刀具種類很多,但到底要怎么分類呢?
首先按工件加工表面的形式可分為五大類。包括車刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等;孔加工刀具,包括鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鏜刀、鉸刀和內(nèi)表面拉刀等;螺紋加工工具,包括絲錐、圓板牙、自動(dòng)開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等;齒輪加工刀具,包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等;切斷刀具,包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銑刀等等。另外,還有組合刀具。
其次按切削運(yùn)動(dòng)方式和相應(yīng)的刀刃形狀,又可分為三類。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(kuò)孔鉆、鉸刀和鋸等;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、圓錐鉸刀和各種螺紋加工刀具等;展成刀具是用展成法加工齒輪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。
各種刀具的結(jié)構(gòu)都由裝夾部分和工作部分組成。整體結(jié)構(gòu)刀具的裝夾部分和工作部分都做在刀體上;鑲齒結(jié)構(gòu)刀具的工作部分(刀齒或刀片)則鑲裝在刀體上。
刀具的裝夾部分有帶孔和帶柄兩類。帶孔刀具依靠?jī)?nèi)孔套裝在機(jī)床的主軸或心軸上,借助軸向鍵或端面鍵傳遞扭轉(zhuǎn)力矩,如圓柱形銑刀、套式面銑刀等。
帶柄的刀具通常有矩形柄、圓柱柄和圓錐柄三種。車刀、刨刀等一般為矩形柄;圓錐柄靠錐度承受軸向推力,并借助摩擦力傳遞扭矩;圓柱柄一般適用于較小的麻花鉆、立銑刀等刀具,切削時(shí)借助夾緊時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力傳遞扭轉(zhuǎn)力矩。很多帶柄的刀具的柄部用低合金鋼制成,而工作部分則用高速鋼把兩部分對(duì)焊而成。
刀具的工作部分就是產(chǎn)生和處理切屑的部分,包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結(jié)構(gòu)、排屑或容儲(chǔ)切屑的空間、切削液的通道等結(jié)構(gòu)要素。有的刀具的工作部分就是切削部分,如車刀、刨刀、鏜刀和銑刀等;有的刀具的工作部分則包含切削部分和校準(zhǔn)部分,如鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、內(nèi)表面拉刀和絲錐等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑,校準(zhǔn)部分的作用是修光已切削的加工表面和引導(dǎo)刀具。
刀具工作部分的結(jié)構(gòu)有整體式、焊接式和機(jī)械夾固式三種。整體結(jié)構(gòu)是在刀體上做出切削刃;焊接結(jié)構(gòu)是把刀片釬焊到鋼的刀體上;機(jī)械夾固結(jié)構(gòu)又有兩種,一種是把刀片夾固在刀體上,另一種是把釬焊好的刀頭夾固在刀體上。硬質(zhì)合金刀具一般制成焊接結(jié)構(gòu)或機(jī)械夾固結(jié)構(gòu);瓷刀具都采用機(jī)械夾固結(jié)構(gòu)。
在選擇刀具的角度時(shí),需要考慮多種因素的影響,如工件材料、刀具材料、加工性質(zhì)(粗、精加工)等,必須根據(jù)具體情況合理選擇。通常講的刀具角度,是指制造和測(cè)量用的標(biāo)注角度在實(shí)際工作時(shí),由于刀具的安裝位置不同和切削運(yùn)動(dòng)方向的改變,實(shí)際工作的角度和標(biāo)注的角度有所不同,但通常相差很校制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和化學(xué)惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),并不易變形。
通常當(dāng)材料硬度高時(shí),耐磨性也高;抗彎強(qiáng)度高時(shí),沖擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性,以及良好的可加工性,現(xiàn)代仍是應(yīng)用最廣的刀具材料,其次是硬質(zhì)合金。
聚晶立方氮化硼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、塑料和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼現(xiàn)在只用作銼刀、圓板牙和絲錐等工具。
本文將介紹一些如何有效使用不同形狀刀具的技巧。這里談到的四種基本型刀具廣泛地使用于三維銑削和仿形銑削。
平頭銑刀
對(duì)于使用平頭立銑刀的認(rèn)識(shí)中很重要的一點(diǎn)是在切削時(shí)產(chǎn)生的熱量很容易積聚在方的刀尖處。在高速銑削中,為了減緩切削產(chǎn)生熱量而導(dǎo)致的刀角磨損過(guò)快現(xiàn)象,切削速度也許不得不降低。在銑削淬硬金屬時(shí),只有當(dāng)?shù)都獠粎⑴c切削時(shí)才適合使用這種刀具。例如精銑平底零件的豎直側(cè)壁面。而在銑削未經(jīng)熱處理的金屬時(shí),典型應(yīng)用包括豎直壁面的粗銑和精銑。
具有刀尖圓角的平頭立銑刀
加了刀尖圓角的方肩立銑刀可允許更高的切削速度,這是因?yàn)榍邢鳟a(chǎn)生的熱量可擴(kuò)散到刀具上更大的區(qū)域。和圓刀尖的平頭立銑刀一樣,這些刀具的典型應(yīng)用包括未經(jīng)熱處理金屬的豎直壁面粗銑和精銑。此外,該刀具還可用來(lái)精銑經(jīng)熱處理的金屬豎直壁面,是否平底皆可。如果需加工成小圓弧時(shí),也可使用該型刀具清根。
圓刀尖的平頭銑刀的另一應(yīng)用是擺線加工。這是一種刀具路徑以固定圓弧半徑作連續(xù)擺線進(jìn)給。尖角的平頭銑刀只能用于沒(méi)有底部的擺線加工,而圓刀尖的平頭銑刀則可進(jìn)行各種切深的擺線加工。
圓鼻銑刀
圓鼻銑刀的外形與眾不同。不要將圓鼻銑刀和一種裝多個(gè)圓刀片的仿形銑刀相混淆。圓刀片仿形銑刀確實(shí)具有重要用途,但是由于有多個(gè)刀片,該類刀具并不具有圓鼻銑刀所具有的加工精度。牛鼻刀用于中等范圍的切削速度和相當(dāng)高的切削載荷下粗銑加工型腔和型芯。而圓鼻銑刀更好的一個(gè)用途則是精銑加工平面,包括分型面。
球頭銑刀
在我看來(lái),球頭銑刀是高速加工最為通用的刀具。球頭銑刀可用來(lái)粗加工任何型腔,型芯和三維形狀。它們也可用來(lái)對(duì)所有硬度范圍內(nèi)的任何材料進(jìn)行精加工。由于球形可使切削產(chǎn)生的熱量大面積吸收到刀具里,和其它刀具相比這種刀具允許更高的切削速度。它還允許更大的切深,因?yàn)樵趧傂愿叩臅r(shí)候球形刀具可使更大的切削力分量朝向主軸,而當(dāng)剛性差時(shí)朝向側(cè)面。同樣的原因,降低刀具振動(dòng),進(jìn)一步有助于控制熱量。假如將該類刀具在切削速度和切深方面的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)考慮,球頭銑刀相比文章介紹的其他銑刀具有更高的金屬切削率對(duì)經(jīng)熱處理的材料進(jìn)行粗銑時(shí),球頭銑刀往往是首選的刀具。如果需要小的圓角半徑,則可以隨后選用其他類型的刀具對(duì)角部進(jìn)行清根。
在進(jìn)行銑槽、銑型腔和銑加強(qiáng)筋時(shí),經(jīng)常會(huì)使用圓柱立銑刀,因?yàn)檫@種刀具的形狀似乎和這些特征的每一種形狀相匹配。但其實(shí),球頭銑刀也能勝任以上任務(wù)。打個(gè)比方,如果選用球頭銑刀來(lái)加工一條深槽(無(wú)論是通槽還是封閉槽),可采用淺斜坡銑削和等高線銑削等典型高速加工技術(shù)。通過(guò)這種方法加工槽比使用圓柱立銑刀進(jìn)行銑削要快得多。還有,零件其它部分的側(cè)壁也許會(huì)具有更好的直線度和垂直度,而不象使用加長(zhǎng)圓柱立銑刀彎曲通常導(dǎo)致的錐度。加強(qiáng)筋可使用相似的方法進(jìn)行加工。
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