淺談數控切削刀具的選用

李世超

摘 要：先進的刀具不但是推動制造技術發展進步的重要動力，還是提高產品質量降低加工成本的重要手段。刀具的發展既可以推動制造技術的進步，又可以降低加工成本、提高產品質量。選擇刀具得考慮工序加工內容、零件材料的切削性能、機床的自動化程度等因素。

關鍵詞：數控切削刀具；要求選用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.024

1 數控加工對刀具的要求

在數控加工中，大部分刀具雖然和普通加工的相同，但是數控加工對其的要求更高。具體如內容下。

為保證加工質量和提高生產效率應有較高的可靠性和耐用度，為適應粗加工時的大切深和快速進給要求應剛度好和強度高；應有較好的斷屑排屑性能使機床正常運轉；安裝調整方便，以及選用優質刀具材料等。

2 數控加工刀具的分類

從刀具結構分有整體式，如 立銑刀；鑲嵌式；特殊型式等。

從刀具材料分有高速鋼刀具、硬質合金刀具、金剛石刀具等。

3 數控加工材料的選擇

用于數控加工的刀具材料分為高速鋼、硬質合金、涂層合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等。切削金屬的刀具材料，一般有硬度、強度、紅硬性導熱性等指標的要求。其中硬度和強度是重要的指標。理想的刀具當然是硬度、強度兼備。所以，硬質合金和涂層硬質合金刀具是在實際加工中應用最多的。

因此，被加工表面質量的要求、表面精度、切削載荷的大小以及切削過程中有無沖擊和振動被加工材料等是數控加工刀具選擇的主要依據。

高速鋼刀具。含較多鎢、鉻、等合金元素的高合金鋼工具叫高速鋼。有通用型高速鋼和高性能高速鋼。

通用型高速鋼。其硬度在62～69HRC之間，具有一定的耐磨性以及高度的強度和韌性，切削速度一般不高于45～60m/min，不適合高速切削。

高性能高速鋼。它是在高速鋼的基礎上，通過增加碳、釩的含量而得到的耐熱性、耐磨性更高的鋼種。高性能高速鋼具有較好的紅硬性，在620～660℃時仍可保持60HRC的硬度，其耐用度是通用型高速鋼的2～3.5倍。高性能高速用于鋼大部分加工高溫合金、鈦合金等難加工材料。但其綜合性能不能和通用型高速鋼相比。

曾是切削工具的主流的高速鋼，隨著數控機床的應用越來越廣泛，因其切削效率低，已逐漸被硬質合金刀具代替。在切削某些難加工材料以及在復雜刀具制造中，高速鋼憑借其在強度、韌性、紅硬性及工藝等方面的綜合性能仍有較廣泛的應用。

硬質合金刀具及涂層硬質合金刀具

硬質合金刀具是由硬度和熔點都很高的碳化物用C0、mo、ni做粘結劑制成的粉末冶金制品。其硬度可達77～81HRC，能耐810～1100℃高溫，許用切削速度是高速鋼的4～11倍。但其沖擊韌性和抗彎強度都不及高速鋼。 近些年，又出現了可以在車削、銑削、鉆削、鉸孔、鏜孔加工等有著大量應用的新型刀具，適合的工件材料也更加廣泛了。

涂層硬質合金刀具是在具有較好韌性的硬質合金基體上，采用化學氣相沉積法或物理氣相沉積法涂覆一薄層厚度和耐磨性極高的難熔的金屬化合物而得到的材料。使其不僅有基體材料的韌性和強度，還具有較高的耐磨性。

其他材料刀具

（1）陶瓷刀具。有氮化硅陶瓷刀和氧化鋁陶瓷刀 ，氧化鋁陶瓷刀又分為單組分氧化鋁陶瓷刀、復合氧化鋁陶瓷刀和增強氧化鋁陶瓷刀。因其較高的硬度、紅硬性好，所以適應和加工鑄鐵、鋼材及有色金屬和非金屬材料。

（2）超硬刀具材料。包括金剛石和立方氮化硼，它們的高切削性能，高，極小的表面粗糙度值適應搞一個高硬度的材料的加工。

4 數控車削刀具的選用

數控車刀還分為尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀，這是按照車刀刀尖形狀不同劃分的；數控車削加工中廣泛使用的是機夾可轉位車刀。其刀體不需重新裝夾對刀節省時間 提高效率；機夾刀具已標準化，尺寸穩定，刀桿刀槽的制作精度高；刀刃無需重磨，方便使用涂層刀，使刀具壽命延長等優點。機夾刀的選擇主要考慮如下幾個方面1）機床影響因素主要有機床類型、刀架形式和夾緊方式，工件夾持方式。2）刀片的夾緊方式分為剛性夾緊、螺紋夾緊、杠桿夾緊、楔塊夾緊 。3）選擇刀片形狀主要考慮被加工工件的表面形狀、切削方法和刀片的轉位次數等因素。刀片的強度決定了刀尖角的大小。機床剛性、功率允許的條件下，大余量粗加工應選大刀尖角刀片反之選小的。刀片有正型和負型刀片倆種之分。由于內輪廓小型機床系統剛性較差應選正型的。對于外圓加工金屬切削率高應選用負型的。車刀主要角度的選擇。①前角主要影響切屑變形和切削力的大小及刀具耐用度和加工表面質量的高低。前角的增大會促使切屑變形和摩擦減小，所以切削力小、切削熱少、加工表面質量高。但過大的前角，會使刀具強度降低散熱體積減小使其耐用度下降。硬質合金車刀切削鋼件前角取8°～22°切削灰鑄鐵取4°～16°切削高強度鋼取-4°。②后角其作用是減小主后刀面與過渡刀面的彈性恢復層之間的摩擦，使刀具磨損減輕。后角小，會使主后刀面與工件表面間摩擦加劇刀具磨損加大工件冷硬程度增致使加工表面質量差。后角增大摩擦減小也減小了刃口鈍圓半徑這對切削厚度較小的情況有利但使刀刃強度和散熱情況變差。粗加工和承受載荷的刀具，為使切削刃有足夠后角科選小些取3?～8?精加工時可選6? ～14°。③主偏角可影響刀具壽命和切削分力大小常用45?、60?、75°、90°等。④減小副切削刃和已加工表面摩擦是副偏角的主要作用。較小的副偏角可提高刀具強度和改善散熱條件，減小殘留面積高度一般選取4?～16°。精加工取小粗加工取大。

綜上數控車削刀具的選擇要考慮被加工工件的加工要求 加工工序 切削材料等各方面因素才能做出正確的選擇。

參考文獻：

[1]張春良，何斌，陶建華，梁鐘偉.《數控加工技術》.

[2]楊麗娟.《刀具涂層材料和涂層刀具的應用》.