《機(jī)械制造工藝》課件-第12次課 軸類零件的加工刀具選擇

軸類零件的加工刀具選擇專業(yè)課程/項(xiàng)目化課程機(jī)械制造工藝回顧1.螺紋軸零件加工順序是什么？

2.加工順序的安排原則是什么01車削刀具的基礎(chǔ)知識(shí)刀具材料應(yīng)具備的性能

1）高的硬度和耐磨性刀具材料要比工件材料硬度高，常溫硬度在HRC60以上。耐磨性表示抵抗磨損的能力，它取決于組織中硬質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量、大小和分布。2）足夠的強(qiáng)度和韌性為了承受切削中的壓力沖擊和振動(dòng)，避免崩刃和折斷，刀具材料應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和韌性。一般強(qiáng)度用抗彎強(qiáng)度來(lái)表示，韌性用沖擊值表示。3）高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的能力。刀具材料應(yīng)具備的性能

4）良好的工藝性為了便于制造，要求刀具材料有較好的可加工性，如切削加工性、鑄造性、鍛造性、熱處理性等。5）良好的經(jīng)濟(jì)性其他方面：良好的導(dǎo)熱性和耐熱沖擊性能。刀具材料的導(dǎo)熱性能要好，有利于散熱；耐熱沖擊性能好，材料內(nèi)部不會(huì)因受到大的熱沖擊產(chǎn)生裂紋。常用的刀具材料

（1）高速鋼是一種加入較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。有較高的熱穩(wěn)定性，較高的強(qiáng)度、韌性、硬度和耐磨性；其制造工藝簡(jiǎn)單，容易磨成鋒利的切削刃，可鍛造，這對(duì)于一些形狀復(fù)雜的工具，如鉆頭、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等尤為重要，是制造這些刀具的主要材料。目前，生產(chǎn)中所用的刀具材料以高速鋼和硬質(zhì)合金居多。碳素工具鋼（如T10A、T12A）、工具鋼（如9SiCr、CrWMn）因耐熱性差，僅用于一些手工或切削速度較低的刀具。

（1）高速鋼高速鋼按用途分為通用型（普通）高速鋼和高性能高速鋼；按制造工藝不同分為熔煉高速鋼和粉末高速鋼。各類高速鋼刀具如下：常用的刀具材料常用的刀具材料

（1）高速鋼

1）通用型高速鋼：①鎢鋼典型牌號(hào)為W18Cr4V（簡(jiǎn)稱W18）。含W18％、Cr4%、V1％。有良好的綜合性能，可以制造各種復(fù)雜刀具。淬火時(shí)過(guò)熱傾向小；磨加工性好；碳化物含量高，塑性變形抗力大；但碳化物分布不均勻，影響薄刃刀具或小截面刀具的耐用度;強(qiáng)度和韌性顯得不夠；熱塑性差，很難用作熱成形方法制造的刀具（如熱軋鉆頭）。②鎢鉬鋼將鎢鋼中的一部分鎢以鉬代替而得。典型牌號(hào)為W6MoCr4V2（簡(jiǎn)稱M2）具有良好的機(jī)械性能，可做尺寸較小、承受沖擊力較大的刀具；熱塑性特別好，更適用于制造熱軋鉆頭等；磨加工性也好一些。

高速鋼是指含較多鎢、鉻、鉬等合金元素的高合金工具鋼。俗名鋒鋼。

特點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單；硬度高（63～66HRC）耐磨性好耐熱性好（約600～

660℃)有足夠的強(qiáng)度和韌性有較好的工藝性能承受大的沖擊性可制作復(fù)雜的刀具：車刀、銑刀、鉆頭、拉刀但不能用于高速切削常用的刀具材料類別牌號(hào)硬度(HRC)抗彎強(qiáng)度(GPa)高溫硬度600℃(HRC)通用高速鋼W18Cr4V62--663.548.5W6Mo5Cr4V262--664.548W6Mo5Cr4V264--66448.5高性能高速鋼

9W18Cr4V

67--68351W12Cr4V4Mo

63--663.251W6Mo5Cr4V2Al

68--693.455W10Mo4Cr4V3Al

68--69354常用的刀具材料

（2）硬質(zhì)合金由難熔金屬化合物（如WC、TiC）和金屬粘結(jié)劑（Co）經(jīng)粉末冶金法制成。硬質(zhì)合金以其切削性能優(yōu)良被廣泛用作刀具材料（約占50％）。如大多數(shù)的車刀、端銑刀以至深孔鉆、鉸刀、齒輪刀具等。它還可用于加工高速鋼刀具不能切削的淬硬鋼等硬材料。硬質(zhì)合金鋼刀具:常用的刀具材料

（2）硬質(zhì)合金碳化物含量較高時(shí)，硬度高，但抗彎強(qiáng)度低；粘結(jié)劑含量較高時(shí)，抗彎強(qiáng)度高，但硬度低。因含有大量熔點(diǎn)高、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好的金屬碳化物，硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和耐熱性都很高。硬度可達(dá)HRA89～93，在800～1000°C還能承擔(dān)切削，耐用度較高速鋼高幾十倍。當(dāng)耐用度相同時(shí)，切削速度可提高4～10倍。

唯抗彎強(qiáng)度較高速鋼低，沖擊韌性差，切削時(shí)不能承受大的振動(dòng)和沖擊負(fù)荷。常用的刀具材料常用的刀具材料

①鎢鈷類硬質(zhì)合金(YG)：用于加工脆性材料(鑄鐵等)。

②鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金(YT)：用于切屑呈帶狀的鋼料等塑性材料。

③鎢鈦鉭(鈮)類硬質(zhì)合金(YW)

：加工鋼、鑄鐵、有色金屬，也能加工高溫合金、耐熱合金及合金鑄鐵等難加工材料。

④鈦基硬質(zhì)合金（YN類）：用于鑄鐵、碳素鋼、合金鋼。我國(guó)常用硬質(zhì)合金刀具材料YG3、YG6、YＴ1515（3）其他刀具材料①涂層刀具材料：刀具既具有基體材料的強(qiáng)度和韌性，又具有很高的耐磨性。

②陶瓷材料：主要用于鋼、鑄鐵、高硬度材料及高精度零件的精加工。

③金剛石：一般不適宜加工黑色金屬，主要用于有色金屬以及非金屬材料的高速精加工。瑞典ANDVIK公司的聚晶金剛石刀片CDl0

④立方氮化硼(CNB)：目前主要用于加工淬硬鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金和一些難加工材料。美國(guó)GE公司BZN。日本住友電氣公司BN常用的刀具材料常用的刀具材料02車削刀具的種類和選擇數(shù)控車削加工刀具系統(tǒng)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)，與機(jī)床刀架的形式、刀具類型及刀具是否需要?jiǎng)恿︱?qū)動(dòng)等因素有關(guān)。刀具選擇要求1．?dāng)?shù)控車削對(duì)刀具的要求1)為使粗車能大吃刀、大走刀，要求粗車刀具強(qiáng)度高、耐用度好。2)精車首先是保證加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。3)為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡可能多地采用機(jī)夾刀。4)多數(shù)情況下應(yīng)采用涂層硬質(zhì)合金刀片。

5)數(shù)控車床對(duì)刀片的斷屑槽有較高的要求，數(shù)控車削刀片常采用三維斷屑槽。6)數(shù)控車床還要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具壽命管理功能。1—切斷刀2—左偏刀3—右偏刀4—彎頭車刀5—直頭車刀

6—成形車刀7—寬刃精車刀8—外螺紋車刀9—端面車刀

10—內(nèi)螺紋車刀11—內(nèi)槽車刀12—通孔車刀13—盲孔車刀刀具的應(yīng)用場(chǎng)景刀具的應(yīng)用場(chǎng)景常用車刀的種類和用途車刀在結(jié)構(gòu)上可分為以下幾種類型：◆①整體車刀◆②焊接車刀◆③焊接裝配式車刀◆④可轉(zhuǎn)位機(jī)夾車刀◆①整體車刀常用車刀的種類和用途主要是高速鋼車刀，俗稱“白鋼刀”，截面為正方形或矩形，使用時(shí)可根據(jù)不同用途進(jìn)行修磨?！簪诤附榆嚨冻Ｓ密嚨兜姆N類和用途在普通碳鋼刀桿上鑲焊(釬焊)硬質(zhì)合金刀片，經(jīng)過(guò)刃磨而成。常用車刀的種類和用途傳統(tǒng)焊接刀具

直頭車刀彎頭車刀75°強(qiáng)力車刀90°偏刀切斷刀或切槽刀擴(kuò)孔刀（通孔）擴(kuò)孔刀（不通孔）螺紋車刀◆③焊接裝配式車刀將硬質(zhì)合金刀片釬焊在小刀塊上，再將小刀塊裝配到刀桿上，這種結(jié)構(gòu)多用于重型車刀。

1，5—螺釘2—小刀塊3—刀片4—斷屑器6—刀桿7—支承銷常用車刀的種類和用途◆④可轉(zhuǎn)位機(jī)夾車刀將硬質(zhì)合金刀片用機(jī)械夾固的方法安裝在刀桿上的車刀?！簪芸赊D(zhuǎn)位機(jī)夾車刀將硬質(zhì)合金刀片用機(jī)械夾固的方法安裝在刀桿上的車刀。這是目前應(yīng)用最為廣泛的車刀

常用車刀的種類和用途a）三角形b)偏8°三角形c)凸三角形d)正方形e)五角形f)圓形刀片有多種形狀常用車刀的種類和用途常用車刀的種類和用途硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀的基本結(jié)構(gòu)常用車刀的種類和用途可轉(zhuǎn)位車刀的特點(diǎn)要求特

點(diǎn)目

的精度高刀片采用M級(jí)或更高精度等級(jí)的；刀桿多采用精密級(jí)的；用帶微調(diào)裝置的刀桿在機(jī)外預(yù)調(diào)好。保證刀片重復(fù)定位精度，方便坐標(biāo)設(shè)定，保證刀尖位置精度?？煽啃愿卟捎脭嘈伎煽啃愿叩臄嘈疾坌突蛴袛嘈寂_(tái)和斷屑器的車刀；采用結(jié)構(gòu)可靠的車刀，采用復(fù)合式夾緊結(jié)構(gòu)和夾緊可靠的其它結(jié)構(gòu)。斷屑穩(wěn)定，不能有紊亂和帶狀切屑；適應(yīng)刀架快速移動(dòng)和換位以及整個(gè)自動(dòng)切削過(guò)程中夾緊不得有松動(dòng)的要求。換刀迅速采用車削工具系統(tǒng)；采用快換小刀夾。迅速更換不同形式的切削部件，完成多種切削加工，提高生產(chǎn)效率。刀片材料較多采用涂層刀片。滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求，提高加工效率。刀桿截形較多采用正方形刀桿，但因刀架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異大，有的需采用專用刀桿。刀桿與刀架系統(tǒng)匹配。常用車刀的種類和用途刀片的型號(hào)及應(yīng)用常用車刀的種類和用途ISO標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金刀具刀片形狀的表示規(guī)則常用車刀的種類和用途

可用于主偏角為60°或90°91°的外圓車刀、端面車刀和內(nèi)孔車刀。特點(diǎn)：刀尖角小、強(qiáng)度差、耐用度低、只宜用較小的切削用量。正三角形刀片常用車刀的種類和用途正方形刀片

刀尖角為90°。主要用于主偏角為45°、60°、75°等的外圓車刀、端面車刀和鏜孔刀。優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度和散熱性能均有所提高，通用性較好。常用車刀的種類和用途正五邊形刀片：

刀尖角為108°。優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度、耐用度高、散熱面積大。缺點(diǎn)：切削時(shí)徑向力大，只宜在加工系統(tǒng)剛性較好的情況下使用。常用車刀的種類和用途36外圓車刀螺紋車刀常用車刀的種類和用途外圓車刀

內(nèi)孔車刀

車外圓槽刀車內(nèi)圓槽刀03螺紋軸零件的刀具選擇走刀路線1.車左端端面（粗精）；2.車左端外圓（粗、半精、精）；3.車右端面（粗精）；4.車右外圓（粗精）；5.車右外割槽（粗精）；6.車右外螺紋（粗精）；7.轉(zhuǎn)孔；8.鉸孔；螺紋軸零件的刀具選擇45°端面車刀（硬質(zhì)合金）主偏角93°副偏角95°外圓車刀（硬質(zhì)合金）螺紋軸零件的刀具選擇外割槽刀（硬質(zhì)合金）外螺紋刀（硬質(zhì)合金）麻花鉆（高速鋼）鉸刀（高速鋼