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总部位于英国的康图公司（Contour Fine Tooling）是国际著名的金刚石刀具制造商，已有20多年的历史，致力于为客户提供超精密、高质量的刀具，在单点金刚石切削领域享有极高的荣誉。其生产的刀具广泛应用于超精密加工和光学领域。包角在不超过120&时，精选天然金刚石作为刀头，具有好的耐磨性和前后角范围，刃磨后的刀刃非常耐用。
康图公司不仅提供金刚石车刀，而且也提供超精密金刚石铣刀。
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120&以上需用合成单晶金刚石
&&最后修改于
请各位遵纪守法并注意语言文明当前位置： >>
目? ? ?录? ?? ?关于培训刀具相关材料 一、切削刀具的概述……………………………………………………………（3） ? 材料的应用与选择……………………………………………………（4） 二、切削刀具的种类与应用 1．车刀类 ? ⑴刀片的表示方式与选型…………………………………………….（5） ? ⑵外圆………………………………………………………………….（9） ? ⑶内孔…………………………………………………………………..（12） ? ⑷切槽…………………………………………………………………..（13） ? ⑸切断…………………………………………………………………..（13） ? ⑹螺纹加工……………………………………………………………..（15） 2．铣床类 ? ㈠加工中心刀柄类……………………………………………………（16） ? ⑴弹性夹头及夹头………………………………………………… （16） ? ⑵钻夹头………………………………………………………………（17） ? ⑶侧固式刀柄…………………………………………………………（18） ? ⑷莫氏刀柄……………………………………………………………（18） ? ⑸强力夹头……………………………………………………………（18） ? ⑹铣刀盘刀柄…………………………………………………………（19） ? ⑺丝攻夹头………………………………………………………… （19） ? ⑻粗镗刀与精镗刀……………………………………………………（20） ? ⑼对刀仪………………………………………………………………（23） ? ㈡刀具类 ? ⑴立铣刀…………………………………………………………… （24） ? ⑵钻头…………………………………………………………………（28） ? ⑶丝攻…………………………………………………………………（29） 三、加工的各种要素……………………………………………………………（36） 四、加工中常遇到的问题与解决方法 ? 车削细长轴常见的工件缺陷和产生原因……………………………（39） ? 卧式车床加工常见问题的产生原因及解决方法……………………（40） ? 切削加工出现的故障和解决方法……………………………………（41） ? 磨削加工出现的故障和解决方法……………………………………（42） ? 在模具制造领域的常见问题解答……………………………………（44） 五、刀具的保养与维护. ………………………………………………………..（52） 六、相关的刀具论文 1. 五金工具的市场分布及发展趋势分析………………………….（53） 2. 正确为数控机床选用刀具及编程……………………………….（59） 3. 汽车工业切削与刀具技术现状………………………………….（61） 4. 淬硬模具的高速加工…………………………………………….（67） 5. 硬质合金刀具科普知识……………………...…………………..（70） 6. 如何加工不锈钢????????????????? （72） 7. 刀具产品概述????????????????? (74) 8. 刀具的选择和切削用量的确定??????????????(80)刀具切削讲座一、 切削刀具的概述切削刀具作为机械加工的辅助产品，现在机械业发展已在各行各业不断的应用，很多企 业者会用到刀具，特别是五金、机械、电子、模具、汽车和航天航空产业，对刀具的应 用越来越广泛，其刀具包括各种刀具,如,车刀、铣刀、丝攻、钻头、和各种非标的刀具， 应用之广泛。当然这只是中国汽车产业一个代表而已，就中国而言，每个省份都有生产 汽车，其相关的配套厂分布也非常广。加之，汽车零部件的需求量来更为广了，虽然航 天航空产业来说在中国不是很多地方都有此产业，但其用量也很大，而且其刀具的的要 求也非常高（上图为车削类刀片）（上图铣削类刀片）AGMA QingLee 选集-2-◆材料的应用与选择工 具 钢 ：碳素工具钢 、合金工具钢、 高速工具钢、 普通高速钢、 高性能高速钢 硬质合金 ：按晶粒大小区分： 普通硬质合金、 细颗粒硬质合金、 微颗粒硬质合金 按主要成分区分： 钨基硬质合金 、钛基硬质合金 陶 瓷 ：氧化物陶瓷 氮化物陶瓷超硬材料 :立方氮化硼 、金刚石刀具切削性能的好坏，取决于构成刀具切削部分的材料、几何形状和刀具结构。刀具材料 对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本等都有很大影响，因此十分重要。1．刀具材料应具备的性能：刀具切削部分的材料在切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动，因此应具备以下基本性能：高的硬度、高的耐磨性、足够的强度和韧性、高的 耐热性（热稳定性）、良好的热物理性能和耐热冲击性能和良好的工艺性能和经济性。2．常用刀具材料：（1）高速钢―具有较高的热稳定性、高的强度，刀具制造工艺简单。 （2）硬质合金―具有高耐磨性和高耐热性，但抗弯强度低、冲击韧性差，很少用于制造整体刀具。 （3）陶瓷材料―硬度高、耐用度高，还可用于冲击负荷下的粗加工，切削效率显著提高由于干切削时会产生强烈的摩擦和极高的温度(如用硬质合金钻头在调质钢 CK45 上以 Vc=80m/min 和 f=0.2mm/min 进行干切削时， 在接触区会达到 380℃-410℃的高温。 又如干铣 钢件时温度通常会超过 600℃)，所以对用于干切削的刀具要具有较高的高温硬度和耐磨性。 目前，用于干切削的主要有立方氮化硼(CBN)、陶瓷刀具材料、钛基硬质合金(Cermets)、硬 质合金和聚晶金刚石(PCD)等刀具材料。 其中 CBN 是淬硬钢和铸铁干加工最常用的刀具材料； 而氮化硅(Si3N4)特别适合于在断续切削和铸件有砂皮情况下对铸件和球墨铸铁进行干切 削； Cermets 在硬度上是介于陶瓷刀具和硬质合金之间的刀具材料，它是高速干切削钢件 的合适材料。AGMA QingLee 选集-3-表 1：几种硬涂层和软涂层的性能开发干切削刀具， 除了正确选择刀具材料和优化刀具几何参数外， 大力发展刀具涂层 具有特别重要的意义。 通过在刀具基体上的硬、 软涂层可以弥补由于放弃冷却润滑液而失去 的某些功能。 涂层的作用在于在刀具与切削材料之间筑起一道屏障， 以阻拦大部分切削热向 刀体传导。由于涂层摩擦系数小，减少了摩擦并由此降低摩擦热。在目前已可以通过一系列 高温耐磨的硬涂层和润滑性好的软涂层来满足各种干切削工艺的不同要求(表 1)。例如，由 于 TiAlN 涂层具有较高的高温硬度和抗氧化性能， 所以在切削温度很高的场合， 它是最常用 的“隔热”涂层，并特别适用于干切削铸铁、钢和不锈钢等零件。而 TiCN 只是在较低温度 下具有较高的硬度和较好的韧性，故很适合于用作丝锥的涂层，用于干式攻丝。 铣削和车 削是一种外加工，切削热和切屑的排除比较简单。而在实心材料上钻孔则是一种内加工，从 孔中排除切削热和切屑就比较困难。因此，干钻削是干加工工艺中最难的工艺。但经过多年 的开发和实验， 目前这个难题已可以通过改进钻头的几何形状和采用硬涂层来解决。 如改进 排屑槽的横截面形状，使槽口直延伸到柄部、增大排屑槽的螺旋角、采用较大的倒锥、较窄 的倒棱和较小的刀刃半径以及采用 TiAlN 涂层和微量润滑等措施， 以减少摩擦和确保可靠排 屑。应该指出，干钻削与湿式钻削相比，前者的优点还在于干切削钻头的寿命要高于湿式切 削的钻头。有一个例子，在采用相同切削参数情况下，干切削时钻孔的数量达到 2700 个， 而湿式加工时，因受到由冷却润滑引起温度突变(热冲击)的影响，孔的加工数量仅为 1080 个，干切削钻头的耐用度提高了 2.5 倍。 在干切削像铝合金这样的塑性材料时，在刀刃上 易形成积屑瘤。目前，在涂金刚石涂层的硬质合金刀具上再涂上滑动和润滑性好的 WC/C 涂 层后，可明显减少了积屑瘤的形成。AGMA QingLee 选集-4-二、 切削刀具的种类与应用1． 车刀类车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺 纹、内孔，也可用于切槽和切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械 夹固刀片的车刀。 机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。 机械夹固车刀的切 削性能稳定，工人不必磨刀，所以在现代生产中应用越来越多。⑴刀杆、刀片的表示方式与选型AGMA QingLee 选集-5-AGMA QingLee 选集-6-AGMA QingLee 选集-7-AGMA QingLee 选集-8-⑵外圆外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又称刀头）由前面、主后面、副 后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成。可转位刀具选用的一般原则 可转位刀具按工艺类别已有相应 ISO 标准和 GB 国家标准， 标准以若干位特定的英文字母代 码和阿拉伯数字组合，表示该刀具的各项特征及尺寸，在选择之前需确定加工工艺类别，即 外圆车削、内孔车削、切槽、铣削、还是其他。 以外圆车削为例： 图 1 刀片夹紧的方式 刀片夹紧方式的选择： 在国家标准中，一般夹紧方式有上压式(代码为 C)、上压与销 孔夹紧(代码 M)、销孔夹紧(代码 P)和螺钉夹紧(代码 S)四种，有的公司还有牢固夹紧(代码 为 D)图 1。但这仍不可能包括可转位车刀所有的夹紧方式。例如代号 P 是用刀片的中心圆 柱形销夹紧，而夹紧方式有杠杆式，偏心式等，而且，各刀具商所提供的产品并不一定包括 了所有的夹紧方式，因此选用时要查阅产品样本。各夹紧方式适用不同形式的刀片，如无孔 刀片常用上压式(C 型)，陶瓷、立方氮化硼等刀片常用此夹紧方式。D 和 M 型夹紧可靠，适 用于切削力较大的场合，如加工条件恶劣、钢的粗加工、铸铁等短屑的加工等。P 型前刀面 开放，有利于排屑，一般中、轻切削可选用。S 型结构简单紧凑，无阻排屑，是沉孔刀片的 夹紧方式，可用正前面刀片，适合于轻切削和小孔加工等。 刀片外形的选择 ：刀片外形与加工的对象、刀具的主偏角、刀尖角和有效刃数等等有 关。一般外圆车削常用 80° 凸三边形(W 型)，四方形(S 型)和 80° 棱形( C 型)刀片。仿形加工 常用 55° 型)、35° 型)棱形和圆形(R 型)刀片。90° (D (V 主偏角常用三角形(T 型)刀片。不同的 刀片形状有不同的刀尖强度，一般刀尖角越大，刀尖强度越大，反之亦然。圆刀片(R 型)刀 尖角最大，35° 菱形刀片(V 型)刀尖角最小(图 2)。在选用时，应根据加工条件恶劣与否，按 重、中、轻切削针对性地选择。在机床刚性、功率允许的条件下，大余量、粗加工应选用刀 尖角较大的刀片，反之，机床刚性和功率小、小余量、精加工时宜选用较小刀尖角的刀片。 刀片形状与刀尖强度、切削振动示意图。从切削力考虑，刀尖角越大，在车削中对工件的径AGMA QingLee 选集 -9-向分力越大，越易引起切削振动。 从有效刃数来看，同等条件下，圆形刀片最多，棱形刀 片最少，最近又现出了一种 80° 的四边形刀片(Q 型)(图 3)，这种刀片比 80° 棱形刀片的有效 刃数增加了一倍。刀杆头部形式的选择刀杆头部形式按主偏角和直头、 偏头分有 15～18 种， 各形式规定了相应的代码，国家标准和刀具样本中都―一列出，可以根据实际情况选择。有 直角台阶的工件，可选大于或等于叨往偏角的刀杆。一般粗车，可选主偏角 45° ～90° 的；精 车，可选 45° ～75° 的；中间切入、仿形，可选 45° ～107.5° 的；工艺系统刚性好时可选较小 值， 工艺系统刚性差时， 可选较大值。 刀片后角的选择常用的刀片后角有 N(0° C(7° P(11° )、 )、 )、 E(20° )等，一般粗加工，半精加工可用 N 型。半精加工、精加工可用 C 型、P 型、也可用带 断屑槽形的 N 型刀片。加工铸铁、硬钢可用 N 型。加工不锈钢可用 C 型、P 型。加工铝合 金可用 P 型、E 型等。加工弹性恢复性好的材料可选用较大一些的后角。 一般镗孔刀片， 选用 C 型、P 型，大尺寸孔可选用 N 型。 左右手刀柄的选择有三种选择：R(右手)、L(左手) 和 N(左右手)。 要注意区分左右刀的方向(图 4)。 选择时要考虑机床刀架是前置式还是后置式、 前刀面是向上还是向下、 主轴的旋转方向以及需要的进给方向等， 表示了左右手螺纹刀在不 同的情况下所得到的不同结果。 刀杆尺寸的选择 刀杆基本尺寸有刀尖高度，刀杆的宽度和 长度，在标准尺寸系列中，这些都是相对应的，选择时应与所使用的机床相匹配，使车刀装 在卧式车床刀架上的刀尖位置处于车床主轴中心线等高位置，若略低一点可以加垫片解决， 但对于数控机床，原则上不得加垫片。刀杆的长度应考虑到刀杆需要的悬伸量，这悬伸量应 尽可能小。内孔刀杆还要考虑加工的最小孔径等等。 切削刃长度的选择 切削刃的长度应根 据加工余量来定，最多是刃长的 2/3 参加切削。要考虑到主偏角对有效切削刃长度的影响。 刀片精度等级的选择 刀片精度等级根据加工作业，例如精加工、半精加工、粗加工等选择， 以便在保证作业任务完成的前提下，降低加工成本。国家标准有 A～U 共 12 个精度等级， 车削常用等级为 G、M、U。一般，精密加工选用高精度的 G 级刀片；非铁金属材料的精加 工，半精加工宜选用 G 级刀片。淬硬(45HRC 以上)钢的精加工也可选用 G 级刀片。精加工 至重负荷粗加工可选用 M 级、粗加工可选用 U 级刀片。 刀尖圆弧半径的选择 刀尖圆弧半 径不仅影响切削效率， 而且关系到被加工表面粗糙度及精度。 从刀尖圆弧半径与最大进给量 关系来看，最大进给量不应超过刀尖圆弧半径尺寸的 80％，否则将恶化切削条件，甚至出 现螺纹状表面和打刀等问题。 因此， 选择的刀尖圆弧半径应等于或大于零件车削最大进给量 的 1.25 倍。当刀尖角小于 90° 时，允许的最大进给量应下降。 刀尖圆弧半径还与断屑的可 靠性有关。为保证断屑，切削余量和送给量有一个最小值，当刀尖圆弧半径减小，所得到的 这两个最小值也相应减小，因此，从断屑可靠出发，通常对于小余量、小进给车加工作业应 采用小的刀尖圆弧半径，反之宜采用较大的刀尖圆弧半径。 刀尖圆弧半径与进给量在几何 学上是形成被加工零件表面粗糙度的两个参数：h≈f?/8rε(式中，h 为加工表面轮廓高 ?m,f 为AGMA QingLee 选集 - 10 -进给量 mm/r,rε 为刀尖圆弧半径 mm)。由此式可知，当被加工零件表面粗糙度与进给量已设 定后，就可选择相应的刀尖圆弧半径 rε≥f?/8h．具体数值见表 1。 表 1 rε、f、Ra 数据对应表 表面粗糙度 ?m 进给量 f(mm/r) 刀尖圆弧半径 rε/mm0.4 0.8 1.2 1.6 2.4 h Ra 1.6 0.6 0.07 0.10 0.12 0.14 0.17 4 1.6 0.11 0.15 0.19 0.22 0.26 10 3.2 0.17 0.24 0.29 0.34 0.42 16 6.3 0.22 0.30 0.37 0.43 0.53 25 8.0 0.27 0.38 0.48 0.54 0.66 断屑槽形的选择 我国生产的硬质合金刀片断屑槽形分为两大类，一类是国家标准 (GB2076―87)所推荐的 23 种断屑槽形；一类是通过引进吸收，开发后生产的断屑槽形。前 一类在普通机床上常采用， 后一类在我国两大硬质合金厂的产品样本中推荐出了相应的适用 范围。 两大类数十种槽形无法―一列出， 选用时可参考有关样本。 作为常规的数控切削加工， 刀片的断屑槽形已向基本槽形加补充槽形两种模式发展， 即以尽可能小的槽形覆盖尽可能大 的加工范围，其余充实槽形来弥补。糟形根据加工作业类型和加工对象的材料特性来确定， 各供应商表示方法不一样，但思路基本一样：基本槽形按加工作业类型有精加工(代码 F)、 普通加工(代码 M)和粗加工(代码 R)。加工材料按国际标准有钢(P 类)、不锈钢、合金钢(M 类)和铸铁(K 类)。 这两种情况一组合就有了相应的槽形， 比如 PF 就指用于钢的精加工槽形， KM 是用于铸铁普通加工的槽形等。如果加工向两方向扩展，如超精加工和重型粗加工，以 及材料也扩展，如耐热合金、铝合金，有色金属等等，就有了超精加工、重型粗加工和加工 耐热合金、铝合金等等的补充槽形，选择时可查阅具体的产品样本。 选外圆刀的关键：一定要知道刀具的工艺路线，也就是了解清楚工件图的曲线是如何， 先外圆的时候要避免刀角的各个角与工件的接触，能避开就能完成其加工的要求了。 ⑶内孔 Ⅰ车孔刀与外圆车刀相比有如下特点： 1．由于尺寸受到孔径的限制，装夹部分结构要求简单、紧凑，夹紧件最好不外露，夹 紧可靠。2．刀杆悬臂使用，刚性差，为增强刀具刚性尽量选用大断面尺寸刀杆，减少刀杆长度。AGMA QingLee 选集- 11 -3．内孔加工的断屑、排屑可靠性比外圆车刀更为重要，因而刀具头部要留有足够的排 屑空间。 Ⅱ。常用的车刀有三种不同截面形状的刀柄，即圆柄、矩形柄和正方形柄。 普通型和模 块式的圆柄车刀多用于车削加工中心和数控车床上。 矩形和方形柄多用于普通车床。 还有一些特殊用途的车孔刀，如柄部有切削液输送孔的，柄部装有减振机构的和用 于重金属做刀柄的等，但是不常用。 1. 刀柄截面形状的选用。 优先选用圆柄车刀。 由于圆柄车刀的刀尖高度是刀柄高 度的二分之一，且柄部为圆形，有利于 排屑，故在加工相同直径的孔时圆 柄车刀的刚性明显高于方柄车刀，所以在条件许可时应尽量采用圆柄车刀。 在卧式车床上因受四方刀架限制，一般多采用正方形或矩形柄车刀。如用圆 柄车刀，为使刀尖处于主轴中 心线高度，当圆柄车刀顶部超过四方刀架的 使用范围时，可增加辅具后再使用。 2. 刀柄截面尺寸的选用。 标准内孔车刀已给定了最小加工孔径。 对于加工最大孔 径范围，一般不超过比它大一个规格的车孔 刀所定的最小加工孔径，如特 殊需要，也应小于再大一个规格的使用范围。 3. 刀柄形式的选用。 通常大量使用的是整体钢制刀柄， 这时刀杆的伸出量应在刀 杆直径的 4 倍以内。当伸出量大于 4 倍或加工刚性差的工件时，应选用带有 减振机构的刀柄。 如加工很高精度的孔， 应选用重金属(如硬质合金)制造的 刀柄， 如在加工过程中刀尖部需要充分冷却， 则应选用有切削液送孔的刀柄。选内孔刀的关键： 内孔车与外圆一样不但要注意其工艺的加工路线， 而且了其加的深度， 一般来说： 一 般 钢 可加工长度=nX 刀杆直径 L=3D 一 般 抗 振 L=5D 整 体 硬 质 合 金 L=7D⑷切槽AGMA QingLee 选集- 12 -切槽刀有三种型式：外圆切槽刀、内孔切槽刀、端面切槽刀选切槽刀的关键：一般来说了解工件的槽宽与槽深，端面槽刀还要了解其最小加工的直 径与最大加工直径，如果选取不当，会碰到加已加工面或是磨损刀体。⑸切断为获得理想的切断效果，需要详细了解切断机理。其中的许多变量必须加以考虑：(1)工 件材料和形状；(2)机床；(3)与零件中心轴线相关的切削刃；(4)刀片和断屑器的类型；(5) 硬质合金牌号和涂层；(6)影响刀具寿命的其他切削条件。 为简化问题，这里讨论三种最普通的工件形状――实心、空心和要求断续切削的不 规则形状(如方型和六角型材料和壁厚不一致的空心材料)。 材料一般分为 7 种类型，为简化问题，这里分为三类。? 第一类为要求使用锋利的正前角切削刃进行切削的材料。 它包括高温合金、 钛合金、铝材、塑料和其他非铁金属以及奥氏体不锈钢。锋利的切削刃能防止 这些材料的工作硬化。 例如， 锋利的切削刃允许使用高的切削速度和进给量， 并能整齐地切断硅铝合金而不会留下卷边。 同样它也适合于大多数非金属材 料(如塑料、尼龙和其他软的免于加工的材料)。 ? 第二类为要求使用零前角或负前角切削刃进行切削的材料。它包括标准的碳 钢、合金钢和铸铁。零前角或负前角可以增加切削刃的强度，并允许采用更 大的进给速度以及防止断续切削时切削刃的破坏。 对于大多数产生连续长切 屑的材料，应采用这种零前角或负前角的刀具，它也是工业生产中最经常使 用的类型。 ? 第三类包括那些要求使用带断屑器的刀具进行加工的材料， 断屑器的类型将在 后面讨论。这些材料在正常的切削速度和进给率条件下，将产生丝状的长切 屑，如轴承工业中使用的 52100#钢和其他高等级钢。AGMA QingLee 选集 - 13 -机床在加工时通常要求使用断屑器。当用低的额定进给速度加工软的低碳钢和 合金钢时，通常会产生不希望出现的长切屑，因此要求操作者经常停机来清除切屑。 这样将降低生产率并危及操作者，因为这些切屑是非常锋利的。采用非常低的切削 速度加工一些种类的高温合金时，也会产生同样的问题。 当选择切断刀片时， 刀片的几何角度可采用与车削甚至铣削用刀片相同的角度。 通常如果用大正前角车削或铣削刀片加工一种材料，当进行切断操作时，可选择相 同的几何角度。 刀片的几何尺寸和刀夹的型式对中心高均有影响。 通常宽度大于 0.5mm 的刀片， 下列公式对其最大中心高的确定非常有用:中心高=0.8mm× 宽度+0.025mm。 在进行切断加工时，要切记切削刃安装在中心高上或略高于中心高。那些使用高速 钢切断刀或类似工具的操作者和安装人员经常认为这些刀具低于中心高时工作得更 好。但对现代硬质合金刀片来说，工作时低于中心高将使切断操作更加困难。选切断刀的关键：了解切断圆的直径，要保证刀具的钢性和寿命，尽量选取刀宽小一点的 刀片，这样有利于节省工件材料。⑹螺纹加工螺纹车削的要求要高于普通车削操作。 切削力一般较高， 螺纹刀片的切削端部半径较小， 比较薄弱。 在螺纹加工中，进给速度必须与螺纹的节距精确对应。对于节距为 8 螺纹/英寸（tpi）的 情况，刀具必须以 8 转/英寸或者 0.125 英寸/转的进给速度前进。与普通车削应用（其中 典型的进给速度大约为 0.012ipr）相比，螺纹车削的进给速度要高出 10 倍。螺纹加工刀 片刀尖处的作用力可能要高 100～1,000 倍。AGMA QingLee 选集- 14 -选螺纹刀的关键：最主要是螺距，一般现在的供应商都有现种螺距的：一是标准牙和宽 牙（如：P=0.5~1.75）两种。在枇量生产时选用标准牙，小枇量时用宽牙.有些还有带 修光刃的,比较适合于精加要的,内螺纹刀还要考虑其钢性,原理与内孔刀一样.2．铣床类㈠加工中心刀柄类一般概念 粗加工 粗加工是以快速切除毛坯余量为目的，在粗加工时应选用大的进给量和尽可能大的切削 深度，以便在较短的时间内切除尽可能多的切屑。粗加工对表面质量的要求不高，刀具 的磨钝标准一般是切削力的明显增大，即以后刀面的磨损宽度 VB 为标准。 精加工 在精加工时最主要考虑的是工件表面质量而不是切屑的多少，精加工时通常采用小的切 削深度，刀具的副切削刃经常会有专门的形状，比如修光刃。根据所使用的机床、切削 方式、工件材料以及所采用的刀具，可使表面粗糙度达到 Ra1.6?m 的水平，在极好的条 件下甚至可以达到 Ra0.4? m。 在精加工时刀具后刀面的磨损量不再是主要标准，它将让位于工件的表面质量。 顺铣 顺铣时切削点的切削速度方向在进给方向上的分量与进给速度方向一致。 顺铣是为获得良好的表面质量而经常采用的加工方法。它具有较小的后刀面磨损、机床 运行平稳等优点，适用于在较好的切削条件下加工高合金钢。AGMA QingLee 选集 - 15 -使用说明： 不宜加工表面具有硬化层的工件(如铸件)，因为这时的刀刃必须从外部通过工件的硬化 表层，从而产生较强的磨损。 如采用普通机床加工，应设法消除进给机构的间隙。 逆铣 逆铣时切削点的切削速度方向在进给方向上的分量与进给速度方向相反。 鉴于采用这种方式会产生一些副作用，诸如后刀面磨损加快从而降低刀片耐用度，在加 工高合金钢时产生表面硬化，表面质量不理想等，所以的加工中不常使用。 使用说明：必须将工件完全夹紧，否则有抬起工作台的危险⑴弹性夹头及夹头主要用来装夹钻头、铣刀、丝攻、铰刀等，特别适合一小直径的高速加工的刀具装夹。 其有两种型式：标准型、高速型、加长型、薄型、直柄型等几种。选弹性夹头刀柄的关键：了解刀具的直径，机床的联接孔（是 BT40 或是 BT50，或者其 他联接方式）这个是很普通也是很关键的。所有加工中心的数控铣床都要注意的，在一 般选的时候，就好选 ER32 的筒夹的刀柄，这样会通用性更好。 弹性筒夹： 是配合弹性筒夹刀柄用， 一般有两种精度， 标准型 AA 级和精密型 AAA 级两种， 在常用的是 AA 级的。选弹性筒夹的关键：现在的 ER 筒夹很多厂的都是通用的，也就是按照期相应的规格 就行了。AGMA QingLee 选集- 16 -⑵钻夹头这种钻夹头与普通三爪定心一样的原理。一般有三种规格（0~8、1~13、2~16）选钻头的关键：主要看常用的的钻头是多大而选取。⑶侧固式刀柄主要用在刀柄夹紧部份是带键槽的，常在：快递钻、铣刀柄。通常有两种：一种夹是一个 键槽的，一种是夹二个键槽的。选侧固式的关键：看刀柄的直径而定。⑷莫氏刀柄AGMA QingLee 选集 - 17 -常用在莫氏的钻头上，他有两种型式，一种是还扁尾（为 A 型） ，一种是还圆尾的（为 B 型） ，有：1#、2#、3#、4#、5#、6#等几种规格（A 型）（B 型） 选莫氏刀柄的关键：刀具的尾部是扁的还是圆的，还就就是几号的锥度。⑸强力夹头强力夹头常在紧铣刀或是直柄的刀具，其夹紧力比较大，但不太适宜超高速的加人的。一 般的加工中心都要配套的，也就是机械加工常用的。直线筒夹 选强力夹头的关键：与弹性夹头差不多，最好选直径为 32 的，这样通用性比较好，直 线筒夹也是一样的。⑹铣刀盘刀柄铣刀盘主要用装夹铣刀盘的，其有 A、B、C 三种型号，有两种的尺寸区别，一是公制、 一是英制。选铣刀的关键是：了解刀盘是公制还是英制，刀盘的空心径为多少。AGMA QingLee 选集 - 18 -⑺丝攻夹头丝攻夹头是专门用来攻螺纹用的刀具刀柄，现在的刀具品牌公司都会出两种，一种是钢 性攻丝，一种是柔性攻丝。（钢性攻丝）（丝攻套）（柔性攻丝） 选攻丝夹头的关键：了解其要加工有螺纹，如果枇量生和材料稳定的，最好用钢性攻丝， 而材料不稳定的，最后用柔性攻丝，这样他会在过载时保护丝攻。⑻粗镗刀与精镗刀镗刀主要用在镗削各种孔类的工件。现在很多工作都有用的，特别是模坯厂用得最多，AGMA QingLee 选集- 19 -(粗镗) (精镗头)一般镗孔技术存在的问题 镗孔与外圆车削加工相比较，工作条件相对较差，主要表现有以下几个方面： 1. 一般需采用长径比较大的刀具，刀杆悬伸距离长，致使切削稳定性降低，容 易产生振动，因此在加工中所选用的切削用量（切削速度、进给量、切深）比车 外圆时要小，生产效率较低。 2. 镗刀因在半封闭状态下工作，排屑困难，特别是在加工孔径较小的工件时， 切屑易缠绕在刀杆上。 3. 镗刀在孔内加工，操作者看不见刀具实际的工作情况。AGMA QingLee 选集- 20 -镗孔模块化技术 瑞士镗孔刀具刀柄公司（Swiss Bore Modular Tool Systems LTD.）是一家著名 的专业从事制造镗孔加工用模块化刀具刀柄系统的公司。 其产品特点是通过用模 块结合方式方法将各种功能部件（包括与机床主轴相连接的主刀柄、接长杆、带 整体连接附件的中间刀柄、加工臂架、夹持刀具的镗刀头、各类夹头、抗振及平 衡用附件、镗刀杆、镗刀块、镗刀片等）结合起来，构成一个完整的刀具刀柄系 统。它适应镗孔加工范围广，既能实现大幅度调整满足各种尺寸差异较大孔的加 工，又能通过微调机构实现一定加工精度的要求。这套系统功能齐全，结构刚性 高，操作简单方便。它主要用于加工中心，也可用于相适应的镗铣机床，适合在 多品种、小批量柔性化生产线上使用，因可调适用加工孔径尺寸范围广，可节省 大量刀具及相关费用，是此生产条件下非常理想的镗孔刀具刀柄系统。 刀柄与机床的连接图 1 Swiss Bore 镗孔刀具刀柄各模块间连接与传递转矩动力的基本方式方法图 由图 1 上部可知，主刀柄与机床连接主要通过 3 种标准结构形式： 1.按 7/24 锥柄的 DIN69871 标准。一般 SK 刀柄、NT 刀柄以及我国的 JT 刀柄均 符合此标准，按此标准生产的机床主轴锥孔均可以直接使用。 2.按 7/24 锥柄的 MAS BT 标准。此标准广泛用于日本机床，许多其他国家机床主 轴锥孔也有按此标准制作的。AGMA QingLee 选集 - 21 -3.按 DIN69893 制成的 HSK 系统。这是一种除锥面定位外，端面也参与定位的二 面约束定位结构系统。 如图 1 上部带缺口的锥形结构， 内部是中空的， 锥度 1/10， 锥部长度较短，机床 HSK 主轴锥孔可以与之很好的适应。 HSK 刀柄系统的优点是： □ 可适应高速旋转，因高速旋转时锥孔由于离心力而扩张，但锥轴可因弹性恢 复而与锥孔紧密接触； □ 端面与锥面始终同时定位，安装刚性高； □ 重复定位精度高，一般可控制在 0.002mm 以内； □ 由于有辅助分离功能，即使在刀具热膨胀时，也能方便卸下； □ 冷却系统完备，有中心供液与端面供液两种； 因此，HSK 系统在现代高效生产加工线中的各种机床上越来越广泛地得到应用。 图 1 中黄色部分表示各类主刀柄的下连接部的剖面形状， 绿色表示主刀柄所连接 其他模块部件上连接部的剖面形状。锁紧夹紧螺钉、螺钉斜面使被连接模块件向 上运动，使肩面与主刀柄下端面接触定位；另一定位面是孔与圆柱面，这种连接 方式获得的刚性高。模块件向上运动的同时，其上端压紧作为冷却液密封用的 O 形圈，保证冷却液不泄漏。主刀柄随机床主轴转动时的动力与转矩则是通过 2 个 缺圆圆柱销传递给其他模块部件及刀具。 刀柄与刀具的连接 3 种标准规格的主刀柄可直接与 204、304、344 型带微调结构的镗头和 404、444 型双刃镗头相连接，当加工深孔或深处孔时也可以先接上 164 型接柄、184 型变 径杆再与微调镗头双刃镗头相连接。 微调镗头只有用侧固式夹紧或通过弹簧套夹 紧镗刀杆后才能镗孔，此法加工孔径范围为 φ 3～φ 88.1。通过微调镗头中一个 精磨过无侧隙的高精度螺钉来调整转动标尺上的一个刻度，刀尖移动 0.005mm， 直径上相当于改变了 0.01mm。 型与 344 型微调镗头可装夹可横向伸出镗刀此 304 时可加工孔径范围为 φ 23.5～φ 402；亦可装夹反向镗刀可加工孔径范围为 φ 37～φ 136，以加工工件反面的孔。双刃镗头有主偏角为 90°与 70°两种镗刀 块。双刃镗头由 2 个镗刀块与刀体组成，刀体形状为梯形短双面齿条，镗刀块背 后也是斜面齿条。通过齿条与齿条相啮合，获得的安装刚度很大，尺寸调整也容 易，两镗刀块刀尖在轴向相差 0.4，加工时实行逐次切入。 主刀柄尚可直接或按需通过加接接长杆，可安装立铣刀、钻头、铰刀甚至面铣刀 等工具，完成较小孔及端平面等的加工。 使用 254 型镗杆的 204 型、304 型微调镗头可根据提供的平衡图表确定平衡砝码 位置，由此改善的平衡度可高达 90％。当然更精确的平衡必须通过动平衡仪来 进行校正，因为相同的刀片质量未必完全一样。 514、544 型 HSK 主刀柄与 144 型 HSK 主刀柄接装接长 554 型带整体连接附件的 中间刀柄，可与 560 型带安全爪的大直径加工臂架相连接。加工臂架上若装上 90°或 70°的刀片刀架，可镗 φ 150～φ 655 的大孔。有一种 90°刀片刀架上带 有微调装置，可进一步控制保证大孔的精度。通过 VKD2 型各类接钣还可加工超 大的孔。带安全爪的大直径加工臂架上可安装 2 个向内翻的刀片刀架，用它可以 加工 φ 10～φ 465 的外圆。选镗刀的的关键：了解其加工的粗、精度要求，深度与直径也是很关键的，0.1MM 外粗 镗刀能满足的,高一点的精度就要精镗刀,如果深度太长,可以另加接长杆或接杆,一般 来说,接长杆不要多以三个.直径越大,其转速越低.AGMA QingLee 选集 - 22 -⑼对刀仪对刀仪主要用在刀具的长度与直径,现在多用在镗刀的测量中,其有三种型式:打表式\数 显式\投影式.现在最常用的是数显式的.打表式已经很少用了,这里就不表了.(数显式)(投影式)㈡刀 具 类⑴立铣刀铣刀是一种应用广泛的多刃回转刀具，其种类很多。按用途分有：1）加工平面用的，如 圆柱平面铣刀、端铣刀等；2）加工沟槽用的，如立铣刀、T 形刀和角度铣刀等；3）加 工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀。铣削的生 产率一般较高，加工表面粗糙度值较大。 铣刀与钻头是机械加工用得最多的整体刀具，其种类也相当的多： a) 圆柱铣刀――&加工狭长平面 分为粗齿（粗加工）和细齿（精加工） b) 面铣刀――& 加工大平面 c) 三面刃铣刀――&铣弧尾槽、通槽、台阶面(刀宽精度较高) d) 锯片铣刀――&铣窄槽、切断 e) 立铣刀――&加工圆头槽、通槽、台阶面、侧面 f) 键槽铣刀――&铣圆头封闭键槽 f) 指状铣刀――&铣各种模具型腔 h) 角度铣刀――&铣各种斜面、斜槽 i) 成形铣刀――&铣各种成形面AGMA QingLee 选集- 23 -1.常用铣刀简介 （1）圆柱铣刀 ：用圆周上的刀刃进行切削 ① 外径 D ：50、63、80、100 ； 孔径 ：22、27、32、40 ② 选刀原则 ：L 刀 & B 工件 ；D 尽量小 （3）键槽铣刀 ： ① 分为直柄和锥柄； ② 特点： a) 只有两个刀齿； b) 直径精度 ： e8―&加工槽宽精度为 H9 的键槽， d8―&加工槽宽 精度为 N9 的键槽 ； c）端面刃为主刀刃，圆周刃为副刀刃，能轴向进给； d）刀具重磨时只磨端面刃（直径不变） 。 （4）尖齿槽铣刀 ： ① 直径 D = 50、63、80、100、125 ② 宽度 L = 4～25 ，精度 k8 ③ 加工 H9 槽 ④ 端面没有刃 ，重磨后宽度变化小。 （5）三面刃铣刀AGMA QingLee 选集- 24 -① 分为直齿（Ⅰ型和Ⅱ型） 、错齿（有刃倾角）和镶齿（可恢复 刀宽） ② 特点：三面有刃，加工表面质量好；重磨后宽度尺寸变化较大 ③ 精度：外径（js16）,宽度（普通级 k11 和精密级 k8） ④ 应用： 单独使用：铣弧形尾的槽 两刀组合：同时加工两侧面（两侧面的距离由中间隔套控制） 如图：铣弧尾槽 （6）模具铣刀――加工模具型面、型腔 ① 高速钢： 分为圆锥形、 圆锥形球头和圆柱形球头， 又分为直柄、 削平型直柄、莫氏锥柄 ② 硬质合金旋转锉 对淬硬后（HRC&65）的模具型腔的修整、去毛刺 2、铣刀几何角度的合理选择： 选择依据：与车刀相同，但 ① 前角：比车刀小些 ② 后角：比车刀大些 ③ 刃倾角：即为刀具的螺旋角 ③ 分为粗齿和细齿，且两种又分为直槽(不常用)和螺旋槽(左旋和右旋) 在进行自由曲面(模具)加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工 精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质 量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工 还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须 引起 组合铣刀铣刀加工工艺参数表AGMA QingLee 选集 - 25 -代木 铝 铣刀种类及 转速 转速 转速 直径 进给 F 进给 F S S S 立铣刀 0.5 00
立铣刀 1 00 500 3500 立铣刀 2 00
立铣刀 4 00
立铣刀 6 00
立铣刀 8 00
立铣刀 10 00
立铣刀 12 00
立铣刀 16 00
立铣刀 20 900 0 750 立铣刀 25 850 0 700 球头立 0.5 00
铣刀 球头立 1 00
铣刀 球头立 2 00
铣刀 球头立 3 00
铣刀 球头立 4 00
铣刀 球头立 6 00 800 3500 铣刀 球头立 8 00
铣刀 球头立 10 （精）（精）3500 铣刀 球头立 12 00
铣刀 球头立 16 （粗）（精）3200 铣刀 球头立 20 900 00 800 铣刀 球头立 25 850 00 750 铣刀 尖刀 0.1 00 钢 进给 F 0 00 00 0 300 600 800 800 800 1000铜 转速 S 进给 F 00 00 00 700 700 3500 00 00 0 3500100000 280000 15001000 （精） （精） 2000 （精） （精） 1800 （精） 1200（精） 00
3000备注：S=主轴转速、F=切削进给、粗＝粗铣、精＝精铣AGMA QingLee 选集 - 26 -⑵ 钻 头孔加工刀具一般可分为两大类： 一类是从实体材料上加工出孔的刀具， 常用的有麻花钻、 中心钻和深孔钻等；另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻、铰 刀及镗刀等。例如，下图示标准高速钢麻花钻的结构。工作部分（刀体）的前端为切削 部分，承担主要的切削工作，后端为导向部分，起引导钻头的作用，也是切削部分的后 备部分。 孔加工刀具按其用途可分为两大类： 一类是钻头，它主要用于在实心材料上钻孔(有时也用于扩孔)。根据钻头构造及用途 不同，又可分为麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等； 另一类是对已有孔进行再加工的刀具，如扩孔钻、铰刀及镗刀等。 （一）麻花钻 麻花钻是一种形状复杂的孔加工刀具，它的应用较为广泛。常用来钻精度较低和表 面较粗糙的孔。用高速钢钻头加工的孔精度可达 IT11～IT13，表面粗糙度可达 6.3～ 25；用硬质合金钻头加工时则分别可达 IT10～IT11 和 3.2～12.5。 （二）中心钻 中心钻用于加工中心孔。 有三种形式： 中心钻、 无护锥 60°复合中心钻及带护锥 60° 复合中心钻。 中心钻在结构上与麻花钻类似。为节约刀具材料，复合中心钻常制成双端的。钻沟 一般制成直的。复合中心钻工作部分由钻孔部分和锪孔部组成。钻孔部与麻花钻同样， 有倒锥度及钻尖几何参数。锪孔部制成 60°锥度，保护锥制成 120°锥度。 复合中心钻工作部分的外圆须经斜向铲磨，才能保证锪孔部和锪孔部与钻孔部的过 渡部分具有后角。 （三）深孔钻 一般深径比(孔深与孔径比)为 5～10 的孔即为深孔。加工深径比较大的深孔可用深 孔钻。深孔钻的结构有多种形式，常用的主要有外排屑深孔钻、内排屑深孔钻、喷吸钻 等等。 （四）扩孔钻 扩孔钻用于已有孔的扩大，一般加工精度可达 IT10～IT11，表面粗糙度可达 3.2～ 12.5，通常作为孔的半精加工刀具。 扩孔钻的类型主要有两种，即整体锥柄扩孔钻和套式扩孔钻。 （五）锪钻 锪钻用于加工各种埋头螺钉沉头座、锥孔、凸台面等 定柄钻头的特点是能实现自动更换钻头。定位精度高，不需要使用钻套。大螺旋角，排 屑速度快，适于高速切削。在排屑槽全长范围内，钻头直径是一个倒锥，钻削时与孔壁 的磨擦小，钻孔质量较高。AGMA QingLee 选集- 27 -钻头的关键：钻头的种类比较多，这样就有很多种选取方法，但可以用以下选取的方法 来选取：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；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 值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。⑶丝攻丝锥是加工各种中、小尺寸内螺纹的刀具，它结构简单，使用方便，既可手工操作，也 可以在机床上工作，在生产中应用得非常广泛。 对于小尺寸的内螺纹来说，丝维几乎是唯一的加工刀具。丝维的种类有：手用丝维、机用 丝锥、螺母丝锥、挤压丝锥等。 2 丝锥的结构 尽管丝锥的种类很多，但它的结构基本上是相同的。 工作部分是由切削部分和校准部分组成。 切削部分齿形是不完整的， 后一刀齿比前一刀齿 高，当丝锥作螺旋运动时，每一个刀齿都切下一层金属，丝锥主要的切屑工作是由切削部 分担负。校准部分的齿形是完整的，它主要用来校准及修光螺纹廓形，并起导向作用。 柄部是用来传递扭矩的，其结构形式则视丝锥的用途及规格大小而定。 3 检验标准 丝锥产品采用国家标准或机械部部颁标准并等效采用国际标准详见表 1。 表 1 丝锥检验标准 产品名称 机用和手用丝锥 长柄机用丝锥 短柄机用和手用丝锥 螺母丝锥 国家标准 GB/T GB/T 行业标准 国际标准 适用范围 ISO529-1975 ISO GB/T ISO529-1975 GB/T967-94 挤压丝锥 JB/T7428-94 -适用于加工普通螺纹 GB/T192-193，GB/T196-197 的各种丝锥4 检验项目、技术要求 a. 外观：丝锥表面不得有裂纹、刻痕、锈迹以及磨削烧伤等影响使用性能的缺陷。 b. 丝锥表面粗糙度的最大允许值按表 2 的规定。 表 2 丝锥表面粗糙度(单位：?m)AGMA QingLee 选集 - 28 -丝锥名称 项目 螺纹表面 后 前 柄 面 面 部 机用丝锥 高性能级 Rz3.2 Rz3.2 Rz3.2 Ra0.8 普通级 Rz3.2 Rz3.2 Rz6.3 Ra1.6 螺母丝锥 Rz3.2 Rz3.2 Rz6.3 Ra1.6 手用丝锥 H4 螺母丝锥 Rz12.5 Rz6.3 Rz6.3 Ra3.2c. 丝锥螺纹牙型和尺寸极限偏差： I 丝锥螺纹公差、牙型半角偏差及大径、中径、小径偏差应符合 GB/T968 的规定。 II 中径的检查部位规定如下：手用和机用丝锥：在校准部分起点检查。螺母丝锥：在切削部 分中点向校准部分移动 1-2 牙处检查。 手用丝锥的校准部分起点距前端不足 4 牙时， 中径在 距前端 4 牙处检查。 d. 丝锥螺纹部分和柄部的圆跳动，其值应不大于下表 3 中的规定。 表 3 丝锥螺纹部分和柄部的圆跳动(单位：mm) 切削部分的斜向圆跳动 高性能级 0.018 0.022 0.026 0.030 0.036 普通级 0.03 0.04 0.05 0.03 0.04 0.05 0.08 0.10 校准部分的径向圆跳动 高性能级 0.018 0.022 0.26 0.02 0.03 0.08 0.10 0.03 0.04 普通级 0.02 柄部径向 圆跳动 0.03丝锥名称公称直径 d d＜10 10≤d＜18机用丝锥18≤d＜30 30≤d＜40 d≥40 d＜180.050.04螺母丝锥 手用丝锥和 H4 螺母丝锥18≤d＜30 d≥30 d＜10 d≥10注：普通长柄机用丝锥和长柄螺母丝锥，柄部径向圆跳动不作规定。螺纹部分的圆跳动最 大值按表中数值增加 50%。 e. 丝锥螺纹部分应有倒锥度。 f. 螺纹公称直径大于或等于 3mm 的高性能机用丝锥螺纹牙型应进行铲磨； 螺纹公称直径大 于或等于 8mm 的普通机用丝锥和螺母丝锥的螺纹牙型也应进行铲磨。 g. 柄部直径公差见下表 4。 表 4 柄部直径公差 丝锥公差带 H1、H2、H3 H4AGMA QingLee 选集丝锥柄部直径 d1 公差 h9 h11- 29 -h. 丝锥方头的形状误差及其对柄部轴线的位置误差：高性能机用丝锥方头尺寸 a 的公差按 GB/T4267 的规定；普通机用丝锥和螺母丝锥方头尺寸 a 的公差为 h12，方头对柄部轴线的 对称度应不超过其尺寸公差的二分之一； 手用丝锥和 H4 螺母丝锥方头尺寸 a 的公差为 h12。 i 丝锥总长 L 的公差为 h16。螺纹部分长度 L 的公差按表 5 中的规定。 表 5 丝锥螺纹部分长度 l 公差 公称直径 d(mm) 螺纹部分长度 L 公差(mm) ～5.5 0 -2.5 ＞5.5～12 0 -3.2 ＞12～39 0 -5.0 ＞39 0 -6.3注：制造厂根据需要，可对螺纹部分长度规定较严格的公差。 j. 普通机用丝锥和螺母丝锥的螺纹部分应采用 W6M05Cr4V2 或同等性能的其他牌号高速钢 制造。手用丝锥和 H4 螺母丝锥的螺纹部分应采用 9SiCr、T12A 或同等性能的其他牌号合 金工具钢、碳素工具钢制造，按用户需求也可用高速钢制造。焊接柄部采用 45 号钢或同等 性能的其他钢材制造。 k. 高性能机用丝锥的螺纹部分一般应采用 W2Mo9Cr4V8 或同等性能的其他牌号高性能高 速钢制造，或采用氮化钛涂层强化处理。 l. 硬度按下列规定： I 丝锥螺纹部分的硬度允许的最低值应按表 6 中的规定。 表 6 丝锥螺纹部分硬度允许最低值 合金工具钢丝锥 碳素工具钢丝锥 664HV 60HRC 61HRC公称直径 ～3 ＞3～6 ＞6高速钢丝锥 750HV 62HRC 63HRC高性能高速钢丝锥65HRCII 丝锥柄部离柄端两倍方头长度上的硬度应不低于 30HRC。 m. 性能试验：成批生产的丝锥出厂前应进行切削性能抽样试验。 I 试验条件：机用丝锥和螺母丝锥在机床上试验，手用丝锥用手工试验。 ? 机床：符合精度要求的机床。 ? 刀具：样本大小为 5 件。 ? 试坯：试坯的材料和硬度按表 7 中的规定。 表 7 试坯的材料和硬度AGMA QingLee 选集 - 30 -丝锥名称 高性能机用丝锥 普通机用丝锥、螺母丝锥材料 40Cr 调质 45 钢硬度 200-220HB 170-200HB? 切削液：机攻时用乳化油水溶液，手攻时用 L-AN32 全损耗系统用油(按 GB/T443 的规定)。 ? 螺孔形式：通孔，孔深为 1d，适用于单锥切削；盲孔，孔深为 1.5d，适用于单锥或不等径 成组丝锥切削。 ? 刀具装夹：和攻丝夹头装夹，其切削部分对柄部轴线的径向圆跳动量应不大于 0.10mm。 ? 切削规范：手用丝锥手攻时，攻丝孔数应不低于 10 个。机用丝锥试验时，切削规范按表 8 中的规定。 表 8 丝锥试验切削规范 公称直径 d(mm) ≤6 ＞6～12 ＞12～24 ＞24 切削速度(m/min) 3～5 4～6 5～7 7～9 攻丝孔数(个/件) 30 20 10注：碳素工具钢、合金工具钢的手用丝锥或螺母丝锥在机床上进行试验时，切削速度允许降 低 30%；高速钢的手用丝锥在机床上试验时，切削速度允许降低 15%，攻丝孔数均按表的 规定。 II 试验结果评定： ? 试验后的丝锥不应有崩刃和显著磨损的现象，并应保持其原有的使用性能。 ? 被切试件内螺纹公差带应符合表 9 的规定。 表 9 被切试件内螺纹公差代号 丝锥公差带代号 H1 H2 内螺纹公差带代号 5H 6H 丝锥公差带代号 H3 H4 内螺纹公差带代号 7H 或 7G 7H? 被切螺孔表面粗糙度的最大允许值按表 10 的规定。 表 10 被切螺孔表面粗糙度最大允许公差(单位 ?m) 丝锥名称 高性能机用丝锥 普通机用丝锥、螺母丝锥AGMA QingLee 选集粗糙度 Rz12.5 Rz25- 31 -单支机用丝锥(切盲孔)、手用丝锥Rz50? 经试验后的丝锥，每件都应符合上述 3 点的规定，否则该批丝锥为不合格批。 5 标志和包装 a. 丝锥上应标记： ? 制造厂商标； ? 螺纹代号； ? 丝锥公差带代号(H4 允许不标)； ? 不等径成组丝锥的粗锥记号(第一粗锥 1 条圆环，第二粗锥 2 条圆环或顺序号 I、II)； ? 材料代号(用高速钢制造的标“HSS”；用钴高性能高速钢制造的标“HSS-CO”；用碳素工具钢 或合金工具钢制造的丝锥可不标)。(柄径小于等于 5mm 的丝锥，允许只标公差代号和螺纹 代号，且“M”也可不标。) b. 包装盒上应标记： ? 制造厂名称、商标和地址； ? 相应丝锥标记示例规定的项目； ? 材料牌号或代号； ? 件数； ? 制造年月。 c. 包装：丝锥在包装前应经防锈处理，包装必须牢靠，并能防止运输过程中损伤 牙型 在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状称为牙型。相邻两牙侧面间的夹角称为 牙型角。常用普通螺纹的牙型为三角形，牙型角为 60° 。 大径、小径和中径 大径是指和外螺纹的牙顶、内螺纹的牙底相重合的假想柱面或锥面的直径，外螺纹 的大径用 d 表示，内螺纹的大径用 D 表示。小径是指和外螺纹的牙底、内螺纹的牙 顶相重合的假想柱面或锥面的直径，外螺纹的小径用 d1 表示，内螺纹的小径用 D1 表示。在大径和小径之间，设想有一柱面(或锥面)，在其轴剖面内，素线上的牙宽 和槽宽相等，则该假想柱面的直径称为中径，用 d2(或 D2)表示(如图 1 所示)。图 1 螺纹参数AGMA QingLee 选集 - 32 -线数 形成螺纹的螺旋线的条数称为线数。有单线和多线螺纹之分，多线螺纹在垂直于轴 线的剖面内是均匀分布的。 导程 相邻两牙在中径线上对应两点轴向的距离称为螺距。同一条螺旋线上，相邻两牙在 中径线上对应两点轴向的距离称为导程。线数 n、螺距 P、导程 S 之间的关系为： S=n? P 旋向 沿轴线方向看，顺时针方向旋转的螺纹成为右旋螺纹，逆时针旋转的螺纹称为左旋 螺纹。 螺纹的牙型、大径、螺距、线数和旋向称为螺纹五要素，只有五要素相同的内、外 螺纹才能互相旋合选丝攻的关键： 被加工孔的型式是通孔还是肓孔？所需螺纹的制式，是公制还是英制？被加工的螺 纹公差级是 6H、6G 或是其它，？用户需要什么标准型式的丝攻―DIN371、DIN376 或其它。？是加工什么材料？选刀原则选择的层次，在这是指选择什么档次的刀具。我国的刀具市场已是完全的买方市场， 这对买方有利，但也给买方带来了困惑。选择什么档次的刀具与机床的档次、零部 件加工的要求、产品的价值。企业的类别和企业产品的市场状况等有着密切的关系。 目前，对中国的刀具“层次”业内有这么一种认为：(1)德国，(2)欧美、以色列、日本 等，(3)韩国、台湾、(4)中国内地。一般来说这些国家和地区的刀具价位是依次递减 的，但这并不是说其刀具的性价比也是如此，更不是说各自在自己的强项方面不是 世界顶级产品(包括价位)、不是第 1 层次。山特维克钢件的切削，肯纳、伊斯卡的 高温合金、不锈钢的加工，攀时、伊斯卡、山高的铝及有色金属的加工；山特维克 的车刀，山高、英格索尔、瓦尔特的铣刀，伊斯卡的糟刀，埃莫克的丝锥，马宝的 铰刀，EPB、可麦特的镗刀，钴领的钻头，日本的金属陶瓷等等。国内：哈工量的 铣刀、哈一工、贵工的拉刀、汉江工具厂的齿轮滚刀、西南工具总厂的高速钢立铣AGMA QingLee 选集 - 33 -刀、上刃的丝锥、英格的铣和孔加工刀具、湖南钻石的整体硬质合金刀具、广工的 工具系统、成都工具研究所的螺纹刀片、自贡硬质合金厂的重型切削和难加工材料 硬质合金刀片、株洲硬质合金厂的数控车、铣刀片及超细颗粒刀片等等，都在各自 领域和层次上具有相当的优势， 用户应根据自身的实际情况充分考虑刀具的性价比， 作出选择。如产品难加工或加工要求高、有效率、有质量的要求，可选用第一层次 的刀具，如轿车生产线、航空航天领域。普通机床上的常规加工用国产刀具也完全 可以胜任。 A。选择的标准化问题 选择标准品和非标产品对价格和供货期有很大影响。标准品和非标产品是相对的， 在这一家是非标产品，在另一家可能就是标准品，一般来说，各家公司的强项产品， 非标的可能性就小一些，例如加工飞机发动机零部件封严齿(图 6)，原有的方案是封 严齿 A 区的加工需非标的 2 把刀、B 区的加工需 3～4 把非标刀，C 区需 2～3 把非 标刀，采用伊斯卡的槽刀，A 区标准刀具，B 区两把非标刀、C 区两把非标刀。刀 具数量减少、标准品增加，且由于伊斯卡在槽刀上技术与经验的积淀，其非标槽刀 与标准槽刀价格和供货周期相当，故优势就明显了。 B。选择的通用性问题 市场经济变化莫测，今天的热销产品明天可能就滞销而需要开发新的产品，在刀具 配置时就应充分考虑这一点而尽可能选通用性好一些的刀具。通用性应有两个层面 的考虑，一方面指不是专用刀而是通用的标准刀，另一方面是一把刀可以完成更多 的加工作业。比如，前面所提到的 Q 型刀片是一种很好的刀片，它比 80° 棱形刀片 有效刃数增加了一倍。但它在切削有直角台阶的外圆时要受刀刃长度的限制(图 3)， 因此通用性稍差一些。又比如用普通切槽刀只能切一定尺寸宽度的槽，而采用多功 能切糟刀，就可以切包括与刀片尺寸同宽的和更宽的槽以及外圆、端面等，这样， 刀具数可以减少而加工的对象和范围都得到增加，经济性也就在其中了。 刀具选择受很多因素限制，如刀片、刀具的品种规格、刀片的材料牌号、刀具的精 度及价格等等，选择方案的好与坏只有根据实际情况才能作出判断。三、 加工的各种要数切 削 运 动 与 切 削 表 面 切 削 用 量 与 切 削 金属切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层 （加工余 量），以获得具有一定的表面精度（形状、尺寸和位置精度）和表面 质量的机械零件的机械加工方法。 刀具与工件间的相对运动称为切削 运动（即表面成形运动），切削运动可分为主运动和进给运动。右图 给出了车刀进行普通外圆车削时的切削运动， 图中合成运动的切削速 度 Ve、主运动速度 V 和进给运动速度 Vf 之间的关系。 在切削过程中， 工件上通常存在着三个不断变化的切削表面。 即： 切削运动与切削 待加工表面[工件上即将被切除的表面]、已加工表面[工件上已切去 表面 切削层而形成的新表面]、 过渡表面(加工表面)[工件上正被刀具切削 着的表面，介于已加工表面和待加工表面之间]。 刀具切削刃上选定点相对于工件主运动的 速度，单位为 m/s。由于切削刃上各点的切削速 度可能是不同，计算时常用最大切削速度代表刀 具的切削速度。外圆车刀车削外圆时的切削速度 计算公式为：V=π dwn/1000 其中: dw―工件待加工表面的直径，(mm)； n―工件的转速，(r/s)。AGMA QingLee 选集 - 34 -切 削 用 量切削用量层 参 数 进给量在主运动每转一转或每一行程时，刀具在进 给运动方向上相对于工件的位移量，单位是 mm/r(用于车削、镗削等)或 mm/行程(用于刨削、 磨削等)。进给量表示进给运动的速度。进给运 动速度还可以用进给速度 Vf（单位 mm/s)或每齿 进给量 fz(用于铣刀、铰刀等多刃刀具，单位是 mm/齿)表示。Vf=nf=nzfz 其中： n―主运动的转速，(mm/s)； z―刀齿齿数。在垂直于主运动方向和进给方向的工作平 面内测量的刀具切削刃与工件切削表面的接触 长度。对于外圆车削，背吃刀量为工件上已加工 背吃刀量 （切削 表面和待加工表面间的垂直距离， 单位为 mm。 即 深度）ap ap=(dw-dm)/2 其中： dw―工件待加工表面的直径，(mm)； dm―工件已加工表面的直径，(mm)。 在切 削过 切削层 程 公称厚 中， 度 ac 刀具 的切 削刃 切削层 在一 公称宽 次走 度 aw 刀中 从工 件待 加工 表面 切下 切削层 的金 公称横 截面积 Ac 属 层， 称为 切削 层。 在过渡表面法线方向测量的切削层尺寸，即 相邻两过渡表面之间的距离。 反映了切削刃单 ac 位长度上的切削负荷。由图得：ac=fsinkr 其中：ac―切削层公称厚度，(mm)；f―进给量， (mm/r）； 。 kr―车刀主偏角，( )。 沿过渡表面测量的切削层尺寸。 反映了切 aw 削刃参加切削的工作长度。由图得：aw=ap/sinkr 其中：aw―切削层公称宽度，(mm)。切 削 层 参 数切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积。 由图得： Ac=acaw=fsinkrap/sinkr=fap 2 其中: Ac―切削层公称横截面积，(mm )。二：刀具角度（一）刀具切削部分的组成 外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又称刀头）由前面、主后面、副 后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成。其定义分别为： （1）前面 刀具上与切屑接触并相互作用的表面。AGMA QingLee 选集 - 35 -（2）主后面 （3）副后面 （4）主切削刃 （5）副切削刃 加工表面。 （6）刀尖刀具上与工件过渡表面相对并相互作用的表面。 刀具上与已加工表面相对并相互作用的表面。 前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切削工作。 前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已 主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小的直线段或圆弧。具体参见切削运动与切削表面图和车刀的组成图。其它各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀 等，都可以看作是车刀的演变和组合。车刀的组成刨刀钻头铣刀确定车刀角度的 参考平面（二）确定刀具角度的参考平面 刀具要从工件上切下金属， 必须具有一定的切削角度， 也正是由于切削角度才决定了刀 具切削部分各表面的空间位置。 要确定和测量刀具角度， 必须引入三个相互垂直的参考平面， 如图示。 （1）切削平面 通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面。 （2）基 面 通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。 （3）正交平面 通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。 切削平面、 基面和正交平面共同组成标注刀具角度的平面参考系。 常用的标注刀具角度 的参考系还有法平面参考系、背平面和假定工作平面参考系。 （三）刀具的标注角度 刀具的标注角度是制造和刃磨刀具所需要的， 并在刀具设计图上予以标注的角度。 刀具 的标注角度主要有五个，以车刀为例，表示了几个角度的定义。 前 角 在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角。前角表示前刀面 γ o 的倾斜程度，有正、负和零值之分，其符号规定如图所示。 后 角 在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角。后角表示 αo 主后刀面的倾斜程度，一般为正值。 主偏角 在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹 κ r 角。主偏角一般为正值。 副偏角 在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹 κ r' 角。副偏角一般为正值。 在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹 刃倾角 角。当主切削刃呈水平时，λ s=0；刀尖为主切 λ s 削刃最低点时，λ s〈0；刀尖为主切削刃上最高 点是，λ s〉0，如图示。 刃倾角的符号车刀的主要角度AGMA QingLee 选集- 36 -（四）刀具的工作角度 在实际的切削加工中， 由于刀具安装位置和进给运动的影响， 上述标注角度会发生一定 的变化。角度变化的根本原因是切削平面、基面和正交平面位置的改变。以切削过程中实际 的切削平面、 基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度， 又称实际 角度。 刀 具 以车刀车外圆为例，若不考虑进给运动，当刀尖安装得高于 安 或低于工件轴线时，将引起工作前角 γ oe 和工作后角 α oe 的变化, 装 如右图示。 车刀安装高度对工 位 作角度的影响 置 对 工 作 当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时，将会引起工作 角 主偏角 κ re 和工作副偏角 κ re'的变化,如右图示。 度 的 车刀安装偏斜对工 影 作角度的影响 响进 给 运 动 对 工 作 角 度 的 影 响车削时由于进给运动的存在，使车外圆及车螺纹的加工表面 实际上是一个螺旋面，如右图示。 纵向进给运动对工 作角度的影响 车端面或切断时，加工表面是阿基米德螺旋面，如右图示。 因此，实际的切削平面和基面都要偏转一个附加的螺旋升角 μ ， 使车刀的工作前角 γ oe 增大，工作后角 α oe 减小。一般车削时， 进给量比工作直径小很多，故螺旋升角 μ 很小，它对车刀工作角 度影响不大，可忽略不计。但在车端面、切断和车外圆进给量（或 横向进给运动对工 加工螺纹的导程）较大，则应考虑螺旋升角的影响。 作角度的影响功率 消耗在切削过程中的功率称为切削功率 Pm(国标为 Po)。 切削功率为力 Fz 和 Fx 所消耗的功率 之和，因 Fy 方向没有位移，所以不消耗功率。于是 Pm=(FzV+Fxnwf/1000)× -3 其中： m―切削功率 10 P （KW） Fz―切削力 ； （N） V― ； 切削速度（m/s） x―进给力（N） w―工件转速（r/s） f―进给量（mm/s） ；F ；n ； 。 式中等号右侧的第二项是消耗在进给运动中的功率， 它相对于 F 所消耗的功率来说， 一般很 小（&1%～2%） ，可以略去不计，于是 Pm=FzV× -3 10 按上式求得切削功率后，如要计算机床电动机的功率（PE）以便选择机床电动机时，还应考 虑到机床传动效率。 PE≥ Pm/ηmAGMA QingLee 选集 - 37 -式中 ：ηm―机床的传动效率，一般取为 0.75～0.85，大值适用于新机床，小值适用于旧机 床四、加工中常遇到的问题与解决方法1．车削细长轴常见的工件缺陷和产生原因 工 件 缺 陷产生原因及削除方法1）坯料自重和本身弯曲。应经校直和热外省处理。 2）工件装夹不良，尾座顶尖与工件中心孔顶得过紧。 弯 3）刀具几何参数和切削用量选择不当，造成切削力过大。可减小切削深度，增加进给 曲 次数。 4）切削时产生热变形。应采用冷却润滑液。 5）刀尖与支承块间距离过大。应不超过 2mm 为宜 1）在调整和修磨跟刀架支承块后，接刀不良，使第二次和第一次进给的径向尺寸不一 致，引起工作全长上出现与支承块宽度一致的击期性直径变化。当削中出现轻度竹节 竹 形时，可调节上侧支承块的压紧力，也可调节中拖板手柄，改变切削浓度或减少车床 节 大拖板和中拖板间的间隙。 形 2）跟刀架外侧支承块调整过紧，易在工件中段出现周期性直径变化，应调整压紧，使 支承块与工件保持良好接触 1）跟刀架支承块与工件表面接触不良，留有间隙，使工件中心偏离旋转中心。应合理 多 选用跟刀架结构，正确修磨支承块弧面，使其与工件良好接触。 边 2）因装夹、发热等各种因素造成的工件偏摆，导致切削深度变化。可利用托架、并改 形 善托架与工件的接触状态 锥 1）尾座顶尖与主轴中心线对床身导轨的不平行。 度 2）刀具磨损。可采用 0°后角，磨出刀尖圆弧半径 表 面 粗 糙 1）车削时的振动。 2）跟刀架支承块材料选用不当，与工件接触和磨擦不良。 3）刀具几何参数选择不当。可磨出刀尖圆弧半径，当工件长度与直径比较大时亦可采 用宽刃低速光车2．卧式车床加工常见问题的产生原因及解决方法 问题 产生原因与解决方法 1）坯料弯曲。进行校直。 2）车床主轴轴线与床身导轨面在水平面内不平行。 3）前后面顶尖不等高或中心偏移。 4）顶尖顶紧力不当。调整顶紧力或改用弹性顶尖。 5）工件装夹刚度不够。由前后顶尖顶紧改为卡盘、顶尖夹顶，或用跟刀架、 托架支承等以增加工件加工刚度。AGMA QingLee 选集 - 38 -圆柱度超差6）刀具在一次进给中磨损或刀杆过细，造成让刀（对孔）。应降低车削速 度，提高刀具耐磨性和增加刀杆刚度。 7）由车削应力和车削热产生变形。消除应力，并尽可能提高车削速度和进 给量，减小削浓度，多次调头加工，加强冷却润滑。 8）刀尖离跟刀架支承处距离过大，减小距离（一般为 2mm） 1）卡盘法兰与主轴配合螺纹松动或卡盘定位面松动。 2）主轴轴承间隙大，主轴轴套外径与箱体孔配合隙大，或主轴颈圆度超差。 应重调间隙或修磨主轴颈。 3）工件孔壁较薄，装夹变形。采用液性塑料夹具或留工艺头，以便装夹 1）大滑板上下导轨不垂直而引起端面凹凸。修刮大滑板上导轨和调整中溜 板镶条间隙。 2）主轴轴向窜动。调整主轴轴承和消除轴肩端面跳动圆度超差端面垂直度和 平面度超差1）进给系统传动齿轮啮合间隙不正常或损坏。 重复出现定距 2）光杠弯曲，支承光杠的孔与光杠的同轴度超差或杠与床身导轨不平行。 波纹 找正校直，调平行。 3）大滑板纵向两侧压板与床身导轨间隙过大。将间隙调整适当 1）主轴轴向窜动大或主轴轴承磨损严重。换轴承。 出现混乱波纹 2）卡盘法兰与主轴配合松动，方刀架底面与刀架滑板接触不良，中、小滑 板间隙过大。修刮调整 1）刀具刃磨不良或刀尖高于工件轴线。重新刃磨刀具，使刀尖位置与工件 表面粗糙度太 轴线等高或略低（对于孔应略高于工件轴线）。 高 2）润滑不良，切削液过滤不好或选用不当。 3）工件金相组织不好，粗加工后应进行善金相组织的热处理 1）刀架转角或尾座偏移有误差。 锥度和尺寸超 2）切削浓度控制不准。 差 3）车刀刀尖与工件轴线没对准3．切削加工出现的故障和解决方法1）选用脂肪含量大的油基液或含 油性添加剂、摩擦系数较低的切 削油 2）把活性油基切削液换成非活性 的油基切削液 3）对切削液抽样检查，如果主要 面磨损急剧增大，刀具耐用度 刀尖下润滑不足产生机模性磨 质量指标已明显劣化，应换用新 降低 损 液 4）增大供液量和供液压力，直接 向后刀面供液 5）使用水基切削液时，应选用含 有润滑性能优异的极压乳化液， 并在高浓度下使用AGMA QingLee 选集- 39 -刀具前刀面同切屑间存在高温 和强烈摩擦，加上切削液抗粘 刀尖粘结，积屑瘤增大，刀具 结性能不佳，以致积屑瘤异常 磨损加剧 增大并产生破碎，引起刀刃损 伤与剥落，导致刀具磨损加剧 切削区温度过高，产生刀尖软 化、熔融，切屑变色，导致刀 刀尖部分冷却不充分 具耐用度降低1）换用活性强的油基切削液 2）检查切削液的活性，如果活性 降低，应补充活性极压添加剂 3）将水基切削液换成含活性极压 添加剂的切削油 1）将油基切削液换成水基切削液 2）增大供液量和供液压力 3）控制切削液的温度，如温升过 高，应加大切削液箱的体积或采 取降温措施加工精度降低1）充分供给切削液 1）冷却不均匀或不充分，工件 2）保持切浮温度一定 的温升过高而导致热变形 3）换用抗粘性能优异的切削液 2）由于积屑瘤的附着导致切削 （油基切削液） 深度过大 4）补充极压添加剂1）选用含有极压添加剂的极压乳 化液 将油基切削液换成水基切削液 由于切削液种类固有的性能差 2）加大切削液的使用浓度 使用时，刀具耐用度降低 异引起润滑性不足 3）将水基切削液的原液向刀具喷 雾供给 1）由于润滑系统的润滑油或液 压油混入，导致切削液的添加 刀具耐用度逐渐下降，刀具刃 剂含量降低 磨间隔时间越来越短 2）对水基切削液，只补充水， 没按比例补充原液，造成切削 液的浓度降低 1）换用新液 2）补充添加剂 3）采取措施防止漏油 4）检查切削液的浓度并补充原液刀具崩刃和破损1）改善供液方法，扩大供液范围 2）换用冷却性差的切削液（如切 由于断续冷却的热冲击，导致 削油） 刀具崩刃和破损 3）硬质合金刀具断续切削时采用 干切削或使用适用于硬质合金刀 具的专用切削油1）换用抗粘结性好的切削液（活 1）由于润滑不充分而附着大积 性极压切削油） 工件的加工表面恶化（粗糙， 屑瘤 2）改善过滤方法以除去细微切屑 撕裂，拉伤） 3）改善供液法以避免出现断油现 2）切屑粘结引起拉伤 象 1）增大供液量 1）刀刃部产生断油现象，造成 2）换用润滑性和抗粘结性能好的 钻孔、铰孔、攻螺纹时刀具产 润滑不足 切削油 生粘结和破损 2）切削液的附着性能和润滑性 3）攻螺纹时使用附着性能较好的 能差，造成边缘部分润滑不足 糊状切削液 4）不基切削液的使用浓度AGMA QingLee 选集 - 40 -4．磨削加工出现的故障和解决方法1）对油基磨削液，应降低磨削油 的粘度，发加入少量的轻质油，可 降低磨削油的粘度和提高清洗、渗 由于砂轮堵塞造成砂的耐用度 磨削液的渗透性、清洗性差， 透能力 短 引起磨屑、砂轮粒将气孔堵塞 2）对水基磨削液，换用渗透性、 清洗性好的合成型磨削液，增大供 液量和供液压力，或换用易使磨粒 自锐的化学合成液 1）对吁油基磨削液，应增加粘度， 换用油性剂和极压添加剂含量多 磨削液的润滑性不足，砂粒切 的磨削油，并供液量和供液压力 刃因磨耗而变平 2）选用含极压添加睥乳化液或摩 擦系数小的合成液 由于碱作用，使树脂结合剂溶 使用碱性弱的（PH 值 8.5 左右） 水 解 基磨削液 1）对于油基磨削液，应换用油性 剂、极压添加剂含量高的磨削液， 提高磨削 小度和改善过滤装置 2）对于水基磨削液，应换用润滑 性能好的磨削液，提高使用浓度， 改善供液量和供液压力，改善过滤 装置砂轮容易变钝树脂砂轮的耐用度低工件表面粗糙度高磨削液润滑性不足工件尺寸精度差1）提高供液量和供液压力 磨削液的冷却性不足，工件热 2）使磨削液温度下降（在磨削液 膨胀 油箱中安装冷却装置或加大冷却 液相的容积） 磨削液渗透性不好，致使磨削 液达不到磨削区；磨削线速度 过高，进给量大，冷却性能不 符合要求 1）降低磨削油的粘度 2）提高供液量和供液压力 3）采用渗透性、冷却性好的高速 磨削液和强力磨削液工件表面烧伤和裂纹1）对于磨削油，应增加油性剂和 极压添加剂的含量，并增大供液量 磨削液的润滑性、 冷却性不足，的供液压力 工件硬度下降，产生残余应力 在磨削区有大量磨削热产生 2）应使用润滑性能好的水基磨液， 并提高使用浓度，增大供液量和供 液压力 1）使用高浓度（20％）的极压乳 从油基磨削液转换成水基磨削 油基磨削液与水基磨削液的润 化液 液后，砂轮的耐用度降低，工 滑性和渗透性不同 2）提高供液量和供液压力 件表面粗糙度升高 3）改善供液方法AGMA QingLee 选集 - 41 -1）漏入了其他矿油，使磨削液 性能下降 2） 磨削液中的细微磨屑和磨粉 随着使用期增加，砂轮耐用度 增多 下降 3）水基磨削液的浓度降低（加 水过多） 4）磨削液产生腐败，使性能下 降1）对油基磨削液，应换用新液， 补充添加剂，改善过滤装置和采用 防漏措施 2）对水基磨削液，应检测其浓度， 补充原液，改善过滤装置和采用防 漏措施， 添加防腐剂、 值增高剂， PH 如发现磨削液已发臭变质，则应换 用新液5．在模具制造领域的常见问题解答1) 选择模具钢时什么是最重要的和最具有决定性意义的因素？ 成形方法 － 可从两种基本材料类型中选择。 A) 热加工工具钢，它能承受模铸、锻造和挤压时的相对高的温度。 B) 冷加工工具钢，它用于下料和剪切、冷成形、冷挤压、冷锻和粉末加压成形。 塑料-一些塑料会产生腐蚀性副产品，例如 PVC 塑料。长时间的停工引起的冷凝、腐蚀性气 体、酸、冷却/加热、水或储存条件等因素也会产生腐蚀。 在这些情况下，推荐使用不锈钢 材料的模具钢。 模具尺寸 － 大尺寸模具常常使用预硬钢。 整体淬硬钢常常用于小尺寸模具。 模具使用次数 － 长期使用 1 000 000 次） （& 的模具应使用高硬度钢， 其硬度为 48－65 HRC。 中等长时间使用（100 000 到 1 000 000 次）的模具应使用预硬钢，其硬度为 30－45 HRC。 短时间使用（&100 000 次）的模具应使用软钢，其硬度为 160－250 HB。 表面粗糙度 － 许多塑料模具制造商对好的表面粗糙度感兴趣。 当添加硫改善金属切削性 能时，表面质量会因此下降。 硫含量高的钢也变得更脆。 2) 影响材料可切削性的首要因素是什么？ 钢的化学成分很重要。 钢的合金成分越高，就越难加工。 当碳含量增加时，金属切削性能 就下降。 钢的结构对金属切削性能也非常重要。 不同的结构包括： 锻造的、铸造的、挤压的、轧制 的和已切削加工过的。 锻件和铸件有非常难于加工的表面。 硬度是影响金属切削性能的一个重要因素。 一般规律是钢越硬， 就越难加工。 高速钢 （HSS） 可用于加工硬度最高为 330-400 HB 的材料；高速钢+钛化氮（TiN）涂层，可加工硬度最高 为 45 HRC 的材料； 而对于硬度为 65-70 HRC 的材料，则必须使用硬质合金、陶瓷、金属陶 瓷和立方氮化硼（CBN）。 非金属参杂一般对刀具寿命有不良影响。 例如 Al2O3 （氧化铝），它是纯陶瓷，有很强的 磨蚀性。 最后一个是残余应力，它能引起金属切削性能问题。 常常推荐在粗加工后进行应力释放工 序。 3) 模具制造的生产成本由哪些部分组成？ 粗略地说，成本的分布情况如下： 切削 65％ 工件材料 20％ 热处理 5％ 装配/调整 10％AGMA QingLee 选集- 42 -这也非常清楚地表明了良好的金属切削性能和优良的总体切削解决方案对模具的经济生产 的重要性。 4) 铸铁的切削特性是什么？ 一般来说，它是： 铸铁的硬度和强度越高，金属切削性能越低，从刀片和刀具可预期的寿命越低。 用于金属 切削生产的铸铁其大部分类型的金属切削性能一般都很好。 金属切削性能与结构有关，较 硬的珠光体铸铁其加工难度也较大。 片状石墨铸铁和可锻铸铁有优良的切削属性，而球墨 铸铁相当不好。 加工铸铁时遇到的主要磨损类型为： 磨蚀、粘结和扩散磨损。 磨蚀主要由碳化物、沙粒参 杂物和硬的铸造表皮产生。 有积屑瘤的粘结磨损在低的切削温度和切削速度条件下发生。 铸铁的铁素体部分最容易焊接到刀片上，但这可用提高切削速度和温度来克服。 在另一方面，扩散磨损与温度有关，在高切削速度时产生，特别是使用高强度铸铁牌号时。 这些牌号有很高的抗变型能力，导致了高温。 这种磨损与铸铁和刀具之间的作用有关，这 就使得一些铸铁需用陶瓷或立方氮化硼（CBN）刀具在高速下加工，以获得良好的刀具寿命 和表面质量。 一般对加工铸铁所要求的典型刀具属性为： 高热硬度和化学稳定性，但也与工序、工件和 切削条件有关；要求切削刃有韧性、耐热疲劳磨损和刃口强度。 切削铸铁的满意程度取决 于切削刃的磨损如何发展： 快速变钝意味着产生热裂纹和缺口而使切削刃过早断裂、工件 破损、表面质量差、过大的波纹度等。 正常的后刀面磨损、保持平衡和锋利的切削刃正是 一般需要努力做到的。 5) 什么是模具制造中主要的、共同的加工工序？ 切削过程至少应分为 3 个工序类型： 粗加工、半精加工和精加工，有时甚至还有超精加工（大部分是高速切削应用）。 残余量 铣削当然是在半精加工工序后为精加工而准备的。 在每一个工序中都应努力做到为下一个 工序留下均匀分布的余量，这一点非常重要。 如果刀具路径的方向和工作负载很少有快速 的变化，刀具的寿命就可能延长，并更加可预测。 如果可能，就应在专用机床上进行精加 工工序。 这会在更短的调试和装配时间内提高模具的几何精度和质量。 6) 在这些不同的工序中应主要使用何种刀具？ 粗加工工序： 圆刀片铣刀、球头立铣刀及大刀尖圆弧半径的立铣刀。 半精加工工序： 圆刀片铣刀（直径范围为 10－25 mm 的圆刀片铣刀），球头立铣刀。 精加工工序： 圆刀片铣刀、球头立铣刀。 残余量铣削工序：圆刀片铣刀、球头立铣刀、直立铣刀。 通过选择专门的刀具尺寸、槽形和牌号组合，以及切削参数和合适的铣削策略，来优化切削 工艺，这非常重要。 7) 在切削工艺中有没有一个最重要的因素？ 切削过程中一个最重要的目标是在每一个工序中为每一种刀具创建均匀分布的加工余量。 这就是说，必须使用不同直径的刀具（从大到小），特别是在粗加工和半精加工工序中。 任 何时候主要的标准应是在每个工序中与模具的最终形状尽可能地相近。 为每一种刀具提供均匀分布的加工余量保证了恒定而高的生产率和安全的切削过程。 当 ap/ae（轴向切削深度/径向切削深度）不变时，切削速度和进给率也可恒定地保持在较高水 平上。 这样，切削刃上的机械作用和工作负载变化就小，因此产生的热量和疲劳也少，从 而提高了刀具寿命。 如果后面的工序是一些半精加工工序，特别是所有精加工工序，就可AGMA QingLee 选集 - 43 -进行无人加工或部分无人加工。 恒定的材料加工余量也是高速切削应用的基本标准。 恒定的加工余量的另一个有利的效应是对机床――导轨、球丝杠和主轴轴承的不利影响小。 8) 为什么最经常将圆刀片铣刀作为模具粗加工刀具的首选？ 如果使用方肩铣刀进行型腔的粗铣削，在半精加工中就要去除大量的台阶状切削余量。 这 将使切削力发生变化，使刀具弯曲。 其结果是给精加工留下不均匀的加工余量，从而影响 模具的几何精度。 如果使用刀尖强度较弱的方肩铣刀（带三角形刀片），就会产生不可预 测的切削效应。 三角形或菱形刀片还会产生更大的径向切削力，并且由于刀片切削刃的数 量较少，所以他们是经济性较差的粗加工刀具。 另一方面，圆刀片可在各种材料中和各个方向上进行铣削，如果使用它，在相邻刀路之间过 渡较平滑，也可以为半精加工留下较小的和较均匀的加工余量。 圆刀片的特性之一是他们 产生的切屑厚度是可变的。 这就使它们可使用比大多数其它刀片更高的进给率。 圆刀片的 主偏角从几乎为零（非常浅的切削）改变到 90 度，切削作用非常平稳。 在切削的最大深度 处，主偏角为 45 度，当沿带外圆的直壁仿形切削时，主偏角为 90 度。 这也说明了为什么 圆刀片刀具的强度大――切削负载是逐渐增大的。 粗加工和半粗加工应该总将圆刀片铣刀， 如 CoroMill 200（见模具制造样本 C-1102:1）作为首选。 在 5 轴切削中，圆刀片非常适合， 特别是它没有任何限制。 通过使用良好的编程，圆刀片铣刀在很大程度上可代替球头立铣刀。 跳动量小的圆刀片与 精磨的的、正前角和轻切削槽形相结合，也可以用于半精加工和一些精加工工序。 9) 什么是有效切削速度（ve）和为什么它对高生产率非常重要？ 切削中，实际或有效直径上的有效切削速度的基本计算总是非常重要。 由于台面进给量取 决于一定切削速度下的转速，如果未计算有效速度，台面进给量就会计算错误。 如果在计算切削速度时使用刀具的名义直径值（Dc），当切削深度浅时，有效或实际切削速 度要比计算速度低得多。如圆刀片 CoroMill 200 刀具（特别是在小直径范围）、球头立铣 刀、大刀尖圆弧半径立铣刀和 CoroMill 390 立铣刀之类的刀具，由此，计算得到的进给率 也低得多，这严重降低了生产率。 更重要的是，刀具的切削条件低于它的能力和推荐应用 范围。 当进行 3D 切削时，切削时的直径在变化，它与模具的几何形状有关。 此问题的一个解决方 案是定义模具的陡壁区域和几何形状浅的零件区域。 如果对每个区域编制专门的 CAM 程序 和切削参数，就可以达到良好的折中和结果。 10) 对于成功的淬硬模具钢铣削来说，重要的应用参数有哪些？ 使用高速铣对淬硬模具钢进行精加工时，一个需遵守的主要因素是采用浅切削。 切削深度 应不超过 0.2/0.2 mm（ap/ae：轴向切削深度/径向切削深度）。这是为了避免刀柄/切削刀 具的过大弯曲和保持所加工模具拥有小的公差和高精度。 选择刚性很好的夹紧系统和刀具也非常重要。 当使用整体硬质合金刀具时，采用有最大核 心直径（最大抗弯刚性）的刀具非常重要。 一条经验法则是，如果将刀具的直径提高 20％， 例如从 10 mm 提高到 12 mm，刀具的弯曲将减小 50％。 也可以说，如果将刀具悬伸/伸出部 分缩短 20％，刀具的弯曲将减小 50％。 大直径和锥度的刀柄进一步提高了刚度。 当使用 可转位刀片的球头立铣刀（见模具制造样本 C-1102:1）时，如果刀柄用整体硬质合金制造， 抗弯刚性可以提高 3－4 倍。 当用高速铣对淬硬模具钢进行精加工时，选择专用槽形和牌号也非常重要。 选择像 TiAlN 这样有高热硬度的涂层也非常重要。 11) 什么时候应采用顺铣，什么时候应采用逆铣？ 主要建议是： 尽可能多使用顺铣。AGMA QingLee 选集 - 44 -当切削刃刚进行切削时， 在顺铣中， 切屑厚度可达到其最大值。 而在逆铣中， 为最小值。 一 般来说， 在逆铣中刀具寿命比在顺铣中短， 这是因为在逆铣中产生的热量比在顺铣中明显地 高。 在逆铣中当切屑厚度从零增加到最大时，由于切削刃受到的摩擦比在顺铣中强，因此 会产生更多的热量。 逆铣中径向力也明显高，这对主轴轴承有不利影响。 在顺铣中，切削刃主要受到的是压缩应力，这与逆铣中产生的拉力相比，对硬质合金刀片或 整体硬质合金刀具的影响有利得多。 当然也有例外。 当使用整体硬质合金立铣刀，进行侧 铣（精加工）时，特别是在淬硬材料中，逆铣是首选。 这更容易获得更小公差的壁直线度 和更好的 90 度角。 不同轴向走刀之间如果有不重合的话，接刀痕也非常小。 这主要是因 为切削力的方向。 如果在切削中使用非常锋利的切削刃， 切削力便趋向将刀“拉”向材料。 可以使用逆铣的另一个例子是， 使用老式手动铣床进行铣削， 老式铣床的丝杠有较大的间隙。 逆铣产生消除间隙的切削力，使铣削动作更平稳。 12) 仿形铣削还是等高线切削？ 在型腔铣削中，保证顺铣刀具路径成功的最好方法是采用等高线铣削路径。 铣刀外圆沿等 高线铣削常常得到高生产率，这是因为在较大的刀具直径上，有更多的齿在切削。 如果机 床主轴的转速受到限制，等高线铣削将帮助保持切削速度和进给率。 采用这种刀具路径， 工作负载和方向的变化也小。 在高速铣应用和淬硬材料加工中，这特别重要。这是因为如 果切削速度和进给量高的话， 切削刃和切削过程便更容易受到工作负载和方向改变的不利影 响，工作负载和方向的变化会引起切削力和刀具弯曲的变化。 应尽可能避免沿陡壁的仿形 铣削。 下仿形铣削时， 低切削速度下的切屑厚度大。 在球头刀中央， 还有刃口崩碎的危险。 如果控制差， 或机床无预读功能， 就不能足够快地减速， 最容易在中央发生刃口崩碎的危险。 沿陡壁的上仿形铣削对切削过程较好一些， 这是因为在有利的切屑速度下， 切屑厚度为其最 大值。 为了得到最长的刀具寿命，在铣削过程中应使切削刃尽可能长时间地保持连续切削。 如果 刀具进入和退出太频繁， 刀具寿命会明显缩短。这会使切削刃上的热应力和热疲劳加剧。在 切削区域有均匀和高的温度比有大的波动对现代硬质合金刀具更有利。 仿形铣削路径常常 是逆铣和顺铣的混合（之字形），这意味切削中会频繁地吃刀和退刀。 这种刀具路径对模 具质量也有不好的影响。 每次吃刀意味刀具弯曲，在表面上便有抬起的标记。 当刀具退出 时，切削力和刀具的弯曲减小，在退出部分会有轻微的材料“过切削”。 13) 为什么有的铣刀上必须有不同的齿距？ 铣刀是多切削刃刀具，齿数（z）是可改变的，有一些因素可以帮助确定用于不同加工类型 的齿距或齿数。 材料、工件尺寸、总体稳定性、悬伸尺寸、表面质量要求和可用功率就是 与加工有关的因素。 与刀具有关的因素包括足够的每齿进给量、至少同时有两个齿在切削 以及刀具的切屑容量，这些仅是其中的一小部分。 铣刀的齿距（u）是刀片切削刃上的点到下一个切削刃上同一个点的距离。 铣}