硬质合金刀具优点货真价实

俗话说“工欲善其事必先利其器”，这个道理从古至今都被很好地延续并传扬着，然而在机床行业，刀具似乎并不是越“快”越好，很多在初接触到机床刀具的时候，都有着一个疑问“为何好好的刀具要进行钝化处理呢？”今天就让我们一起来了解一下关于“刀具钝化”的那些事儿。

其实，刀具钝化并不是大家字面理解的意思，而是一种有效提高刀具使用寿命的手段。通过平整、抛光、去毛刺等工序达到提高刀具质量的目的。这其实是刀具在精磨之后，涂层之前的一道正常工序。一般来说，刀具钝化抛光的方式分为毛刷、喷砂、拖拽式抛光机，这其中又属毛刷与拖拽式的应用为广泛。

从事金属切削行业的人都知道，刀具在成品前会经过砂轮刃磨，但是刃磨加工会造成不同程度的微观缺口。这就导致数控机床在进行高速切削的同时微观缺口会极易扩展，从而加快刀具的磨损和损坏。现代的切削技术中对刀具的稳定性和精密性都有了严格要求，因此数控刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理，才能保证涂层的牢固性和使用寿命。

刀具钝化的优势与目的

1.抵抗刀具物理磨损

在切削过程中刀具表面会被工件逐渐耗损，切削过程中切削刃在高温高压下也易发生塑性变形。刀具的钝化处理可以帮助刀具提高刚性，避免刀具过早丧失切削性能。

2.保持工件的光洁度

刀具刃口有毛刺会导致刀具磨损，加工工件的表面也会变得粗糙。经钝化处理后，刀具的刃口会变得很光滑，崩刃现象也会相应减少，工件表面光洁度也会提高。

3.方便凹槽排屑

对刀具凹槽抛光处理可以提高表面质量和排屑性能，凹槽表面越平整光滑，排屑就越好，就可实现更连贯的的切削加工。

数控机床的刀具在经过钝化抛光后，表面会留下许多小孔，在加工时这些小孔可以吸附更多的切削液，使得切削时产生的热量大大减少，极大得提高切削加工的速度。

综上所述，刀片刃口钝化十分重要，正如我国古人所说“千里之堤，溃于蚁穴”，刀片刃口微观缺口这个“蚁穴”虽小，却影响刀具性能和寿命这个“千里之提”，是不可小视的大问题。刀片刃口钝化技术是提高刀具寿命减少刀具消耗的有效措施之一。无论在经济和技术两个方面都是可行的、有效的，进一步推动我国切削加工水平的提高，缩小与国外刀具切削性能的差距。

刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/ CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能。特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成成为可能。

现在，许多CAD/ CAM软件包括提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了分析。

一、数控加工常用刀具的种类及性能

数控加工刀具必须适应数控机床高速、和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式。根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢 刃具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④陶瓷刃具等。从切削工艺上可分为：①铣削刀具；②钻削刀具；③镗削刀具；④车削刀具等。

刀具材料应具备的性能：

（1）高硬度刀具材料的硬度应高于工件的硬度

（2）足够的韧性承受切削力、振动和冲击；

（3）高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的能力；

（4）高耐热性刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力；

（5）良好的工艺性

二、数控加工刀具的选择

刀具的选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选镶硬质合金刀片面铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和梯形铣刀等。在进行曲面加工时，应选用球头刀具，并且球头刀具半径应小于曲面的曲率半径。由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很密，而平头刃具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证精度的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平。

在数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先面后孔；⑤***行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。

三、数控加工切削用量的确定

合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主。半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床性能、切削用量手册，并结合经验面定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者相互适应，以形成切削用量。

（1）背吃刀量 在机床，工件和刀具的刚度允许的情况下，应尽可能使背吃刀量等于加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，应留少量精加工余量，一般留0.2 -0.5mm。

（2）切削宽度L一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。数控加工中，一般L的取值范围为：L= （0.6- 0.9）d。

（3）切削速度切削速度也是提高生产率的一个措施，但切削速度与刀具耐用度的关系比较密切。随着切削速度的增大，刀具耐用度急剧下降，故切削速度的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削45钢时，切削速度可采用26m/ mi左右：而用同样的立铣刀铣削铝合金时，切削速度可选129m/ mi以上。

（4）主轴转速n（r/mi）主轴转速一般根据切削速度来选定。计算公式为：n= 1000/ d，式中d为刀具直径（mm）。数控机床的控制面板上一般配有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行倍率调整。

（5）进给速度F进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。

确定进给速度的原则：

一、当工件的质量要求能够保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100 - 200mm/ mi范围内选取。

第二、在刀断、加工深孔或用高速钢具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20- 50mm/ mi范围内选取。

第三、当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20- 5Omm/ min范围内选取。

在数控加工过程中，进给速度也可通过机床控制面板上的进给倍率修调开关进行人工调整，但是进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。

随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点。

车刀的刃磨与装夹

车刀装置状况的好坏直接影响到被加工零件的尺度精度和外表粗糙度，假如我们不留意车刀的正确装置，就会降低切削效果，乃至损坏刀具和工件。

1.车刀装夹的基本要求

　　（1）车刀不能伸出刀架太长，在满意车削的状况下，尽可能伸出短些。因为车刀伸出过常，刀杆刚性相对削弱，简单发生振荡，使车出的工件外表光洁度差。一般车刀伸出的长度不超越刀杆厚度的2倍。切槽刀车刀伸出的长度比槽深多2～3mm。 堵截刀车刀伸出的长度比工件壁厚多2～3mm。 　

　（2）车刀刀尖应对准工件的中心。车刀装置得过高或过低都会引起车刀视点的变化而影响正常切削。

　　（3）车刀刀杆应与车床主轴轴线垂直 。

　　（4）装车刀用的垫片要平整，尽可能地用厚垫片以削减片数，一般只用2～3片。如垫刀片的片数太多或不平整，会使车刀发生振荡，影响切削。各垫片应垫在在刀杆正下方，前端与刀座边际齐。

　　（5）装上车刀后，要紧固刀架螺钉，一般要紧固两个螺钉。紧固时，应运用专用扳手轮换逐一拧紧。不必加力杆，避免使螺钉受力过大而损害。

　　为进步车削作业效率，刃磨车刀时充分考虑刀具各刃的综合应用，车刀装置在刀架上，在不滚动或少滚动刀架的状况下完结尽量多的作业。下面介绍几种批量生产时车刀的装夹方法。

2. 车刀的装夹方法

　　（1）如图1所示，工件需求车外圆、车端面、倒角，假如只用一把车刀需求滚动刀架。

　　若把车刀前面磨成如图2所示，在不滚动刀架的状况下就能够完结车外圆、车端面、倒角作业。

　　（2）如图3所示，工件需钻孔、孔口倒角。一般状况下需求麻花钻、外圆车刀、孔口倒角用车刀、450偏刀（或将外圆车刀偏转车端面）

　　若将车刀前面磨成如图4，车端面时，从工件外圆车至工件中心，在工件中心处纵向移动2.7mm，然后中滑板退刀进行孔口倒角至要求，然后削减刀具装夹，削减作业程序，进步效率。

　　（3）如图5所示，轴上切槽、槽的两端倒角。一般状况下需求切槽刀，而且需求偏转刀架倒角，而左端的倒角很简单碰到卡盘，极不安全。若将切槽刀左右刃别离刃磨来契合倒角要求（如图6的车刀前面图），不需求偏转刀架即可完结切槽、倒角的作业。

　　（4）如图7所示，工件需求车外圆、车端面、切槽、倒角、倒圆。将车刀前面刃磨成如图8所示，不滚动刀架的状况下一次完结一切操作。AD刃车外圆，AB刃起修光效果。AB刃切端面挨近中心时DE刃倒圆。AB刃切槽时，BC刃倒角。

　　（5）如图9所示，对管材孔口倒角和端面倒角。可将车刀前面刃磨成如图10所示。车刀装在刀架上，调理固定好中滑板方位。经过小滑板调理轴向倒角的巨细。能够只动小滑板完结孔口倒角和端面倒角。

　　（6）如图11所示的导管。

　　按照如图12所示下料。备料时两切槽刀装夹于刀架上。右端切槽刀用于切端面、***。左端切槽刀用于堵截。两刀刃切削距离28mm，然后确保中滑板进刀一次完结下料作业。

　　（7）在普车上下料：将锯片式铣刀装在刀杆上，装夹于自定心卡盘上。如图13所示，将夹具装夹于刀架上，上孔穿工件并用内六角螺母锁紧，下孔穿限位资料并用内六角螺母锁紧（以便快速确定资料尺度）。中滑板进刀即可完结下料作业，然后将车床改为简易铣床用。

3.刃磨留意事项

　　批量生产机遇夹车刀不一定满意车削要求，一般要根据图样要求自己刃磨车刀，刃磨时应留意以下几方面：

　　（1）砂轮的挑选：氧化铝砂轮（白色）适用于刃磨高速钢车刀和硬质合金车刀的刀杆部分。（绿色）碳化硅砂轮适用于刃磨硬质合金车刀刀头。粗磨时挑选较粗的磨粒能够进步生产率。精磨时挑选较细的磨粒能够减小外表粗糙度。

　　（2）砂轮的修整：刃磨前用砂轮刀、砂条或金刚笔对砂轮外表进行修整，在修整时稍加压力并来回移动。

　　（3）车刀高低有必要控制在砂轮水平中心。刀尖上翘约3°～8°，车刀触摸砂轮应作左右方向水平移动。当车刀脱离砂轮时,刀尖需向上抬起,以防磨好的刀刃被砂轮碰伤。磨主后边时,刀杆尾部向左偏过一个主偏角的视点,磨副后角时,刀杆尾部向右偏过一个副偏角的视点。修磨刀尖圆弧时，通常以左手握车刀前端为支点，用右手滚动车刀尾部。

　　（4）刃磨车刀时，双手握车刀，轻靠砂轮旋转外表，并作水平方向的左右缓慢移动，避免砂轮外表呈现凹坑，直至刃磨视点完结。

　　（5）刃磨硬质合金车刀时,不可把刀头部分放入水中冷却,以防刀片突然冷却而碎裂。 刃磨高速钢车刀有必要随时沾水冷却，以防退火。

　　（6）粗磨:磨主后边，一起磨出主偏角及主后角；磨副后边, 一起磨出副偏角及副后角；磨前面,一起磨出前角及刃倾角。

　　（7）精磨：修磨前面、修磨主后边和副后边、修磨刀尖圆弧。

　　（8）研磨：经过刃磨的车刀，其切削刃有时不行平滑，这时用油石加少量机油对切削刃进行研磨，能够进步刀具耐用度和工件外表的加工质量。研磨时将油石与刀面贴平，然后将油石沿刀面上下或左右移动。研磨时要求动作平稳，用力均匀，不能***刃磨好的刃口。

　　（9）经过目测法、样板法、视点测量仪查看刀具是否契合要求，也能够进行试车查看。批量生产时将车刀刃磨成契合图样车削要求，在不滚动刀架或少滚动刀架的状况下完结尽量多的作业能蕞大极限的进步加工效率。但对操作者要求较高，需求在作业中不断加以总结进步。

刀具的挑选是数控加工工艺中的重要内容之一，不只影响机床的加工功率，并且直接影响零件的加工质量。因为数控机床的主轴转速及规模远远高于一般机床，并且主轴输出功率较大，因而与传统加工办法相比，对数控加工刀具的提出了更高的要求，包含精度高、强度大、刚性好、耐用度高，并且要求尺度安稳，装置调整便利。这就要求刀具的结构合理、几许参数规范化、系列化。

1 数控刀具是进步加工功率的先决条件之一，它的选用取决于被加工零件的几许形状、资料状况、夹具和机床选用刀具的刚性。应考虑以下方面：

（1）依据零件资料的切削功能挑选刀具。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件，建议挑选耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。

（2）依据零件的加工阶段挑选刀具。即粗加工阶段以去除余量为主，应挑选刚性较好、精度较低的刀具，半精加工、精加工阶段以确保零件的加工精度和产品质量为主，应挑选耐用度高、精度较高的刀具，粗加工阶段所用刀具的精度蕞低、而精加工阶段所用刀具的精度蕞高。如果粗、精加工挑选相同的刀具，建议粗加工时选用精加工筛选下来的刀具，因为精加工筛选的刀具磨损状况大多为刃部细微磨损，涂层磨损修光，持续运用会影响精加工的加工质量，但对粗加工的影响较小。

（3）依据加工区域的特色挑选刀具和几许参数。在零件结构允许的状况下应选用大直径、长径比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有满意的向心角，以削减刀具和切削部位的切削力。加工铝、铜等较软资料零件时应挑选前角稍大一些的立铣刀，齿数也不要超越4齿。

选取刀具时，要使刀具的尺度与被加工工件的外表尺度相适应。出产中，平面零件周边概括的加工，常选用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯外表或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角概括外形的加工，常选用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。

在进行自在曲面加工时，因为球头刀具的端部切削速度为零，因而，为确保加工精度，切削行距一般很小，故球头铣刀适用于曲面的精加工。而端铣刀无论是在外表加工质量上还是在加工功率上都远远优于球头铣刀，因而，在确保零件加工不过切的前提下，粗加工和半精加工曲面时，尽量挑选端铣刀。别的，刀具的耐用度和精度与刀具价格联系极大，有必要引起注意的是，在大多数状况下，挑选好的刀具尽管增加了刀具本钱，但由此带来的加工质量和加工功率的进步，则能够使整个加工本钱大大下降。

在加工中心上，一切刀具全都预先装在刀库里，经过数控程序的选刀和换刀指令进行相应的换刀动作。有必要选用适合机床刀详细系标准的相应规范刀柄，以便数控加工用刀具能够敏捷、准确地装置到机床主轴上或返回刀库。编程人员应能够了解机床所用刀柄的结构尺度、调整办法以及调整规模等方面的内容，以确保在编程时断定刀具的径向和轴向尺度，合理安排刀具的摆放次序。

特征造型不只能表达机械零件的底层几许信息，并且可从具有工程意义的较高层次上对产品进行表达和建模，有用支持产品整个生命周期内的各个环节。因而，特征造型是将规划与质量计算、工程分析、数控加工编程等环节联结起来的枢纽。

大多数特征造型体系均选用鸿沟表明法(B-rep)和结构几许法(CSG)相结合的办法来描绘零件的形状特征。鸿沟表明法首要用于描绘构成几许体的几许元素(顶点、线、面等)之间的拓扑联系，并可辅佐用户选取特定的几许元素；结构几许规律经过树形操作完结实体体素的拼合，构成终究规划特征。本文首要讨论结构几许法的扩展及其在数控镗刀特征造型体系中的使用。该办法对于其它数控刀具相同适用。

2 辅佐面切开法的引进

因为数控刀具的形体为不规矩的棱柱体，而结构几许法选用的拼合体素为规矩形体，因而，单纯选用结构几许法对数控刀具进行造型，既不灵敏功率又低。如引进辅佐面切开法，则可简化造型进程，进步造型功率，在某些状况下还可下降造型难度。

若选用辅佐面切开法解决上述问题，则只需结构原始长方体和辅佐面P，然后用

P面切开原始长方体，即可达到目的。

为取得形体Ⅰ，选用结构几许法需结构三个别素，即原始长方体、直棱柱Ⅱ和Ⅲ，且直棱柱Ⅱ和Ⅲ中总有一个直棱柱需被结构为比实践需要的体素大，这也增加了不必要的存储空间。并且，如要确保图2中Pt点的空间方位，则需进步原始长方体和直棱柱Ⅲ的造型要求，经确规划原始体素的尺度，才能得到符合要求的Pt点。

若选用辅佐面切开法，为取得形体Ⅰ，则只须结构一个基本体素——原始长方体，然后结构切开辅佐面P1和P2，如需确保Pt点的方位，只要确保P1和P2平面均过Pt点即可，而这一点不难做到。

为叙说便利和清楚，以上所举二例都是经化简的模型，实践造型中所遇到的问题要杂乱得多，并且用结构几许法结构一个空间形体能够经由不同的拼合路径。与一切拼合办法相比，选用辅佐面切开法都具有明显的优越性。

3 辅佐面切开法的完结

尽管选用辅佐面切开法可大大简化结构几许法，但并非在一切状况下都能完结。如图3所示状况，为取得形体Ⅰ，有必要在原始长方体上减掉长方体Ⅱ，在此状况下辅佐面切开法就无法运用。因而，辅佐面切开法只能作为结构几许法的弥补和扩展，而无法彻底取代结构几许法。

辅佐面切开法的使用条件为：

1) 结构几许法中两体素有必要作差拼合运算；

2) 拼合构成的终究形体有必要坐落辅佐面一侧。

因而，为了蕞大限度地使用辅佐面切开法，在构成终究形体时，应尽量选用差拼合办法。但凡能经机械加工得到的零件，均可经过精心规划基本体素而以差拼合办法完结其特征造型。

完结辅佐面切开法的关键是辅佐面的结构及体素被切开后两部分的取舍。

平面的几许界说为：经过空间一固定点且垂直于一空间向量的曲面。即由一空间固定点和一空间向量可仅有地断定一个平面，其中固定点坐落平面上，空间向量为平面的法向量。因而，平面可由其点法度方程断定，即

A(X-X0) B(Y-Y0) C( Z-Z0)=0 (1)

其中 P0(X0，Y0，Z0)为一固定点，而V={A，B，C}为平面的法向量。

依据界说，可用平面上一点和平面的法向量来结构平面。在某些状况下，如平面的法向量不易断定，但能较容易地找到平面上的三个点P0、P1、P2，则可经过结构向量V1=P0P1和V2=P0P2，然后求V1和V2的叉积而得到平面的法向量V0=V1×V2。

辅佐面结构完结后，切开后的形体如何取舍？在此作如下规则：凡切开后得到的两个形体，坐落法向量正方向的形体为所需形体，坐落法向量负方向的形体为舍弃形体。在结构平面时，一定要细心处理法向量的方向，使其指向所需形体。

4 数控刀具造型规划实例

结构几许法是实体造型中广泛使用的办法，但单纯选用结构几许法进行造型规划有时难度相当大。本文提出使用辅佐面切开法对结构几许法进行扩展并使用于数控刀具的特征造型进程，大大下降了造型规划的杂乱程度和难度，具有较好的使用价值。

1．数牲加工常用刀具的种类及特色

数控加工刀具有必要适应数控机床高速、和自动化程度高的特色，一般应包含通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因而已逐渐规范化和系列化。