數控加工雖然仍然屬于金屬切削加工的范疇, 但有其自身的特點(diǎn), 主要表現為自動(dòng)化程度高、連續加工過(guò)程較長(cháng)、對刀所花費時(shí)間相對傳統加工復雜與費時(shí)。因此, 在加工刀具與切削參數選擇上存在許多值得思考的問(wèn)題。 刀具結構與選擇 (1) 刀具的結構 刀具按其結構形式不同可分為整體式、焊接式、機夾式及機夾可轉位式, 如圖1所示。近年來(lái), 純粹的機夾式刀具已不多見(jiàn), 市場(chǎng)幾乎由機夾可轉位式刀具統治。a) 整體式車(chē)、銑刀 b) 焊接式車(chē)、銑刀 c) 機夾可轉位式車(chē)、銑刀 (2) 選擇技巧與禁忌 1) 刀具的結構形式與刀具材料有關(guān)。高速鋼材料多制作成整體式結構, 而硬質(zhì)合金材料多制成機夾式與焊接式結構。 2) 刀具的結構形式與切削刃的復雜程度有關(guān)。一般切削刃復雜時(shí)多采用整體結構, 如螺旋容屑槽的立式銑刀、麻花鉆和鉸刀等多制成整體式結構, 硬質(zhì)合金的焊接式刀具的切削刃盡可能做成直槽或較小的螺旋角。機夾式刀具刀片的切削刃一般制作得較為簡(jiǎn)單。 3) 刀具的結構形式與刀具的結構尺寸有關(guān)。小型的刀具一般做成整體式, 而較大尺寸的刀具一般做成機夾式, 如面銑刀多為機夾可轉位式。 4) 刀具的結構形式與生產(chǎn)綱領(lǐng)有關(guān)。單件或單件小批量生產(chǎn)可以考慮用整體式刀具,批量生產(chǎn)盡可能使用機夾可轉位刀具。 5) 整體式刀具損壞更換新刀具時(shí)換刀與調整時(shí)間較長(cháng), 而機夾可轉位式刀具的轉位與更換時(shí)間較短, 且基本不用重新調整, 只需改變刀具補償值就可很快調整至滿(mǎn)足要求, 因此, 數控加工建議盡可能采用機夾可轉位的結構形式。 6) 焊接式刀具由于存在焊接內應力, 且刀具報廢后刀桿基本不重復使用, 因此實(shí)際生產(chǎn)中盡可能少用這種形式。

　　刀具切削部分的材料與選擇 按刀具結構, 任何刀具基本上可分為兩部分: 刀頭與刀體(或刀桿)。刀體(或刀桿)多采用價(jià)格稍便宜的合金工具鋼或碳素結構鋼, 而刀頭是直接參與切削的部分, 其材料選擇是加工者感興趣的內容。1． 刀具切削部分的常用材料 刀具切削部分的常用材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。另外, 超硬的陶瓷材料、立方氮化硼、金剛石等也有所應用。刀具涂層技術(shù)近年來(lái)應用較為普遍, 取得了較好的效果。 (1) 高速鋼 高速鋼是在合金鋼中加入較多的鎢、鉻、鉬和釩等合金元素的一種刀具材料。應用較為廣泛的是W18Cr4V, 這種鋼有較好的綜合性能, 可制造各種復雜的刀具,在國內應用較為廣泛。W6Mo5Cr4V2 是增加了鉬減少了鎢元素的一種高速鋼, 其抗彎強度和沖擊韌度都高于W18Cr4V, 并具有較好的熱塑性和磨削性能, 適合制作抵抗沖擊的刀具。另外, 針對一些特殊要求還開(kāi)發(fā)出了部分高性能高速鋼材料。 (2) 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是由硬度和熔點(diǎn)很高的金屬碳化物(碳化鎢WC、碳化鈦TiC、碳化鉭TaC、碳化鈮NeC 等) 和金屬粘結劑(鈷Co、鎳Ni、鉬Mo 等) 以粉末冶金的方式燒結而成的一種高性能刀具材料。常用的硬質(zhì)合金材料有鎢鈷類(lèi)(YG 類(lèi))、鎢鈷鈦類(lèi)(YT 類(lèi)) 和通用硬質(zhì)合金類(lèi)(YW 類(lèi)) 三大類(lèi), 對應ISO 標準的K、P、M 類(lèi)硬質(zhì)合金。TG類(lèi)硬質(zhì)合金適合加工鑄鐵及有色金屬材料, YT 類(lèi)硬質(zhì)合金適合加工碳鋼或合金鋼類(lèi)的材料,而YW 類(lèi)硬質(zhì)合金可加工鑄鐵、有色金屬和鋼料等。 (3) 超硬類(lèi)材料 隨著(zhù)加工技術(shù)的發(fā)展, 人們研究出許多超硬的刀具材料, 如陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶立方氮化硼(PCBN) 和金剛石。這些刀具材料多用于特殊場(chǎng)合,如高速切削、干切削、難加工材料的切削、以車(chē)代磨等。這些材料的價(jià)格一般較高, 且切削參數與過(guò)程不易掌握, 對機床的剛性與切削速度甚至刀具刃磨等都有一定要求, 常規加工中應用不多。(4) 刀具涂層 刀具表面涂層是提高刀具性能的重要方法之一, 近年來(lái)應用較為廣泛。 常用的涂層材料有碳化鈦TiC、氮化鈦TiN 和三氧化二鋁Al2O3, 單層涂層刀片使用較少,一般都采用TiC-TiN 雙層復合涂層或TiC-Al2O3-TiN 三層復合涂層的技術(shù)。硬質(zhì)合金刀片表面涂層處理后其刀具壽命可提高數倍。涂層技術(shù)不僅用于硬質(zhì)合金刀片等, 還在高速鋼整體式銑刀或鉆頭的切削部分有所應用。

　　2． 選擇技巧 1) 機夾可轉位刀具是數控加工的刀具, 因此, 刀具材料一般優(yōu)先選擇硬質(zhì)合金刀具材料, 如果可能的話(huà), 盡量選擇涂層刀片。 2) 對于可能涉及自行修磨的刀具, 主要選擇高速鋼刀具材料。 3) 如有特殊需要可考慮選擇超硬類(lèi)刀具材料, 必要時(shí), 必須先進(jìn)行工藝試驗。 4) 盡可能選擇行業(yè)內有一定影響力的品牌刀具, 且盡量固定使用某一品牌, 這對于掌握刀具材料的性能、充分發(fā)揮刀具材料的性能有幫助。