数控车床刀具的种类及要求 数控车床用刀具

常用车刀及刀片外型图

对车刀材料的基本要求：

在车削的过程中，车刀的切削部分是在较大的切削抗力，较高的切削温度和剧烈的摩擦条件下进行工作的。车刀的切削部分是否具备优良的切削性能，直接影响了车刀的寿命长短和切削效率的高低，也影响加工质量的好坏，因此车刀的切削部分材料应该满足以下的要求：

1，应该具有高硬度刀具材料的硬度高于工件的硬度1.3—1.5倍

2，应该具有的耐磨性

3，应该具有耐热性

4，应该具有足够的强度和韧性

5，应该具有良好的工艺性

车刀切削部分常用的材料;

近代金属切削刀具材料从碳素工具钢、高速钢发展到今日的硬质合金、立方氮化硼等超硬刀具材料，使切削速度从每分钟几米飚升到千米乃至万米。随着数控机床和难加工材料的不断发展，刀具实有难以招架之势。要实现高速切削、干切削、硬切削必须有好的刀具材料。在影响金属切削发展的诸多因素中，刀具材料起着决定性作用。

　　高速钢

　　高速钢自1900年面世至2000年，尽管各种超硬材料不断涌现，但始终未能动摇其切削刀具的霸主地位，2000年以后硬质合金已成为高速钢的“天敌”，正在持续不断地侵蚀着高速钢刀具的市场份额，但对于某些如螺纹刀具、拉削刀具等对韧性要求较高的刀具，高速钢仍可与硬质合金“分庭抗礼”，甚至占明显优势。

人们习惯上将高速钢分为四大类：

　　1)通用高速钢(HSS)

　　以W18Cr4V为代表的HSS曾辉煌过一个世纪，为我国刀具行业做出过杰出的历史性贡献，但由于还存在不少弊端，现已逐步淡出市场；M2钢的市场份额已由上世纪90年代的60%～70%下降到目前的20%～30%；9341是我国自行研制的HSS，市场份额占20%左右，W7、M7等其他HSS产量比较低。HSS已占高速钢总量60%以上。由于HSS的强韧性和较高的耐磨性、红硬性等优异性能，在丝锥、拉刀等刀具领域，还会牢牢守住一块地盘，不过阵地在逐年减少。

　　2)高性能高速钢(HSS-E)

　　HSS-E是指在HSS成分基础上加入Co、Al等合金元素，并适当增加含碳量，以提高耐热性、耐磨性的钢种。这类钢的红硬性比较高，经625℃×4h后硬度仍保持60HRC以上，刀具的耐用度为HSS刀具的1.5～3倍。

　　以M35、M42为代表的HSS-E产量逐年在增加，501是我国自产的高性能高速钢，在成形铣刀、立铣刀等方面应用十分普遍，在复杂刀具方面应用也比较成功。由于数控机床、加工中心、高难加工材料发展迅速，HSS-E刀具材料亦逐步增加。

　　3)粉末高速钢(HSS-PM)

　　和冶炼高速钢相比，HSS-PM力学性能有显著的提高。在硬度相同的条件下，后者的强度比前者高20%～30%，韧性提高1.5～2倍，在国外应用十分普遍。我国在上世纪70年代曾研制出多种牌号的HSS-PM，并投入市场，但不知何故夭折，现在各工具厂所用材料均系进口。值得欣喜的是，河冶科技股份有限公司(原河北冶金研究院)已能生产HSS-PM，并小批量供货，效果不错。由于资源日益枯竭和HSS-PM自身优良的综合性能及市场的需求，HSS-PM必将会有一个长足的进步。

　　3)低合金高速钢(DH)

　　由于合金资源越来越少、成套麻花钻出口及低速切削工具的需要，钢厂和工具厂共同开发出301、F205、D101等多种牌号的DH。2003年我国生产高速钢6万吨，其中DH两万吨，占高速钢的1/3；2004年DH占高速钢的40%，2005年、2006年仍呈增长势头。但其中水分不少，有些根本不属高速钢，硬度也达不到63HRC，也被标以HSS。

　　硬质合金

　　机械制造业需要“高精度、高效率、高可靠性和专用化”的经营理念，在当代刀具制造和使用领域，“效率第一”的理念已经取代了传统的“性能价格比”老概念，这一变化为高技术含量的高效刀具的发展扫清了障碍。

　　硬质合金不仅具有较高的耐磨性，而且韧性也较高(和超硬材料相比)，所以得到广泛的应用，展望未来，它仍然是应用最广泛的刀具材料。从历届机床工具博览会上可以看出，硬质合金可转位刀具几乎覆盖了所有的刀具品种。随着科学技术的发展和刀具技术的进步，硬质合金的性能得到很大改善：一是开发了提高韧性的1～2μm细颗粒硬质合金；二是开发了涂层硬质合金。与高速钢刀具相比，硬质合金涂层刀具的市场份额增长幅度更大，因为在高温和高速切削参数下，高强度更为重要。

　超硬刀具材料

　　超硬材料是指以金刚石为代表的具有很高硬度物质的总称。超硬材料的范畴虽没有一个严格的规定，但人们习惯上把金刚石和硬度接近于金刚石硬度的材料称为超硬材料。

　　1)金刚石

　　金刚石是目前世界上已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等性能，在有色金属和非金属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，如轿车发动机缸体、缸盖、变速箱和各种活塞等的加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具。近年来，由于数控机床的普及和数控加工技术的高速发展，可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具的应用日渐普及。金刚石刀具现在和将来都是数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异构体，其结构与金刚石相似，硬度高达8000～9000HV，耐热度达1400℃，耐磨性好。近年来开发的多晶立方氮化硼(PCBN)是在高温高压下将微细的CBN颗粒通过结合相烧结在一起的多晶材料，既能胜任淬硬钢(45~65HRC)、轴承钢(60~64HRC)、高速钢(63~66HRC)、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削加工。3)陶瓷刀具

　　陶瓷刀具是最有发展潜力的刀具之一，目前已引起世界工具界的重视。在工业发达的德国，约70%加工铸件的工序是由陶瓷刀具来完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%~10%。由于数控机床、高效无污染切削、被加工材料硬等因素，迫使刀具材料必须更新换代，陶瓷刀具正是顺乎潮流，不断改革创新，在Al2O3陶瓷基体中添加20%~30%的SiC晶液制成晶须增韧陶瓷材料，SiC晶须的作用犹如钢筋混凝土中的钢筋，它能成为阻挡或改变裂纹扩展方向的障碍物，使刀具的韧性大幅度提高，是一种很有发展前途的刀具材料。为了提高纯氧化铝陶瓷的韧性，加入含量小于10%的金属，构成所谓金属陶瓷，这类刀具材料具有强大的生命力，正以强劲势头向前发展，也许将来会自成一系，成为刀具材料家族新成员。

车刀的几何形状：

车刀的切削部分是由“一尖，两刃，三面，六角”组成：

任何车刀都是由上述这几个部分组成的，但是数量不完全一样，如切断刀就有两个副切削刃和人两个副后刀面

几种常见刀具安装及注意事项：

1外圆车刀安装：

A称刀伸出刀架部分的长度应尽量短，以增强其刚性，（一般为刀柄厚度1～1。5倍）车刀垫片一般不要超过两片。并于刀架边缘对起，且至少用两个螺钉压紧。

B;车刀刀尖与工件中心等高。刀尖高于工件的轴线，刀具实际前角增大切削力降低

2切断刀的安装：

A 切断刀一定要垂直工件的轴线，刀体不能倾斜，以免副后刀面与工件摩擦，影响加工质量

B刀体不宜伸出过长，同时主切削刃要与工件回转中心等高，否则如切削无孔工件时，不能切削到中心，且容易折断车刀

C刀体底面如果不平，会引起副后角的变化。

3螺纹刀的安装：

车螺纹时，为了保证齿形正确，对安装螺纹刀提出了严格的要求

A刀尖高装夹螺纹刀时，刀尖位置一般应与车床主轴轴线等高，特别是内螺纹车刀的刀尖高必须严格保证，以免出现扎刀阻刀让刀 及螺纹面不光等现象。

高速切削时螺纹时，为了振动和扎刀，其硬质合金刀的刀尖应略高与车床主轴轴线0.1—0.3

B 刀头伸出的长度刀头一般不要伸出过长，约为刀杆厚度1—1.5倍。内螺纹刀的刀头加上刀杆后的径向长度应该比螺纹孔直径小3—5倍，以免退刀时碰伤牙顶

数控车床对刀：

在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀尖点在工件坐标系中的位置，即常说的对刀问题。在数控车床上，前，常用的对刀方法为试切对刀。下面以FANUC—6T系统为例，介绍试切对刀的方法。将工件安装好之后，先用MDI方式操纵机床，用已选好的刀具将工件端面车一刀，然后保持刀具在纵向(Z向)尺寸不变，沿横向(X向)退刀。当取工件右端面O为工件原点时，对刀输入为ZO；当取工件左端面O，为工件原点时，需要测量从内端面到加工面的长度尺寸J，此时对刀输入为Zδ，用同样的方法，再将工件外圆表面车一刀，然后保持刀具在横向上的尺寸不变，从纵向退刀，停止主轴转动，再量出工件车削后的直径值φ_v，根据β和φ_v值即可确定刀具在工件坐标系中的位置。其它各刀都需要进行以上操作，从而确定每把刀具在工件坐标系中的位置。

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