数控加工中的刀具与材料

优胜五轴周琦

( l ）刀具材料
刀具材料对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本都有很大形响．因此必须合理选择。常用的刀具材料包括以下几种。
① 高速钢 高速钢全称高速合金工具钢，也称为白钢．高速钢是含有较多钨、钼、铬、钒等元素的高合金工具钢。具有较高的硬度（热处理硬度达62 - 67HRC ）和耐热性（切削温度可达550-600℃ ），切削速度比碳素工具钢和合金工具钢高1 - 3 倍（因此而得名），刀具耐用度高10 -40 倍，甚至更多，可以加工从有色金属到高温合金的范围广泛的材料。
② 硬质合 金硬质合金是用高耐热性和高耐磨性的金属碳化物（碳化钨、碳化铁、碳化担、碳化铌等）与金属粘结剂（钴、镍、钼等）在高温下烧结而成的粉末冶金制品。常用的硬质合金有钨钻类（YG 类）、钨钛钴类（YT 类）和通用硬质合金（YW 类）3 类．
a ．钨钴类硬质合金（YG 类）：主要由碳化钨和钴组成，抗弯强度和冲击韧性较好，不易崩刃，很适宜切削切屑呈崩碎状的铸铁等脆性材料：YG 类硬质合金的刃肺性较好，刃口可以磨得较锋利，故切削有色金属及合金的效果也较好。
b ．钨钦钴硬质合金（YT 类）：主要由碳化钨、碳化钛和钻组成。由于YT 类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较差，故主要用于切削切屑一般呈带状的普通碳钢及合金钢等塑性材料。
c ．钨钛钽（铌）钴类硬质合金（YW 类）：在普通硬质合金中加入了碳化钽或碳化铌，从而提高了硬质合金的韧性和耐热性，使其具有较好的综合切削性能，主要用于不锈钢、耐热钥、高锰钢的加工，也适用于普通碳钢和铸铁的加工．因此被称为通用型硬质合金。
③ 涂层刀具 涂层刀具是在韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上，涂覆一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而获得的。常用的涂层材料有碳化钛、氮化钛、氧化铝等．碳化钛的硬度比氮化钛高，抗磨损性能好，对于会产生剧烈磨损的刀具，碳化钦涂层较好。氮化铁与金属的亲和力小，润湿性能好，在容易产生粘结的条件下，氮化钛涂层较好。在高速切削产生大量热量的场合，以采用氧化铝涂层为好，因为氧化铝在高温下有良好的热稳定性能。
涂层硬质合金刀具的耐用度至少可提高l - 3 倍，涂层高速钢刀具的耐用度则可提高2 - 10 倍。加工材料的硬度愈高，则涂层刀具的效果愈好。
④ 陶瓷材料 陶瓷材料是以氧化铝为主要成分，经压制成形后烧结而成的一种刀具材料。它的硬度可达到HRA91 - 95 ．在1200 ℃ 的切削温度下仍可保持HRA80 的硬度。另外，它的化学惰性大，摩擦因数小，耐磨性好，加工钢件时的寿命为硬质合金的．10- 12 倍。其最大缺点是脆性大，抗弯强度和冲击韧性低。因此，它主要用于半精加工和精加工高硬度、高强度钢和冷硬铸铁等材料。常用的陶瓷刀具材料有氧化铝陶瓷、复合氧化铝陶瓷以及复合氧化硅陶瓷等．
⑤ 人造金刚石 人造金刚石是通过合金触媒的作用，在高温高压下由石墨转化而成。人造金刚石具有极高的硬度（显微硬度可达10000HV ）和耐磨性，其摩擦因数小，切削刃可以做得非常锋利．因此，用人造金刚石做刀具可以获得很高的加工表面质量，多用于在高速下精细车削或镗削有色金属及非金属材料。尤其是用它切削加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、高耐磨性的材料时，具有很大的优越性。
⑥ 立方氮化硼（CBN ）立方氮化硼是由立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成的超硬刀具材料。它是20 世纪70 年代才发展起来的一种新型刀具材料，立方氮化硼的硬度很高（可达到8000-9000HV ) ，并具有很高的热稳定性（在1370℃以上时才由立方晶体转变为六面晶体而开始软化），它最大的优点是在高温（1200 -1300℃）时也不易与钛族金属起反应。因此，它能胜任淬火钢、冷硬铸铁的粗车和精车，同时还能高速切削高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料。

( 2 ）铁刀种类
数控加工中要选择合适的铣刀类型，刀具类型的选择直接影响到加工范围和加工质最，如下图所示。
①         端铣刀端铣刀是数控铣加工中最常用的一种铣刀，广泛用于加工平面类零件，下图是两种最常见的端铣刀。端铣刀除用其端刃铣削外，也常用其侧刃铣削，有时端刃、侧刃同时进行铣削，端铣刀也可称为圆柱铣刀。

② 成型铣刀成型铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，适用十加工半面类零件的特定形状（如角度面、凹栩面等），也适用于特形孔或台．下图 是几种常用的成型铣刀。

③ 球头铣刀适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的精加工。下图是一种常见的球头铣刀

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圆润的棱角、

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