刀具技術(shù)特別是刀具材料的進(jìn)步對(duì)高速切削加工的發(fā)展起了很大的作用乓托。在高速切削領(lǐng)域嗡吸，當(dāng)前主要使用金屬陶瓷、陶瓷旭绝、涂層和超硬材料四類刀具绷荔，它們各有其特性和應(yīng)用范圍并相互補(bǔ)充。其中涂層刀具發(fā)展最快而且在高速切削領(lǐng)域有巨大應(yīng)用潛力桨皂，目前在全部刀具中已占有50%以上的比重茄码。
　　
　　超硬材料刀具在高速切削領(lǐng)域獨(dú)占優(yōu)勢，其實(shí)際應(yīng)用與日俱增衰屡。在這類刀具中PCD（聚晶金剛石）刀具是高速切削鋁合金和非金屬材料的最佳選擇构韵，而金剛石涂層刀具則不僅已經(jīng)實(shí)用化且增長勢頭很猛；PCBN(立方氮化硼聚晶產(chǎn)品)刀具適于以更高速度切削鑄鐵趋艘、淬硬鋼等材料疲恢，CBN(立方氮化硼)涂層刀具也有望在近期取得重大技術(shù)突破。
　　
　　為了使高速切削刀具有足夠的使用壽命和低的切削力瓷胧，應(yīng)根據(jù)不同的工件材料選擇最佳的刀具幾何角度显拳。與普通切削相比，高速切削刀具前角一般要小一些甚至是負(fù)前角抖单，后角要稍大一點(diǎn)萎攒，且常采用修圓或倒角刀尖來增大刀前角，以防止刀尖處的熱磨損矛绘。由于進(jìn)行高速切削的旋轉(zhuǎn)刀具要在很高的轉(zhuǎn)速下工作，離心力問題非常突出，故要求其刀體結(jié)構(gòu)和刀片夾緊結(jié)構(gòu)應(yīng)十分可靠货矮，同時(shí)需要在動(dòng)平衡儀上經(jīng)過嚴(yán)格的動(dòng)平衡羊精，最好能進(jìn)一步安裝在機(jī)床上與主軸組件一起進(jìn)行動(dòng)平衡。
　　
　　在普通轉(zhuǎn)速下刀具與主軸間廣泛采用的7：24錐聯(lián)結(jié)囚玫，當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)太汹，由于實(shí)心錐柄不能像主軸孔那樣受離心力作用發(fā)生“脹大”，兩者之間出現(xiàn)間隙會(huì)導(dǎo)致刀具在錐孔內(nèi)擺動(dòng)方较，從而引起刀具的軸向定位誤差和破壞結(jié)構(gòu)的動(dòng)平衡窗项。為了克服這種聯(lián)結(jié)高速性能差的缺點(diǎn)，相繼開發(fā)出了一些適合高速切削的聯(lián)結(jié)方式衷求，如：HSK工具系統(tǒng)和Capto工具系統(tǒng)帮声。
　　
　　下面詳細(xì)介紹刀具、刀柄及切削用量的選取搞督。
　　
1 刀具材料
　　
　　要實(shí)現(xiàn)高速切削专散，刀具材料是關(guān)鍵。高速切削材料主要有硬質(zhì)合金胚搂、涂層刀具喉隙、金屬陶瓷、陶瓷脐炼、立方氮化硼和金剛石刀具畏帖。它們各有優(yōu)點(diǎn)，適合不同的工件材料和不同的切削速度范圍丁恭。必須注意的是刀具材料和工件材料副之間有一個(gè)適配性問題曹动，即一種刀具材料與工件材料時(shí)性能良好，但加工另一種工件材料時(shí)卻不理想涩惑，換句話說仁期，不存在一種萬能刀具材料可適用于所有工件材料的高速加工。
　　
　　高速切削刀具材料必須根據(jù)所加工的工件材料和加工性質(zhì)來選擇竭恬。一般而言跛蛋，陶瓷刀具、涂層刀具及CBN刀具適合于加工鋼鐵等黑色金屬的高速加工痊硕；PCD刀具適合于對(duì)鋁赊级、鎂、銅等有色金屬高速加工岔绸。表中列出了上述刀具材料所適合加工的一些工件材料理逊。
　　

陶瓷刀具已應(yīng)用于加工各種鑄鐵、鋼件盒揉、熱噴涂噴焊材料晋被、鎳基高溫合金等
　　

　　金剛石刀具適合于加工非金屬材料兑徘、有色金屬及其合金。由于金剛石的熱穩(wěn)定性差彪趣，切削溫度達(dá)到800℃時(shí)嘹征，就會(huì)失去其硬度。因?yàn)榻饎偸丸F有很強(qiáng)的化學(xué)親和力拌微，在高溫下鐵原子容易與碳原子相互作用使其轉(zhuǎn)化為石墨結(jié)構(gòu)纸靠，刀具極容易損壞，因此金剛石刀具不適合于加工鋼鐵類材料殊储，在切削有色金屬時(shí)誓读，PCD刀具的壽命是硬質(zhì)合金刀具的幾十甚至幾百倍。
　　
　　立方碳化硼刀具既能勝任淬硬鋼瘤慕、軸承鋼伞让、高速鋼、冷硬鑄鐵的粗捞勿、精車蝗袄，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料私周、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削贮爹。CBN刀具是實(shí)現(xiàn)以車代磨的最佳刀具之一。
　　
2 刀具
　　
　　以下介紹在加工中心上加工殼體常用刀具育勺。
　　
1但荤、銑刀
　　
　　在面銑時(shí)，由于銑刀和工件之間的關(guān)系涧至，尺寸和位置是重要的因素腹躁。在選擇刀具時(shí)，工件的寬度決定銑刀的直徑南蓬。對(duì)于加工小件而言纺非，一般刀具直徑比工件大30%是比較理想的，但是機(jī)床功率和穩(wěn)定性在許多情況下起決定作用赘方。面銑常常需要幾次走刀才能完成烧颖。
　　
　　在優(yōu)化銑削效果時(shí)，銑刀的刀片是另一個(gè)重要因素窄陡。在任何一次銑削時(shí)如果同時(shí)參加切削的刀片數(shù)多于一個(gè)是優(yōu)點(diǎn)炕淮，但同時(shí)參加切削的刀片數(shù)太多就是缺點(diǎn)。在切削時(shí)每一個(gè)切削刃不可能同時(shí)切削跳夭，所要求的功率和參加切削的切削刃多少有關(guān)涂圆。就切屑形成過程，切削刃負(fù)載以及加工結(jié)果來說湃儒，銑刀相對(duì)于工件的位置起到了重要作用还纤。在面銑時(shí)尸惭，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僻携。在切入切出的切屑厚度比在中心切削時(shí)的切削厚度稍稍薄一些狮最。
　　
　　為了確保使用足夠高的平均切屑厚度/每齒進(jìn)給量搔肉，必須正確地確定適合于該工序的銑刀刀齒數(shù)疹返。銑刀的齒距是有效切削刃之間的距離∪刂梗可根據(jù)這個(gè)值將銑刀分為3個(gè)類型--密齒銑刀律跺、疏齒銑刀、特密齒銑刀溶绢。
　　
　　和銑削的切屑厚度有關(guān)的還有面銑刀的主偏角侦镜。主偏角是刀片主切削刃和工件表面之間的夾角，主要有45度劫扶、90度角和圓形刀片翠霍。切削力的方向變化隨著主偏角的不同將發(fā)生很大的變化：主偏角為90度的銑刀主要產(chǎn)生徑向力，作用在進(jìn)給方向蠢莺，這意味著被加工表面將不承受過多的壓力寒匙，對(duì)于銑削結(jié)構(gòu)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躏将，所以產(chǎn)生的壓力比較均衡锄弱，對(duì)機(jī)床功率的要求也比較低，特別適合于銑削產(chǎn)生崩碎切屑的短屑材料工件祸憋。
　　
　　圓形刀片的銑刀意味著主偏角從0度到90度連續(xù)變化会宪，這主要取決于切削深度。這種刀片切削刃強(qiáng)度非常高蚯窥，由于沿長切削刃方向產(chǎn)生的切屑比較薄掸鹅，所以適合大的進(jìn)給量。沿刀片徑向切削力的方向在不斷改變拦赠，而且在加工過程中所產(chǎn)生的壓力將取決于切削深度∥∩常現(xiàn)代刀片幾何槽形的研制使圓形刀片具有平穩(wěn)的切削效應(yīng)、對(duì)機(jī)床功率需求較低矛紫、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)赎瞎。今天，它已不再是一種有效的粗銑刀塌或，在面銑和立銑中都有廣泛的應(yīng)用癣吝。
　　
　　相對(duì)于工件的進(jìn)給方向和銑刀的旋轉(zhuǎn)方向有兩種方式。第一種是順銑缚形，銑刀的旋轉(zhuǎn)方向和切削的進(jìn)給方向是相同的体涡，在開始切削時(shí)銑刀就咬住工件并切下最后的切屑超瞧。第二種是逆銑，銑刀的旋轉(zhuǎn)方向和切削的進(jìn)給方向是相反的轰窥，銑刀在開始切削之前必須在工件上滑移一段迈竖，以切削厚度為零開始，到切削結(jié)束時(shí)切削厚度達(dá)到最大影其。
　　
　　在三面刃銑刀脖煮、某些立銑或面銑時(shí)，切削力有不同方向乍厉。面銑時(shí)蜀骗，銑刀正好在工件的外側(cè)，切削力的方向更應(yīng)特別注意凹蜈。順銑時(shí)限寞，切削力將工件壓向工作臺(tái)，逆銑時(shí)切削力使工件離開工作臺(tái)仰坦。
　　
　　由于順銑的切削效果最好履植，通常首選順銑，只有當(dāng)機(jī)床存在螺紋間隙問題或者有順銑解決不了的問題時(shí)悄晃，才考慮逆銑玫霎。
　　
　　在理想狀況下，銑刀直徑應(yīng)比工件寬度大传泊，銑刀軸心線應(yīng)該始終和工件中心線稍微離開一些距離鼠渺。當(dāng)?shù)毒哒龑?duì)切削中心放置時(shí)，極易產(chǎn)生毛刺眷细。切削刃進(jìn)入切削和退出切削時(shí)徑向切削力的方向?qū)⒉粩嘧兓鬼铩C(jī)床主軸就可能振動(dòng)并損壞，刀片可能碎裂而加工表面將十分粗糙溪椎。銑刀稍微偏離中心普舆，切削力方向?qū)⒉辉俨▌?dòng)——銑刀將會(huì)獲得一種預(yù)載荷。我們可以把中心銑削比做在馬路中心開車校读。
　　
　　銑刀刀片每一次進(jìn)入切削時(shí)速痹，切削刃都要承受沖擊載荷，載荷大小取決于切屑的橫截面绳练、工件材料和切削類型锦镶。切入切出時(shí)，切削刃和工件之間是否能正確咬合是一個(gè)重要方向枫昏。
　　

　　在圖a中偶屯，銑刀軸心線完全位于工件寬度外側(cè)而且在切入時(shí)的沖擊力是由刀片最外側(cè)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旋蝎。銑刀最后也是以刀尖離開工件冶习，也就是說刀片從開始切削到離開镰掐，切削力一直作用在最外側(cè)的刀尖上，直到?jīng)_擊力卸荷為止琐幔。圖b中炸诚，銑刀的中心線正好位于工件邊緣線上，當(dāng)切屑厚度達(dá)到最大時(shí)刀片脫離切削为稽，在切入切出時(shí)沖擊載荷達(dá)到最大碗屏。圖c中銑刀軸心線位于工件寬度之內(nèi)，切入時(shí)的最初沖擊載荷沿切削刃由距離最敏感刀尖較遠(yuǎn)的部位承受笋敞，而且在退刀時(shí)刀片比較平穩(wěn)的退出切削碱蒙。
　　
　　對(duì)于每一個(gè)刀片來說，當(dāng)要退出切削時(shí)切削刃離開工件的方式是重要的夯巷。接近退刀時(shí)剩余的材料可能使刀片間隙多少有所減少。當(dāng)切屑脫離工件時(shí)沿刀片前刀面將產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)拉伸力并且在工件上常常產(chǎn)生毛刺哀墓。這個(gè)拉伸力在危險(xiǎn)情況下危及切屑刃安全趁餐。
　　
　　當(dāng)銑刀軸心線和工件邊緣線重合或接近工件的邊緣線時(shí)（圖b），情況將很嚴(yán)重篮绰。達(dá)到較好銑削的總結(jié)：
　　
　『罄住①查機(jī)床的功率和剛度，以保證所需要的銑刀直徑能夠在機(jī)床上使用吠各。
　⊥瓮弧②主軸上刀具的懸伸盡可能達(dá)到最短。圖銑刀軸線與工件位置對(duì)沖擊載荷的影響
　〖致③采用適合于該工序的正確的銑刀齒距以確保在切削時(shí)沒有太多的刀片同時(shí)和工件嚙合而引起振動(dòng)候学，另一方面在銑削狹窄工件或銑削型腔時(shí)要確保有足夠的刀片和工件嚙合。
　〖埂④確保采用每刀片的進(jìn)給量以便在切屑足夠厚時(shí)能獲得正確的切削效果從而減小刀具磨損呕摹。采用正前角槽形的可轉(zhuǎn)位刀片，從而獲得平穩(wěn)的切削效果以及最低的功率溪客。
　《蟆⑤選用適合于工件寬度的銑刀直徑。
　≈⑥選用正確的主偏角诸恤。
　　⑦正確的放置銑刀牲支。
　∥⒌搿⑧僅僅在必要時(shí)使用切削液。
　∧奶恕⑨遵循刀具保養(yǎng)及維修的規(guī)則并且監(jiān)控刀具磨損质瘸。
　　
2女饺、鉆頭
　　
　　鉆頭是孔加工刀具中應(yīng)用最廣的刀具，尤其是鉆削ф30mm以下的孔時(shí)磨爪，鉆頭從結(jié)構(gòu)上分為整體式和可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭儒恋，由于汽車工業(yè)追求高的生產(chǎn)效率越來越多的臺(tái)肩和倒角復(fù)合鉆的應(yīng)用也越來越廣泛。
　　
　　許多工件上都需要鉆削一個(gè)孔或數(shù)個(gè)孔黔漂，而且今天這些孔大多數(shù)都是在數(shù)控機(jī)床和加工中心上加工豆牺。從原理上講，有許多不同類型的孔略板，在這些孔之間最普遍的差異是配合間隙畏邢。這些孔包括螺紋孔、有極好配合要求的孔减途、管道孔以及為去除重量而加工出的孔等酣藻。這些孔是通孔或者是盲孔，對(duì)切削刀具和方法有不同的要求鳍置。
　　
　　在鉆削過程中辽剧，為了以有效的方法達(dá)到滿意的效果，需要考慮4個(gè)主要因素税产。
　　
　∨陆巍①直徑和孔深的比值
　　②被加工孔需要的精度和表面粗糙度
　”倏健③工件材料類型撞羽、質(zhì)量和硬度
　　④機(jī)床卒亩，尤其是加工條件和主軸轉(zhuǎn)速
　　
　　這些因素將影響鉆頭類型的選擇和應(yīng)用蚀攘。在所有的加工過程中，工件答艘、機(jī)床和工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性是最重要的拆翘。在考慮什么類型的鉆頭適用于加工工序時(shí)，鉆削工藝起著某些制約作用息体。最小的可轉(zhuǎn)位刀片直徑為12.7毫米囊脉，
　　
　　3、鏜刀
　　
　　鏜刀按結(jié)構(gòu)分為整體式狗悔、裝夾式和可調(diào)式屉争，可調(diào)式又分為微調(diào)式和差動(dòng)式。在汽車變速器殼體加工中常用的主要是單刃微調(diào)式鏜刀和雙刃粗鏜刀巡软。
　　
　　粗鏜刀利用軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)檩讯，使兩刃高度完全一致，取得理想的平衡狀態(tài)，防止振動(dòng)干跛。進(jìn)給螺絲是精鏜頭的命脈子姜，在一些廠家采用配對(duì)生產(chǎn)法，將螺絲與螺母間的齒隙限制在最小楼入，獲得最高的可靠性哥捕。在鏜背面的孔時(shí)，往往需要將工件反裝嘉熊，或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)遥赚，這樣不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且很難保證同軸度阐肤，在日本BIG公司生產(chǎn)的EWN精鏜頭只需將刀片反裝即可進(jìn)行反鏜加工凫佛，即保證精度有提高生產(chǎn)效率。對(duì)于有高精度要求的孔要求刀桿有高的動(dòng)平衡效果孕惜，在BIG公司生產(chǎn)的高速小孔精鏜頭移動(dòng)平衡環(huán)愧薛，內(nèi)藏的平衡塊既會(huì)移動(dòng)，根據(jù)說明書中的相關(guān)數(shù)據(jù)诊赊，將平衡環(huán)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置既可使鏜頭處于平衡狀態(tài)厚满。
　　
4、攻絲
　　
　　在加工中心上有兩種攻螺紋方式楚餐，高精度自動(dòng)倒轉(zhuǎn)攻螺紋器，最高轉(zhuǎn)速達(dá)6000r/min蹂孽，不需任何補(bǔ)償作用的剛性攻撇扯。這兩種攻螺紋的方式各有優(yōu)劣，因此依照加工要求而選擇酸穗，在大量生產(chǎn)中见撵，因追求高效率，自動(dòng)倒轉(zhuǎn)攻螺紋器將有利于生產(chǎn)方蜡，但它機(jī)構(gòu)復(fù)雜薪尉、附件繁多、維修不易锚拳、價(jià)格昂貴凡加。目前，隨著CNC加工中心使用數(shù)量的增加销泽，剛性攻絲將日漸普及氧胳。
　　
　　使用剛性攻螺紋時(shí)，由于加工中心的數(shù)控系統(tǒng)控制軸向進(jìn)給辰令，故絲錐本身不需負(fù)擔(dān)控制任務(wù)伴鳖，剛性攻螺紋時(shí)，絲錐的旋轉(zhuǎn)速度與機(jī)械主軸軸向進(jìn)給為100%同步徙硅，絲錐可夾持在固定刀柄中榜聂，不需任何浮動(dòng)功能搞疗。
　　
　　攻絲所用刀柄一般為彈性夾緊式。
　　
5须肆、復(fù)合刀具
　　
　　為了保持高效率匿乃，我們必須使“在切削”時(shí)間最大化，使沒有花在實(shí)際切削方式下的相關(guān)時(shí)間最小化休吠。在刀具方面扳埂，如何使在切削時(shí)間最短，那就是復(fù)合刀具瘤礁，一把刀具的工作過程為換刀—刀具或工作臺(tái)的快速移動(dòng)—切削速度移動(dòng)—快速退回?fù)Q刀點(diǎn)阳懂，如果將兩把刀具復(fù)合，則可節(jié)省一把刀具的換刀時(shí)間柜思、快速移動(dòng)時(shí)間和切削開始前3-5毫米的安全距離岩调。主要的復(fù)合刀具有鉆孔倒角復(fù)合刀具、粗鏜與倒角復(fù)合鏜刀触擎。但是刀具是否復(fù)合必須經(jīng)過計(jì)算或試驗(yàn)沛狱，以加工時(shí)間最短為標(biāo)準(zhǔn)。

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