濟(jì)南特瑞數(shù)控刀具有限公司
數(shù)控車床刀具品類繁多，功能互不相同。按照不同的加工條件不錯(cuò)選擇刀具是編制程序的重要環(huán)節(jié)，是以必需對(duì)車刀的品類及特點(diǎn)有一個(gè)基本的了解。
目前數(shù)控機(jī)床用刀具的主流是可轉(zhuǎn)位刀片的機(jī)夾刀具。下面對(duì)可轉(zhuǎn)位刀具作簡(jiǎn)要的先容：
(1) 數(shù)控車床可轉(zhuǎn)位刀具特點(diǎn)
數(shù)控車床所采用的可轉(zhuǎn)位車刀，其幾何參數(shù)是通過(guò)刀片布局形狀和刀體上刀片槽座的方位安裝組合形成的，與通用車床相比一般無(wú)本質(zhì)的區(qū)分，其基本布局、功能特點(diǎn)是相同的。但數(shù)控車床的加工工序是自動(dòng)完成的，是以對(duì)可轉(zhuǎn)位車刀的要求又有別于通用車床所使用的刀具，精度高、可靠性高、換刀迅速、刀片較多采用涂層刀片、刀桿較多采用正方形刀桿，但因刀架系統(tǒng)布局差異大，有的需采用專用刀桿。
(2) 可轉(zhuǎn)位車刀的品類可轉(zhuǎn)位車刀按其用途可分為外圓車刀、仿形車刀、端面車刀、內(nèi)圓車刀、切槽車刀、切斷車刀和螺紋車刀等
外圓車刀 主偏角 900、500、600、750、450 適用普通車床和數(shù)控車床
仿形車刀，主偏角930、107.50，適用仿形車床和數(shù)控車床
端面車刀，主偏角900、450、750，適用普通車床和數(shù)控車床
內(nèi)圓車刀，主偏角450、600、750、900、910、930、950、107.50，適用普通車床和數(shù)控車床
切斷車刀，適用普通車床和數(shù)控車床
螺紋車刀，適用普通車床和數(shù)控車床
切槽車刀，適用普通車床和數(shù)控車床
(3)常用車刀及刀片對(duì)車刀材料的基本要求：
在車削的過(guò)程中，車刀的磨削部分是在較大的磨削抗力，較高的磨削溫度和劇烈的摩擦條件下進(jìn)行工作的。車刀的磨削部分是否具備優(yōu)良的磨削性能，直接影響了車刀的壽命是非和磨削效率的凹凸，也影響加工質(zhì)量的好壞，是以車刀的磨削部分材料應(yīng)該滿足以下的要求：
1，應(yīng)該具備高硬度 刀具材料的硬度高于工件的硬度1.3—1.5倍
2，應(yīng)該具備的耐磨性
3，應(yīng)該具備耐熱性
4，應(yīng)該具備足夠的強(qiáng)度和韌性
5，應(yīng)該具備良好的工藝性
車刀磨削部分常用的材料;
近代金屬磨削刀具材料從碳素東西鋼、高速鋼發(fā)展到今日的硬質(zhì)合金、立方氮化硼等超硬刀具材料，使磨削速度從每分鐘幾米飚升到千米乃至萬(wàn)米。隨著數(shù)控機(jī)床和難加工材料的不斷發(fā)展，刀具實(shí)有難以招架之勢(shì)。要使成為事實(shí)高速磨削、干磨削、硬磨削必需有好的刀具材料。在影響金屬磨削發(fā)展的諸多因素中，刀具材料起著決議性作用。
高速鋼
高速鋼自1900年面世至2000年，盡管各種超硬材料不斷涌現(xiàn)，但始終未能動(dòng)搖其磨削刀具的霸主地位，2000年以后硬質(zhì)合金已成為高速鋼的“死敵”，正在接二連三地侵蝕著高速鋼刀具的市場(chǎng)份額，但對(duì)某些如螺紋刀具、拉削刀具等對(duì)韌性要求較高的刀具，高速鋼仍可與硬質(zhì)合金“分庭抗禮”，甚至占明顯優(yōu)勢(shì)。
人們習(xí)氣上將高速鋼分為四大類：
1)通用高速鋼(HSS)
以W18Cr4V為代表的HSS曾輝煌過(guò)一個(gè)世紀(jì)，為我國(guó)刀具行業(yè)做出過(guò)杰出的歷史性貢獻(xiàn)，但由于還存在不少弊端，現(xiàn)已逐步淡出市場(chǎng)；M2鋼的市場(chǎng)份額已由上世紀(jì)90年代的60%～70%下降到目前的20%～30%；9341是我國(guó)自行研制的HSS，市場(chǎng)份額占20%左右，W七、M7等其他HSS產(chǎn)量比較低。HSS已占高速鋼總量60%以上。由于HSS的強(qiáng)韌性和較高的耐磨性、紅硬性等優(yōu)異性能，在絲錐、拉刀等刀具范疇，還會(huì)牢牢守住一塊土地，不過(guò)陣地在逐年減少。
2)高性能高速鋼(HSS-E)
HSS-E是指在HSS成分基礎(chǔ)上加入Co、Al等合金元素，并適當(dāng)增加含碳量，以提高耐熱性、耐磨性的鋼精。這類鋼的紅硬性比較高，經(jīng)625℃×4h后硬度仍保持60HRC以上，刀具的耐用度為HSS刀具的1.5～3倍。
以M35、M42為代表的HSS-E產(chǎn)量逐年在增加，501是我國(guó)自產(chǎn)的高性能高速鋼，在成形銑刀、立銑刀等方面應(yīng)用十分遍及，在龐大刀具方面應(yīng)用也比較成功。由于數(shù)控機(jī)床、加工中心、高難加工材料發(fā)展迅速，HSS-E刀具材料亦逐步增加。
3)粉末高速鋼(HSS-PM)
和冶煉高速鋼相比，HSS-PM力學(xué)性能有顯著的提高。在硬度相同的條件下，后者的強(qiáng)度比前者高20%～30%，韌性提高1.5～2倍，在外洋應(yīng)用十分遍及。我國(guó)在上世紀(jì)70年代曾研制出多種牌號(hào)的HSS-PM，并投入市場(chǎng)，但不知何故夭折，現(xiàn)在各東西廠所用材料均系進(jìn)口。值得欣喜的是，河冶科技股分有限公司(原河北冶金研究院)已能生產(chǎn)HSS-PM，并小批量供貨，效果不錯(cuò)。由于資源日益枯竭和HSS-PM自身優(yōu)良的綜合性能及市場(chǎng)的需求，HSS-PM必將會(huì)有一個(gè)長(zhǎng)足的進(jìn)步。
3)低合金高速鋼(DH)
由于合金資源越來(lái)越少、全套麻花鉆出口及低速磨削東西的需要，鋼廠和東西廠共同開發(fā)出301、F205、D101等多種牌號(hào)的DH。2003年我國(guó)生產(chǎn)高速鋼6萬(wàn)噸，其中DH兩萬(wàn)噸，占高速鋼的1/3；2004年DH占高速鋼的40%，2005年、2006年仍呈增加勢(shì)頭。但其中水分不少，有些根本不屬高速鋼，硬度也達(dá)不到63HRC，也被標(biāo)以HSS。
硬質(zhì)合金
機(jī)械打造業(yè)需要“高精度、高效率、高可靠性和專用化”的經(jīng)營(yíng)理念，在當(dāng)代刀具打造和使用范疇，“效率第一”的理念已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的“性能價(jià)格比”老概念，這一變化為高技術(shù)含量的高效刀具的發(fā)展掃清了障礙。
硬質(zhì)合金不僅具備較高的耐磨性，而且韌性也較高(和超硬材料相比)，所以獲得廣泛的應(yīng)用，展望未來(lái)，它仍然是應(yīng)用最廣泛的刀具材料。從過(guò)去各屆機(jī)床東西博覽會(huì)上可以看出，硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具幾乎覆蓋了所有的刀具品種。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和刀具技術(shù)的進(jìn)步，硬質(zhì)合金的性能獲得很大改善：一是開發(fā)了提高韌性的1～2μm細(xì)顆粒硬質(zhì)合金；二是開發(fā)了涂層硬質(zhì)合金。與高速鋼刀具相比，硬質(zhì)合金涂層刀具的市場(chǎng)份額增加幅度更大，因?yàn)樵诟邷睾透咚倌ハ鲄?shù)下，高強(qiáng)度更為重要。
超硬刀具材料
超硬材料是指以金剛石為代表的具備很高硬度物質(zhì)的總稱。超硬材料的范疇雖沒有一個(gè)嚴(yán)格的規(guī)定，但人們習(xí)氣上把金剛石和硬度接近于金剛石硬度的材料稱為超硬材料。
1)金剛石
金剛石是目前世界上已發(fā)現(xiàn)的最硬的一種材料。金剛石刀具具備高硬度、高耐磨性和高導(dǎo)熱性等性能，在有色金屬和非金屬加工中獲得廣泛的應(yīng)用，尤其在鋁和硅鋁合金高速磨削加工中，如轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、變速箱和各種活塞等的加工中，金剛石刀具是難以替換的主要磨削刀具。近年來(lái)，由于數(shù)控機(jī)床的普及和數(shù)控加工技術(shù)的高速發(fā)展，可使成為事實(shí)高效率、高穩(wěn)定性、長(zhǎng)命命加工的金剛石刀具的應(yīng)用日漸普及。金剛石刀具現(xiàn)在和將來(lái)都是數(shù)控加工中不可缺少的重要刀具。
2)立方氮化硼(CBN)
立方氮化硼是氮化硼的同素異構(gòu)體，其布局與金剛石相似，硬度高達(dá)8000～9000HV，耐熱度達(dá)1400℃，耐磨性好。近年來(lái)開發(fā)的多晶立方氮化硼(PCBN)是在高溫高壓下將微細(xì)的CBN顆粒通過(guò)結(jié)合相燒結(jié)在一路的多晶材料，既能足以擔(dān)任淬硬鋼(45~65HRC)、軸承鋼(60~64HRC)、高速鋼(63~66HRC)、冷硬生鐵的粗車和精車，又能足以擔(dān)任高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速磨削加工。3)陶瓷刀具
陶瓷刀具是最有發(fā)展?jié)摿Φ牡毒咧?，目前已引起世界東西界的重視。在工業(yè)發(fā)達(dá)的德國(guó)，約70%加工鑄件的工序是由陶瓷刀具來(lái)完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具總量的8%~10%。由于數(shù)控機(jī)床、高效無(wú)污染磨削、被加工材料硬等因素，迫使刀具材料必需更新?lián)Q代，陶瓷刀具正是順乎潮流，不斷改革創(chuàng)新，在Al2O3陶瓷基體中添加20%~30%的SiC晶液制成晶須增韌陶瓷材料，SiC晶須的作用如同鋼筋混凝土中的鋼筋，它能成為阻擋或改變裂紋擴(kuò)展方向的障礙物，使刀具的韌性大幅度提高，是一種很有發(fā)展前途的刀具材料。為了提高純氧化鋁陶瓷的韌性，加入含量小于10%的金屬，構(gòu)成所謂金屬陶瓷，這類刀具材料具備強(qiáng)大的生命力，正以強(qiáng)勁勢(shì)頭向前發(fā)展，也許將來(lái)會(huì)自成一系，成為刀具材料親族新成員。
車刀的幾何形狀：
車刀的磨削部分是由“一尖，兩刃，三面，六角”組成：
外圓車刀的磨削部分可以看作是各類刀具磨削部分的基本形態(tài)。圖2-1所示是外圓車刀的磨削部分，其布局要素及其定義如下：
1）前刀面Ay—切下的切屑沿其流出的表面。
2）主后刀面Aa—與工件上過(guò)渡表面相對(duì)的表面。
3）副后刀面A＇a—與工件上已加工表面相對(duì)的的表面。
4）主磨削刀S—前刀面與主后刀面的交線，它承擔(dān)主要磨削工作。
5）副磨削刃S＇—前刀面與副后刀面的交線，它協(xié)同主磨削刃完成磨削工作，并最終形成已加工表面。
6）刀尖—主磨削刃與副磨削刃連接處的那部分磨削刃。
不論什么車刀都是由上面所說(shuō)的這幾個(gè)部分組成的，但是數(shù)量不完全一樣，如切斷刀就有兩個(gè)副磨削刃和人兩個(gè)副后刀面
幾種常見刀具安裝及注意事項(xiàng)：
1外圓車刀安裝：
A稱刀伸出刀架部分的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以增強(qiáng)其剛性，（一般為刀柄厚度1～1。5倍）車刀墊片一般不要超過(guò)兩片。并于刀架邊緣對(duì)起，且至罕用兩個(gè)螺絲壓緊。
B;車刀刀尖與工件中心等高。刀尖高于工件的軸線，刀具現(xiàn)實(shí)前角增大磨削力降低
2切斷刀的安裝：
A 切斷刀一定要垂直工件的軸線，刀體不能傾斜，以免副后刀面與工件摩擦，影響加工質(zhì)量
B刀體不宜伸出過(guò)長(zhǎng)，同時(shí)主磨削刃要與工件回轉(zhuǎn)中心等高，否則如磨削無(wú)孔工件時(shí)，不能磨削到中心，且容易折斷車刀
C刀體底面如果不平，會(huì)引起副后角的變化。
3螺紋刀的安裝：
車螺紋時(shí)，為了保證齒形不錯(cuò)，對(duì)安裝螺紋刀提出了嚴(yán)格的要求
A刀尖高 裝夾螺紋刀時(shí)，刀尖位置一般應(yīng)與車床主光軸軸線等高，出格是內(nèi)螺紋車刀的刀尖高必需嚴(yán)格保證，以免出現(xiàn)扎刀阻刀讓刀 及螺紋面不光等現(xiàn)象。
高速磨削時(shí)螺紋時(shí)，為了振動(dòng)和扎刀，其硬質(zhì)合金刀的刀尖應(yīng)略高與車床主光軸軸線0.1—0.3
B 刀頭伸出的長(zhǎng)度 刀頭一般不要伸出過(guò)長(zhǎng)，約為刀桿厚度1—1.5倍。內(nèi)螺紋刀的刀頭加上刀桿后的徑向長(zhǎng)度應(yīng)該比螺紋孔直徑小3—5倍，以免退刀時(shí)碰傷牙頂
數(shù)控車床對(duì)刀：
在數(shù)控加工中，工件坐標(biāo)系確定后，還要確定刀尖點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置，即常說(shuō)的對(duì)刀問(wèn)題。在數(shù)控車床上，前，常用的對(duì)刀要領(lǐng)為試切對(duì)刀。下面以FANUC—6T系統(tǒng)為例，先容試切對(duì)刀的要領(lǐng)。 將工件安裝好之后，先用MDI方式操縱機(jī)床，用已選好的刀具將工件端面車一刀，然后保持刀具在縱向(Z向)尺寸不變，沿橫向(X向)退刀。當(dāng)取工件右端面O為工件原點(diǎn)時(shí)，對(duì)刀輸入為ZO；當(dāng)取工件左端面O，為工件原點(diǎn)時(shí)，需要測(cè)量從內(nèi)端面到加工面的長(zhǎng)度尺寸J，此時(shí)對(duì)刀輸入為Zδ，用同樣的要領(lǐng)，再將工件外圓表面車一刀，然后保持刀具在橫向上的尺寸不變，從縱向退刀，停止主光軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再量出工件車削后的直徑值φv，按照β 和 φv值即可確定刀具在工件坐標(biāo)系中的位置。其它各刀都需要進(jìn)行以上操作，從而確定每把刀具在工件坐標(biāo)系中的位置。
濟(jì)南特瑞數(shù)控刀具有限公司
2013-02-26
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