為什么非標(biāo)刀具對切削加工很重要

    機(jī)械加工過程中經(jīng)常會遇到一些難以用標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工的情況,所以非標(biāo)刀具的制作對機(jī)械切削加工十分重要。

    金屬切削使用非標(biāo)刀具多見于銑加工，故本文主要對銑加工中非標(biāo)刀具的制作進(jìn)行介紹。

    由于標(biāo)準(zhǔn)刀具的制作針對的是面廣量大的普通金屬件或非金屬件的切削，當(dāng)遇到工件進(jìn)行過熱處理而硬度增大，或工件為不銹鋼等非常容易粘刀，也有一些工件的表面幾何形狀十分復(fù)雜，或被加工表面有較高的粗糙度要求等情況時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)刀具就無法滿足加工的需要。所以在加工過程中，需對刀具的材質(zhì)、刀口的幾何形狀，幾何角度等，進(jìn)行針對性的設(shè)計(jì)，可分為專門訂制和非專門訂制兩大類。

恰當(dāng)?shù)牧私忏娤鞯镀趴梢宰龈鼜?qiáng)的挑選 

    數(shù)控刀具是機(jī)械設(shè)備制造中用以切削生產(chǎn)加工的工具，又被稱為切削工具。切削工具既包含刀具，還包含模具；另外數(shù)控刀具除切削用的刀片外，還包含鏜刀和筒夾等配件。 

    恰當(dāng)?shù)牧私忏娤鞯镀趴梢宰龈鼜?qiáng)的挑選 依據(jù)刀具構(gòu)造可分為： 一體式，刀具為一體，由一個(gè)胚料生產(chǎn)制造而成，不分體式；焊合，選用焊接工藝聯(lián)接，分刀片和鏜刀；機(jī)夾式又可分為不屬七和弦和可屬七和弦二種，一般 數(shù)控刀具選用機(jī)夾式；獨(dú)特形式：如復(fù)合型刀具，避震式刀具等。 

    依據(jù)生產(chǎn)制造刀具常用的原材料可分為： 彈簧鋼刀具； 硬質(zhì)合金刀具刀具； 金鋼石刀具； 別的原材料刀具，如氮化硼刀具，瓷器刀具等。 從切削加工工藝上可分為銑削刀具，格外圓、內(nèi)螺紋、外螺紋、斷開、切槽刀具等多種多樣； 銑削刀具，包含麻花鉆、絞刀、絲錐等； 鏜削刀具； 銑削刀片等。先掌握下數(shù)控刀具，恰當(dāng)?shù)牧私獠趴梢宰銮‘?dāng)?shù)奶暨x。

車刀的主要幾何角度及選擇

1）前角(γ0 ) 選擇的原則

    前角的大小主要解決刀頭的堅(jiān)固性與鋒利性的矛盾。因此首先要根據(jù)加工材料的硬度來選擇前角。加工材料的硬度高，前角取小值，反之取大值。其次要根據(jù)加工性質(zhì)來考慮前角的大小，粗加工時(shí)前角要取小值，精加工時(shí)前角應(yīng)取大值。前角一般在-5°～ 25°之間選取。

２）后角(α0 )選擇的原則

    首先考慮加工性質(zhì)。精加工時(shí)，后角取大值，粗加工時(shí)，后角取小值。其次考慮加工材料的硬度，加工材料硬度高，主后角取小值，以增強(qiáng)刀頭的堅(jiān)固性；反之，后角應(yīng)取小值。后角不能為零度或負(fù)值，一般在6°～12°之間選取。

3）主偏角(Kr ) 的選用原則

    首先考慮車床、夾具和刀具組成的車削   工藝系統(tǒng)的剛性，如系統(tǒng)剛性好，主偏角應(yīng)取小值，這樣有利于提高車刀使用壽命、改善散熱條件及表面粗造度。其次要考慮加工工件的幾何形狀，當(dāng)加工臺階時(shí)，主偏角應(yīng)取90°，加工中間切入的工件，主偏角一般取60 °。主偏角一般在30°～ 90°之間，常用的是45°、75 °、90 °。

4）副偏角(Kr’ )的選擇原則

    首先考慮車刀、工件和夾具有足夠的剛性，才能減小副偏角；反之，應(yīng)取大值；其次，考慮加工性質(zhì)，精加工時(shí)，副偏角可取10°～15°，粗加工時(shí)，副偏角可取5°左右。

５）刃傾角(λS)的選擇原則

    主要看加工性質(zhì)，粗加工時(shí)，工件對車刀沖擊大， 取λS ≤ 0°，精加工時(shí)，工件對車刀沖擊力小， 取λS ≥ 0°；通常取λS =0°。刃傾角一般在-10°～5°之間選取。

針對不同材料，在選擇刀具車削刀片時(shí)需要注意的事項(xiàng)

1.1 鋼（ISO P）

1）非合金鋼（含碳量在0.55% 以內(nèi)的鋼）

    非合金鋼在車削時(shí)斷屑困難，并且容易產(chǎn)生積屑瘤。為了控制切屑，刀具（刀片）主偏角盡可能接近90°，加工時(shí)切削深度（ap）要大于刀尖半徑，同時(shí)避免徑向背車。積屑瘤對零件表面質(zhì)量和刀具壽命都有不利的影響，因此采用高的切削速度（vc）避免刀片產(chǎn)生積屑瘤。在小切深（ap）或低進(jìn)給（fn）的情況下，應(yīng)該使用正前角槽形以及小刀尖半徑的刀具（刀片）。

2）低合金鋼

    合金含量和熱處理（硬度）影響低合金鋼的切削性能。車削過程中，刀具（刀片）容易產(chǎn)生月牙洼磨損和后刀面磨損。因此，刀具（刀片）要具有極高的抗后刀面磨損能力。

3）高合金鋼（合金含量超過5% 的碳鋼）

    和低合金鋼類似，高合金鋼的切削性能隨著合金含量和硬度的增加而降低。當(dāng)車削硬度達(dá)到HB450 的高合金鋼時(shí)，在會切削區(qū)域產(chǎn)生較多的熱量，容易引起塑性變形。因此，刀具（刀片）要求具有很高的抗塑性變形性和切削刃強(qiáng)度。

1.2 不銹鋼（ISO M）

1）鐵素體和退火馬氏體不銹鋼

    其切削性能和低合金鋼類似。當(dāng)加工硬化的馬氏體鋼，對刀具（刀片）的抗塑性變形有很高的要求。

2）奧氏體不銹鋼（含鎳量超過20% 的不銹鋼）

    常見的刀具（刀片）磨損為月牙洼磨損、塑性變形以及積屑瘤，同時(shí)在車削時(shí)會產(chǎn)生“加工硬化”現(xiàn)象，這樣又會產(chǎn)生溝槽磨損，從而在零件上形成毛刺。因此，刀具（刀片）要具有鋒利的切削刃、正前角刀片的槽形、小的主偏角以及大的刀尖半徑，圓刀片也是一個(gè)不錯(cuò)選擇。

3）雙相（奧氏體/ 鐵素體）不銹鋼

    常見的刀具（刀片）磨損為后刀面磨損、月牙洼磨損、塑性變形、切屑沖擊和溝槽磨損。因此，刀具（刀片）要具有刃線強(qiáng)度高的槽形以及小的主偏角。