数控刀具知识-南通数控刀具-昂迈工具(查看)

在批量加工如图1所示的高温合金球形轴承内球面时，原编制工艺道路为：粗加工→去应力→精车内球面→内球面开安装槽→探伤→查验→油封。

为验证工艺，实验选用如图2所示高速钢尖刀（假定刀尖圆弧半径为零），前角为0o，刃倾角为0o，调整刀尖与车床主轴反转中心线等高，在新购精细数控车床上编程精车3件45钢制内球面φ19.15+0.0130   mm。

由于通用内径量具无法实施在线丈量内球面φ19.15+0.0130   mm，所以在车床上选用改制**测具（见图3）检测，直径合格，经三坐标丈量机复检，直径合格，球面概括度差错为0.005mm（小于直径公役一半），合格。

但将零件材料改为高温合金GH605，刀具改为YW1硬质合金尖刀后，用与高速钢尖刀同样的切削条件试车3件，经三坐标查验全部不合格，原因是球面概括度差错为0.03～0.05mm，经仔细观察发现刀尖已磨损，且编程时没有选用刀尖圆弧半径补偿程序。为此，改用如图4所示SANDEVIK菱形可转位机夹硬质合金刀具VCMW070204加工，刀尖圆弧半径为rε=0.4mm，前角为0o，刃倾角为0o，调整刀尖与车床主轴中心线等高，选用刀尖圆弧半径补偿程序编程，加工了3件，经三坐标丈量查验，3件全部不合格，原因是球面概括度差错为0.015～0.02mm。至此，证明原工艺是不现实的。为了高效、经济批量加工，改用了如下工艺道路：粗加工→去应力→精车内球面→内球面开装配槽→用外球面形状研磨具研磨内球面达图样要求→探伤→查验→油封。工艺改进后已成功加工出一批合格产品。

2.精车内球面概括度**差问题

早在数控车床没有普及的时代，用成型车刀精车之后再研磨的工艺办法成功地加工出如图5所示的球面上色量规（其技术要求是：环规按塞规上色修合，上色面积**）。现在数控车床替代了一般车床，数字程序替代了原来成型车刀，却没有加工出图1所示的零件。现剖析如下：

（1）精细球面加工工艺基础。精细球面能够看作是精细半圆（见图6）绕经过该半圆圆心的剖分线反转一周构成的反转体。

在一般车床上用圆弧构成型样板刀加工时（见图7），样板刀圆弧半径是所车球的半径，样板刀圆弧刃的圆心有必要准确调整到车床主轴反转轴线上，且圆弧刃地点平面与车床主轴反转中心线等高共面，才干车出精细圆球面。为了完成以上条件，照顾到加工对刀便利，通常调整圆弧样板切削刃安装高度，使圆弧刃地点平面与车床主轴反转轴线等高（共面），再经过车削丈量车出球面直径，确保圆弧切削刃圆心坐落车床主轴反转中心线上。

当圆弧刃地点平面与车床主轴反转中心线共面但圆弧刃圆心与车床反转中心间隔不为零时，车出的球面就不圆，而是椭球（见图8）。

当圆弧刃平面平行于车床主轴反转中心线，但**或低于车床反转轴线（即不共面）时，只要直径大于所车球面的水平截面圆直径，与圆弧刃构成的圆位置重合时，才有或许车成圆球，但此刻所车球面直径已大于要求直径（见图9）。

当圆弧构成型切削刃或数控刀尖车出的轨道圆弧（以下简称母线圆弧）地点平面平行于车床主轴反转中心线，但**或低于车床主轴反转中心线（以下简称车床轴线）时，即便母线圆弧半径很准确且其圆心位置也准确坐落包括车床轴线的铅垂面内，假定图样要求球面半径为R，母线圆弧地点平面与车床轴线间隔为H，则车出的球面半径为（R2+H2）0.5mm，若为了确保球面半径R持续进刀，则车成椭球（见图10）。

总归，有必要确保母线圆弧半径和母线圆弧圆心准确调整到车床轴线上，且母线圆弧与车床轴线等高共面，才干车出预订半径的精细圆球，数控刀具销售，三者缺一不可。

（2）数控车床加工精细内球面。首要调整车刀安装高度使刀尖与数控车床轴线等高，当运用刀尖圆弧半径为零（假定理想刀尖）的车刀编程时，使刀尖走过的圆弧轨道半径等于球面半径；当运用刀尖圆弧半径不等于零的圆弧刀尖车刀加工时，运用刀尖圆弧半径补偿程序编程。对不具备刀尖圆弧半径主动补偿功用的经济型数控车床，假定图样要求球面半径为R，南通数控刀具，刀尖圆弧半径为rε，可选用刀尖圆弧圆心轨道编程，刀尖圆弧圆心编程半径为（R－rε）。这样切削球面时，圆弧切削刃逐点参加切削，母线圆弧半径R相当于半径为（R－rε）的圆等距rε后得出的（见图11）。

当刀尖与数控车床轴线不等高时，假如按母线圆弧圆心和车床轴线坐落同一铅垂面准则进刀，在不考虑其他原因的状况下车出的球面直径差错由公式（1）核算：

ΔR=(R2+H2)0.5－R （1）

式中，R为所车球面半径，H为刀尖走过的母线圆弧平面**或低于车床轴线的间隔。当R=19.15÷2＝9.575（mm），ΔR=0.013÷2=0.006 5（mm）。由公式（1）核算出H=0.35mm。也就是说，当刀尖**或低于车床轴线0.35mm时，车出的球面就**出公役带。在批量生产高温合金零件时，遍及运用可转位不重磨机夹刀片，经查阅SANDEVIK刀具手册，精度等级为M的刀片厚度公役为±0.13mm，假定地一次将切削刃调整到与车床轴线等高，那么，当替换刀片时，如不调整刀尖高度，较坏的状况是刀尖与车床轴线间隔为0.26mm，其小于0.35mm，可见*自由刀尖高度引起的球面差错不会**出公役带。

当刀尖高度与车床轴线等高时，在不考虑机床进给空隙影响时，刀尖圆弧半径差错是影响球面加工的直接要素。肯定的尖刀是不存在的，假定刀尖圆弧半径为零的车刀耐用度很低，不适合批量加工高温合金零件，选用刀尖圆弧半径补偿程序编程时，有必要输入刀尖圆弧半径数值，经查阅SANDEVIK刀具手册，仿形加工用圆弧切削刀具刀尖圆弧直径2rε公役为±0.02mm。而SANDEVIK刀片VCMW070204，刀尖圆弧半径为rε=0.4mm，没有给出公役，查国标GB2078—87，刀片VCMW070204刀尖圆弧半径为rε=0.4±0.10mm，数控系统主动将理想刀尖圆弧半径补偿到母线圆弧加工中，刀尖圆弧半径差错以1﹕1倍率影响到加工球面半径差错。经过作图与理论核算，能够算出，在图1所示轴向长度14mm范围内，包括在公役为0.006 5mm圆度公役带内理想圆弧半径为R=9.575±0.013 9mm，当不考虑其他要素影响，按刀尖圆弧圆心R=（9.575－0.4）mm编程时，刀尖圆弧半径有必要控制在rε=0.4±0.013 9mm。由此可推理，尖刀加工，刀尖磨损后刀尖圆角半径有必要是rε≤0.013 9mm才有或许车出符合公役要求的内球面，当刀尖磨损至rε＞0.013 9mm时，将车出Z向偏长的椭圆形球面；假如运用圆弧刀尖刀具加工，刀具半径有必要控制在rε=0.4±0.013 9mm，而刀片VCMW070204的刀尖rε=0.4±0.10mm，不符合球面的精度加工要求。可见，*自由刀尖圆弧半径引起的球面加工直径差错已**出球形轴承内球面φ19.15+0.0130   mm的加工要求，假如运用刀片VCMW070204加工，有必要精修刀尖圆弧半径精度，使得rε＜0.013 9mm。

（3）进给丝杠螺母副空隙对加工球面的影响。现代数控车床遍及选用滚珠丝杠螺母副作为伺服进给执行元件，尽管滚珠丝杠螺母副进行了预紧，在受载及运转中不可避免会发生回程空隙。在编程时有必要引起注意，避免回程空隙引起形位差错。在加工图4所示零件时，能够选用一段程序从A点车到C点，但车刀在经过B点时，X轴进给由正向转换为反向，反向脉冲使丝杠反转，消除空隙所需的反转没有使车刀得到应有的X反向进给，形成AB段与BC段形状不对称（见图12），形成球面不圆。当回程空隙追赶0.065mm时，车出的球面就**出

公役带。因此，当车削精细球面时，假如车床回程空隙追赶零件公役1/3，有必要编两段程序，一段从A到B，另一段从C到B。这样避免了图12所示形状差错，但会发生如图13所示由Z轴进给反向形成的形状差错，尽管左右是对称的，但晦气于球形研磨东西定心。

为此，在编程时选用积极补偿的办法，使圆弧AB段、CB段Z向各少进给0.005mm（沿X向少进给0.000 001 3mm），即便AB、CB两端圆弧在B点相交，B点不再是圆的象限点，而是脱离象限点的圆上点，精车后椭球形状如图14所示。

齿轮是能彼此符合的有齿的机械零件，齿轮传动可完成减速、增速、变向等功能。它在机械传动及整个机械领域中运用较其广泛。本文对齿轮类零件的加工工艺做归纳总结。

1

齿轮的功用、结构

齿轮虽然由于它们在机器中的功用不同而规划成不同的形状和尺度，但总可划分为齿圈和轮体两个部分。常见的圆柱齿轮有以下几类(下图)：盘类齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条。其中盘类齿轮运用较广。

圆柱齿轮的结构方法

一个圆柱齿轮能够有一个或多个齿圈。普通的单齿圈齿轮工艺性好；而双联或三联齿轮的小齿圈往往会遭到台肩的影响，约束了某些加工办法的运用，一般只能选用插齿。假如齿轮精度要求高，需求剃齿或磨齿时，一般将多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构。

2圆柱齿轮的精度要求

齿轮本身的制作精度，对整个机器的工作性能、承载能力及运用寿命都有很大影响。根据齿轮的运用条件，对齿轮传动提出以下几方面的要求：

1.

运动精度

要求齿轮能准确地传递运动，传动比安稳，即要求齿轮在一转中，转角差错不追赶一定范围。

2，

工作平稳性

要求齿轮传递运动平稳，冲击、振荡和噪声要小。这就要求约束齿轮转动时瞬时速比的改变要小，也就是要约束短周期内的转角差错。

3.

触摸精度

齿轮在传递动力时，为了不致因载荷分布不均匀使触摸应力过大，引起齿面过早磨损，这就要求齿轮工作时齿面触摸要均匀，并确保有一定的触摸面积和符合要求的触摸位置。

4.

齿侧空隙

要求齿轮传动时，非工作齿面间留有一定空隙，以储存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺度改变和加工、安装时的一些差错。

3齿轮的资料

齿轮应按照运用的工作条件选用适宜的资料。齿轮资料的挑选对齿轮的加工性能和运用寿命都有直接的影响。

一般齿轮选用中碳钢(如45钢)和低、中碳合金钢，如20Cr、40Cr、20CrMnTi等。2要求较高的重要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢，非传力齿轮也能够用铸铁、夹布胶木或尼龙等资料。

4齿轮的热处理

齿轮加工中根据不同的意图，组织两种热处理工序：

1.

毛坯热处理

在齿坯加工前后组织预先热处理正火或调质，其首要意图是消除铸造及粗加工引起的剩余应力、改善资料的可切削性和进步归纳力学性能。

2.

齿面热处理

齿形加工后，为进步齿面的硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等热处理工序。

5齿轮毛坯

齿轮的毛坯方法首要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺度、结构简单且对强度要求低的齿轮。当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时，多用锻件，直径大于400～600mm的齿轮，常用铸造毛坯。

为了削减机械加工量，对大尺度、低精度齿轮，能够直接铸出轮齿；关于小尺度、形状复杂的齿轮，可用精细铸造、压力铸造、精细铸造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制作出具有轮齿的齿坯，以进步劳动出产率、节省原资料。

6齿坯的机械加工计划的挑选

关于轴齿轮和套筒齿轮的齿坯，其加工进程和一般轴、套基本相似，现首要讨论盘类齿轮齿坯的加工进程。齿坯的加工工艺计划首要取决于齿轮的轮体结构和出产类型。

1 大批很多出产的齿坯加工

大批很多加工中等尺度齿坯时，多选用“钻一拉一多刀车”的工艺计划。

(1)以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔。

(2)拉孔。

(3)以孔定位在多刀半自动车床上粗精车外圆、端面、切槽及倒角等。

这种工艺计划由于选用高效机床能够组成流水线或自动线，所以出产效率高。

2.

成批出产的齿坯加工

成批出产齿坯时，常选用“车一拉一车”的工艺计划

(1)以齿坯外圆或轮毅定位，精车外圆、端面和内孔。

(2)以端面支承拉孔(或花键孔)。

(3)以孔定位精车外圆及端面等。

这种计划可由卧式车床或转塔车床及拉床实现。它的特点是加工质量安稳，出产效率较高。

当齿坯孔有台阶或端面有槽时，能够充分利用转塔车床上的多刀来进行多工位加工，在转塔车床上一次完成齿坯的加工。

7轮齿加工办法

齿轮齿圈的齿形加工是整个齿轮加工的中心。齿轮加工有许多工序，这些都是为齿形加工服务的，其意图在于终究获得符合精度要求的齿轮。

按照加工原理，齿形可分为成形法和展成法。成形法是用与被切齿轮齿槽形状相符的成形刀具切出齿面的办法，如铣齿、拉齿和成型磨齿等。

展成法是齿轮刀具与工件按齿轮副的啮合关系作展成运动切出齿面的办法，如滚齿、插齿、剃齿、磨齿和珩齿等。

齿形加工计划的挑选，首要取决于齿轮的精度等级、结构形状、出产类型及出产条件，关于不同的精度等级的齿轮，常用的齿形加工计划如下：

（1）8级精度以下齿轮

调质齿轮用滚齿或插齿就能满足要求。关于淬硬齿轮可选用：滚（插）齿—齿端加工—淬火—校对孔的加工计划。但淬火前齿形加工精度应进步一级。

（2）6-7级精度齿轮

关于淬硬齿轮可选用：粗滚齿—精滚齿—齿端加工—精剃齿—外表淬火—校对基准—珩齿。

（3）5级精度以上齿轮

一般选用：粗滚齿—精滚齿—齿端加工—淬火—校对基准—粗磨齿—精磨齿。磨齿是现在齿形加工中精度蕞高，外表粗糙度值蕞小的加工办法，蕞高精度可达3-4级。

1.

铣齿

齿轮精度等级：9级以下

齿面粗糙度Ra：6.3~3.2μm

适用范围：单件修配出产中，加工低精度的外圆柱齿轮、齿条、锥齿轮、蜗轮

2.

拉齿

齿轮精度等级：7级

齿面粗糙度Ra：1.6~0.4μm

适用范围：大批量出产7级内齿轮，外齿轮拉刀制作复杂，故少用

3.

滚齿

齿轮精度等级：8~7级

齿面粗糙度Ra：3.2~1.6μm

适用范围：各种批量出产中，加工中等质量外圆柱齿轮及蜗轮

4.

插齿

齿轮精度等级：8~7级

齿面粗糙度Ra：1.6μm

适用范围：各种批量出产中，加工中等质量的内、外圆柱齿轮、多联齿轮及小型齿条

5.

滚（或插）齿—淬火—珩齿

齿轮精度等级：8~7级

齿面粗糙度Ra：0.8~0.4μm

适用范围：用于齿面淬火的齿轮

车刀品种和用处

一、车刀是运用较广的一种单刃刀具，也是学习、剖析各类刀具的基础。 车刀用于各种车床上，加工外圆、内孔、端面、螺纹、车槽等。 车刀按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。其中可转位车刀的运用日益广泛，在车刀中所占比例逐步添加。  

二、硬质合金焊接车刀 所谓焊接式车刀，就是在碳刚刀杆上按刀具几何视点的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选择的几何参数刃磨后运用的车刀。  

三、机夹车刀 机夹车刀是选用普通刀片，用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上运用的车刀。此类刀具有如下特点：

（1）刀片不通过高温焊接，防止了因焊接而引起的刀片硬度下降、发生裂纹等缺点，进步了刀具的耐用度。

（2）由于刀具耐用度进步，运用时间较长，换刀时间缩短，进步了生产功率。

（3）刀杆可重复运用，既节省了钢材又进步了刀片的利用率，刀片由制作厂家收回再制，进步了经济效益，降低了刀具本钱。

（4）刀片重磨后，尺度会逐步变小，为了康复刀片的作业方位，往往在车刀结构上设有刀片的调整机构，以添加刀片的重磨次数。

（5）压紧刀片所用的压板端部，数控刀具品牌，能够起断屑器效果。  

四、可转位车刀 可转位车刀是运用可转位刀片的机夹车刀。一条切削刃用钝后可*转位换成相邻的新切削刃，即可持续作业，直到刀片上一切切削刃均已用钝，刀片才作废收回。替换新刀片后，车刀又可持续作业。

1．可转位刀具的长处 与焊接车刀相比，可转位车刀具有下述长处:

（1）刀具寿命高 由于刀片防止了由焊接和刃磨高温引起的缺点，刀具几何参数完全由刀片和刀杆槽确保，切削性能安稳，然后进步了刀具寿命。

（2）生产功率高 由于机床操作工人不再磨刀，可大大削减停机换刀等辅助时间。

（3）有利于推广新技术、新工艺 可转位刀有利于推广运用涂层、陶瓷等新式刀具资料。

（4）有利于降低刀具本钱 由于刀杆运用寿命长，大大削减了刀杆的耗费和库存量，简化了刀具的管理作业，降低了刀具本钱。

2．可转位车刀刀片的夹紧特点与要求

（1）定位精度高 刀片转位或替换新刀片后，刀尖方位的改变应在工件精度允许的范围内。

（2）刀片夹紧可靠 应确保刀片、刀垫、刀杆接触面紧密贴合，经得起冲击和振荡，但夹紧力也不宜过大，应力分布应均匀，以免压碎刀片。

（3）排屑流通刀片前面上蕞好无障碍，确保切屑排出流通，并简略观察。

（4）运用便利转化刀刃和替换新刀片便利、*。对小尺度刀具结构要紧凑。 在满意以上要求时，尽可能使结构简略，制作和运用便利。  

五、成形车刀 成形车刀是加工回转体成形外表的**刀具，其刃形是依据工件廓形设计的，可用在各类车床上加工内外回转体的成形外表。 用成形车刀加工零件时可一次构成零件外表，操作简便、生产率高，加工后能到达公差等级IT8～IT10、粗糙度为10～5μm，并能确保较高的互换性。但成形车刀制作较复杂、本钱较高，刀刃作业长度较宽，故易引起振荡。 成形车刀首要用在加工批量较大的中、小尺度带成形外表的零件。  

    工欲善其事，必先利其器，为了在车床上做**的切削，正确地预备和运用刀具是很重要的作业。不同的作业需要不同形状的车刀，切削不同的资料要求刀口具不同的刀角，车刀和作业物的方位和速度应有必定相对的关系，车刀自身也应具有足够的硬度、强度并且耐磨、耐热。因而，怎么选择车刀资料，刀具视点之研磨都是重要的考虑因素。  

车刀的品种和用处

    刀具原料的改进和开展是今天金属加工开展的重要课题之一，由于**的刀具资料能有用、*的完结切削作业，并坚持**的刀具寿命。一般常用车刀原料有下列几种：

1高碳钢： 高碳钢车刀是由含碳量0.8%~1.5%之间的一种碳钢，通过淬火硬化后运用，因切削中的冲突四很简略回火软化，被高速钢等其它刀具所取代。一般仅合适于软金属资料之切削，常用者有SK1，SK2、、、、SK7等。  

2 高速钢： 高速钢为一种钢基合金俗称白车刀，含碳量0.7~0.85%之碳钢中参加W、Cr、V及Co等合金元素而成。例如18-4-4高速钢资料中含有18%钨、4%铬以及4%钒的高速钢。高速钢车刀切削中发生的冲突热可高达至6000C，合适转速1000rpm以下及螺纹之车削，一般常用高速钢车刀如SKH2、SKH4A、SKH5、SKH6、SKH9等。  

3 非铸铁合金刀具： 此为钴、铬及钨的合金，因切削加工很难，以铸造成形制作，数控刀具知识，故又名超硬铸合金，蕞具代表者为stellite，其刀具耐性及耐磨性及佳，在8200C温度下其硬度仍不受影响，抗热程度远**出高速钢，合适高速及较深之切削作业。  

4烧结碳化刀具： 碳化刀具为粉未冶金的产品，碳化钨刀具首要成分为50%~90%钨，并参加钛、钼、钽等以钴粉作为结合剂，再经加热烧结完结。碳化刀具的硬度较任何其它资料均高，有较硬高碳钢的三倍，适用于切削较硬金属或石材，因其原料脆硬，故只能制成片状，再焊于较具耐性之刀柄上，如此刀刃钝化或崩裂时，能够替换另一刀口或换新刀片，这种够车刀称为放弃式车刀。  

碳化刀具依国际标准(ISO)其切削性质的不同，分成P、M、K三类，并别离以蓝、黄、红三种色彩来标识： P类适于切削钢材，有P01、P10、P20、P30、P40、P50六类，P01为高速精车刀，号码小，耐磨性较高，P50为低速粗车刀，号码大，耐性高，刀柄涂蓝色以辨认之。 K类适于切削石材、铸铁等脆硬资料，有K01、K10、K20、K30、K40五类，K01为高速精车刀，K40为低速粗车刀，此类刀柄涂以红色以辨认。 M类介于P类与K类之间，适于切削耐性较大的资料如不?袗?等，此类刀柄涂以黄色来辨认之。

5 陶瓷车刀： 陶瓷车刀是由氧化吕粉未，添加少量元素，再经由高温烧结而成，其硬度、抗热性、切削速度比碳化钨高，可是由于质脆，故不适用于非连续或重车削，只合适高速精削。  

6 钻石刀具：作稿级外表加工时，可运用圆形或外表有刃缘的工业用钻石来进行光制。可得到更为润滑的外表，首要用来做铜合金或轻合金的精细车削，在车削时有必要运用高速度，蕞低需在60~100m/min，一般在200~300m/min。  

7 氧化硼：立方晶氧化硼(CBN)是近年来推广的资料，硬度与耐磨性仅次于钻石，此刀具适用于加工坚固、耐磨的铁族合金和镍基合金、钴基合金。  

车刀形状及运用情形