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刀具種類及相關知識

 

 

刀具是機械制造中用于切削加工的刀具,又名切削工具。廣義的切削工具既包括刀具,還包括磨具;同時“切削壓花刀具”除切削用的數控刀片外,還包括數控刀桿和刀柄及相關機床附件!
  1、按工件加工表面來區分可分為五大類。加工外表面的刀具,主要包括車刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等相關刀具;2、孔加工刀具:主要包括鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀和內表面拉刀等;3、螺紋加工工具:包括絲錐、板牙、自動開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等;4、齒輪加工刀具:包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等;5、切斷(割開;截斷)切槽刀具:包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銑刀等等。及非標組合刀具。
  據切削運動方式方法和相對應的刀刃形狀,刀具又可分為以下三類。
  A、通用刀具,如車刀、刨刀、銑刀(不包括成形的車刀、成形刨刀和成形銑刀)、鏜刀、鉆頭、擴孔鉆、鉸刀和鋸等;
  B、成形刀具,這類刀具的刀刃具有與被加工工件斷面相同或接近相同的形狀,如成形車刀、成形刨刀、成形銑刀、拉刀、圓錐鉸刀(卷名:機械工程)和各種螺紋加工刀具等;
  C、展成刀具是用展成法加工齒輪(Gear)的齒面或類似的工件,如滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪刨刀和錐齒輪銑刀盤等。
  刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。切削壓花刀具凹凸花紋壓制,提高產品表面美感、加強防偽、保護商標等效果。并可根據客戶要求研制不同花樣。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇原則是:安裝調整方便,剛性好,耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提高刀具加工的剛性。
  選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中,平面零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時,應選硬質合金刀片銑削;加工凸臺、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時,可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀;對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。
  通常當材料硬度高時,耐磨耗性偏高;抗彎強度高時,沖擊韌性偏高。但材料硬度越高,其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性,以及良好的可加工性,目前仍是應用最廣的刀具產品,其次是硬質合金。
  聚晶立方氮化硼相關刀具適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等;聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬,及合金、塑料(結構:合成樹脂、增塑劑、穩定劑、色料)和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼現在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。
  硬質合金可轉位刀片現已用化學氣相沉積法涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復合硬層。正在大力發展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質合金刀具,也適用于高速鋼刀具,如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質合金涂層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障壁,使刀具在切削時的磨損速度減慢,涂層的刀片的壽命與不涂層的相比大約提高1~3倍以上。
  在高溫、高壓、高速下,和在腐蝕性流體介質中工作的零件,其應用的難加工材料越來越多,切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應這種情況,刀具的發展方向將是發展和應用新的刀具材料;進一步發展刀具的氣相沉積涂層技術,在高韌性高強度的基體上沉積更高硬度的涂層,更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾;進一步發展可轉位刀具的結構;提高刀具的制造精度,減小產品(Product)質量的差別,并使刀具的使用實現最佳化。
  刀具材料品質大致分如下幾類:高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼(B)以及聚晶金剛石。
  這里主要提下陶瓷(原料:非金屬礦物),陶瓷用于切削刀具的時間比硬質合金早,但由于其脆性,發展很慢。但自上世紀70年代以后,還是得到了比較快的發展。陶瓷刀具材料主要有兩大系,即三氧化二鋁(Al)系和氮化硅(silicon)系。陶瓷作為刀具,具有成本低、硬度高、耐高溫性能好等優點,具有較好的前景。
 
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