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数控刀具

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  • 发布时间:2022-07-26 15:41
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数控刀具

【概要描述】一、数控刀具的种类
(一)数控刀具从结构上可分为:
1.整体式:由整块材料磨制而成,使用时可根据不同用途将切削部分修磨成所需要形状。
2.镶嵌式:它分为焊接式和机夹式。机夹式又根据刀体结构的不同,可分为不转位和可转位两种。
3.减震式:当刀具的工作臂长度与直径比大于4时,为了减少刀具的震动,提高加工精度,所采用的一种特殊结构的刀具,主要用于镗孔。
4.内冷式:刀具的切削冷却液通过机床主轴或刀盘传递到刀体内部由喷孔喷射到切削刃部位。
5.特殊型式:包括强力夹紧、可逆攻丝、复合刀具等。

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一、数控刀具的种类

(一)数控刀具从结构上可分为:

1.整体式:由整块材料磨制而成,使用时可根据不同用途将切削部分修磨成所需要形状。

2.镶嵌式:它分为焊接式和机夹式。机夹式又根据刀体结构的不同,可分为不转位和可转位两种。

3.减震式:当刀具的工作臂长度与直径比大于4时,为了减少刀具的震动,提高加工精度,所采用的一种特殊结构的刀具,主要用于镗孔。

4.内冷式:刀具的切削冷却液通过机床主轴或刀盘传递到刀体内部由喷孔喷射到切削刃部位。

5.特殊型式:包括强力夹紧、可逆攻丝、复合刀具等。

目前数控刀具主要采用机夹可转位刀具。

(二)根据数控机床工具系统的发展,可分为整体式工具系统和模块化式工具系统。

发展模块化工具的主要优点是:

1.减少换刀时间和刀具的安装次数,缩短生产周期,提高生产效率;

2.促使工具向标准化和系列化程度发展;

3.便于提高工具的生产管理及柔性加工的水平;

4.扩大工具的利用率,充分发挥工具的性能,减少用户工具的储备量。

 

二、数控刀具的特点

1.数控刀具有很高的切削效率;

2.数控刀具有高的精度和重复定位精度;

3.要求数控刀具有很高的可靠性和耐用度;

4.实现刀具尺寸的预调和快速换刀;

5.具有一个比较完善的工具系统;

6.建立刀具管理系统;

7.应有刀具在线监控及尺寸补偿系统。

 

三、数控刀具材料认识

(一)作为切削用刀具材料应具备的性能

刀具性能:高硬度(常温及高温状态)、高韧性(抗弯强度)、高耐热性、热传导能力良好、化学稳定性良好、低亲和性、磨削成形性能良好、锋刃性良好;

作为刀具使用时的性能:耐磨损性、耐崩刃性、耐破损性、耐塑性变形性、耐热冲击性、耐热裂纹性、耐氧化性、耐扩散性、耐溶着、凝着(粘刀)性、刀具制造的高生产率、重磨性、刃口锋利、表面质量好、微小切削可能;

(二)各种数控刀具材料:

现今所采用的刀具材料,大体上可分为五大类:

高速钢(HighSpeedSteel)、硬质合金(CementedCarbide)、陶瓷(Ceramics)、立方氮化硼(CubicBoronNitride=CBN)、聚晶金刚石(PolymerizeCyrstalDiamond=PCD)

   1. 高速钢(HighSpeedSteel)

大体上可分为W系和Mo系两大类。其主要特征有:合金元素含量多且结晶颗粒比其它工具钢细,淬火温度极高(1200℃)而淬透性极好,可使刀具整体的硬度一致。回火时有明显的二次硬化现象,甚至比淬火硬度更高且耐回火软化性较高,在600℃仍能保持较高的硬度,较之其它工具钢耐磨性好且比硬质合金韧性高,但压延性较差,热加工困难,耐热冲击较弱。因此高速钢数控刀具仍是数控机床刀具的选择对象之一。目前国内外应用得比较普遍的高速钢刀具材料是以WMo、WMoAl,WMoCo为主。

   2. 硬质合金(CementedCarbide)

硬质合金是将钨钴类WC,钨钛钴类WC-TiC,钨钛钽(铌)钴类WC-TiC-TaC等硬质碳化物以Co为结合剂烧结而成的物质,其主体为WC-Co系,在铸铁、非铁金属和非金属的切削中大显身手。

   3. 陶瓷(Ceramics)

陶瓷刀具基本上由两大类组成,一类为纯氧化铝类(白色陶瓷),另一类为TiC添加类(黑色陶瓷),另外还有在Al2O3中添加SiCw(晶须),ZrO2(青色陶瓷)来增加韧性的,以及以Si3N4为主体的陶瓷刀具。金属陶瓷成份以TiC(陶瓷)为基体,Ni、Mo(金属)为结合剂,故取名为金属陶瓷。金属陶瓷刀具最大优点是与被加工材料的亲和性极低,故不易产生粘刃和积屑瘤现象,使加工表面非常光洁平整,在一般刀具材料中可谓精加工用的娇娇者。

   4. 立方氮化硼(CBN)

立方氮化硼是靠超高压、高温技术人工合成的新型刀具材料,其结构与金刚石相似,此工具由美国GE公司研制开发。它的硬度略逊于金刚石,但热稳定性远高于金刚石,并且与铁族元素亲合力小,不易产生“积屑瘤”。淬火硬度60~65HRC、70HRC的烧结钢等高硬度材料均可采用CBN刀具来进行切削。

    5. 聚晶金刚石(PCD)

1975年美国GE公司开发了用人造金刚石颗粒通过添加Co、硬质合金、NiCr、Si-SiC以及陶瓷结合剂在高温(1200℃以上)、高压下烧结成形的PCD刀具,使其得到了广泛的使用。金刚石刀具与铁系金属有极强的亲和力,切削中刀具中的碳元素极易发生扩散而导致磨损。但与其它材料的亲和力很低,切削中不易产生粘刀现象,切削刃口可以磨得非常锋利。所以它只适用于高效地加工有色金属和非金属材料,能得到高精度、高光亮的加工面,特别是PCD刀具消除了金刚石的性能异向性,使其在高精加工领域中得到了普及。

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