【正文】 式：當?shù)毒叩墓ぷ鏖L度與直徑比大于 4時，為了減少刀具的振動，提高加工精度，所采用的一種特殊結(jié)構(gòu)的刀具。如減振式數(shù)控內(nèi)孔車刀。 4）內(nèi)冷式：刀具的切削冷卻液通過刀盤傳遞到刀體內(nèi)部由噴孔噴射到切削刃部位的刀具。 目前數(shù)控車削刀具主要采用機夾可轉(zhuǎn)位刀具。 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 91 ? （ 2）按刀具制造所用材料分類 ： 1)高速鋼刀具 2)硬質(zhì)合金刀具 3)陶瓷刀具 4)立方氮化硼刀具 5)聚晶金剛石刀具。 目前數(shù)控機床用得最多的是硬質(zhì)合金刀具 （ 3）按刀具切削工藝分類 1) 外圓車刀 2)端面車刀 3)內(nèi)孔車刀 4)切斷車刀 5)切槽車刀 6)螺紋車刀 常用外圓車刀、端面車刀、內(nèi)孔車刀、螺紋車刀如 下圖 所示： 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 92 數(shù)控車削常用刀具 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 93 ? （ 1）刀具具有很高的切削效率； （ 2）數(shù)控刀具的精度和重復定位精度高； （ 3）刀具的可靠性和耐用度高； （ 4）可實現(xiàn)刀具尺寸的預調(diào)和快速換刀； 刀具結(jié)構(gòu)應能預調(diào)尺寸，以能達到很高的重復定位精度。 （ 5） 具有一個比較完善的工具系統(tǒng)和刀具管理系統(tǒng)； （ 6） 應有刀具在線監(jiān)控及尺寸補償系統(tǒng)。 3） 數(shù)控車削刀具的特點 2．數(shù)控刀具材料 （ 1）切削用刀具材料應具備的性能 切削用刀具材料應具備的性能如表 17所示 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 94 （ 2）各種刀具材料 現(xiàn)今所采用的刀具材料，大體可分為：高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼（ CBN）、聚晶金剛石（ PCD） 高速鋼 高速鋼是在合金工具鋼中加入較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。它具有較高的強度、韌性和耐熱性，是目前廣泛應用的刀具材料。因刃磨時易獲得鋒利的刃口，又稱“鋒鋼”。 大體上可分為 W系和 M0系兩大類。 ? 1）普通高速鋼： 具有一定的硬度和耐磨性、高的強度和韌性，切削速度（加工鋼料）一般不高于 50～ 60m/min，不適合高速切削和硬的材料切削。 ? 典型的普通高速鋼有： W18Cr4v、 W6MO5Cr4V2 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 95 ? 2）高性能高速鋼：耐高溫性好，其耐用度是普通高速鋼的 ～ 3倍。適用于加工奧氏體不銹鋼、高溫合金、鈦合金、超高強度鋼等難加工材料。不同牌號只有在各自規(guī)定切削條件下，才能達到良好的加工效果，因此其使用范圍受到限制。 ? 典型高性能高速鋼有： 9W18Cr4v、 9W6MO5Cr4V W6MO5Cr4V3 硬質(zhì)合金 ? 硬質(zhì)合金是由硬度和熔點都很高的碳化物（ WC、 TiC、 TaC、NbC等），用 Co、 Mo、 Ni作黏結(jié)劑燒結(jié)而成的粉末冶金制品。其常溫硬度可達 78～ 82 HRC，能耐 850～ 1000℃ 的高溫， 切削速度比高速鋼高 4～ 10倍，但其沖擊韌性與抗彎強度遠比高速鋼差，因此很少做成整體式刀具。實際使用中，常將硬質(zhì)合金刀片焊接或用機械夾固的方式固定在刀體上。 按 ISO標準，硬質(zhì)合金主要以硬質(zhì)合金的硬度、抗彎強度等指標為依據(jù)。分為 K類、 P類、 M類： 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 96 ? 1） K類（ YG）： 即鎢鈷類硬質(zhì)合金，由碳化鎢和鈷組成。 這類硬質(zhì)合金韌性較好，但硬度和耐磨性較差，適用于加工鑄鐵、青銅等脆性材料。我國常用的 K類硬質(zhì)合金牌號有 YG YGYG3，它們制造的刀具依次適用于粗加工、半精加工和精加工。其中的數(shù)字表示 Co含量的百分數(shù)，如 YG6即含 Co 6%。 含 Co越多，則韌性越好。 ? 2） P類（ YT）： 即鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金，由碳化鎢、碳化鈦和鈷組成。這類硬質(zhì)合金的耐熱性和耐磨性較好，但抗沖擊韌性較差，適用于加工鋼料等韌性材料。我國常用的 P類硬質(zhì)合金牌號有 YTYT1 YT30等，其中的數(shù)字表示碳化鈦含量的百分數(shù)。 碳化鈦的含量越高，則耐磨性較好，韌性越低。這三種牌號的硬質(zhì)合金制造的刀具分別適用于粗加工、半精加工和精加工。 ? 3） M類（ YW）： 即鎢鈷鈦鉭鈮類硬質(zhì)合金，是在鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金中加入少量的稀有金屬碳化物（ TaC或 NbC）組成的。它具有前兩類硬質(zhì)合金的優(yōu)點，用其制造的刀具既能加工脆性材料，又能加工韌性材料，同時還能加工高溫合金、 耐熱合金及合金鑄鐵等難加工的材料。我國常用的 M類硬質(zhì)合金牌號有 YW YW2。 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 97 ? 硬質(zhì)合金材料上加涂層作成的刀片就是涂層硬質(zhì)合金刀片。這種材料是在韌性、強度較好的硬質(zhì)合金基體上或高速鋼基體上，采用化學氣相沉積（ CVD）法或物理氣相沉積（ PVD）法涂覆一層極薄的、硬質(zhì)和耐磨性極高的難熔金屬化合物而得到的刀具材料。通過這種方法， 使刀具既具有基體材料的強度和韌性，又具有很高的耐磨性。 常用的涂層材料有 TiC、 TiN 、 TiCN 、 Al2O3等。 TiC的韌性和耐磨性好； TiN的抗氧化、抗黏結(jié)性好； Al2O3的耐熱性好。使用時可根據(jù)不同的需要選擇涂層材料。 ? 涂層刀具的使用范圍相當廣泛，非金屬、鋁合金、鑄鐵、鋼、高強度鋼、高硬度鋼和耐熱合金、鈦合金等難加工材料的切削均可使用。 ? 目前常用涂層材料有以下幾種： ? ① TiC涂層 TiC涂層呈銀白色。 ? ② TiN涂層 TiN涂層呈金黃色。 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 98 ? ③ TiCN涂層 TiCN涂層呈藍灰色，為高韌性通用涂層。 ? ④ TiALN涂層 TiALN涂層呈紫黑色，可用于加工難加工材料、干切削和硬材料。 ? ⑤ ALTiＮ涂層 ALTiＮ涂層呈黑色，比 TiALN有更好的切削性能。 ? ⑥ TiN和 TiC復合涂層 里層為 TiC涂層，外層為 TiN涂層，兼有 TiC的高硬度、高耐磨性和 TiN的不黏刀的特點，復合涂層的性能優(yōu)于單層。 ? ⑦ AL２ O３涂層 耐磨性好、耐熱性高、化學穩(wěn)定性好和摩擦因數(shù)小，適用于高速切削。 ? 一般而言，在相同的切削速度下，涂層高速鋼刀具的耐磨損性能比未涂層的提高 2～ 10倍；涂層硬質(zhì)合金刀具的耐磨損性能比未涂層的提高 1～ 3倍。所以，一片涂層刀片可代替幾片未涂層刀片使用 。 ? 硬質(zhì)合金刀片及硬質(zhì)合金涂層刀片如 下圖 所示： 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 99 硬質(zhì)合金涂層刀片 硬質(zhì)合金刀片 金屬陶瓷刀片 螺紋車刀片 切斷和切槽刀片 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 100 陶瓷 ? 陶瓷其主要成分是 Al2O3，陶瓷刀片硬度可達 HRC 78以上，能耐 1200～ 1450℃ 的高溫，故能承受較高的切削速度。主要特點是：高硬度、高溫強度好、化學性能穩(wěn)定，與被加工材料的親和性低，故不易產(chǎn)生粘刀和積屑瘤現(xiàn)象，但陶瓷的抗彎強度低，抗沖擊韌性差，脆性大，易崩刃。陶瓷刀具 適用于加工耐熱合金等難加工材料 。 刀具耐用度比傳統(tǒng)刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數(shù)；可進行高速切削或?qū)崿F(xiàn)“以車、銑代磨”，切削效率比傳統(tǒng)刀具高 310倍。金屬陶瓷刀片如 上圖 所示。 ? 立方氮化硼（ CBN） ? 立方氮化硼是人工合成的超硬刀具材料，其硬度可達4500HV，僅次于金剛石。特點：熱穩(wěn)定性好，硬度高，與鐵族元素親和力小，但強度低，焊接性差。特別適用于加工超高硬度的材料，目前主要用于加工淬火鋼、冷硬鑄鐵、 高溫合金和一些難加工的材料。 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 101 ? 聚晶金剛石（ PCD） ? 聚晶金剛石 硬度極高，可達 10000 HV（硬質(zhì)合金僅為1300～ 1800 HV）。 聚晶金剛 石刀具的耐磨性是硬質(zhì)合金的 80～ 120倍，但韌性差，對鐵族材料親和力大，因此一般不宜加工黑色金屬，主要用于硬質(zhì)合金、玻璃纖維塑料、硬橡膠、石墨、 陶瓷、 有色金屬等材料的高速精加工。 ? 上述五大類刀具材料，從總體上分析，材料的硬度、耐磨性， 金剛石最高，依次降低到高速鋼。而材料的韌性則是高速鋼最高，金剛石最低。 下圖 顯示了目前使用的各種刀具材料根據(jù) 硬度和 韌性排列的大致位置。 涂層刀具材料具有較好的實用性能 ，也是將來能使 硬度和 韌性并存的手段之一。 在數(shù)控機床中，應用最廣泛的是硬質(zhì)合金類。因為硬質(zhì)合金材料從經(jīng)濟性、適應性、多樣性、工藝性等各方面，綜合效果都優(yōu)于 陶瓷、立方氮化硼和 聚晶金剛石。 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 102 切削用刀具材料的硬度與韌性 關(guān)系 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 103 3．數(shù)控刀具的失效形式及影響刀具耐用度的因素 （ 1）數(shù)控刀具的主要失效形式及對策 在切削過程中，刀具磨損到一定的程度，刀刃崩刃或破裂，刀刃卷刀（塑性變形）時，刀具喪失其切削能力或無法保證加工質(zhì)量，稱為刀具失效。 刀具破損的主要失效形式及對策如下： 1）后刀面磨損 由機械應力引起的出現(xiàn)在后刀面上的摩擦磨損 對策： 應選擇耐磨性高的刀具材料，同時降低切削速度，提高進給量，增大刀具后角。 2）主切削刃的邊界磨損 對策： 降低切削速度和進給速度，同時選擇耐磨刀具材料并增大前角使切削刃鋒利。 3）前刀面磨損（月牙洼磨損） 在前刀面上由摩擦和擴散導致的磨損 對策： 降低切削速度和進給速度，選擇涂層硬質(zhì)合金刀具。 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 104 4 ）塑性變形 切削刃在高溫或高應力作用下產(chǎn)生的變形。 對策： 降低切削速度和進給速度，選擇耐磨性高和導熱系數(shù)大的刀具。 5 ）積屑瘤 工件材料在刀具上的粘附 對策： 提高切削速度，選擇涂層硬質(zhì)合金刀具，并使用切削液。 6 ）刃口剝落 切削刃上出現(xiàn)一些很小的缺口，而非均勻的磨損 對策： 在開始加工時降低進給速度，選擇韌性好的刀具材料和切削刃強度高的刀片。 7 ）崩刀 刀尖、切削刃整塊崩掉 對策： 選擇韌性好的刀具材料，加工時減小進給量和切削深度 8 ）熱裂紋 對策： 選擇韌性好的刀具材料，同時減小進給量和切削深度，并使用切削液。 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 105 ? （ 2）影響刀具耐用度的因素 ? 所謂刀具耐用度，指的是從刀具刃磨后開始切削，一直到磨損量達到磨鈍標準為止所經(jīng)過的總切削時間，用符號“ T”表示，單位為min。耐用度為切削時間，不包括對刀、測量、快進、回程等非切削時間。影響刀具耐用度的因素如下： ? 1）切削用量。 ? 切削用量是影響刀具耐用度的一個重要因素。 Vc、 f、 ap增大，刀具耐用度 T減小，且 Vc影響最大， f次之， ap最小。所以在保證一定刀具耐用度的條件下，為了提高生產(chǎn)率，應首先選取大的背吃刀量 ap，然后選擇較大的進給量 f，最后選擇合理的切削速度 Vc。 ? 2）刀具幾何參數(shù)。 ? 刀具幾何參數(shù)對刀具耐用度影響最大的是前角 Y0和主偏角 Kr。 ? 前角 Y0增大，可使切削力減小，切削溫度降低，耐用度提高；但前角 Y0太大，會使刀具強度削弱，散熱差，且易于破損，刀具耐用度反而下降了。 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 106 ? 主偏角 Kr減小，可使刀尖強度提高，改善散熱條件，提高刀具耐用度；但主偏角 Kr過小，則背向力增大，對剛性差的工藝系統(tǒng)，切削時易引起振動 。 ? 3）刀具材料 ? 刀具材料的高溫強度越高，耐磨性越好，刀具耐用度越高。但在有沖擊切削、重型切削和難加工材料切削時，影響刀具耐用度的主要因素是沖擊韌性和抗彎強度。韌性越好，抗彎強度越高，刀具耐用度越高，越不易產(chǎn)生破損。 ? 4）工件材料 ? 工件材料的強度、硬度越高，產(chǎn)生的切削溫度越高，故刀具耐用度越低。此外，工件材料的塑性、韌性越高，導熱性越低，切削溫度越高，刀具耐用度越低。 ? 合理選擇刀具耐用度，可以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。 項目一 簡易回轉(zhuǎn)體軸類零件的數(shù)控車削加工工藝編制 107 4．數(shù)控可轉(zhuǎn)位車削刀具及刀片 目前數(shù)控機床