如何選擇合適的刀具—CNC鋁合金加工篇

隨著加工技術(shù)的日益更新，CNC加工也發(fā)生了不少變化。不少專家指出，在未來，CNC都會是主流的加工模式。而在CNC加工工藝中，刀具是最為重要的，今天，我們來詳細了解一下CNC刀具。
CNC加工刀具概念
刀具是機械制造中用于切削加工的工具。廣義的切削工具既包括刀具，還包括磨具。絕大多數(shù)的刀具是機用的，但也有手用的。由于機械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料，所以"刀具"一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱為木工刀具。

CNC加工刀具
刀具分類
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、銑刀和內(nèi)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。

孔加工刀具
刀具結(jié)構(gòu)
各種刀具的結(jié)構(gòu)都由裝夾部分和工作部分組成。整體結(jié)構(gòu)刀具的裝夾部分和工作部分都做在刀體上；鑲齒結(jié)構(gòu)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(nèi)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(zhuǎn)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(chǎn)生的摩擦力傳遞扭轉(zhuǎn)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。

高速銑削刀具結(jié)構(gòu)
刀具材料應(yīng)具備的基本性能
1. 高硬度
刀具材料的硬度必須高于被加工工件材料的硬度，這是刀具材料應(yīng)具備的基本特征。
2. 足夠的強度和韌性
刀具切削部分的材料在切削時要承受很大的切削力和沖擊力?？箯潖姸群蜎_擊韌度反映了刀具材料抵抗脆性斷裂和崩刃的能力。
3. 高耐磨性和耐熱性
刀具材料的耐磨性是指抵抗磨損的能力。刀具材料硬度越高，耐磨性也越好；高溫硬度越高，表示耐熱性越好，刀具材料在高溫時抗塑性變形的能力、抗磨損的能力也越強。
4. 良好的導(dǎo)熱性
熱導(dǎo)率大，表示導(dǎo)熱性好，切削時產(chǎn)生的熱容量容易傳導(dǎo)出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。
5. 良好的工藝性和經(jīng)濟性
為了便于制造，要求刀具材料有較好的可加工性，包括鍛壓、焊接、切削加工、熱處理、可磨性等。經(jīng)濟性是評價和推廣應(yīng)用新型刀具材料的重要指標之一。
6. 抗粘結(jié)性
防止工件與刀具材料分子間在高溫高壓作用下互相吸附產(chǎn)生粘結(jié)。
7. 化學(xué)穩(wěn)定性
指刀具材料在高溫下，不易與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
刀具涂層
鋁合金可轉(zhuǎn)位刀片現(xiàn)在都已用化學(xué)氣相沉積法涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復(fù)合層。正在發(fā)展的物理氣相沉積法不僅可用于鋁合金刀具，也可用于高速鋼刀具，如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質(zhì)涂層作為阻礙化學(xué)擴散和熱傳導(dǎo)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。
涂層刀具
如何選擇刀具
刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應(yīng)根據(jù)機床的加工能力、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。
刀具選擇總的原則：安裝調(diào)整方便剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄以提高刀具加工的剛性。選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。
1.平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀。
2.銑削平面時，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀。
3.加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀。
4.加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀。
5.對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。
6.在進行自由曲面加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般取得很能密，故球頭常用于曲面的精加工。
7.平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。
8.在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具，迅速準確地裝到機床主軸或刀庫上去。應(yīng)盡量減少刀具數(shù)量；一把刀具裝夾后應(yīng)完成其所能進行的所有加工部位；粗精加工的刀具應(yīng)分開使用即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；先銑后鉆；先進行曲面精加工再進行二維輪廓精加工；在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。
加工鋁材時遇到的問題及解決方法
加工鋁材時遇到的問題及解決方法加工純鋁時，容易粘刀的幾點分析及解決辦法:
1.鋁材料 質(zhì)地偏軟 高溫容易粘刀；
2.鋁不耐高溫，容易開紋；
3.跟加工切削液有關(guān):油性 潤滑性能好；水溶性 冷卻性能好；干切削 費用高；
4.加工純鋁時,應(yīng)選用鋁加工專用的立銑刀:正前角,刃口鋒利,大排屑槽, 45度或55度的螺旋角；
5.被加工件和數(shù)控刀具的材料具有較大的親和力.
6.前刀面粗糙刀具加工軟的材料.
建議:機床條件差到好要求低到高,請分別使用高速鋼,涂層拋光硬質(zhì)合金、PCD聚晶金剛石和單晶金剛石。
7.速度低可用切削液避免,速度高用油霧潤滑,效果可改善,鋁合金適合。
刀具未來發(fā)展方向
由于在高溫、高壓、高速下，和在腐蝕性流體介質(zhì)中工作的零件，其應(yīng)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(yīng)這種情況，刀具的發(fā)展方向?qū)⑹前l(fā)展和應(yīng)用新的刀具材料；進一步發(fā)展刀具的氣相沉積涂層技術(shù)，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(fā)展可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu)；提高刀具的制造精度，減小產(chǎn)品質(zhì)量的差別，并使刀具的使用實現(xiàn)最佳化。
世界級品牌：山特維克、霍夫曼、瓦爾特、號恩、日立、京瓷、黛杰、大昭和、佑能、凱獅，德信發(fā)、YAMAHA
硬質(zhì)合金：春保森拉田時、株硬、南硬、正德、博云東方、大地合金、金鷺、吳氏
非標刀具：名古屋、特薩、金州、聯(lián)陽、高冶、亞肯、希普思、優(yōu)盟特、富蘭地
工具機：瓦爾特、HUTECH、薩克、戴克、北平機床、金巨達、SMS、沃爾特（戴杰）