技师评审论文：浅谈刀具性能要求与选择
浅谈刀具性能要求与选择
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（单 位：江苏省盐城技师学院 邮 编：224002）
2009-4-19
浅谈刀具性能要求与选择
【摘要】 ：从抓刀具入手，提高企业切削刀具的应用水平，综合提高相关企业的效益。本文重点介绍刀具的种类、要求、特点，
【关键词】：刀具 特点 分类 材料 性能 选择
一．数控加工刀具的种类
数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两大类。模块化刀具是发展方向。发展模块化刀具的主要优点：减少换刀停机时间，提高生产加工时间；加快换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；提高刀具的标准化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。事实上，由于模块刀具的发展，数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。
１.从结构上可分为
⑴整体式
⑵镶嵌式
可分为焊接式和机夹式。机夹式根据刀体结构不同，分为可转位和不转位；
⑶减振式
当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具；
⑷内冷式
切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部；
⑸特殊型式
如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。
２.从制造所采用的材料上可分为
⑴高速钢刀具
高速钢通常是型坯材料，韧性较硬质合金好，硬度、耐磨性和红硬性较硬质合金差，不适于切削硬度较高的材料，也不适于进行高速切削。高速钢刀具使用前需生产者自行刃磨，且刃磨方便，适于各种特殊需要的非标准刀具。
⑵硬质合金刀具
硬质合金刀片切削性能优异，在数控车削中被广泛使用。硬质合金刀片有标准规格系列产品，具体技术参数和切削性能由刀具生产厂家提供。
硬质合金刀片按国际标准分为三大类：P类，M类，K类。
P类——适于加工钢、长屑可锻铸铁（相当于我国的YT类）
M类——适于加工奥氏体不锈钢、铸铁、高锰钢、合金铸铁等（相当于我国的YW类）
M-S类——适于加工耐热合金和钛合金
K类——适于加工铸铁、冷硬铸铁、短屑可锻铸铁、非钛合金（相当于我国的YG类）
K-N类——适于加工铝、非铁合金
K-H类——适于加工淬硬材料
⑶.超硬刀具
所谓超硬材料是指人造金刚石和立方氮化硼(简称CBN)，以及用这些粉末与结合剂烧结而成的聚晶金刚石(简称PCD)和聚晶立方氮化棚(简称PCBN)等。超硬材料具有优良的耐磨性，主要运用于高速切削及难切削材料的工。
⑷.陶瓷刀具
陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高温力学性能，与金属的亲合力小，不易与金属产生粘结，并且化学稳定性好。陶瓷刀具主要应用于钢、铸铁及其合金和难加工材料的切削加工，可以用于超高速切削、高速切削和硬材料切削。
⑸.涂层刀具
刀具涂层技术自问世以来，对刀具性能的改善和加工技术进步起着非常重要的作用，涂层技术将传统刀具涂覆一层薄膜后，刀具性能发生了巨大的变化。主要的涂层材料有:Tic、TiN、Ti(C，N)、TiALN、ALTiN等。涂层技术己应用于立铣刀、铰刀、钻头、复合孔加工刀具、齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、成形拉刀及各种机夹可转位刀片，满足高速切削加工高强度、高硬度铸铁(钢)、锻钢、不锈钢、钛合金、镍合金、镁合金、铝合金、粉末冶金、非金属等材质工件的生产技术不同要求。
３.切削工艺上可分为
⑴车削刀具
分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹，切槽、切端面、切端面环槽、切断等。
数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。
数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）。机夹可转位刀具夹固不重磨刀片时通常采用螺钉、螺钉压板、杠销或楔块等结构。
常规车削刀具为长条形方刀体或圆柱刀杆。方形刀体一般用槽形刀架螺钉紧固方式固定。圆柱刀杆是用套筒螺钉紧固方式固定。它们与机床刀盘之间的联接是通过槽形刀架和套筒接杆来联接的。在模块化车削工具系统中，刀盘的联接以齿条式柄体联接为多，而刀头与刀体的联接是“插入快换式系统”。它既可以用于外圆车削又可用于内孔镗削，也适用于车削中心的自动换刀系统。
数控车床使用的刀具从切削方式上分为三类：圆表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具。
⑵钻削刀具
分小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔等。
钻削刀具可用于数控车床、车削中心，又可用于数控镗铣床和加工中心。因此它的结构和联接形式有多种。有直柄、直柄螺钉紧定、锥柄、螺纹联接、模块式联接（圆锥或圆柱联接）等多种。
⑶镗削刀具
分粗镗、精镗等刀具。
镗刀从结构上可分为整体式镗刀柄、模块式镗刀柄和镗头类。从加工工艺要求上可分为粗镗刀和精镗刀。
⑷铣削刀具 分面铣、立铣、三面刃铣等刀具。
①面铣刀（也叫端铣刀）
面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。
②立铣刀
立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。结构有整体式和机夹式等，高速钢和硬质合金是铣刀工作部分的常用材料。
③模具铣刀
模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。
④键槽铣刀
⑤鼓形铣刀
⑥成形铣刀
4.特殊型刀具
特殊型刀具有带柄自紧夹头、强力弹簧夹头刀柄、可逆式（自动反向）攻螺纹夹头刀柄、增速夹头刀柄、复合刀具和接杆类等。
二.刀具的性能要求是：
1.良好的切削性能：能承受高速切削和强力切削并且性能稳定；
2.较高的精度：刀具的精度指刀具的形状精度和刀具与装卡装置的位置精度；
3.配备完善的工具系统：满足多刀连续加工的要求。
如加工中心所使用刀具的刀头部分与数控铣床所使用的刀具基本相同，数控机床上的刀具选择比较严格，有些刀具是专用的。 要求：工件材质，加工轮廓类型，机床允许的切削用量以及刚性和耐用度等。编程时，要规定刀具的结构尺寸和调整尺寸。对自动换刀的数控机床，在刀具装到机床上以前，要在机外预调装置(如对刀仪对刀)中，根据编程确定的参数，调整到规定的尺寸或测出精确的尺寸。在加工前，将刀具有关尺寸输入到数控装置。在铣削的加工中，我们经常用到立铣刀。直径小的立铣刀一般制成带柄的形式，比如直柄立铣刀（ 2-7mm）。立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转数能否达到刀具的最低切削速度（60m/min）。立铣刀半径可以按以下经验来算：R=（0.8-0.9）min, 其中R表示立铣刀半径，rmin表示零件内轮廓的最小曲率半径。铣刀齿数应该根据工件材料和加工要求选择，一般铣削脆性材料或半精加工、精加工时，选择细齿铣，粗加工则选择粗齿铣刀。由于铣削的是有机玻璃，所以采用顺铣，顺铣可以减小表面粗糙度。
三．数控加工刀具的特点
为了达到高效、多能、快换、经济的目的，数控加工刀具与普通金属切削刀具相比应具
有以下特点：
⒈刀片及刀柄高度的通用化、规格化、系列化。
⒉刀片或刀具的耐用度及经济寿命指标的合理性。
⒊刀具或刀片几何参数和切削参数的规范化、典型化。
⒋刀片或刀具材料及切削参数与被加工材料之间应相匹配。
⒌刀具应具有较高的精度，包括刀具的形状精度、刀片及刀柄对机床主轴的相对位置精度、刀片及刀柄的转位及拆装的重复精度。
⒍刀柄的强度要高、刚性及耐磨性要好。
⒎刀柄或工具系统的装机重量有限度。
⒏刀片及刀柄切入的位置和方向有要求。
⒐刀片、刀柄的定位基准及自动换刀系统要优化。
数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。
四.选用相应刀具，促进切削工艺革新
现代切削技术进步的一个特点是，先进刀具的开发与切削工艺或加工方法的革新相结合，从更深层次上挖掘切削加工的潜力，推动切削工艺的进步。如用CBN刀具对淬硬工件的以车代磨的新工艺，效率更高，并且更有利于环保；用硬质合金螺纹铣刀铣削螺纹代替攻丝，由于避免了丝锥折断的弊病，可充分发挥硬质合金高速切削的优点，正在改变螺孔加工低速、低效的现状；专为模具工业开发的多功能铣刀、插铣刀、钻铣刀、小切深大进给铣刀等新型刀具改变了传统的模具加工方法，为提高模具加工的效率起到了重要的作用。此外，为汽车行业加工曲轴而开发的车—车拉刀、高速铣刀和为航空部门加工飞机铝合金构件开发的高速铣削等新工艺都推动了这些行业加工技术的革新，取得了显著的效果。
结束语:随着科技进步，机械行业的快速发展，对工件的精度要求越来越高，从而对刀具的要求更高。因此我们要更好的了解、重视刀具的种类、要求、特点。
参考文献: 《数控加工工艺及刀具》主编：罗辑
《刀具材料及其合理选择》主编：肖诗纲
技师评审论文：浅谈刀具性能要求与选择
