刀具的分類:數(shù)控刀具;車刀;銑刀;機用刀片;雕刻刀;鉆頭;螺紋刀具;滾刀;鏜刀
刀具按工件加工表面的形式可分為五類:
■ 加工各種外表面的刀具,包括車刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等;
■ 孔加工刀具,包括鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀和內(nèi)表面拉刀等;
■ 螺紋加工刀具,包括絲錐、板牙、自動開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等;
■ 齒輪加工刀具,包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等;
■ 切斷刀具,包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銑刀等等。
此外,還有組合刀具。
按切削運動方式和相應(yīng)的刀刃形狀,刀具又可分為三類:
■ 通用刀具,如車刀、刨刀、銑刀(不包括成形的車刀、成形刨刀和成形銑刀)、鏜刀、鉆頭、擴孔鉆、鉸刀和鋸等;
■ 成形刀具,這類刀具的刀刃具有與被加工工件斷面相同或接近相同的形狀,如成形車刀、成形刨刀、成形銑刀、拉刀、圓錐鉸刀和各種螺紋加工刀具等;
■ 展成刀具是用展成法加工齒輪的齒面或類似的工件,如滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪刨刀和錐齒輪銑刀盤等。
[編輯本段]刀具的結(jié)構(gòu)
1. 結(jié)構(gòu)要素
待加工表面----工件上有待切除的表面。
已加工表面----工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面。
過渡表面(同義詞:加工表面)----工件上由切削刃形成的那部分表面,它將在下一個行程,刀具或工件的下一轉(zhuǎn)里被切除,或者由下一個切削刃切除。
前面(同義詞:前刀面)----
刀具上切屑流過的表面。它直接作用于被切削的金屬層,并控制切屑沿其排出的刀面。
后面(同義詞:后刀面)----與工件上切削中產(chǎn)生的表面相對的表面。
主后面(同義詞:主后刀面)----刀具上同前面相交形成主切削刃的后面。它對著過渡表面。
副后面(同義詞:副后刀面)----刀具上同前面相交形成副切削刃的后面。它對著已加工表面。
主切削刃----起始于切削刃上主偏角為零的點,并至少有一段切削刃擬用來在工件上切出過渡表面的那個整段切削刃。
副切削刃----切削刃上除主切削刃以外的刃,亦起始于切削刃上主偏角為零的點,但它向背離主切削刃的方向延伸。
各種刀具的結(jié)構(gòu)都由裝夾部分和工作部分組成。整體結(jié)構(gòu)刀具的裝夾部分和工作部分都做在刀體上;鑲齒結(jié)構(gòu)刀具的工作部分(刀齒或刀片)則鑲裝在刀體上。
2. 刀具角度參考系
切削平面----通過切削刃選定點與切削刃相切并垂直于基面的平面。
主切削平面Ps----通過切削刃選定點與主切削刃相切并垂直于基面的平面。它切于過渡表面,也就是說它是由切削速度與切削刃切線組成的平面。
副切削平面----通過切削刃選定點與副切削刃相切并垂直于基面的平面。
基面Pt----通過切削刃選定點垂直于合成切削速度方向的平面。在刀具靜止參考系中,它是過切削刃選定點的平面,平行或垂直于刀具在制造、刃磨和測量時適合于安裝或定位的一個平面或軸線,一般說來其方位要垂直于假定的主運動方向。
假定工作平面----在刀具靜止參考系中,它是過切削刃選定點并垂直于基面,平行或垂直于刀具在制造、刃磨和測量時適合于安裝或定位的一個平面或軸線,一般說來其方位要平行于假定的主運動方向。
法平面Pn----通過切削刃選定點并垂直于切削刃的平面。
刀具的裝夾部分有帶孔和帶柄兩類。帶孔刀具依靠內(nèi)孔套裝在機床的主軸或心軸上,借助軸向鍵或端面鍵傳遞扭轉(zhuǎn)力矩,如圓柱形銑刀、套式面銑刀等。
帶柄的刀具通常有矩形柄、圓柱柄和圓錐柄三種。車刀、刨刀等一般為矩形柄;圓錐柄靠錐度承受軸向推力,并借助摩擦力傳遞扭矩;圓柱柄一般適用于較小的麻花鉆、立銑刀等刀具,切削時借助夾緊時所產(chǎn)生的摩擦力傳遞扭轉(zhuǎn)力矩。很多帶柄的刀具的柄部用低合金鋼制成,而工作部分則用高速鋼把兩部分對焊而成。
刀具的工作部分就是產(chǎn)生和處理切屑的部分,包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結(jié)構(gòu)、排屑或容儲切屑的空間、切削液的通道等結(jié)構(gòu)要素。有的刀具的工作部分就是切削部分,如車刀、刨刀、鏜刀和銑刀等;有的刀具的工作部分則包含切削部分和校準部分,如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、內(nèi)表面拉刀和絲錐等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑,校準部分的作用是修光已切削的加工表面和引導(dǎo)刀具。
制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學(xué)惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),并不易變形。
通常當(dāng)材料硬度高時,耐磨性也高;抗彎強度高時,沖擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性,以及良好的可加工性,現(xiàn)代仍是應(yīng)用最廣的刀具材料,其次是硬質(zhì)合金。
聚晶立方氮化硼適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等;聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬,及合金、塑料和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼現(xiàn)在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。
硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片現(xiàn)在都已用化學(xué)氣相沉積涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復(fù)合硬層。正在發(fā)展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質(zhì)合金刀具,也可用于高速鋼刀具,如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質(zhì)涂層作為阻礙化學(xué)擴散和熱傳導(dǎo)的障壁,使刀具在切削時的磨損速度減慢,涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高1~3倍以上。
由于在高溫、高壓、高速下,和在腐蝕性流體介質(zhì)中工作的零件,其應(yīng)用的難加工材料越來越多,切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應(yīng)這種情況,刀具的發(fā)展方向?qū)⑹前l(fā)展和應(yīng)用新的刀具材料;進一步發(fā)展刀具的氣相沉積涂層技術(shù),在高韌性高強度的基體上沉積更高硬度的涂層,更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾;進一步發(fā)展可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu);提高刀具的制造精度,減小產(chǎn)品質(zhì)量的差別,并使刀具的使用實現(xiàn)最佳化。
刀具材料大致分如下幾類:高速鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼以及聚晶金剛石。
我主要提下陶瓷,陶瓷用于切削刀具的時間比硬質(zhì)合金早,但由于其脆性,發(fā)展很慢。但自上世紀70年代以后,還是得到了比較快的發(fā)展。陶瓷刀具材料主要有兩大系,即氧化鋁系和氮化硅系。陶瓷作為刀具,具有成本低、硬度高、耐高溫性能好等優(yōu)點,有很好的前景。 目前國內(nèi)國外產(chǎn)品差別很大,刀具算是高技術(shù)的消費品!
[編輯本段]刀具的涂層技術(shù)
對刀具進行涂層是機械加工行業(yè)前進道路上的一大變革,它是在刀具韌性較高的基體上涂覆一層、二層乃至多層具有高硬度、高耐磨性、耐高溫材料的薄層(如TiN、TiC等),使刀具具有全面、良好的綜合性能。未涂層高速鋼的硬度僅為62~68HRC(760~960HV),硬質(zhì)合金的硬度僅為89~93.5HRA(1300~1850HV);而涂層后的表面硬度可達2000~3000HV以上。在工業(yè)生產(chǎn)中,使用涂層刀具可以提高加工效率、加工精度、延長壽命、降低成本。
近30余年來,刀具涂層技術(shù)迅速發(fā)展,涂層刀具得到了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在,涂層高速鋼刀具和涂層硬質(zhì)合金刀具已占全部刀具使用總量的50%以上。在西歐,由于資源匱乏和機械加工的高效化,以及數(shù)控技術(shù)進步及難加工材料增多,涂層刀具正以驚人的發(fā)展速度被動式向前挺進。西方工業(yè)發(fā)達國家使用的涂層刀具占可轉(zhuǎn)位刀片的比例已由1978年的26%上升到2005年的90%,新型的數(shù)控機床所用的刀具中80%左右是涂層刀具。
種類及直徑 代木 鋁 鋼 銅
影響刀具磨損的幾點事項
1、刀具材料
刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素,對于加工效率、加工質(zhì)量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,沖擊韌性越低,材料越脆。硬度和韌性是一對矛盾,也是刀具材料所應(yīng)克服的一個關(guān)鍵。對于石墨刀具,普通的TiAlN涂層可在選材上適當(dāng)選擇韌性相對較好一點的,也就是鈷含量稍高一點的;對于金剛石涂層石墨刀具,可在選材上適當(dāng)選擇硬度相對較好一點的,也就是鈷含量稍低一點的;
中國刀具企業(yè)現(xiàn)階段面臨的問題
目前,中國刀具企業(yè)通過不斷地學(xué)習(xí)和戰(zhàn)略規(guī)劃,已經(jīng)在市場上占據(jù)了半壁江山,但是,企業(yè)在發(fā)展過程中還是凸顯出幾個致命的問題,如果重視不夠、處理不當(dāng),將會嚴重影響到企業(yè)的發(fā)展和前進。
8萬噸高速鋼和1.65萬噸的硬質(zhì)合金,最終生產(chǎn)出來的切削刀具的銷售總量卻只占到全球總量的15%,這也充分地折射出了行業(yè)發(fā)展的粗放程度和資源浪費的嚴重性。
行業(yè)人士一致認為,伴隨著中國經(jīng)濟近30年的高速發(fā)展,制造業(yè)必將變得更加強大,市場空間將會跟歐美市場一樣廣闊,所以說,中國企業(yè)應(yīng)該從長遠利益為出發(fā)點,有條不紊地修煉內(nèi)功,尋求突破,早日做大做強,最終“近水樓臺先得月”。
高速銑削工藝在汽車、飛機和模具制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。由于銑刀高速旋轉(zhuǎn)時刀具各部分承受的離心力已遠遠超過切削力本身的作用而成為刀具的主要載荷,而離心力達到一定程度時會造成刀具變形甚至破裂,因此研究高速銑刀的安全性技術(shù)對發(fā)展高速銑削技術(shù)有著極其重要的意義。
2 高速銑刀安全性技術(shù)研究的現(xiàn)狀
20世紀90年代初德國就開始了對高速銑刀的安全性技術(shù)研究,并制訂了DIN6589-1《高速銑刀的安全要求》標準草案,規(guī)定了高速銑刀失效的試驗方法和標準,在技術(shù)上提出了高速銑刀設(shè)計、制造和使用的指導(dǎo)性意見,規(guī)定了統(tǒng)一的安全性檢驗方法。該標準草案已成為各國高速銑刀安全性的指導(dǎo)性文件。