多数刀具基于优化碳钢加工设计。刀片牌号需依据被加工材料进行选择。刀具制造商提供一系列的刀体及相配合的刀片用于加工诸如高温合金、钛合金、铝、复合材料、塑料及纯金属等非铁材料。当你需要加工上述材料时，碳钢是机械加工中最常见的被加工材料。请选择相匹配材质的刀具。绝大多数品牌都有各种系列刀具，标明适合加工什么材料。如DaElement3PP系列就主要用来加工铝合金、86P系列专门来加工不锈钢、6P系列专门来加工高硬钢。 4、刀具规格 铣刀规格太大。大规格的车刀刚性更佳;而大规格的铣刀不仅价格更高，常见的错误是所选的车刀规格太小。且空切时间更长。总体而言，大规格的刀具价格高于小规格刀具。 5、选择可换刀片式还是重新修磨式刀具 条件允许下，遵循的原则很简单:尽量避免修磨刀具。除了少数钻头和端面铣刀外。尽量选择可换刀片式或可换刀头式刀具。这会为你节省劳动力开支，同时获得稳定的加工效果。 6、刀具材料及牌号 机床最大速度及进给率密切相关。为被加工材料组选择更通用的刀具牌号，刀具材料及牌号的选择与被加工材料性能。通常会选择涂层合金牌号。参考刀具供应商提供的牌号应用推荐图表”实际应用中，常见的错误是用替换其他刀具厂家类似的材料牌号试图解决刀具寿命问题。如果你现有的刀具不理想，那么改选接近的其他厂家牌号很可能带来类似结果。要
数控刀具的主要材料种类及用途
数控刀具的主要材料种类及用途 机床与刀具的发展是相辅相成、相互促进的。刀具是由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中最活跃的因素,刀具切削性能的好坏取决于刀具的材料和刀具结构。切削加工生产率和刀具寿命的高低加工成本的多少、加工精度和加工表面质量的优劣等,在很大程度上取决于刀具材料、刀具结构及切削参数的合理选择。近几十年来,作为切削加工最基本丰素的刀具材料得到了迅速发展,刀具的结构形式也得到了极大丰富。 数控刀具主要材料种类 (1)超硬刀具。所谓超硬材料是指人造金刚石和立方氮化硼(简称CBN),以及用这些粉末与结合剂烧结而成的聚晶金刚石(简称PCD)和聚晶立方氮化棚(简称PCBN)等。超硬材料具有优良的耐磨性,主要运用于高速切削及难切削材料的加工。 (2)陶瓷刀具。陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高温力学性能,与金属的亲合力小,不易与金属产生粘结,并且化学稳定性好。陶瓷刀具主要应用于钢、铸铁及其合金和难加工材料的切削加工,可以用于超高速切削、高速切削和硬材料切削。 (3)涂层刀具。刀具涂层技术自问世以来,对刀具性能的改善和加工技术进步起着非常重要的作用,涂层技术将传统刀具涂覆一层薄膜后,刀具性能发生了巨大的变化。主要的涂层材料有:Tic、TiN、Ti(C,N)、TiALN、ALTiN等。涂层技术己应用于立铣刀、铰刀、钻头、复合孔加工刀具、齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、成形拉刀及各种机夹可转位刀片,满足高速切削加工高强度、高硬度铸铁(钢)、锻钢、不锈钢、钛合金、镍合金、镁合金、铝合金、粉末冶金、非金属等材质工件的生产技术不同要求。 (4)硬质合金。硬质合刀具是数控加工刀具的主导产品,有的国家有90%以上的车刀和55%以上的铣刀都采用了硬质合金制造,而且这种趋势还在增加。硬质合金可分为普通硬质合金、细晶粒硬质合金和超晶粒硬质合金。按化学成分区
数控刀具及其选用
数控刀具及选用 1.1 数控机床刀具的特点 数控机床刀具的特点是标准化、系列化、规格化、模块化和通用化。 为了达到高效、多能、快换、经济的目的，对数控机床使用的刀具有如下要求： （1）具有较高的强度、较好的刚度和抗振性能； （2）高精度、高可靠性和较强的适应性； （3）能够满足高切削速度和大进给量的要求； （4）刀具耐磨性及刀具的使用寿命长，刀具材料和切削参数与被加工件材料之间要适宜； （5）刀片与刀柄要通用化、规格化、系列化、标准化，相对主轴要有较高位置精度，转位、拆装时要求重复定位精度高，安装调整方便。 1.2 金属切削刀具的主要角度 从属切削刀具的种类繁多，但它们的切削部分都可以近似地用外圆车刀的切削部分来描述。 确定刀具角度的正交平面参考系和车削刀具几何角度如图所示。 车刀的五个基本角度： （1）前角γo ：是前刀面切削平面之间的夹角，表示前刀面的倾斜程度。 （2）后角αo ：是主后刀面与切削平面之间的夹角，表示主后刀面倾斜的程度。 （3）主偏角κτ：是主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角； （4）副偏角κτˊ ：是副切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的夹角； （5）刃倾角λ0：是主切削刃与基面之间的夹角。 刀具主要角度的选择原则： 前角。增大前角，切屑易流出，可使切削力减少，切削很轻快。但前角过大，刀刃强度降低。 后角。增大后角可减少刀具后刀面与工件之间的摩擦。但后角过大，刀刃强度降低。 主偏角。在切削深度和进给量不变的情况下，增大主偏角，可使切削力沿工件轴向力加大，径向力减小，有利于加工细长轴并减小振动。 图 正交平面参考系 图 车削刀具几何角度
数控教案——数控刀具的选用
<<数控车削用刀具>>教案 一、教学目标： （1）理解数控车刀具的类型及各自特点； （2）掌握可转位车刀该如何合理选用； （3）掌握在使用中刀具角度对加工的影响。 二、教学重点、难点： 重点：刀具基本角度的作用 难点：可转位车刀的选用 三、教学过程： (一)数控车常用刀具种类 由于工件材料、生产批量、加工精度以及机床类型、工艺方案的不同，车刀的种类也异常繁多。根据刀片与刀体的联接固定方式的不同，车刀主要可分为焊接式与机械夹固式两大类。 1、焊接式车刀 将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体上称为焊接式车刀。这种车刀的优点是结构简单，制造方便，刚性较好。缺点是由于存在焊接应力，使刀具材料的使用性能受到影响，甚至出现裂纹。另外，刀杆不能重复使用，硬质合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪费。根据工件加工表面以及用途不同，焊接式车刀又可分为切断刀、外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、螺纹车刀以及成形车刀等。 焊接式车刀的种类
1—切断刀 2—90°左偏刀 3—90°右偏刀 4—弯头车刀 5—直头车刀6—成形车刀7—宽刃精车刀8—外螺纹车刀9—端面车刀 10—内螺纹车刀 11—内槽车刀 12—通孔车刀 13—盲孔车刀 2）机夹可转位车刀 如图所示，机械夹固式可转位车刀由刀杆l、刀片2、刀垫3以及夹紧元件4组成。刀片每边都有切削刃，当某切削刃磨损钝化后，只需松开夹紧元件，将刀片转一个位置便可继续使用。 1—刀杆 2—刀片 3—刀垫 4—夹紧元件 机械可转位车刀的组成 刀片是机夹可转位车刀的一个最重要组成元件。按照国标GB2076－87，大致可分为带圆孔、带沉孔以及无孔三大类。形状有：三角形、正方形、五边形、六边形、圆形以及菱形等共17种。图示为常见的几种刀片形状及角度。
数控加工中刀具的选择原则和切削用量
数控加工中刀具的选择原则和切削用量 作者：佚名来源：不详发布时间：2008-3-9 0:57:41 发布人：admin 减小字体增大字体 摘要:现代刀具显著的特点是结构的创新速走加快。随着计算机应用领域的不断扩大，机械加工也开始运用数拉技术，这时刀具选择与切削用量提出了更高的要求。本文就扣何确定数控加工中的刀具选择与切削用全进行了探讨。 关键词:数控技术;机械加工;刀具选择 一、科学选择数控刀具 1、选择数控刀具的原则 刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。 2、选择数控车削用刀具 数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如900内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。 二是圆弧形车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该
数控机床的刀具材料
数控机床对刀具材料的基本要求是高的硬度、高的耐磨性、高的红硬性和足够的强度7和韧性。 -------------------------加工的刀具种类视加工对象而定 刀具材料应当具备的性能 切削过程中，刀具直接完成切除余量和形成已加工表面的任务。刀具切削性能的优劣，取决于构成切削部分的材料、几何形状和刀具结构。由此可见刀具材料的重要性，它对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本影响极大。因此，应当重视刀具材料的正确选择和合理使用，重视新型刀具材料的研制。 在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此刀具材料应具备以下基本要求： 1．硬度 刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度须在HRC62以上，并要求保持较高的高温硬度。 2．耐磨性 耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，它是刀具材料机械性能（力学性能）、组织结构和化学性能的综合反映。例如，组织中硬质点的硬度、数量、大小和分布对抗磨料磨损的能力有很大影响，而抗冷焊磨损(冷焊磨损即过去有些书上所称的粘结磨损、抗扩散磨损和抗氧化磨损的能力还与刀具材料的化学稳定性有关。3.强度和韧性 为了承受切削力、冲击和振动，刀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。刀具材料中强度高者，韧性也较好，但硬度和耐磨性常因此而下降，这两个方面的性能是互相矛盾的。一种好的刀具材料，应当根据它的使用要求，兼顾以上两方面的性能，而有所侧重。 4．耐热性 刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化的能力。这就是刀具材料的耐热性。 5．导热性和膨胀系数 在其他条件相同的情况下，刀具材料的导热系数(热导率)越大，则由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和提高刀具使用寿命。线膨胀系数小，则可减少刀具的热变形。对于焊接刀具和涂层刀具，还应考虑刀片与刀杆材料、涂层与基体材料线膨胀系数的匹配。 6．工艺性 为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性，包括锻、轧、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性等。材料的高温塑性对热轧刀具十分重要。可磨削性可用磨削比——磨削量与砂轮磨损体积之比来表示，磨削比大，则可磨削性好。此外，在选用刀具材料时，还应考虑经济性。性能良好的刀具材料，如成本和价格较低，且立足于国内资源，则有利于推广应用。 刀具材料种类很多，常用的有工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢)、硬质合金、陶瓷、金刚石(天然和人造)和立方氮化硼等。碳素工具钢(如T10A、T12A)和合金工具钢(如9CrSi、CrWMn)，因其耐热性很差，仅用于手工工具。陶瓷、金刚石和立方氮化硼则由于性质脆、工艺性差及价格昂贵等原因，目前尚
机加工刀具的选择
刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 一、数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专
用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；③特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢刀具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； ②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；③镗削刀具；④铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： ⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； ⑵互换性好，便于快速换刀； ⑶寿命高，切削性能稳定、可靠； ⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； ⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； ⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。
数控刀具选用习题与答案
单元二数控刀具与选用习题 一判断题 1.一般车削工件，欲得良好的精加工面，可选用正前角刀具。（） 2．刀具前角越大，切屑越不易流出，切削力越大，但刀具的强度越高。（） 3.粗车削应选用刀尖半径较小的车刀片。（） 4.主偏角增大，刀具刀尖部分强度与散热条件变差。（） 5.判断刀具磨损，可借助观察加工表面之粗糙度及切削的形状、颜色而定。（） 6.精车削应选用刀尖半径较大的车刀片。( ) 7.高速钢车刀的韧性虽然比硬质合金高，但不能用于高速切削。( ) 8.硬质合金是一种耐磨性好，耐热性高，抗弯强度和冲击韧性多较高的一种刀具材料。（） 9.在工具磨床上刃磨刀尖能保证切削部分具有正确的几何角度和尺寸精度及较小的表面粗糙度。( ) 10.YT类硬质合金中含钴量愈多，刀片硬度愈高，耐热性越好，但脆性越大。( ) 11.在切削过程中，刀具切削部分在高温时仍需保持其硬度，并能继续进行切削。这种具有高温硬度的性质称为红硬性。 ( ) 12.刀具的材料中，它们的耐热性由低到高次排列是碳素工具钢、合金工具钢，高速钢和硬质合金。（） 13.数控机床对刀具材料的基本要求是高的硬度、高的耐磨性、高的红硬性和足够的强度和韧性。（） 14.刀具规格化的优点之一为选用方便。（） 二填空题 1.常用的刀具材料有高速钢、、陶瓷材料和超硬材料四类。 2.加工的圆弧半径较小时，刀具半径应选。 3.铣刀按切削部分材料分类，可分为铣刀和刀。 4.当金属切削刀具的刃倾角为负值时，刃尖位于主刀刃的最高点，切屑排出时流向工件表面。 5.工件材料的强度和硬度较低时，前角可以选得些；强度和硬度较高时，前角选得些。刀具切削部分的材料应具备如下性能；高的硬度、、、。 6.常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、、四种。 7.影响刀具寿命的主要因素有；工件材料. 、、。 8.刀具磨钝标准有和两种料。
数控机床刀具及编程的选用要适当
数控机床刀具及编程的选用要适当 数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是DNC系统微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 目前，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。 因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀具及切削用量。 数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式，采用焊接或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；③特殊型式，如复合式刀具、减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为；：①高速钢刀具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； ③镗削刀具；④铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点：①刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小；②互换性好，便于快速换刀；③寿命高，切削性能稳定、可靠；④刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；⑤刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；⑥系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。 数控加工刀具的选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：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。 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。 在进行自由曲面(模具)加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。
数控刀具材料的选用
3．3 数控刀具材料及选用 先进的加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。 3．3．1刀具材料应具备基本性能 刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此，刀具材料应具备如下一些基本性能：(1)硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 (2)强度和韧性。刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。 (3)耐热性。刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。 (4)工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。 3．3．2刀具材料的种类、性能、特点、应用 1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用
金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。 ⑴金刚石刀具的种类 ①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。 ②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。 PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口，加工的工件表面质量也不如天然金刚石，现在工业中还不能方便地制造带有断屑槽的PCD刀片。因此，PCD只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。 ③CVD金刚石刀具：自从20世纪70年代末至80年代初，CVD金刚石技术在日本出现。CVD金刚石是指用化学气相沉积法(CVD)在异质基体(如硬质合金、陶瓷等)上合成金刚石膜，CVD金刚石具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。 CVD金刚石的性能与天然金刚石相比十分接近，兼有天然单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点，在一定程度上又克服了它们的不足。 ⑵金刚石刀具的性能特点： ①极高的硬度和耐磨性：天然金刚石是自然界已经发现的最硬的物质。金刚石具有极高的耐磨性，加工高硬度材料时，金刚石刀具的寿命为硬质合金刀具的lO～100倍，甚至高达几百倍。 ②具有很低的摩擦系数：金刚石与一些有色金属之间的摩擦系数比其他刀具都低，摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力。 ③切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利，天然单晶金刚石刀具可高达0.002～0.008μm，能进行超薄切削和超精密加工。 ④具有很高的导热性能：金刚石的导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，刀具切削部分温度低。 ⑤具有较低的热膨胀系数：金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍，由切削热引起的
数控加工中刀具的选择与切削用量的确定
数控加工中刀具的选择与切削用量的确定 摘要：现代刀具显著的特点是结构的创新速走加快。随着计算机应用领域的不断扩大，机械加工也开始运用数拉技术，这时刀具选择与切削用量提出了更高的要求。本文就扣何确定数控加工中的刀具选择与切削用全进行了探讨。 关键词：数控技术；机械加工；刀具选择 一、科学选择数控刀具 1、选择数控刀具的原则 刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率
的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好的同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如硬质合金、陶瓷等)并使用可转位刀片。 2、选择数控车削用刀具 数控车削车刀常用的一般分成型车刀、仿形车刀、圆弧形车刀三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。仿形形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑并应兼顾刀尖本身的强度。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车
数控刀具命名规则及牌号材质详情
数控刀具型号编号规则——山特维克事例：CNMG120408-PM 4205 C:刀片形状，菱形80 N:刀片后脚，负角型刀片 M:公差 G:刀片类型 PM：刀片槽形 4205：刀片牌号（材质） GC4205(HC)–P05(P01-P15） CVD涂层牌号，具有优良的耐沟槽磨损性和抗塑性变形性。当在钢的半精加工到粗加工应用中要求高金属去除率时推荐用于稳定的工况。能承受高温，并且不会降低干湿加工应用中的刃线安全性。 1. 2. 刀片牌号（车削） 用于普通车削的牌号 ----P钢、铸钢、长切屑可锻铸铁。 基本牌号 CT5015(HT)–P10(P01-P20)
具有优良的抗积屑瘤和抗塑性变形能力的非涂层金属陶瓷牌号。新型配方提高了韧性。用于要求高表面质量与/或低切削力的低合金钢和合金钢的精加工。fnxap<0.35mm2 GC1125(HC)–M25(M10-M30 PVD涂层微颗粒硬质合金。推荐用于中等到低切削速度下各种不锈钢的精加工。锋利的切削作用与优良的切削刃韧性相结合时，或要求很高的表面质量时，该牌号表现优异。其很高的耐热冲击性能适用于轻间断切削。 GC1525（HC）-P15（P05-P25） PVD涂层金属陶瓷牌号。具有优良的耐磨损性和刃口韧性。用于低碳钢和低合金钢的精加工和半精加工。适用于中等和高切削速度下要求高表面质量的场合。fnxap<0.35mm2 GC4205(HC)–P05(P01-P15 CVD涂层牌号，具有优良的耐沟槽磨损性和抗塑性变形性。当在钢的半精加工到粗加工应用中要求高金属去除率时推荐用于稳定的工况。能承受高温，并且不会降低干湿加工应用中的刃线安全性。 GC4215(HC)-P15(P01-P30) 用于精加工到粗加工的CVD涂层硬质合金牌号，适合于钢和钢铸件的连续切削至轻型间断切削应用。梯度基体与耐磨涂层相结合，最佳化了硬度和韧性。不论湿切削还是干切削均能承受高温，同时又不会牺牲刃线安全性。 GC4225(HC)-P25(P10-P40 CVD涂层硬质合金材质，用于钢和钢铸件的精加工到粗加工。梯度基体与厚的耐磨涂层相结合，在钢车削时具有最佳的硬度和韧性。此材质能以高金属去除率进行连续切削和间断切削，并且其应用范围极广。 GC4235(HC)-P35(P20-P45 涂层硬质合金牌号，用于工况差时钢和钢铸件的粗加工。梯度基体与厚的耐磨涂层相结合，在钢车削时具有最佳硬度和和韧性。刃线高安全性使此牌号能用于以高金属去除率进行的间断切削。 GC3005(HC)-P10(P01-P25 CVD涂层硬质合金牌号，高耐磨涂层与硬基体的结合强度高，可以承受很高的温度。用于高合金钢的高切削速度精加工和半精加工。 补充牌号 GC1025(HC)–P25(P10-P35) PVD涂层微颗晶粒硬质合金牌号。推荐用于要求优良的表面质量时的低碳钢或其它“粘性”材料的精加工。它的高耐热冲击性能使它适用于断续切削。 GC2015(HC)–P25(P20-P30)
数控铣床常用刀具的合理选用
数控铣床常用刀具的合理选用 数控铣床常用刀具的合理选用 一、前言 数控加工中刀具的选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成，要求编程人员必须掌握刀具选 择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工特点，正确选择刀刃具及切削用量。数控加工技术涉及的范围很广，就应用方面而言，其加工技术的特点 和难点仍在于如何高速、高效率地正确选用数控机床刀具编制出符合产品技术要求的数控加工工艺及程序。数控加工可以大幅度缩短产品的制造周期，有效的解决机 械产品中复杂、精密、单件小批量、形状多变的零件加工。 二、数控铣床刀具选择 1.刀具的特点及种类 数控铣床加工刀具种类很多，为了适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，所用刀具正朝着标准化、通用化和模块化的方向发展，主要分为铣削刀具和孔加工刀具两大类。为了满足高效和特殊的铣削要求，
又发展了各种特殊用途的专用刀具。 1)刀柄结构形式 数控铣床刀具刀柄的结构形式分为模块式与整体式两种。模块式刀具系统是一种较先进的刀具系统，其每把刀柄都可通过各种系列化的模块组装而成。针对不同的加工零件和机床，采取不同的组装方案，可获得多种刀柄系列，从而提高刀柄的适应能力和利用率。 整体式刀柄装夹刀具的工作部分与机床上安装定位用的柄部是一体的。这种刀柄对机床与零件的变换适应能力较差。为适应零件与机床的变换，用户必须储备各种规格的刀柄，因此刀柄的利用率较低。 数控铣床刀柄与主轴孔的配合锥面采用7：24圆锥柄，并采用相应型式的拉钉，与机床主轴相结合。锥柄具有不自锁，换刀方便等特点。刀柄常用的规格有40号、45号和50号。目前在我国应用较为广泛的有IS07388—1983.MAS403—1982.ANSI/ASME 135.50—1985等，选择时应考虑刀柄规格与机床主轴、机械手相适应。JT：表示采用国际标准IS07388号加工中心机床用锥柄柄部(带机械手夹持槽);其后数字为相应的ISO锥度号。BT：表示采用日本标准MAS403号加工中心机床用锥柄柄部(带机械手夹持槽);其后数字为相应的ISO锥度号。对于高速切削一般采用HSK系列刀柄。 为提高加工效率，应尽可能选用高效率的刀具和刀柄。选用强力铣夹头刀柄，夹持精度高，可以用来夹持直柄刀具，因卡簧自身夹紧变形小自锁性好，夹紧力大，可以用于强力铣削加工;还可以用于高精度铣铰孔加工，也可通过接杆夹持带孔类刀具。 选用弹簧卡头刀柄，卡簧弹性变形量为1mm，主要夹持小规格铣刀，
浅谈数控刀具材料及选用
浅谈数控刀具材料及选用 先进的加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。 3．3．1 刀具材料应具备基本性能 刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此，刀具材料应具备如下一些基本性能： (1) 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC 以上。刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 (2) 强度和韧性。刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动, 防止刀具脆性断裂和崩刃。 (3) 耐热性。刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。 (4) 工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。 3．3．2 刀具材料的种类、性能、特点、应用 1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用 金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。 ⑴ 金刚石刀具的种类 ①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶 金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002卩m能实 现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。 ②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond ，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。 PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口，加工的工件表面质量也不如天然金刚石，现在工业中还不能方便地制造带有断屑槽的PCD刀片。因此，PCD只能用于有色金
数控加工常用刀具的种类及选择
数控加工常用刀具的种 类及选择 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
数控加工常用刀具的种类及选择1．数牲加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。 2．1数控刀具的分类有多种方法 a．根据刀具结构可分为 （1）整体式； （2）镶嵌式，采用焊接或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种； （3）特殊型式，如复合式刀具、减震式刀具等。 b．根据制造刀具所用的材料可分为： （1）高速钢刀具； （2）硬质合金刀具； （3）金刚石刀具； （4）其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。 c．从切削工艺上可分为： （1）车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；
（2）钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； （3）镗削刀具； （4）铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30％一40％，金属切除量占总数的80％～90％。 2．2数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： （1）刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小；互换性好，便于快速换刀； （2）寿命高，切削性能稳定、可靠； （3）刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间; （4）刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； （5）系列化标准化以利于编程和刀具管理。 2．数控加工刀具的选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材科的性能、加
数控刀具的常用材料
2012.No7 摘 要 随着科学技术日新月异地发展,机械制造加工在刀具材料、刀具结构与设计、刀具新产品科技领域也得到了猛速的发展。近年来，数控机床(CNC)、加工中心(MC)、柔性制造单元(FMC)得到日益广泛的应用，使机械制造面貌发生了很大变化。刀具作为加工系统的一个重要组成部分，刀具材料性能对提高生产效率及加工质量具有重要意义，刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。 关键词 刀具 材料 性能 种类 特别是电子信息技术的急剧发展，加速了机械制造业的飞速发展。数控机床已经成为现代加工车间中不可缺少的重要加工设备。机床上一经采用现代电子信息新技术后就大大提高了数控机床的智能化程度。其独特的优越性和智能化程度使数控机床具有强大的生命力。然而，刀具是数控机床的最终执行部分。也是整个零件加工过程中最关键的环节。数控机床刀具的性能及材料的选用是零件加工工艺中的重要内容之一,它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工的质量。机床与刀具的发展是相辅相成、相互促进的。刀具是由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中最活跃的因素，刀具切削性能的好坏取决于刀具的材料和刀具结构。切削加工生产率和刀具寿命的高低加工成本的多少、加工精度和加工表面质量的优劣等，在很大程度上取决于刀具材料、刀具结构及切削参数的合理选择。近几十年来，作为切削加工最基本要素的刀具材料得到了迅速发展，刀具的结构形式也得到了极大丰富。 1 刀具材料应具备的性能 1.1 高的硬度和耐磨性 硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大。切削金属所用刀具的切削刃硬度，一般都在60HRC以上。耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，刀具材料的硬度越高，其耐磨性就越好。组织中的硬质点(碳化物、氮化物等)的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越好。耐磨性还与材料的化学成分、强度、显微组织及摩擦区的温度有关。可用公式表示材料的耐磨性WR：WR=KIC0.5E-0.8H1.43式中：H——材料硬度(GPa)。硬度愈高，耐磨性愈好。KIC——材料的断裂韧性(MPa瞭m)。KIC愈大，则材料受应力引起的断裂愈小，耐磨性愈好。E ——材料的弹性模量(GPa)。E很小时，由于磨粒引起的显微应变，有助于产生较低的应力，耐磨性提高。 1.2 足够的强度和韧性 要使刀具在承受很大压力，以及在切削过程经常出现的冲击和振动条件下工作，而不产生崩刃和折断，刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。 1.3 高的耐热性(热稳定性) 耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温条件下保持一定的硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。 刀具材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及良好的抗粘 浅谈数控刀具的常用材料 罗 斌 （合川职教中心） 结和抗扩散的能力，即刀具材料应具有良好的化学稳定性。 1.4 良好的热物理性能和耐热冲击性能 刀具材料的导热性愈好，切削热愈容易从切削区散走，有利于降低切削温度。刀具在断续切削或使用切削液时，常常受到很大的热冲击(温度变化剧烈)，因而刀具内部会产生裂纹而导致断裂。刀具材料抵抗热冲击的能力可用耐热冲击系数R表示，R的定义是为： R=λσb/Eα 式中：λ——导热系数； σb——抗拉强度； E——弹性模量； α——热膨胀系数。 导热系数大，使热量容易散走，降低刀具表面的温度梯度；热膨胀系数小，可减少热变形；弹性模量小，可以降低因热变形而产生的交变应力的幅度；有利于材料耐热冲击性能的提高。耐热冲击性能好的刀具材料，在切削加工时可以使用切削液。 1.5 良好的工艺性能 为了便于刀具的制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如锻造性能、热处理性能、高温塑性变形性能、磨削加工性能等。 1.6 经济性 经济性是刀具材料的重要指标之一，优质刀具材料虽然单件刀具成本很高，但因其使用寿命长，分摊到每个零件的成本则不一定很高。因此在选用刀具材料时要综合考虑其经济效果。 2 数控刀具主要材料种类 2.1 高速钢 高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的强度和韧性，并且具有一定的硬度和耐磨性。适合各类刀具的要求。高速钢刀具制造工艺简单，容易磨成锋利切削刃，因此尽管各种新型刀具材料不断出现，高速钢刀具在金属切削中仍占较大的比例。可以加工有色金属和高温合金。由于高速钢具有以上性能，活塞加工中的铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀、钻油孔用钻头等刀具都为高速钢材料。 2.2 硬质合金 硬质合金是由难熔金属碳化物(如WC、TiC、TaC、NbC等)和金属粘结剂(如Co、Ni等)粉末经粉末冶金的方法制成。由于硬质合金中都含有大量的金属碳化物，这些碳化物都有熔点高、硬度高、化学稳定好、热稳定性好等特点，因此，硬质合金材料的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬度为89～93HRA，比高速钢的硬度(83～86.6HRA)高，在800～1000℃时尚能进行切削。在540℃时，硬质合金的硬度为82～87HRA，在760℃时，硬度仍能保持77～85HRA。因此，硬质合金的切削性能比高速钢高得多，刀具耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时，切削速度可提高4～10倍。 2.3 金刚石 金刚石是目前已知矿物材料中硬度最高、热传导性最好的物质，与各种金属、非金属材料配对摩擦的磨损量仅为硬质合金