數(shù)控刀具選擇

1、河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 淺析加工材料與刀具選擇 系（分院） 機(jī)電工程系學(xué)生姓名 李鵬飛學(xué) 號(hào) 1210103039專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 數(shù)控技術(shù)指導(dǎo)教師 苗志毅 2014 年11月16日 18河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系（分院）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)姓 名李鵬飛專(zhuān) 業(yè)數(shù)控技術(shù)班 級(jí)121畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目淺析加工材料與刀具的選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題的目的與意義本設(shè)計(jì)的目的是對(duì)數(shù)控加工中刀具的研究，通過(guò)這樣的方式可以了解到三年的學(xué)習(xí)中對(duì)刀具以及材料方面理論知識(shí)的掌握情況，并且對(duì)數(shù)控刀具未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的展望。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的資料收集情況（含指定參考資料）1鄧建新，趙軍。數(shù)控刀具材料選用手冊(cè)M

2、。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005-4,135-1512徐宏海。數(shù)控機(jī)床刀具及其應(yīng)用M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008-8,23-353胡建新。數(shù)控加工工藝與刀具夾具M(jìn)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010-4,57-151畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃第一階段，11月06日至11月10日，整理資料第二階段，11月10日至11月12日，進(jìn)行設(shè)計(jì)第三階段，11月12日至05月15日，寄交審核接受任務(wù)日期 年 月 日要求完成日期 年 月 日學(xué) 生簽名： 年 月 日指導(dǎo)教師簽名：年 月 日 系（分院）主任（院長(zhǎng)）簽名：年 月 日淺析加工材料與刀具的選擇李鵬飛摘要：近年來(lái)，快速發(fā)展的數(shù)控機(jī)加工工藝技術(shù)促進(jìn)了數(shù)控

3、刀具結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)科研和新產(chǎn)品的研發(fā)。世界各大廠商生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床用刀具種類(lèi)、規(guī)格繁多，數(shù)量龐大，往往令人眼花繚亂，不得要領(lǐng)?，F(xiàn)將有關(guān)數(shù)控刀具科普性知識(shí)和近幾年來(lái)數(shù)控刀具材料、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等領(lǐng)域就其精要，在此簡(jiǎn)要分述，以便利用先進(jìn)刀具技術(shù)為加工服務(wù)。 關(guān)鍵字：數(shù)控刀具的分類(lèi)、數(shù)控刀具的特點(diǎn)、數(shù)控刀具的選擇。近年來(lái)，快速發(fā)展的數(shù)控機(jī)加工工藝技術(shù)促進(jìn)了數(shù)控刀具結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)科研和新產(chǎn)品的研發(fā)。世界各大廠商生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床用刀具種類(lèi)、規(guī)格繁多，數(shù)量龐大，往往令人眼花繚亂，不得要領(lǐng)?，F(xiàn)將有關(guān)數(shù)控刀具科普性知識(shí)和近幾年來(lái)數(shù)控刀具材料、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等領(lǐng)域就其精要，在此簡(jiǎn)要分述，以便利用先進(jìn)刀具技術(shù)為數(shù)控加工服務(wù)。一、數(shù)控刀具

4、材料的發(fā)展現(xiàn)狀（一）數(shù)控刀具的發(fā)展史 金屬切削的發(fā)展史，從某種意義上說(shuō)，可歸納為刀具材料的發(fā)展史刀具材料的發(fā)展史，實(shí)際上就是不斷提高刀具材料耐熱性能的過(guò)程刀具的發(fā)展在人類(lèi)進(jìn)步的歷史上占有重要的地位。中國(guó)早在公元前28-前20世紀(jì)，就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國(guó)后期（公元前三世紀(jì)），由于掌握了滲碳技術(shù)，制成了銅質(zhì)刀具。當(dāng)時(shí)的鉆頭和鋸，與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。然而，刀具的快速發(fā)展史在18世紀(jì)后期，伴隨蒸汽機(jī)等機(jī)器的發(fā)展而來(lái)的。1783年，法國(guó)的勒內(nèi)首先制出銑刀。1792年，英國(guó)的莫茲利制出絲錐和板牙。有關(guān)麻花鉆的發(fā)明最早的文獻(xiàn)記載是在1822年，但直到1864年才作為商品

5、生產(chǎn)。那時(shí)的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為5米/分。1868年，英國(guó)的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年，美國(guó)的泰勒和.懷特發(fā)明高速鋼。1923年，德國(guó)的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。在采用合金工具鋼時(shí)，刀具的切削速度提高到約8米/分，采用高速鋼時(shí)，又提高兩倍以上，到采用硬質(zhì)合金時(shí)，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。由于高速鋼和硬質(zhì)合金的價(jià)格比較昂貴，刀具出現(xiàn)焊接和機(jī)械夾固式結(jié)構(gòu)。1949-1959年間，美國(guó)開(kāi)始在車(chē)刀上采用可轉(zhuǎn)位刀片，不久即應(yīng)用在銑刀和其他刀具上。1938年，德國(guó)徳古薩公司取得關(guān)于陶瓷刀具的專(zhuān)利。1972年，美國(guó)通用電氣公司

6、生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學(xué)氣相沉積法，生產(chǎn)碳化鈦涂層硬質(zhì)合金刀片的專(zhuān)利。1972年，美國(guó)的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法，在硬質(zhì)合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質(zhì)層。表面涂層方法把基本材料的高強(qiáng)度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結(jié)合起來(lái)，從而使這種復(fù)合材料具有更好的切削性能。1952年美國(guó)麻省理工大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控車(chē)床，1958年由美國(guó)卡尼.特雷克公司首先研制成功第一臺(tái)數(shù)控加工中心。當(dāng)時(shí)的數(shù)控刀具多為高速鋼刀體配合可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片，這在當(dāng)時(shí)是最先進(jìn)的刀具技術(shù)。隨后的數(shù)控刀具材料的

7、發(fā)展即是硬質(zhì)合金、金剛石、立方氮化硼、陶瓷以及涂層刀具-與切削刀具材料的發(fā)展一（二）、數(shù)控刀具材料的近況近年來(lái)，數(shù)控刀具材料基礎(chǔ)研究和新產(chǎn)品的成果集中應(yīng)用在高速（超高速）、硬質(zhì)（含耐熱、難加工）、干式、精細(xì)（超精）數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)領(lǐng)域。刀具材料新產(chǎn)品的研發(fā)在超硬材料（金剛石、表面改性涂層材料、TiC基類(lèi)金屬陶瓷、立方氮化硼、Al2O3、Si3N4基類(lèi)陶瓷），W、Co類(lèi)涂層和細(xì)顆粒（超細(xì)顆粒）硬質(zhì)合金基體及含Go類(lèi)粉末冶金高速鋼等領(lǐng)域進(jìn)展速度較快。二、刀具材料的分類(lèi)數(shù)控加工刀具可分為常規(guī)刀具和模塊化刀具兩大類(lèi)。模塊化刀具是發(fā)展方向。發(fā)展模塊化刀具的主要優(yōu)點(diǎn)：減少換刀停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)加工時(shí)間；加

8、快換刀及安裝時(shí)間，提高小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性；提高刀具的標(biāo)準(zhǔn)化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；擴(kuò)大刀具的利用率，充分發(fā)揮刀具的性能；有效地消除刀具測(cè)量工作的中斷現(xiàn)象，可采用線外預(yù)調(diào)。事實(shí)上，由于模塊刀具的發(fā)展，數(shù)控刀具已形成了三大系統(tǒng)，即車(chē)削刀具系統(tǒng)、鉆削刀具系統(tǒng)和鏜銑刀具系統(tǒng)。（一）、從結(jié)構(gòu)上可分為 1、整體式。2、鑲嵌式可分為焊接式和機(jī)夾式。機(jī)夾式根據(jù)刀體結(jié)構(gòu)不同，分為可轉(zhuǎn)位和不轉(zhuǎn)位。3、減振式當(dāng)?shù)毒叩墓ぷ鞅坶L(zhǎng)與直徑之比較大時(shí)，為了減少刀具的振動(dòng)，提高加工精度，多采用此類(lèi)刀具。 （二）、從制造所采用的材料上分1、高速鋼刀具通用型高速鋼刀具 通用型高速鋼。一般可分鎢鋼、鎢鉬鋼兩類(lèi)

9、。這類(lèi)高速鋼含加(C)為0.70.9。按鋼中含鎢量的不同，可分為含W為12或18的鎢鋼，含W為6或8的鎢鉬系鋼，含W為2或不含W的鉬鋼。通用型高速鋼具有一定的硬度(63-66HRC)和耐磨性、高的強(qiáng)度和韌性、良好的塑性和加工工藝性，因此廣泛用于制造各種復(fù)雜刀具。鎢鋼：通用型高速鋼鎢鋼的典型牌號(hào)為W18Cr4V，(簡(jiǎn)稱(chēng)W18)，具有較好的綜合性能，在6000C 時(shí)的高溫硬度為48.5HRC，可用于制造各種復(fù)雜刀具。它有可磨削性好、脫碳敏感性小等優(yōu)點(diǎn)，但由于碳化物含量較高，分布較不均勻，顆粒較大，強(qiáng)度和韌性不高。鎢鉬鋼：是指將鎢鋼中的一部分鎢用鉬代替所獲得的一種高速鋼。鎢鉬鋼的典型牌號(hào)是W6Mo5

10、Cr4V2，(簡(jiǎn)稱(chēng)M2)。M2的碳化物顆粒細(xì)小均勻，強(qiáng)度、韌性和高溫塑性都比W18Cr4V好。另一種鎢鉬鋼為W9Mo3Cr4V(簡(jiǎn)稱(chēng)W9)，其熱穩(wěn)定性略高于M2鋼，抗彎強(qiáng)度和韌性都比W6M05Cr4V2好，具有良好的可加工性能。 高性能高速鋼刀具高性能高速鋼是指在通用型高速鋼成分中再增加一些含碳量、含釩量及添加Co、Al等合金元素的新鋼種，從而可提高它的耐熱性和耐磨性。主要有以下幾大類(lèi)： 高碳高速鋼。高碳高速鋼（如95W18Cr4V），常溫和高溫硬度較高，適于制造加工普通鋼和鑄鐵、耐磨性要求較高的鉆頭、鉸刀、絲錐和銑刀等或加工較硬材料的刀具，不宜承受大的沖擊。 高釩高速鋼。典型牌號(hào)，如，W12

11、Cr4V4Mo，（簡(jiǎn)稱(chēng)EV4），含V提高到3一5，耐磨性好，適合切削對(duì)刀具磨損極大的材料，如纖維、硬橡膠、塑料等，也可用于加工不銹鋼、高強(qiáng)度鋼和高溫合金等材料。 鈷高速鋼。屬含鈷超硬高速鋼，典型牌號(hào)，如，W2Mo9Cr4VCo8 ，(簡(jiǎn)稱(chēng)M42)，有很高的硬度，其硬度可達(dá)69-70HRC，適合于加工高強(qiáng)度耐熱鋼、高溫合金、鈦合金等難加工材料，M42可磨削性好，適于制作精密復(fù)雜刀具，但不宜在沖擊切削條件下工作。 鋁高速鋼。屬含鋁超硬高速鋼，典型牌號(hào)，如，W6Mo5Cr4V2Al，(簡(jiǎn)稱(chēng)501)，6000C時(shí)的高溫硬度也達(dá)到54HRC，切削性能相當(dāng)于M42，適宜制造銑刀、鉆頭、鉸刀、齒輪刀具、拉刀

12、等，用于加工合金鋼、不銹鋼、高強(qiáng)度鋼和高溫合金等材料。 氮超硬高速鋼。典型牌號(hào)，如，W12M03Cr4V3N，簡(jiǎn)稱(chēng)(V3N)，屬含氮超硬高速鋼，硬度、強(qiáng)度、韌性與M42相當(dāng)，可作為含鈷高速鋼的替代品，用于低速切削難加工材料和低速高精加工。高速鋼通常是型坯材料，韌性較硬質(zhì)合金好，硬度、耐磨性和紅硬性較硬質(zhì)合金差，不適于切削硬度較高的材料，也不適于進(jìn)行高速切削。高速鋼刀具使用前需生產(chǎn)者自行刃磨，且刃磨方便，適于各種特殊需要的非標(biāo)準(zhǔn)刀具。2、硬質(zhì)合金刀具 硬質(zhì)合金刀片切削性能優(yōu)異，在數(shù)控車(chē)削中被廣泛使用。硬質(zhì)合金刀片有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格系列產(chǎn)品，具體技術(shù)參數(shù)和切削性能由刀具生產(chǎn)廠家提供。硬質(zhì)合金刀片按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

13、分為三大類(lèi)：P類(lèi)，M類(lèi)，K類(lèi)。P類(lèi)適于加工鋼、長(zhǎng)屑可鍛鑄鐵（相當(dāng)于我國(guó)的YT類(lèi)）。M類(lèi)適于加工奧氏體不銹鋼、鑄鐵、高錳鋼、合金鑄鐵等（相當(dāng)于我國(guó)的YW類(lèi)）。M-S類(lèi)適于加工耐熱合金和鈦合金。K類(lèi)適于加工鑄鐵、冷硬鑄鐵、短屑可鍛鑄鐵、非鈦合金（相當(dāng)于我國(guó)的YG類(lèi)）。K-N類(lèi)適于加工鋁、非鐵合金。K-H類(lèi)適于加工淬硬材料。3、涂層刀具它是在韌性較好的硬質(zhì)合金基體上，或在高速鋼刀具基體上，涂覆一薄層耐磨性好的難溶金屬化合物而獲得的，涂層刀具具有較高的抗氧化性能和粘結(jié)性能，因而有較好的耐磨性和抗月洼磨損能力，有較小的摩擦系數(shù)?？山档颓邢鲿r(shí)的切削力及切削溫度，可提高刀具壽命。但也存在著鋒利性，韌性，抗剝

14、落性，抗崩性能差及價(jià)格昂貴的問(wèn)題。根據(jù)涂層方法不同，涂層刀具可分為化學(xué)氣相沉積(CVD)涂層刀具和物理氣相沉積(PVD)涂層刀具。涂層硬質(zhì)合金刀具一般采用化學(xué)氣相沉積法，沉積溫度在1000左右。涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法，沉積溫度在500左右；根據(jù)涂層刀具基體材料的不同，涂層刀具可分為硬質(zhì)合金涂層刀具、高速鋼涂層刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金剛石和立方氮化硼)上的涂層刀具等。根據(jù)涂層材料的性質(zhì)，涂層刀具又可分為兩大類(lèi)，即“硬”涂層刀具和 軟”涂層刀具?！坝病蓖繉拥毒咦非蟮闹饕繕?biāo)是高的硬度和耐磨性，其主要優(yōu)點(diǎn)是硬度高、耐磨性能好，典型的是TiC和TiN涂層?！败洝蓖繉拥毒咦非蟮哪繕?biāo)是

15、低摩擦系數(shù)，也稱(chēng)為自潤(rùn)滑刀具，它與工件材料的摩擦系數(shù)很低，只有0.1左右，可減小粘接，減輕摩擦，降低切削力和切削溫度。最近開(kāi)發(fā)了納米涂層 (Nanoeoating)刀具。這種涂層刀具可采用多種涂層材料的不同組合 (如金屬金屬、金屬陶瓷、陶瓷陶瓷等)，以滿(mǎn)足不同的功能和性能要求。設(shè)計(jì)合理的納米涂層可使刀具材料具有優(yōu)異的減摩抗磨功能和自潤(rùn)滑性能，適合于高速干切削。4、陶瓷刀具陶瓷刀具的性能特點(diǎn)如下：硬度高、耐磨性能好：陶瓷刀具的硬度雖然不及PCD和PCBN高，但大大高于硬質(zhì)合金和高速鋼刀具，達(dá)到93-95HRA。陶瓷刀具可以加工傳統(tǒng)刀具難以加工的高硬材料，適合于高速切削和硬切削。耐高溫、耐熱性好：

16、陶瓷刀具在1200以上的高溫下仍能進(jìn)行切削。陶瓷刀具具有很好的高溫力學(xué)性能， A12O3陶瓷刀具的抗氧化性能特別好，切削刃即使處于赤熱狀態(tài)，也能連續(xù)使用。因此，陶瓷刀具可以實(shí)現(xiàn)干切削，從而可省去切削液?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好：陶瓷刀具不易與金屬產(chǎn)生粘接，且耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好，可減小刀具的粘接磨損。摩擦系數(shù)低：陶瓷刀具與金屬的親合力小，摩擦系數(shù)低，可降低切削力和切削溫度。陶瓷刀具有應(yīng)用可用于加工鋼，鑄件，車(chē)，銑，、加工也都適用。但其脆性大，抗彎能力低，沖擊性能差，易崩刃，使其使用范圍受到限制，但作為連續(xù)切削用的刀具材料，還是有發(fā)展前景的。5、金剛石刀具金剛石刀具的性能特點(diǎn)：極高的硬度和耐磨性：天然金剛石

17、是自然界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最硬的物質(zhì)。金剛石具有極高的耐磨性，加工高硬度材料時(shí)，金剛石刀具的壽命為硬質(zhì)合金刀具的lO100倍，甚至高達(dá)幾百倍。 具有很低的摩擦系數(shù)：金剛石與一些有色金屬之間的摩擦系數(shù)比其他刀具都低，摩擦系數(shù)低，加工時(shí)變形小，可減小切削力。切削刃非常鋒利：金剛石刀具的切削刃可以磨得非常鋒利，天然單晶金剛石刀具可高達(dá)0.0020.008m，能進(jìn)行超薄切削和超精密加工。具有很高的導(dǎo)熱性能：金剛石的導(dǎo)熱系數(shù)及熱擴(kuò)散率高，切削熱容易散出，刀具切削部分溫度低。具有較低的熱膨脹系數(shù)：金剛石的熱膨脹系數(shù)比硬質(zhì)合金小幾倍，由切削熱引起的刀具尺寸的變化很小，這對(duì)尺寸精度要求很高的精密和超精密加工來(lái)說(shuō)尤為重

18、要。金剛石刀具的應(yīng)用。金剛石(釬焊聚晶、單晶)各類(lèi)刀具已迅速應(yīng)用于高硬度、高強(qiáng)度、難加工及有色金屬切削加工行業(yè)中。6、立方氮化硼刀具有很高的硬度及耐磨性，有較高的熱穩(wěn)定性，可用來(lái)加工高溫合金，化學(xué)惰性很大，與鐵族金屬在1200-1300時(shí)也不易起化學(xué)反應(yīng)，可用于加工淬硬鋼及冷硬鑄鐵，有良好的導(dǎo)熱性，較低的摩擦系數(shù)，目前不僅用于磨具，也逐漸用于車(chē)，鏜，銑，絞等。（三）、從切削工序上可分為車(chē)削刀具分外圓、內(nèi)孔、外螺紋、內(nèi)螺紋，切槽、切端面、切端面環(huán)槽、切斷等。數(shù)控車(chē)床一般使用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具的刀片和刀體都有標(biāo)準(zhǔn)，刀片材料采用硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金以及高速鋼。 數(shù)控車(chē)床機(jī)夾可轉(zhuǎn)位

19、刀具類(lèi)型有外圓刀具、外螺紋刀具、內(nèi)圓刀具、內(nèi)螺紋刀具、切斷刀具、孔加工刀具（包括中心孔鉆頭、鏜刀、絲錐等）。 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具夾固不重磨刀片時(shí)通常采用螺釘、螺釘壓板、杠銷(xiāo)或楔塊等結(jié)構(gòu)。數(shù)控車(chē)床使用的刀具從切削方式上分為三類(lèi)：圓表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔類(lèi)刀具。三、數(shù)控加工刀具的特點(diǎn)數(shù)控刀具與普通機(jī)床上用的刀具實(shí)際沒(méi)有多大區(qū)別，為了達(dá)到高效、多能、快換、經(jīng)濟(jì)的目的，數(shù)控加工刀具與普通金屬切削刀具相比，數(shù)控機(jī)床上用的刀具應(yīng)滿(mǎn)足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求，它們需具有以下特點(diǎn)：（一）刀片或刀具的耐用度及經(jīng)濟(jì)壽命指標(biāo)的合理性。目前生產(chǎn)上通常用刀具耐用度來(lái)評(píng)定刀具的好壞。刀具耐用度

20、愈大，表示刀具切削性能愈好。但是切削一批相同的零件，由于使用的刀具材料及工件材質(zhì)不可能完全相同，再加上刃磨質(zhì)量等一些不能完全嚴(yán)格控制的因素，所以即使在相同條件下，刀具耐用度仍隨機(jī)變動(dòng)。因此在數(shù)控上，除應(yīng)給出刀具耐用度的平均值指標(biāo)外，還應(yīng)給出刀具的可靠指標(biāo)Tp。它已成為選擇刀具的關(guān)鍵性指標(biāo)。通常是規(guī)定可靠度P0.9，即9時(shí)刀具切削時(shí)間為T(mén)0.9。研究表明，當(dāng)耐用度的隨機(jī)變量接近于正態(tài)分布時(shí)，如以耐用度的平均值T作為標(biāo)準(zhǔn)，刀具的可靠性只有50。（二）、刀具或刀片便于切削控制刀具必須能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇技辞邢骺刂啤?shù)控機(jī)床上每一工位設(shè)備上。裝置著許多刀具，切削量大，切屑多，因此，在切削塑性金屬時(shí)，必須

21、控制切屑不纏繞在刀具，工件及工藝裝備上，控制切屑不飛濺，保證操作者安全，不影響切削液噴注，不影響零件的定位和輸送，不劃傷已加工表面，使切屑易于清理，為此，采用卷屑槽或斷屑?jí)K的刀具，或用間隙切削或振動(dòng)切削措施提高斷屑效果。(三）、刀具或刀片幾何參數(shù)和切削參數(shù)的規(guī)范化、典型化。刀具應(yīng)具有較高的精度，包括刀具的形狀精度、刀片及刀柄對(duì)機(jī)床主軸的相對(duì)位置精度、刀片及刀柄的轉(zhuǎn)位及拆裝的重復(fù)精度。刀具切削部分的幾何尺寸變化要小，刀體刀桿和刀片反復(fù)裝卸也應(yīng)能保持精度穩(wěn)定。（四）、刀片、刀柄的定位基準(zhǔn)及自動(dòng)換刀系統(tǒng)要優(yōu)化刀片及刀柄高度的通用化、規(guī)格化、系列化，使刀具應(yīng)能快速或自動(dòng)更換，并需有控制和調(diào)整尺寸的功能

22、或具有刀具磨損的自動(dòng)補(bǔ)償裝置，以減少換刀調(diào)整的停機(jī)時(shí)間。四、數(shù)控刀具的選擇刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響零件的加工質(zhì)量。刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的，應(yīng)根據(jù)機(jī)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(guān)因素正確選用刀具及刀柄。由于數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速及范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通機(jī)床，而且主軸輸出功率較大，因此與傳統(tǒng)加工方法相比，對(duì)數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、強(qiáng)度大、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便。這就要求刀具的結(jié)構(gòu)合理、幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。數(shù)控刀具是提高加工效率的先決條件之一，它的選用取決

23、于被加工零件的幾何形狀、材料狀態(tài)、夾具和機(jī)床選用刀具的剛性。應(yīng)考慮以下方面：（一）、根據(jù)零件材料的切削性能選擇刀具。目前廣泛應(yīng)用的數(shù)控刀具材料主要有金剛石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、涂層刀具、硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具等。刀具材料總牌號(hào)多，其性能相差很大。如，表1-4-2-1各種刀具材料的主要性能指標(biāo)。數(shù)控加工用刀具材料必須根據(jù)所加工的工件和加工性質(zhì)來(lái)選擇。刀具材料的選用應(yīng)與加工對(duì)象合理匹配，切削刀具材料與加工對(duì)象的匹配，主要指二者的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能相匹配，以獲得最長(zhǎng)的刀具壽命和最大的切削加工生產(chǎn)率。表3-3-1各種刀具材料的主要性能指標(biāo)種類(lèi)密度(gcm)耐熱性硬度抗彎強(qiáng)度/MP

24、a熱導(dǎo)率W(m.K)熱膨脹系數(shù)10-6/0C聚晶金剛石3.473.567008009000HV60011002103.1聚晶立方氮化硼3.443.49130015004500HV5008001304.7陶瓷刀具3.15.O12009l95HRA700150015.O38.07.O9.O硬質(zhì)合金鎢鈷類(lèi)14.O15.58008991.5HRA1000235074.587.937.5鎢鈷鈦類(lèi)9.O14.O9008992.5HRA800180020.9628通用合金12.014.01000110092.5HRATiC基合金5.O7.O11009293.5HRA115013508.2高速鋼8.08.86

25、007006270HRC2000450015.O30.O812 （二）、刀具材料與加工對(duì)象的力學(xué)匹配切削刀具與加工對(duì)象的力學(xué)性能匹配問(wèn)題主要是指刀具與工件材料的強(qiáng)度、韌性和硬度等力學(xué)性能參數(shù)要相匹配。具有不同力學(xué)性能的刀具材料所適合加工的工件材料有所不同。刀具材料硬度順序?yàn)椋航饎偸毒吡⒎降鸬毒咛沾傻毒哂操|(zhì)合金高速鋼。刀具材料的抗彎強(qiáng)度順序?yàn)椋焊咚黉撚操|(zhì)合金陶瓷刀具金剛石和立方氮化硼刀具。刀具材料的韌度大小順序?yàn)椋焊咚黉撚操|(zhì)合金立方氮化硼、金剛石和陶瓷刀具。高硬度的工件材料，必須用更高硬度的刀具來(lái)加工，刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，其耐磨性就越好。如，硬質(zhì)合金中含鈷量增多時(shí)，其強(qiáng)度和韌性增加，硬度降低，適合于粗加工；含鈷量減少時(shí)，其硬度及耐磨性增加，適合于精加工。具有優(yōu)良高溫力學(xué)性能的刀具尤其適合于高速切削加工。陶瓷刀具優(yōu)良的高溫性能使其能夠以高的速度進(jìn)行切削，允許的切削速度可比硬質(zhì)合金提高210倍。 （三）、切削刀具材料與加工對(duì)象的化學(xué)性能匹配切削刀具材料與加工對(duì)象的化學(xué)性能匹配問(wèn)題主要是指刀具材料與工件材料化學(xué)親和性、化學(xué)反應(yīng)、擴(kuò)散和溶解等化學(xué)性能參數(shù)要相匹配。材料不同的刀具所