刀具的系統(tǒng)、分類、材料課件

1、刀具-工業(yè)的牙齒瑞利公司-技術(shù)質(zhì)量部2011年3月14日目錄知識(shí)點(diǎn)課時(shí)第一章刀具的系統(tǒng)、分類、材料0.8H第二章刀具參數(shù)（鉆頭、銑刀、鉸刀）1.2H第三章 刀具設(shè)計(jì)、涂層、面銑刀0.8H第四章刀具使用問(wèn)題及對(duì)策1.2H刀具系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床上所使用的數(shù)控刀具已經(jīng)不是普通機(jī)床“一機(jī)一刀”的模式，而是多種不同類型的刀具同時(shí)在數(shù)控機(jī)床上輪換使用，來(lái)達(dá)到自動(dòng)換刀和快速換刀的目的。因此，對(duì)“數(shù)控刀具”的含義應(yīng)該理解為“數(shù)控刀具系統(tǒng)”。第一章 數(shù)控刀具系統(tǒng)除了包括機(jī)床的自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)外，為了保證刀具的可互換性，還必須有刀柄和工具系統(tǒng)。 刀柄的作用有： 準(zhǔn)確地安裝各種刀具；滿足在機(jī)床主軸上的自動(dòng)松開(kāi)和拉緊定位；在刀

2、庫(kù)中的存儲(chǔ)識(shí)別；機(jī)械手的夾持。 轉(zhuǎn)盤式自動(dòng)換刀系統(tǒng) 機(jī)械手夾持 常用刀柄鏜刀柄常用刀柄常用刀柄ER彈簧夾頭刀柄ER彈簧夾頭側(cè)壓式立銑刀柄要有高的切削效率要有高的精度和重復(fù)定位精度 要有高的可靠性和耐用度 可靠的斷屑和排屑措施要有在線監(jiān)控及尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)刀具尺寸的預(yù)調(diào)和快速換刀刀具標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用化及復(fù)合化數(shù)控刀具的要求 此外，為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡可能采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。夾緊刀片的方式要選擇得比較合理，刀片最好選擇涂層硬質(zhì)合金刀片。目前，發(fā)動(dòng)機(jī)公司用得最普遍的是硬質(zhì)合金刀具。數(shù)控刀具的特點(diǎn) 加工中心能兼作粗精加工。因此粗加工時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗加工的大背吃

3、刀量、大進(jìn)給量的要求。精加工時(shí)，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。按結(jié)構(gòu)來(lái)分 整體式 鑲嵌式 內(nèi)冷式 減振式 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式按加工工藝來(lái)分 高速鋼刀具硬質(zhì)合金刀具立方氮化硼刀具陶瓷刀具聚晶金剛石刀具按制造材料分按加工工藝來(lái)分 車刀 鉆刀 （鉆頭） 鏜刀 銑刀 零件不同表面加工時(shí)的切削運(yùn)動(dòng)外圓車刀內(nèi)孔車刀螺紋車刀常用車刀整體硬質(zhì)合金銑刀常用銑刀面銑刀方肩銑刀仿形銑刀三面刃和螺紋銑刀粗鏜刀精鏜刀鏜削刀具材料發(fā)動(dòng)機(jī)制造用刀具制造用發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋常用材料：鋁特性 含硅量為 5% 至 10% 的鋁合金 - 可用作壓鑄件, 如汽缸蓋和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等 含硅量大于 10% 的鋁合金 - 可用作鍛件和壓

4、鑄件, 如剎車鼓, 汽缸套和復(fù)合鑄件等刀具切削部分的材料要求： 要有高的硬度和耐磨性要有足夠的強(qiáng)度和韌性 要有高耐熱性 較好的導(dǎo)熱性良好的工藝性數(shù)控刀具的材料高速鋼 鎢鈷類鎢鈦鈷類Mo系高速鋼W系高速鋼硬質(zhì)合金鎢鈦鉭（鈮）鈷類陶瓷 純氧化鋁類（白色陶瓷） SiN添加類（黑色陶瓷） 立方氮化硼(CBN) 聚晶金剛石(PCD) 碳素工具鋼碳素工具鋼是含碳量較高的優(yōu)質(zhì)鋼（含碳量0.7%1.2% ）淬火后碳度較高的耐熱性較差。在碳素工具鋼中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素形成合金工具鋼?？蛇m當(dāng)減少熱處理變形和提高耐熱性。由于這兩種材料的耐熱性較低，目前主要用來(lái)制造一些切削速度不太高的手動(dòng)工具，如銼

5、刀、鋸條，較少用來(lái)制造其它刀具。高速鋼W（鎢）系：W與Fe、Cr（鉻）形成高硬度的碳化物，可以提高鋼的耐磨性。Mo（鉬）系：與W基本相同，并能減少碳化物的不均勻性，細(xì)化碳化物顆粒，增加鋼對(duì)機(jī)械能的吸收能力 高速鋼具有較高的熱穩(wěn)定性，在切削溫度高達(dá)到500650尚能進(jìn)行切削。 與碳素工具鋼和合金工具鋼相比，高速鋼能提高切削13倍，提高刀具耐用度1040倍。它可以加工從有色金屬到高溫合金的范圍廣泛的材料。 高速鋼(HSS)刀具過(guò)去曾經(jīng)是切削工具的主流，各國(guó)曾大力開(kāi)發(fā)了各種涂層和不涂層的高性能、高效率的高速鋼刀具，其在強(qiáng)度、韌性、熱硬性及工藝性等方面有著優(yōu)良的綜合性能。 在切削某些難加工材料以及在復(fù)

6、雜刀具，特別是切齒刀具、拉刀和立銑刀造中仍有較大的比重。但經(jīng)過(guò)市場(chǎng)探索一些高端產(chǎn)品逐步已被硬質(zhì)合金工具代替。高速鋼刀具硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是由難熔金屬碳化物（如WC、TiC等）和金屬粘結(jié)劑（如Co、Ni等）經(jīng)粉末冶金方法制成的。這些碳化物都有熔點(diǎn)高、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，因此，硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性都很高。切削性能比高速鋼高得多，刀具耐用度可提高幾倍到幾十倍，在耐用度相同時(shí)，切削速度可提高410倍。允許切削溫度可達(dá)8001000，切削速度可比高速鋼高十幾倍。但其抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性較高速鋼低的多。因此，硬質(zhì)合金刀具不能像高速鋼刀具那樣能夠承受大的切削振動(dòng)和沖擊負(fù)荷。硬質(zhì)合金

7、刀具普通硬質(zhì)合金新型硬質(zhì)合金超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金涂層硬質(zhì)合金金屬陶瓷粒徑在1m以下，這種材料具有硬度高、韌性好、切削刀可靠性高等優(yōu)異性能保持了普通硬質(zhì)合金機(jī)體的強(qiáng)度和韌性，又使表面有很高的硬度和耐磨性，減少摩擦系數(shù)和切削力，降低切削溫度TiC(N)基硬質(zhì)合金，其性能介于陶瓷和硬質(zhì)合金之間目前硬制合金的顆粒尺寸大小粗糙型 中等型 精細(xì)型 亞超細(xì)型 超細(xì)型 4-6m 2-4m 1-2m 0.5-0.9m 0.2-0.5m 平均粒度 4.5m 3.2m 1.5m 0.8m 0.5m 硬度（HRA） 88 90 91 92 93為什么硬制合金有不同的顆粒級(jí)別顆粒尺寸越小，刀具的硬度越大。單純地增加刀具的硬

8、度會(huì)延長(zhǎng)刀刃的壽命，而韌性和抗破裂強(qiáng)度則會(huì)減小。但如果使用顆粒較小的刀具，將同時(shí)提高硬度、韌性及抗破裂強(qiáng)度。 鈷含量增加，刀具的硬度就會(huì)下降，這會(huì)影響到刀刃的性能，對(duì)于所有顆粒級(jí)別的都是如此。但精細(xì)顆粒的刀具的硬度要比粗糙顆粒的高。 而鈷含量增加，刀具的韌性和抗破裂強(qiáng)度會(huì)增強(qiáng)。同樣，精細(xì)顆粒刀具的韌性和抗破裂強(qiáng)度要高于粗糙顆粒的刀具。材料：主要用Al2O3，加微量添加劑經(jīng)冷壓燒結(jié)而成，硬度、耐磨性、紅硬性均較硬質(zhì)合金高。優(yōu)點(diǎn)：能在1200高溫下切削，可采用比硬質(zhì)合 金高幾倍的切削速度，可獲得較高的工件表面粗糙度和尺寸穩(wěn)定性。 缺點(diǎn)：就是抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性差。陶瓷刀具可加工傳統(tǒng)刀具難以加工或根本

9、不能加工的高硬材料；刀具耐用度比傳統(tǒng)刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數(shù)；可進(jìn)行高速切削，切削效率比傳統(tǒng)刀具高3-10倍。 陶瓷刀具超硬刀具 比陶瓷更硬的刀具材料。包括：?jiǎn)尉Ы饎偸?、聚晶金剛?PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金剛石等。 其中以人造金剛石復(fù)合片(PCD)刀具及立方氮化硼復(fù)合片(PCBN)刀具占主導(dǎo)地位。PCDPCD：聚晶金剛石，硬度最硬.用于加工高硬度而具耐磨的硬合金、陶瓷、玻璃外，還可以加工有色金屬及其合金，可獲得較高的表面粗糙度和尺寸精度. 但不宜加工鐵族金屬，這是由于鐵和碳原子的親和力較強(qiáng)，易產(chǎn)生粘結(jié)作用而加快刀具磨損。 。PCBN立方氮化硼是人工合成

10、的又一種高硬材料，。但它的耐熱性與化學(xué)穩(wěn)定性大大高于金剛石，在1400仍然保持其硬度。與鐵族金屬的親和力小，不但能加工非鐵族難加工材料，也適合鐵族材料的加工，能以加工普通鋼和鑄鐵的切削速度切削淬火鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金等 。種類密度(gcm)耐熱性硬度抗彎強(qiáng)度/MPa熱導(dǎo)率W(m.K)熱膨脹系數(shù)10-6/0C聚晶金剛石3.473.567008009000HV60011002103.1聚晶立方氮化硼3.443.49130015004500HV5008001304.7陶瓷刀具3.15.O12009l95HRA700150015.O38.07.O9.O硬質(zhì)合金鎢鈷類14.O15.58008991.5HRA1000235074.587.937.5鎢鈷鈦類9.O14.O9008992.5HRA800180020.9628通用合金12.014.01000110092.5HRATiC基合