数控刀具设计特征探究论文

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摘要：分析了近几年来数控刀具的特点、刀具材料及结构，未来数控刀具的发展趋势。

关键词：刀具；刀具材料及结构；未来发展趋势

一、数控刀具的设计

目前工具制造商正在制造直径为0.25英寸的此类钻头。带有0.5μm调整机构的高速精密微调镗刀系统也已进入市场。对于高的金属去除率的钛金属类加工，新开发的重切削立铣刀可安装多达72个可转位刀片。这种数控刀具在设计上通过各个刀片的搭接提供各种变化多样的刀具螺旋角和轴向刃倾度。这种变化扰乱了切削加工时的共振，从而可以无共振地进行深度的铣削加工。

二、数控刀具的的分类

(1)根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式：采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式：如复合式刀具，减震式刀具等。

(2)根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化氮化硼刀具，陶瓷刀具等。

(3)从切削工艺上可分为：车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切断、切槽刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。

三、数控刀具的特点

数控刀具与普通机床上用的刀具实际没有多大区别，它们需具有以下特点：

(1)刀具的切削性能必须稳定可靠高。

目前生产上通常用刀具耐用度来评定刀具的好坏。刀具耐用度愈大，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质不可能完全相同，再加上刃磨质量等一些不能完全严格控制的因素，所以即使在相同条件下，刀具耐用度仍随机变动。因此在数控上，除应给出刀具耐用度的平均值指标外，还应给出刀具的可靠指标Tp。它已成为选择刀具的关键性指标。通常是规定可靠度P≥0.9，即9％时刀具切削时间为T0.9。研究表明，当耐用度的随机变量接近于正态分布时，如以耐用度的平均值T作为标准，刀具的可靠性只有50％。

(2)可靠地断屑、排屑。

刀具必须能可靠地断屑或卷屑即切削控制。数控机床上每一工位设备上。装置着许多刀具，切削量大，切屑多，因此，在切削塑性金属时，必须控制切屑不缠绕在刀具，工件及工艺装备上，控制切屑不飞溅，保证操作者安全，不影响切削液喷注，不影响零件的定位和输送，不划伤已加工表面，使切屑易于清理，为此，采用卷屑槽或断屑块的刀具，或用间隙切削或振动切削措施提高断屑效果。

(3)应具有高的精度。

刀具切削部分的几何尺寸变化要小，刀体刀杆和刀片反复装卸也应能保持精度稳定。

(4)快速更换及尺寸预调。

刀具应能快速或自动更换，并需有控制和调整尺寸的功能或具有刀具磨损的自动补偿装置，以减少换刀调整的停机时间。

四、数控刀具的材料

(1)超硬材料领域。

金刚石(钎焊聚晶、单晶)各类刀具已迅速应用于高硬度、高强度、难加工及有色金属切削加工行业中。表面改性涂层材料主要有：TiN、TiCN、TiALN、等，将上述涂层材料用于各种机夹可转位刀片的表面改性涂层处理，满足高速、高寿命切削加工高强度、高硬度等材质工件的生产技术不同要求。

(2)硬质合金材料领城。

硬质合金基体材料为适应各种表面改性涂层材料的涂覆工艺技术要求添加各种微量元素，满足于各种机加3232艺技术对可转位刀片切削性能的要求而发展的；公务员之家

(3)冶金高速钢材料领城

以改进制粉、热压工艺、添加微量元素创新的粉末冶金高速钢材料，制成各种成形拉刀、高速滚刀、丝锥、波纹刃立铣刀等刀具，大量应用于轿车、摩托车、航空发动机、汽轮机等制造行业，加工高强度、高硬度铸铁合金等合金材料工件。根据切削加工技术不同的要求，其表面分别配涂TiN、TiCN等涂层材料，满足高速、高效、硬质精密机加工技术要求。

五、结语

从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，重点解决数控刀具的材料，提高生产效率及加工质量，赢得市场。