浅谈数控切削刀具的选用

李世超

摘 要：先进的刀具不但是推动制造技术发展进步的重要动力，还是提高产品质量降低加工成本的重要手段。刀具的发展既可以推动制造技术的进步，又可以降低加工成本、提高产品质量。选择刀具得考虑工序加工内容、零件材料的切削性能、机床的自动化程度等因素。

关键词：数控切削刀具；要求选用

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

1 数控加工对刀具的要求

在数控加工中，大部分刀具虽然和普通加工的相同，但是数控加工对其的要求更高。具体如内容下。

为保证加工质量和提高生产效率应有较高的可靠性和耐用度，为适应粗加工时的大切深和快速进给要求应刚度好和强度高；应有较好的断屑排屑性能使机床正常运转；安装调整方便，以及选用优质刀具材料等。

2 数控加工刀具的分类

从刀具结构分有整体式，如 立铣刀；镶嵌式；特殊型式等。

从刀具材料分有高速钢刀具、硬质合金刀具、金刚石刀具等。

3 数控加工材料的选择

用于数控加工的刀具材料分为高速钢、硬质合金、涂层合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。切削金属的刀具材料，一般有硬度、强度、红硬性导热性等指标的要求。其中硬度和强度是重要的指标。理想的刀具当然是硬度、强度兼备。所以，硬质合金和涂层硬质合金刀具是在实际加工中应用最多的。

因此，被加工表面质量的要求、表面精度、切削载荷的大小以及切削过程中有无冲击和振动被加工材料等是数控加工刀具选择的主要依据。

高速钢刀具。含较多钨、铬、等合金元素的高合金钢工具叫高速钢。有通用型高速钢和高性能高速钢。

通用型高速钢。其硬度在62～69HRC之间，具有一定的耐磨性以及高度的强度和韧性，切削速度一般不高于45～60m/min，不适合高速切削。

高性能高速钢。它是在高速钢的基础上，通过增加碳、钒的含量而得到的耐热性、耐磨性更高的钢种。高性能高速钢具有较好的红硬性，在620～660℃时仍可保持60HRC的硬度，其耐用度是通用型高速钢的2～3.5倍。高性能高速用于钢大部分加工高温合金、钛合金等难加工材料。但其综合性能不能和通用型高速钢相比。

曾是切削工具的主流的高速钢，随着数控机床的应用越来越广泛，因其切削效率低，已逐渐被硬质合金刀具代替。在切削某些难加工材料以及在复杂刀具制造中，高速钢凭借其在强度、韧性、红硬性及工艺等方面的综合性能仍有较广泛的应用。

硬质合金刀具及涂层硬质合金刀具

硬质合金刀具是由硬度和熔点都很高的碳化物用C0、mo、ni做粘结剂制成的粉末冶金制品。其硬度可达77～81HRC，能耐810～1100℃高温，许用切削速度是高速钢的4～11倍。但其冲击韧性和抗弯强度都不及高速钢。 近些年，又出现了可以在车削、铣削、钻削、铰孔、镗孔加工等有着大量应用的新型刀具，适合的工件材料也更加广泛了。

涂层硬质合金刀具是在具有较好韧性的硬质合金基体上，采用化学气相沉积法或物理气相沉积法涂覆一薄层厚度和耐磨性极高的难熔的金属化合物而得到的材料。使其不仅有基体材料的韧性和强度，还具有较高的耐磨性。

其他材料刀具

（1）陶瓷刀具。有氮化硅陶瓷刀和氧化铝陶瓷刀 ，氧化铝陶瓷刀又分为单组分氧化铝陶瓷刀、复合氧化铝陶瓷刀和增强氧化铝陶瓷刀。因其较高的硬度、红硬性好，所以适应和加工铸铁、钢材及有色金属和非金属材料。

（2）超硬刀具材料。包括金刚石和立方氮化硼，它们的高切削性能，高，极小的表面粗糙度值适应搞一个高硬度的材料的加工。

4 数控车削刀具的选用

数控车刀还分为尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀，这是按照车刀刀尖形状不同划分的；数控车削加工中广泛使用的是机夹可转位车刀。其刀体不需重新装夹对刀节省时间 提高效率；机夹刀具已标准化，尺寸稳定，刀杆刀槽的制作精度高；刀刃无需重磨，方便使用涂层刀，使刀具寿命延长等优点。机夹刀的选择主要考虑如下几个方面1）机床影响因素主要有机床类型、刀架形式和夹紧方式，工件夹持方式。2）刀片的夹紧方式分为刚性夹紧、螺纹夹紧、杠杆夹紧、楔块夹紧 。3）选择刀片形状主要考虑被加工工件的表面形状、切削方法和刀片的转位次数等因素。刀片的强度决定了刀尖角的大小。机床刚性、功率允许的条件下，大余量粗加工应选大刀尖角刀片反之选小的。刀片有正型和负型刀片俩种之分。由于内轮廓小型机床系统刚性较差应选正型的。对于外圆加工金属切削率高应选用负型的。车刀主要角度的选择。①前角主要影响切屑变形和切削力的大小及刀具耐用度和加工表面质量的高低。前角的增大会促使切屑变形和摩擦减小，所以切削力小、切削热少、加工表面质量高。但过大的前角，会使刀具强度降低散热体积减小使其耐用度下降。硬质合金车刀切削钢件前角取8°～22°切削灰铸铁取4°～16°切削高强度钢取-4°。②后角其作用是减小主后刀面与过渡刀面的弹性恢复层之间的摩擦，使刀具磨损减轻。后角小，会使主后刀面与工件表面间摩擦加剧刀具磨损加大工件冷硬程度增致使加工表面质量差。后角增大摩擦减小也减小了刃口鈍圆半径这对切削厚度较小的情况有利但使刀刃强度和散热情况变差。粗加工和承受载荷的刀具，为使切削刃有足够后角科选小些取3?～8?精加工时可选6? ～14°。③主偏角可影响刀具寿命和切削分力大小常用45?、60?、75°、90°等。④减小副切削刃和已加工表面摩擦是副偏角的主要作用。较小的副偏角可提高刀具强度和改善散热条件，减小残留面积高度一般选取4?～16°。精加工取小粗加工取大。

综上数控车削刀具的选择要考虑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确的选择。

参考文献：

[1]张春良，何斌，陶建华，梁钟伟.《数控加工技术》.

[2]杨丽娟.《刀具涂层材料和涂层刀具的应用》.