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      • 刀具歷史發展
      • 本站編輯:穆格精密工具(杭州)有限公司發布日期:2019-06-07 06:47 瀏覽次數:
      刀具的發展在人類進步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28~前20世紀,就已出現黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質刀具。戰國后期(公元前三世紀),由于掌握了滲碳技術,制成了銅質刀具。當時的鉆頭和鋸,與現代的扁鉆和鋸已有些相似之處。
      然而,刀具的快速發展是在18世紀后期,伴隨蒸汽機等機器的發展而來的。1783年,法國的勒內制出銑刀。1792年,英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關麻花鉆的發明比較早的文獻記載是在1822年,但直到1864年才作為商品生產。
      那時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,英國的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年,美國的泰勒和.懷特發明高速鋼。1923年,德國的施勒特爾發明硬質合金。
      在采用合金工具鋼時,刀具的切削速度提高到約8米/分,采用高速鋼時,又提高兩倍以上,到采用硬質合金時,又比用高速鋼提高兩倍以上,切削加工出的工件表面質量和尺寸精度也大大提高。
      由于高速鋼和硬質合金的價格比較昂貴,刀具出現焊接和機械夾固式結構。1949~1950年間,美國開始在車刀上采用可轉位刀片,不久即應用在銑刀和其他刀具上。1938年,德國德古薩公司取得關于陶瓷刀具的專利。1972年,美國通用電氣公司生產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氣相沉積法,生產碳化鈦涂層硬質合金刀片的專利。1972年,美國的邦沙和拉古蘭發展了物理氣相沉積法,在硬質合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質層。表面涂層方法把基體材料的高強度和韌性,與表層的高硬度和耐磨性結合起來,從而使這種復合材料具有更好的切削性能。
      刀具按工件加工表面的形式可分為五類。加工各種外表面的刀具,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、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀和內表面拉刀等;螺紋加工工具,包括絲錐、板牙、自動開合螺紋切頭、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。此外,還有組合刀具。
      按切削運動方式和相應的刀刃形狀,刀具又可分為三類。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。
      各種刀具的結構都由裝夾部分和工作部分組成。整體結構刀具的裝夾部分和工作部分都做在刀體上;鑲齒結構刀具的工作部分(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。帶孔刀具依靠內孔套裝在機床的主軸或心軸上,借助軸向鍵或端面鍵傳遞扭轉力矩,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,切削時借助夾緊時所產生的摩擦力傳遞扭轉力矩。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焊而成。
      刀具的工作部分就是產生和處理切屑的部分,包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結構、排屑或容儲切屑的空間、切削液的通道等結構要素。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部分,如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、內表面拉刀和絲錐等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑,校準部分的作用是修光已切削的加工表面和引導刀具。
      刀具工作部分的結構有整體式、焊接式和機械夾固式三種。整體結構是在刀體上做出切削刃;焊接結構是把刀片釬焊到鋼的刀體上;機械夾固結構又有兩種,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。硬質合金刀具一般制成焊接結構或機械夾固結構;瓷刀具都采用機械夾固結構。
      刀具切削部分的幾何參數對切削效率的高低和加工質量的好壞有很大影響。增大前角,可減小前刀面擠壓切削層時的塑性變形,減小切屑流經前面的摩擦阻力,從而減小切削力和切削熱。但增大前角,同時會降低切削刃的強度,減小刀頭的散熱體積。
      在選擇刀具的角度時,需要考慮多種因素的影響,如工件材料、刀具材料、加工性質(粗、精加工)等,必須根據具體情況合理選擇。通常講的刀具角度,是指制造和測量用的標注角度在實際工作時,由于刀具的安裝位置不同和切削運動方向的改變,實際工作的角度和標注的角度有所不同,但通常相差很小。
      制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),并不易變形。
      通常當材料硬度高時,耐磨性也高;抗彎強度高時,沖擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性,以及良好的可加工性,現代仍是應用比較廣的刀具材料,其次是硬質合金。
      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在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。
      硬質合金可轉位刀片現在都已用化學氣相沉積法涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復合硬層。正在發展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質合金刀具,也可用于高速鋼刀具,如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質涂層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障壁,使刀具在切削時的磨損速度減慢,涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高1~3倍以上。
      由于在高溫、高壓、高速下,和在腐蝕性流體介質中工作的零件,其應用的難加工材料越來越多,切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應這種情況,刀具的發展方向將是發展和應用新的刀具材料;進一步發展刀具的氣相沉積涂層技術,在高韌性高強度的基體上沉積更高硬度的涂層,更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾;進一步發展可轉位刀具的結構;提高刀具的制造精度,減小產品質量的差別,并使刀具的使用實現比較佳化。
      刀具材料大致分如下幾類:高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼以及聚晶金剛石。
      這里主要提下陶瓷,陶瓷用于切削刀具的時間比硬質合金早,但由于其脆性,發展很慢。但自上世紀70年代以后,還是得到了比較快的發展。陶瓷刀具材料主要有兩大系,即氧化鋁系和氮化硅系。陶瓷作為刀具,具有成本低、硬度高、耐高溫性能好等優點,有很好的前景。

      結構


      編輯
      整體式
      刀體和刀齒制成一體。
      整體焊齒式
      刀齒用硬質合金或其他耐磨刀具材料制成,并釬焊在刀體上。
      鑲齒式
      刀齒用機械夾固的方法緊固在刀體上。這種可換的刀齒可以是整體刀具材料的刀頭,也可以是焊接刀具材料的刀頭。刀頭裝在刀體上刃磨的銑刀稱為體內刃磨式;刀頭在夾具上單刃磨的稱為體外刃磨式。
      可轉位式
      (見可轉位刀具):這種結構已廣泛用于面銑刀、立銑刀和三面刃銑刀等。

      常見問題


      編輯
      尺寸不夠精準: 解決方法:
      1.過度切削 減低切削時的深度及寬度
      2.機器或固定具缺乏準度 修理機器及固定具
      3.機器或固定具缺乏剛性 改變機器\固定具或是切削設定
      4.刃數太少 使用多刃端銑刀
      銑刀發展很快,業內人稱是旋轉類刀具,如圖所示只是整體硬質合金銑刀,其實,現在更多的銑刀應用在孔加工和型腔加工,這種銑刀大多是安裝刀片的!

      銑削

      了解銑刀,就要先了解銑削知識
      在優化銑削效果時,銑刀的刀片是另一個重要因素,在任何一次銑削時如果同時參加切削的刀片數多于一個是優點,但同時參加切削的刀片數太多就是缺點,在切削時每一個切削刃不可能同時切削,所要求的功率和參加切削的切削刃多少有關,就切屑形成過程,切削刃負載以及加工結果來說,銑刀相對于工件的位置起到了重要作用。在面銑時,用一把比切削寬度大約大30%的銑刀并且將銑刀位置在接近于工件的中心,那么切屑厚度變化不大。在切入切出的切屑厚度比在中心切削時的切削厚度稍稍薄一些。
      為了確保使用足夠高的平均切屑厚度/每齒進給量,必須正確地確定適合于該工序的銑刀刀齒數。銑刀的齒距是有效切削刃之間的距離??筛鶕@個值將銑刀分為3個類型——密齒銑刀、疏齒銑刀、特密齒銑刀。
      和銑削的切屑厚度有關的還有面銑刀的主偏角,主偏角是刀片主切削刃和工件表面之間的夾角,主要有45度、90度角和圓形刀片,切削力的方向變化隨著主偏角的不同將發生很大的變化:主偏角為90度的銑刀主要產生徑向力,作用在進給方向,這意味著被加工表面將不承受過多的壓力,對于銑削結構較弱的工件是比較可靠。
      主偏角為45度的銑刀其徑向切削力和軸向大致是相等的,所以產生的壓力比較均衡,對機床功率的要求也比較低,特別適合于銑削產生崩碎切屑的短屑材料工件。

      種類用途

      大體上分為:
      1.平頭銑刀,進行粗銑,去除大量毛坯,小面積水平平面或者輪廓精銑;
      2.球頭銑刀,進行曲面半精銑和精銑;小刀可以精銑陡峭面/直壁的小倒角。
      3.平頭銑刀帶倒角,可做粗銑去除大量毛坯,還可精銑細平整面(相對于陡峭面)小倒角。
      4.成型銑刀,包括倒角刀,T形銑刀或叫鼓型刀,齒型刀,內R刀。
      5.倒角刀,倒角刀外形與倒角形狀相同,分為銑圓倒角和斜倒角的銑刀。
      6.T型刀,可銑T型槽;
      7.齒型刀,銑出各種齒型,比如齒輪。
      8.粗皮刀,針對鋁銅合金切削設計之粗銑刀,可快速加工.

      銑削方式

      相對于工件的進給方向和銑刀的旋轉方向有兩種方式:
      靠前種是順銑,銑刀的旋轉方向和切削的進給方向是相同的,在開始切削時銑刀就咬住工件并切下比較后的切屑。
      第二種是逆銑,銑刀的旋轉方向和切削的進給方向是相反的,銑刀在開始切削之前必須在工件上滑移一段,以切削厚度為零開始,到切削結束時切削厚度達到比較大。
      在三面刃銑刀、某些立銑或面銑時,切削力有不同方向。面銑時,銑刀正好在工件的外側,切削力的方向更應特別注意。順銑時,切削力將工件壓向工作臺,逆銑時切削力使工件離開工作臺。
      由于順銑的切削效果比較好,通常推薦順銑,只有當機床存在螺紋間隙問題或者有順銑解決不了的問題時,才考慮逆銑。
      在理想狀況下,銑刀直徑應比工件寬度大,銑刀軸心線應該始終和工件中心線稍微離開一些距離。當刀具正對切削中心放置時,極易產生毛刺。切削刃進入切削和退出切削時徑向切削力的方向將不斷變化,機床主軸就可能振動并損壞,刀片可能碎裂而加工表面將十分粗糙,銑刀稍微偏離中心,切削力方向將不再波動——銑刀將會獲得一種預載荷。我們可以把中心銑削比做在馬路中心開車。
      銑刀刀片每一次進入切削時,切削刃都要承受沖擊載荷,載荷大小取決于切屑的橫截面、工件材料和切削類型。切入切出時,切削刃和工件之間是否能正確咬合是一個重要方向。
      當銑刀軸心線完全位于工件寬度外側時,在切入時的沖擊力是由刀片最外側的刀尖承受的,這將意味著最初的沖擊載荷由刀具最敏感的部位承受。銑刀最后也是以刀尖離開工件,也就是說刀片從開始切削到離開,切削力一直作用在最外側的刀尖上,直到沖擊力卸荷為止。當銑刀的中心線正好位于工件邊緣線上時,當切屑厚度達到最大時刀片脫離切削,在切入切出時沖擊載荷達到比較大。當銑刀軸心線位于工件寬度之內時,切入時的比較初沖擊載荷沿切削刃由距離比較敏感刀尖較遠的部位
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