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刀具知识

刀具

“多刀改一刀”：工序集中要求尽量减少换刀次数和刀具数量，以提高生产效率。为此，多采用复合刀具，主轴承后阶孔粗加工采用1个铣/镗组合刀具，锥孔加工采用铣-铰复合刀具等。

“一刀多用”：采用大螺旋刃玉米铣刀，一是粗铣节臂、减振器两处的两个侧面；二是用玉米铣刀副刃铣削平面。

另外，用整体硬质合金立铣刀精铣侧表面，表面粗糙度达Ra1.6以上，取得了不错的成果。山高公司为该线提供的刀具能够满足转向节轴承孔H7精度、表面粗糙度Ra1.6的要求。

7．机床。

针对转向节粗、精加工工序相对集中，加工球墨铸铁，粗加工的毛坯余量大的特点，该生产线选用欧马公司的12台MVC-1100B立式加工中心为主要设备。该机床具有超大立柱，Y向四轨，主轴直径φ100mm，BT50刀柄，机床刚性强。为此线专选用SIEMENS

1PH7163型号的主轴电机ne=500r/min，M=229/344Nm（100%/40%），N=12/18kW（100%/40%）（100%/40%是一个负荷范围，在此范围内能满足低速大扭矩的加工要求），有意增加主轴低速大扭矩，能很好地满足该件重负荷的加工。

数控系统为SIEMENS 810D系统，可以满足转向节工艺要求的主轴定向、刚性攻丝、刀臂式刀库要刀、第四轴等功能。

8．生产线布局灵活，易于管理，经济实惠。

结语

我们用敏捷柔性的生产理念建立的生产线适合于市场多样化，汽车零件多品种、变批量的需求现状。在这种理念下技术方面首先要对工件进行分门分类，敏捷柔性生产线要求工艺方案、设备－工装－刃具等对多种工件（类同件）有很强的包容性。工艺上要求工序集中，降低中间流通环节；对设备要求数控化、高速、和高刚性；对夹具要求模块化，有快速调整、更换的能力；对刀具要求为复合刀具，以提高加工效率。

***管理方面要求贯彻“一次规划，分步实施，滚动发展”的指导方针。这非常适合我国国情。“一次规划”可以降低设备***的盲目性，根据生产零件的品种、数量需求分一次或几次对设备－夹具－刀具进行***，降低***风险。分步实施过程中又可以对前次方案、对夹具－刀具进行合理地修正和改进，在生产线项目运行过程中求进步、求发展。

该生产线经实践证明是可行的，使我公司在变化的市场需求中具备了极快的反应能力。

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发动机作为汽车的核心零部件，不仅结构复杂，机加工难点也较多。如何在质量精益求精的基础上进一步提升加工效率，成为各大刀具供应商要攻克的目标。

近年来，中国汽车工业蓬勃发展，产量逐年稳中有升，特别是占比重较大的轿车市场呈现出持续稳定的发展态势，直接或间接地对各大整车厂及零部件企业提出了更高的要求，在质量精益求精的基础上进一步提升加工效率。同时，为实现汽车轻量化，从提供基础零部件的厂商到整车生产企业，都在积极探索新材料和新工艺。这些在给装备制造商带来更多机遇的同时也提出了新的挑战。

成立于1876年的蓝帜金属加工技术集团（LMT集团）由6家有明刀具生产企业强强联合而成，其研发和生产的刀具产品各有所长，能够为汽车制造业提供的产品以及合理的解决方案。本文***介绍了LMT集团下属Kieninger公司针对发动机制造领域的心技术及应用。

的面铣系统

轿车发动机，特别是小排量的气由机，从省油及的角度出发，其缸体、缸盖多采用铝合金，如AlSi9Cu3、GD-AlSi7等材质。而铣削占缸体、缸盖机加工量的40%左右，因此，提高铣削效率对于提升整个缸体、缸盖的机加工效率作用尤为显著。出于此种目的，Kieninger公司开发了新型高速面铣系统——Feed-Jet高速面铣系统，特点是：密齿性设计(刀盘直径125mm，标准配置18个齿)；齿条型夹紧结构及钢制刀盘；U级精度调整；易维护式结构设计；可修磨换齿，反复使用(重复使用可达6次)；铝合金粗铣、精铣皆适用；通过更换成CBN切削刃，可实现对铸铁的精加工。

Feed-Jet不但具备高速、的优势，同时由于可修磨及重复使用的特性，又给客户带来了极大的经济性，因此是一个经济的铣削系统，特别适合发动机缸体、缸盖的铝合金铣削。某国际发动机厂使用Feed Jet（φ100mm，切削齿数16个），采用如下切削参数：n=11000r/min，vc=3455m/min，fz=0.07mm/z，vf=11500mm/min，ap=0.5mm，在双主轴专机上加工缸盖（铝合金GD-AlSi 7），在刀片未进行修磨的状态下，刀具寿命可达15000件，较之前使用的刀具寿命翻了3倍，且工件表面粗糙度好（Rz 6.3um），加工节拍提高30%。

螺纹加工方法

螺纹加工方法

１、螺纹切削

一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺纹的办法，首要有车削、铣削、攻丝套丝磨削、研磨和旋风切削等。车削、铣削和磨削螺纹时，工件每转一转，机床的传动链确保车刀、铣刀或砂轮沿工件轴向准确而均匀地移动一个导程。在攻丝或套丝时,刀具(丝锥或板牙）与工件作相对旋转运动，并由先构成的螺纹沟槽引导着刀具（或工件）作轴向移动。

２、螺纹车削

在车床上车削螺纹可采用成形车刀或螺纹梳刀（见螺纹加工东西）。用成形车刀车削螺纹，由于刀具结构简单，是单件和小批出产螺纹工件的常用办法；用螺纹梳刀车削螺纹，出产，但刀具结构复杂，只适于中、大批量出产中车削细牙的短螺纹工件。一般车床车削梯形螺纹的螺距精度一般只能达到8～9级（JB2886-81，下同）;在专门化的螺纹车床上加工螺纹，出产率或精度可明显进步。

３、螺纹铣削

在螺纹铣床上用盘形铣刀或梳形铣刀进行铣削。盘形铣刀首要用于铣削丝杆、蜗杆等工件上的梯形外螺纹。梳形铣刀用于铣削内、外一般螺纹和锥螺纹，由所以用多刃铣刀铣削、其作业部分的长度又大于被加工螺纹的长度，故工件只需要旋转1.25～1.5转就可加工完成,出产率很高。螺纹铣削的螺距精度一般能达 8～9级，外表粗糙度为R5～0.63微米。这种办法适用于成批出产一般精度的螺纹工件或磨削前的粗加工。

４、螺纹磨削

首要用于在螺纹磨床上加工淬硬工件的精细螺纹，按砂轮截面形状不同分单线砂轮和多线砂轮磨削两种。单线砂轮磨削能达到的螺距精度为5～6级，外表粗糙度为R1.25～0.08微米，砂轮修整较方便。这种办法适于磨削精细丝杠、螺纹量规、蜗杆、小批量的螺纹工件和铲磨精细滚刀。多线砂轮磨削又分纵磨法和切入磨法两种。纵磨法的砂轮宽度小于被磨螺纹长度，砂轮纵向移动一次或数次行程即可把螺纹磨到后尺寸。切入磨法的砂轮宽度大于被磨螺纹长度，砂轮径向切入工件外表，工件约转1.25转就可磨好，出产率较高，但精度稍低，砂轮修整比较复杂。切入磨法适于铲磨批量较大的丝锥和磨削某些紧固用的螺纹。

５、螺纹研磨　　

用铸铁等较软资料制成螺母型或螺杆型的螺纹研具，对工件上已加工的螺纹存在螺距误差的部位进行正反向旋转研磨，以进步螺距精度。淬硬的内螺纹通常也用研磨的办法消除变形，进步精度。

６、攻丝和套丝

攻丝是用必定的扭距将丝锥旋入工件上预钻的底孔中加工出内螺纹。

套丝是用板牙在棒料（或管料）工件上切出外螺纹。攻丝或套丝的加工精度取决于丝锥或板牙的精度。加工内、外螺纹的办法尽管许多，但小直径的内螺纹只能依托丝锥加工。攻丝和套丝可用手工操作，也可用车床、钻床、攻丝机和套丝机。

７、螺纹滚压　　

用成形滚压模具使工件发生塑性变形以取得螺纹的加工办法螺纹滚压一般在滚丝机搓丝机或在附装主动开合螺纹滚压头的主动车床上进行，适用于大批量出产标准紧固件和其他螺纹联接件的外螺纹。滚压螺纹的外径一般不超越 25毫米，长度不大于100毫米，螺纹精度可达2级(GB197-63)，所用坯件的直径大致与被加工螺纹的中径相等。滚压一般不能加工内螺纹，但对原料较软的工件可用无槽揉捏丝锥冷挤内螺纹（蕞大直径可达30毫米左右），作业原理与攻丝相似。冷挤内螺纹时所需扭距约比攻丝大1倍,加工精度和外表质量比攻丝略高。

螺纹滚压的优点是：①外表粗糙度小于车削、铣削和磨削；②滚压后的螺纹外表因冷作硬化而能进步强度和硬度；③资料利用率高；④出产率比切削加工成倍增长，且易于完成主动化；⑤滚压模具寿数很长。但滚压螺纹要求工件资料的硬度不超越HR***0;对毛坯尺寸精度要求较高；对滚压模具的精度和硬度要求也高，制造模具比较困难；不适于滚压牙形不对称的螺纹。

按滚压模具的不同，螺纹滚压可分搓丝和滚丝两类。

搓丝：两块带螺纹牙形的搓丝板错开 1/2螺距相对布置，静板固定不动，动板作平行于静板的往复直线运动。当工件送入两板之间时，动板行进搓压工件，使其外表塑性变形而成螺纹。

滚丝有径向滚丝、切向滚丝和滚压头滚丝 3种。

①径向滚丝：2个（或3个）带螺纹牙形的滚丝轮安装在互相平行的轴上,工件放在两轮之间的支承上,两轮同向等速旋转，其中一轮还作径向进给运动。工件在滚丝轮带动下旋转，外表受径向揉捏构成螺纹。对某些精度要求不高的丝杠，也可采用相似的办法滚压成形。

②切向滚丝：又称行星式滚丝，滚压东西由1个旋转的中心滚丝轮和3块固定的弧形丝板组成。滚丝时，工件能够连续送进，故出产率比搓丝和径向滚丝高。

③滚丝头滚丝：在主动车床上进行，一般用于加工工件上的短螺纹。滚压头中有3～4个均布于工件外周的滚丝轮。滚丝时,工件旋转，滚压头轴向进给，将工件滚压出螺纹。

整体硬质合金立铣刀及其应用

　　如果一个用户有一把可转位刀片式铣刀和一把整体硬质合金立铣刀（以下简称“整硬铣刀”）可供选择，他通常会问一个基本的问题：哪种刀具性能更好？它们在哪些加工领域更具优势？这与其说是一个孰优孰劣的问题，不如说是一个各擅胜场的问题。我们必须了解特定类型的刀具有哪些不同的性能特点，以及为了获得良好的加工效果，应该如何合理使用它们。

　　刀片式铣刀在许多方面都与整硬铣刀大相径庭。整硬铣刀采用了与刀片铣刀不同的基体材料和涂层类型，从而使这两类铣刀表现出明显的性能差异。如果在某种特定加工中，其中一类刀具的某些性能变得更为重要，那么或许此类刀具就更适合这种加工。

　　一般来说，与传统的刀片铣刀相比，整硬铣刀的加工精度要高得多。不过，这一事实只适用于刀具在切削加工中的表现。这两种刀具可能具有相同的尺寸精度等级，但由于整体硬质合金材料的刚性远远高于安装刀片的钢制刀柄，加工时在切削力作用下不易发生挠曲变形，因此能获得更高的加工精度。

　　需要牢记的另一个重要事实是刀具的接触弧长，一种特定刀具与被加工零件接触的圆周长度，它与切削时产生的热量以及被刀具、工件和切屑吸收的热量直接相关。整硬铣刀与钢制刀柄铣刀处理切削热的特点截然不同，这也会反映在切削策略的选择上。

　　为了更地进行对比，还必须考虑刀具的直径尺寸。在直径小于10mm的小直径铣刀范畴，很少能见到刀片式铣刀的踪影，显然，整硬铣刀是当然之选。而在与之相对应的大直径铣刀领域，由于经济性的原因，整硬铣刀却并非明智的选择。直径尺寸10－25mm左右的中等规格铣刀则是多种铣刀类型交迭共存的区域（见图1）。在此范围内，被加工形状的复杂性、可达性以及加工精度要求成为选择刀具的初始依据。

图1 整硬铣刀和刀片铣刀的加工领域

整硬铣刀的基体材料

　　整硬铣刀的加工性能在很大程度上取决于所用硬质合金基体材料的类型。基体材料之所以至关重要，是因为它必须支撑刀具的切削刃，必须承受很大的切削力，而且必须防止任何形式的刀具破损。

　　为了确保铣刀具有足够的韧性，并能提供良好的动态抗力，整硬铣刀通常采用微细晶粒硬质合金作为基体材料（见图2）。这种基体具有更高的硬度和更好的刃口锋利性，同时还能保持良好的韧性。但是，与常规粒度的硬质合金基体相比，微细晶粒硬质合金的导热性（将热量从切削区带走的能力）相对较差。这就意味着，刀具切削时产生的热量往往会驻留在刀具表面。因此，整硬铣刀的切削刃必须能够承受这种切削热，并控制接触弧长，这是选择整硬铣刀时始终需要考虑的一个重要条件。

图2 硬质合金晶粒尺寸的影响和功能性

整硬铣刀的涂层和切削刃制备

　　为了提高刀具耐磨性，并将产生热量的切削区与刀具基体隔离开（切削热在基体中的积聚可能会缩段刀具寿命），整硬铣刀通常都要采用涂层。此外，由于整硬铣刀的切削刃比较锋利，因此，刀具基体与涂层之间具有恰当的附着力也至关重要（见图3）。尤其对于直径较小的整硬铣刀来说，切削刃锋利度是刀具加工性能的一项关键要素。

图3 涂层对刃口锋利度的影响

　　理想的整硬铣刀切削刃应具有尽可能高的硬度，以及可将崩刃风险降至蕞低的适当锋利度。通过合理的切削刃制备，可以部分实现这一目标。一般来说，根据要求达到的加工质量和刀具寿命水平，不同的整硬铣刀可以采用不同的切削刃制备型式、刃口形状和锋利度。

　　切削刃是刀具的前刀面和后刀面相交形成的交线，通过刃磨前刀面和后刀面，可以获得锋利的切削刃。如果直接在锋利的切削刃上沉积PVD涂层，涂层内部会产生很高的应力。由于这种高内应力的影响，涂层在切削时容易和剥落，从而缩小刀具寿命。涂层的质量和有效性取决于其在切削过程中承受和/或减小磨损率的能力。为了使涂层能更牢固地附着于切削刃上，并防止切削刃发生破损，有必要对切削刃进行强化（钝化）处理（见图4）。换句话说，为了确保加工稳定性和实现涂层功能，必须牺牲一部分刃口锋利度，而这反过来又会增加刀具寿命。

图4 锋利的切削刃（上）和经过钝化的切削刃（下）

　　甚至可以说，切削刃制备对整硬铣刀的重要性超过了基体类型和涂层技术。从逻辑上讲，这对整硬铣刀的重磨有很大的影响。刀具重磨后，如果不对其刃口重新进行钝化处理，使其***到初始状态，就无法充分发挥修复刀具的全部潜力。因此，考虑到整硬铣刀不菲的初始成本，由原来的刀具制造商及其具有资质的服务中心来从事刀具重磨业务至关重要。

整硬铣刀的加工策略

　　根据整硬铣刀的尺寸大小和几何形状，可将其划分为几个大类，并按不同的加工范围再细分为许多专门的小类。在不同的刀具应用领域，刀槽几何形状、刀尖角、前角和后角、螺旋角等设计特点都发挥着重要作用，并将各类整硬铣刀明确地区分开来。这种分类对于整硬铣刀和加工策略的选择具有指导作用。

　　那么，选择哪种加工策略好呢？这要取决于总的加工目标：你的主要目的是蕞大限度地提高生产率和零件产量，还是尽可能降低刀具成本和简化刀具种类？此外，这也取决于被加工零件及与之相关的各种要素：刀具是用于切槽，还是用于侧铣，或者两种加工兼而有之？

　　需要考虑的后（但并非不重要）一个问题是约束条件，例如：机床的潜在加工能力有多大？工件的夹持刚性如何？这些要素可能会成为限制因素，使你无法采用一些更***的加工策略，或无法使用一些更的专用整硬铣刀。

　　整硬铣刀的正确选择取决于多种因素，重要的是采用正确的加工策略。实际上，在大多数情况下，许多制约因素都无法改变：加工机床、CAM系统以及被加工零件的材料、尺寸、公差、形状等都是给定的常量。不过，在现有加工系统框架内，仍然可以通过制定正确的加工策略和采用多种方法来影响加工结果，还可以根据加工总目标，通过改变进给率、切削速度和切削深度，对切削条件进行优化调整。

　　根据选定的主攻方向和技术策略，就可以合理选择整硬铣刀。显而易见，有两种可能的选刀方式：①按加工性能选刀，即根据加工类型（如侧铣、铣槽或三维成形铣削），选择用途单一的专用型铣刀，以获得很好性能；②按使用范围选刀，即选择种类较少，但适用范围更广的通用型铣刀。无论采用何种选刀方式，用户都需要在现有整硬铣刀品种规格中进一步缩小选择范围。

专用铣刀与通用铣刀

　　目前有5种不同类型的整硬铣刀可用于各种金属材料的常规加工（见图5）。其中，地一类刀具为一代整硬铣刀，其历史可追溯到小型立铣刀主要采用高速钢制造的年代，现在已落后过时。在20世纪70年代后期，小型立铣刀的基本材质开始由高速钢转换为硬质合金，但其典型的几何特征仍然沿用高速钢立铣刀的设计，这些设计比较适合当时的加工任务。如今，此类刀具无论是售价还是性能，都处于整硬铣刀市场的低端。

金属材料在切削进程中会遭到刀具的揉捏而发生变形。这一物理现象直接影响切削力、切削温度、刀具磨损、已加工表面质量及出产功率。因而有必要对其进行研究，了解其基本规律。（一）切削时的三个变形区以切削塑性金属为例，切削层金属转变为切屑而和母体分离的实质，是工件表层材料在加工进程中，遭到刀具切削刃和前刀面的强烈揉捏，连续发生弹性变形——塑性变形—开裂损坏，使切削金属不断被变成切屑从前刀面流出，如图1-9所示。图1-10为低速切削时的切削层内三个变形区的示意图。

1. 榜首变形区 当刀具前刀面以切削速度vc揉捏切削层时，切削层中的某点沿OA面开端发生剪切滑移，直至其活动方向开端与刀具前刀面平行，不再沿OM面发生滑移，切削层构成切屑沿刀具前刀面流出。从OA面开端发生塑性变形到OM面的剪切滑移基本完成，这一区域称为榜首变形区。榜首变形区的主要特征是沿滑移面的剪切滑移变形以及随之发生的加工硬化。

2. 第二变形区 当剪切滑移构成的切屑在刀具前刀面流出时，切屑底层进一步遭到刀具的揉捏和抵触，使靠近刀具前刀面处的金属再次发生剪切变形，称为第二变形区。

3. 第三变形区 是工件与刀具后刀面接触的区域，遭到刀具刃口和刀具后刀面的揉捏和抵触，构成已加工表面变形，称为第三变形区。这是由于在实践切削中刀具的刃口不可避免地存在钝圆半径rn，使被揉捏层再次遭到刀具后刀面的拉伸、抵触作用，进一步发生塑性变形，使已加工表层变形加剧。（二）切屑形状加工材料性质不同，切削条件不同，切削进程中的变形程度不同。根据切削进程中变形程度的不同，构成4种不同微观形状的切屑，如图1-11所示。

1. 带状切屑 切屑连续成带状，内表面光滑，表面面无明显裂纹，呈微小锯齿形。一般加工塑性金属材料（如低碳钢、铜、铝），选用较大的刀具前角γo，较小的切削层公称厚度hD，较高的切削速度vc时，易构成这种切屑。构成带状切屑时，切削力不坚定小，切削进程比较平稳，已加工表面粗糙度值较小，但需采取断屑办法，确保正常出产，尤其是主动出产线和主动机床出产。

2. 节状切屑 这种切屑表面面有较深的裂纹，呈较大的锯齿形，内表面有时有裂纹。一般加工塑性较低的金属材料（如黄铜），在刀具前角γo较小，切削层公称厚度hD较大，切削速度vc较低时，或加工碳素钢材料在工艺体系刚性缺少时，易构成这种切屑。构成节状切屑时，切削力不坚定较大，切削进程不态安稳，已加工表面粗糙度值较大。

3. 粒状切屑 又称单元切屑。切削塑性材料时，若整个剪切面上的切应力超过了材料开裂强度，所发生的裂纹贯穿切屑断面时，挤裂呈粒状切屑。选用小前角或负前角，以极低的切削速度和大的切削层公称厚度切削时，易构成这种切屑。构成粒状切屑时，切削力不坚定大，切削进程不平稳，已加工表面粗糙度值大。

4. 崩碎切屑 加工脆硬材料时，切削层通常在弹性变形后未经塑性变形就被挤裂，构成不规则的碎块状的崩碎切屑。工件材料越脆硬，刀具前角越小，切削层公称厚度越大，越易发生崩碎切屑。构成崩碎切屑时，切削力不坚定大，切削进程不平稳，且切削层金属会集在切削刃口碎断，易损坏刀具，已加工表面粗糙度值大。（三）切屑形状在实践出产中，切屑的处理和运送是需求处理的重要问题。影响切屑的处理和运送的主要因素是切屑的形状，因而，还需依照切屑微观的形状进行分类。工件材料、刀具几何参数和切削用量不同，所生成的切屑的形状也会不同。从切屑处理的视点，切屑的形状大体有带状屑、C形屑、崩碎屑、螺卷屑、长紧卷屑、发条状卷屑、浮屠屑及乱屑等，如表1-1所示。由表1-1可见，切削加工的具体条件不同，要求切屑的形状也有所改动。脱离具体条件，孤立地点评某一种切屑形状的好坏是没有实践含义的。表1-2标明切削条件对切屑形状的影响情况。