刀具信息（精选十篇）
刀具信息 篇1
1 智能化制造研究现状
现阶段, 国内有合资企业比如一汽大众, 东风日产等已经采用了这种智能化制造技术虽然并不是十分完善但对于未来的发展还是起到了相当的推动作用, 而我国株洲硬质合金厂, 哈尔滨量具刃具集团在这方面也有过前瞻性研究, 也参与过国家重大专项课题的研究并取得了一定成果, 今后也是着重向着这种智能化、科技化制造发展。这种制造手段分为几个部分实施, 机床联网部分、射频信息传输部分和计算机处理部分, 三者既可分开各自应用也可共同结合, 这也体现了这种技术终将趋于成熟化。市场上许多类似的应用都需要互相依托, 互相载体, 而这种技术手段正好避免互相依赖的缺点, 使得各项应用都能独立完成加工任务, 增强了灵活性, 而组建起来又可以共同协作加工, 因此在工业领域上的应用将十分广泛。
2 数控机床网络化
建立数控机床间的网络化, 使得机床间的运行状态, 工作时长都能及时、准确的反馈给上位PC机。实现资源共享, 每一个数控机床的加工信息, 加工工艺都能共享到上一端数据库中, 并由数据库共享给整个网络, 这样在数控机床加工中出现的各种优缺点都实时的进行掌握, 以便在加工中不断的改进。每一个小型区域 (如同型号机床) 可以单独建立小型局域网络并由单独上位PC机端接入, 并且合并到总端, 这样可以提高加工中的机动性, 增大灵活性。
要实现数控刀具信息的智能化传输, 首先要依靠数控机床, 而实现数控机床的网络化就显得尤为重要。现代工业生产中的数控机床基本配备有以太网口, 便利的利用以太网口可以较为容易的使机床与上位PC机通信。硬件部分连接后通过配置TCP/IP协议地址来分配每个机床, 区分每个机床的地址代码, 每个机床设定固定地址以方便监测和管理。
3 软件的开发与应用
有了良好的硬件环境就需要一定的软件支持, 可以通过几种不同的软件最终达到本文的目的。软件本身各有优点各有应用的局限性, 因此在通过对刀仪向刀柄上的数据载体传送时, 所应用的是Visual C++以下简称VC, 通过这种基础的计算机语言能够比较稳定的实现计算机间的通信。在应用VC编程时也考虑到刀具本身的一些辅助信息, 如刀具材料、生产日期、货号等, 在VC的界面上都有所体现, 但是VC的文本式编程对于许多工业控制应用并不方便, 所要调试的步骤也比较繁琐, 所以在控制类应用上也采取了其他的方式来解决。当前应用较多的是Labview这种工业控制类软件, 它是图形化编程并且软件附带许多工业用到的控件, 因此在VC比较繁琐的问题时采取了这种软件解决, 而且花费时间上还是相对较少的。
刀具的自动化管理可以提高效率, 避免许多由于人员、操作者的疏忽而产生的错误, 所以建立一套刀具自动化系统是非常有必要的。形成一个刀具自动化系统分为硬件设备管理和软件信息管理。刀具硬件设备包括刀具库及其配件、识别设备、登陆设备, 刀具的硬件设备是需要人员实时的做好分配及管理, 硬件的管理没有其他捷径, 是需要加工现场人员的人性化管理。相对应的刀具信息管理软件就体现出了自动化管理。
4 智能化的实现
数控刀具信息的智能化传输, 是利用射频识别技术达到信息的自动传递, 结合数控机床的网络化使得在加工中能够省去许多人力, 并且能够准确、快速的将加工信息、操作指令传达到各加工位, 并且在各个加工环节都有上位机进行监控, 如出现问题能够及时准确的反映给操作者, 这样避免了风险, 提高产品合格率。
运用Radio Frequency Identification自动识别技术, 将芯片安装在刀柄位置, 这样刀具信息时刻跟随着刀具, 在刀具整个使用周期的各个环节安装读写器, 就可以实现刀具信息的快速显示与更新, 极大地提高了刀具信息管理的效率与准确性, 有利于缩短刀具准备时间、提高生产效率。
实现数控刀具的智能化, 可以建立起一套智能化传输设备, 在此基础上针对刀具耐用度做出一个计算模型, 并且通过软件的编写, 设计一套以刀具寿命预测为依据的实验, 为数控刀具的智能化的实现提供了实际意义。
5 总结
数控刀具信息的智能化的应用涉及多个学科、领域, 其中硬件设计部分包括电气原理、集成电路、网络串口技术、机械制造等学科领域;在软件开发上运用了计算机技术、射频技术、微电子技术等学科领域。可以说这种智能化不仅仅局限于工业加工中, 在今后的研究中也可以延伸拓展成为其他领域发挥重要作用。本文是提供一种思想, 一种理念可以结合应用到实际工程中来, 对实现刀具信息智能化以及智能化制造的完善有着重要的意义。
参考文献
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执法刀具大擂台 篇2
作者将选取的刀具按用途分为４类，即携行隐蔽型，自卫、日用型，作战型，救援型。测试内容包括割、戳、撬、剁、开合、携行方便性等，涵盖了刀具所应具备的所有重要特征。
秘密携行型
这里所说的秘密携行刀主要是指靴刀。参加该项目测试的有冷钢公司的“速锋”、戈博公司的“守护神备用刀”和萨格公司的“迷你型五角星”３种刀具。
“速锋”刀个头较小，全长121mm，质量为36.9g，它的矛尖型刀刃长51mm，厚2.5mm，宽19mm，由不锈钢制成，但千万不要“小”瞧它。刀刃两边都是锯齿形，像剃须刀一样锋利，能轻而易举地割破各种材料。它最特别的是刀鞘，拔刀迅速，底端的夹子可方便地把刀夹在任何地方，刀鞘上还有一个简单实用的按钮，按钮上的销子可以将刀牢牢地锁在刀鞘中，只需按下按钮，即可将刀取出，刀一插入刀鞘，马上可以锁紧，刀鞘上还可配上链子和装饰物。该刀鞘已申请专利。
戈博公司的“守护神备用刀”是一把设计非常优良的刀具，是在老式的 "守护神”基础上改进而成的。这是一把真正的靴刀，采用双刃式，刀全长 181mm，质量为85g，刀刃宽83mm，表面为黑色，不反光，刀刃也有锯齿。同“速锋”刀一样，该刀最引以为豪的是可迅速除下的刀鞘和具有创新设计的金属夹。刀鞘由硬质塑料制成，上面带有２个棘爪型的调节装置，用户可以自行调节拔刀力，如果达不到所要求的力量，刀就拔不出来，这也增加了刀的安全性，无需用销子或带扣固定刀，拔刀既可靠又快捷。强度较高的金属夹可作180°旋转，既可夹在靴子上，也可以挂在马具或腰带上，携行十分方便。刀鞘尾部成钩子状，如果刀不小心脱落时，钩子还有可能挂住，这也增加了一道防丢失保险。
萨格公司的“五角星精英”，蜘蛛公司的“军刀”，史密斯-韦森特种OPS锯 齿刃刀、平刃刀，蝴蝶制刀公司的AFO自动刀、斯特赖克自动刀、梅尔· 帕杜非自动刀，最下面是蜘蛛公司的“新手”警用刀
萨格公司的“迷你型五角星”是专门为军方和执法机构设计的。皮质刀鞘，标准的靴用/皮带用搭扣，皮质安全带，强化玻璃刀柄。全刀长196mm，双面刀刃，一面为锯齿型，另一面为普通型，刀刃长89mm，厚3mm，由440A不锈钢制成，表面硬度为HRC55～57，刀质量为85g。具有多种砍、削功能。
在测试中，每种刀都通过了测试。其中萨格公司的“迷你型五角星”表现最为出色，一次全部砍断试验绳。在用尼龙绳做试验时，还发现锯齿型刀刃效果最佳。
自卫、日用型
目前，使用最广的自卫和日用型刀具主要是折刀。本次测试共选取了 10种款式，价格也各不相同，适合不同需求者使用。
蝴蝶制刀公司共提供了３种型号的折刀，有２种是自动刀，都采用新式轴锁。9050 SBT型，刀名是AFO，刀刃由ATS-34不锈钢制成，表面处理后，硬度为 HRC59～61，全刀长120mm，质量为137g，刀刃长95mm，厚3mm。刀柄由 6061 T6铝制成，经阳极氧化处理成黑色表面。刀柄上有一按钮，按压按钮开锁。刀柄上还有一个手动的锁紧装置，可防止刀刃意外张开。M9100型，刀名是斯特赖克，也是自动型，水滴状刀刃，由ATS-34不锈钢制成，刀刃长94mm，厚3mm，刀刃合起时全刀长119mm，刀质量为116g。该刀有4种不同的式样，不同之处在于刀刃的形状和表面处理。操作机构与上述刀型相同， 扭簧驱动，外部锁定保险。M720SBT型，刀名叫梅尔·帕杜，是一种非自动刀，其主要特点是采用联接轴机构，刀柄上面带有设计非常巧妙的开启按钮，刀刃、刀柄的材料与上述2种刀相同，该刀看上去略显紧凑。刀刃长83mm，厚2.8mm，刀质量122g，全刀长108mm。
萨格公司的“五角星精英”的主要特点是多功能刀刃，反光弱，刀刃由 440C不锈钢制成，长99mm，表面硬度为HRC56～58。操作机构非常巧妙，刀刃完全封闭在刀柄中，刀柄由强化玻璃制成。为提高强度，刀刃被制成鲨鱼牙状。该刀的其他特征还包括：可旋转的军用型刀鞘夹、内衬锁定装置，全刀长218mm，质量94g。
蜘蛛公司有２把折刀参加了该项目的测试，第一把是C51警用刀，刀名叫“新手”。刀刃由ATS-55不锈钢制成，长79mm，上面开有圆孔，刀锋全部为锯齿型，表面硬度为HRC59～61。由于刀刃和刀柄全部由不锈钢制成，因而具有很强的环境适应性，刀质量94g，全长171mm。C366E刀名为“军刀”，于1996年作为多用途砍刀和作战用刀推出。刀柄包覆有G-10材料，可防止导热，防化学腐蚀，抗震。因不需加钢质衬垫，刀身比较苗条，便于携行。其主要特点包括，刀刃上的圆孔被加大，以便于戴手套时使用；改进的水滴状刀刃，增大了砍削强度，刀全长241mm，刀刃由CPM 440V不锈钢制成，长102mm，厚4mm，表面硬度为HRC57～58，刀质量113g。
冷钢公司的样品是Gunsite Ⅱ，刀刃由AUS 8A型不锈钢制成，长102mm，厚3.2mm，刀质量为99g。该刀最引以为豪的是其粗状结实的联接轴，号称能承受578N的力。这是被世界闻名的Gunsite训练中心正式批准作为警用装备的第一把折刀。
此外，被测试的还有史密斯－韦森特种OPS刀和戈博公司的“科弗特刀”。
这几把刀的携带都很舒适，砍削能力也非常强。其中萨格公司的“五角星精英”是非自动刀中单手开启性能最好的，即使用左手开启也很方便，开启速度和自动刀一样快捷。在性能测试中，每把刀都把直径12.7mm的尼龙绳切成了小片。其中表现最好的是蝴蝶公司的刀。
作战型
作战刀要考核其强度、锋利程度、功能、携行方便性，大部分性能要体现在刀刃上，还必须能经受住最恶劣的环境检验而保证功能不减。
日式刀尖的雷康是冷钢公司专门设计的作战用刀，它无论做什么都表现非凡，公司号称这把刀是设计最好的作战用刀。刀刃由CarbonV钢制成，表面为黑色环氧保护层。刀刃厚达4.8mm，强度很高，刀刃长178mm，质量 255g，刀柄长121mm，由高强度克拉通材料制成，配有多用途刀鞘。
兰德尔公司参加测试的刀是“一号战刀”和“二号战刀”。这２把刀外形相差无几，性能却完全不同，刀刃都是由不锈钢制成，长203mm，黄铜护手，胶木握把，强度很高。配有结实的皮质刀鞘和磨刀石。一号刀是一把多用途战刀，二号为双刃刀，这是一把真正的作战用刀，必要时，刀脊也能做其他事情。
萨格公司的作战刀有２种型号，即“迷你型海啸”和“海军用海豹2000"。其中“迷你型海啸”是在继承古代日军武士刀的基础上，加上现代设计而制成的。该刀有２种用途，既可用于作战，也可用于野外生存。刀刃为半锯齿型，厚3.6mm，长117mm，有多种功能，能砍，能剁，刀刃由440不锈钢制成，表面为黑色保护涂层，表面硬度为 HRC56～58，刀尖增强处理，强化玻璃刀柄，刀全长225mm，该刀携行很方便。“海军用海豹2000"以能顺利通过政府的严格考核，被列为“海、空、陆突击队”正式装备而闻名。这种考核比我们所想像的还要苛刻。这把刀个头较大，长达307mm，刀刃由440不锈钢制成，长178mm，为半锯齿型，厚 6.4mm，表面强化处理。刀柄由zytel和强化玻璃制成，全刀质量达363g，基德克斯刀鞘，有多种携行方式。
戈博公司的MK-Ⅱ型刀多年一直深受部队和警方的喜爱，它的功能很强。软质弹性刀鞘，上有带扣。刀刃由不锈钢制成。该刀全长292mm。
作战刀除了要进行与上述刀具相同的项目测试外，还要进行一些其他刀具所无法承受的高强度测试，如剁、刺探、攀登用、挖掘、锯等。除MK- Ⅱ刀外，所有参加测试的作战刀都轻而易举的一刀砍断了直径12.7mm的尼龙绳，兰德尔刀表现最轻松，雷康则显得有些吃力。在砍剁和刺探测试项目中，所有的刀都顺利过关，刀刃和刀尖没有受损。由于萨格公司的“海军用海豹2000"和冷钢公司的雷康质量较大，故测试中表现最好。在锯东西时，锯齿型刀刃比普通型刀刃要强得多，这也在意料之中。
救援型
参加救援项目测试的共有两把刀，但这两把刀没有专用救援刀具的安全防护装置。
戈博公司的“河流2"适于水手使用。多用途不锈钢刀刃，长83mm，锯齿型刀刃还带有紧急情况下使用的砍钩，刀柄适于各种天气条件使用。刀鞘的设计很有特色，无论什么情况下都能保证刀的安全，并且拔刀也很方便。刀鞘上面的大按钮穿入刀握把，把刀紧紧地锁在刀鞘中，将刀取出时，用手指按压按钮，手指压入小孔，直至将刀取出。将刀放回时，只需将刀插入刀鞘即可。刀鞘上带有橡皮绳，可把刀系在胳膊上、腿上，也可绑在救生筏或小船上，刀全长210mm，质量为227g。
蜘蛛公司的C14救生刀是1990年推出的。这是专门为紧急救援人员设计的一把折叠式救援刀。全刀长213mm，刀刃由ATS-55不锈钢制成，长92mm。为增加刀刃的强度，刀尖和刀刃底端等厚。刀刃为锯齿型，厚3. 2mm，表面硬度为HRC59～61。刀刃上那个标志性的圆孔，即使戴手套时，也可单手开启。刀柄依手指型设计，能防止使用中刀从手中滑落，上面还有可旋转的口袋夹和穿绳孔。
测试的项目包括一般性的砍和锯。不作高强度测试。在砍削测试中，蜘蛛公司的C14确实表现不俗，轻而易举地砍断包括直径12.7mm的尼龙绳和其他测试材料。而戈博公司的“河流”则遇上小麻烦，12.7mm和8mm粗的尼龙绳需两刀才能砍断，它一刀只能砍断直径4.8mm的尼龙绳。 ◆
陈湘春编译自《特种武器与战术》2001年６月
刀具信息 篇3
1.1 基于安全性的刀具路径优化
在数控加工过程中,刀具路径是其重要参数,在加工过程中,必须将安全放在首位。在刀具路径规划时,其中最主要的问题就是考虑刀具在快速的点定位过程中是否会与障碍物发生碰撞。
1.1.1 快速点定位的刀具路径优化
在对刀具路径规划时,必须注意刀具的快速移动路径,尤其注意工件表面的接触,必须保证刀具与工件具有一定的安全间隙。如图1所示,刀具在Z方向上快速进击时,必须谨慎考虑是否会出现撞刀。在不同情况下,工件与刀具之间的安全间隙的大小也有不同的选择。例如想要缩短加工时间,则可取较小值,但是该值过小则会产生危险。总之,对于间隙量大小的选定不只是一个简单的数据的选取,更是与加工工件材质、操作人员的技术经验等都有密切的关系。
在铣削加工中,刀具从X,Y向靠近工件的情况与上述从Z向快速进给至工件的情况有所不同,因为刀具从X,Y向工件靠拢的过程中,刀位点没有在工件边缘,而是处在工件圆心,始终与刀尖相差一个刀具的半径和工件的半径之和的距离。因此在设计刀具与工件在X,Y方向的安全距离时,除了要考虑前面提到的相关内容外,还需额外考虑到刀具半径。必须使准备切削点处刀尖到工件原点的距离大于工件半径与刀具半径之和;同时刀具切出点也必须满足该条件。具体实例如图2所示。
1.1.2 避免障碍物的刀具路径优化
在刀具快速移动的过程中,必须保证没有障碍物的存在。铣削加工中常见的障碍物有:机床工作台及卡盘、分度头,虎钳、夹具、工件的非加工结构等。这些障碍物的存在不仅对选取工件的预留安全间隙有极大的影响,易发生撞刀;同时还使得刀具路径的规划变得复杂繁琐。与此同时,还应真正理解撞刀的含义,它不仅仅指刀头与障碍物的碰撞,还包括了刀具其他部分与障碍物的碰撞,如刀柄与夹具的碰撞。
数控编程代码G00的意思便是快速点定位,即快速地将刀具从一个点移动到另外一个点,但需要注意的是,CNC数控加工中的两点间点的移动不一定全是直线,如图3所示。点定位路线便是由两部分构成。一是刀具沿几轴等速移动,然后是单轴驱近目标点的折线,只有注意到点定位的实际意义及实际路线,才能真正避免出现碰撞。同时需要注意的是,不仅是G00,G28,G29,G30,G81—G89,G73等代码的路线也有可能出现同样的问题。
1.2 数控铣削工件刀具路径的优化
1.2.1 基于尺寸精度刀具路径的优化
工件加工的尺寸精度、形位公差等的确保主要依靠于机床的进给运动的定位精度,对于闭环伺服系统的机床,其定位精度取决于检测装置的测量精度,但不得不说的是,大多数机床采用的是半闭环进给伺服系统,它们的尺寸精度等与数控机床的丝杆副、齿轮副的传动间隙的制造精度有极大的关系。因此在加工精度较高的工件时,必须在设计刀具路径的时候考虑到传动系统对加工的影响,这样才能设计出较好的定位路线。
如图4所示,在不同要求下对于6个尺寸相同的孔的加工,其刀具路径也有不同的设计方法。(a)中明显可见对孔的位置精度要求较高,此时在设计路线时一定要注意孔的点定位路线的设计,避免坐标轴的反向间隙影响位置精度,下面就对该例进行分析。若按(b)所示的路线加工,则由于4,5,6孔与1,2,3孔的Y轴定位方向相反,Y轴传动系统的反向间隙影响1,2,3孔的位置精度。若按(c)所示的路线加工,将6个孔的定位方向都选成Y轴方向,这样就可避免反向间隙的引入,因此提高了孔的位置精度。
1.2.2 基于工艺系统刚度刀具路径优化
为保证工件的完美加工,刀具路线的设计必须考虑到刀具切削力的影响,切削力不仅决定了零件加工的能耗,更是决定了零件加工过程中的工艺系统刚度。因此应尽量选取使得工件加工顺利进行但切削力最小的刀具路径进行设计。
例如对于薄壁类零件,它的加工难点在于如何防止工件加工变形。随着铣削加工的顺利进行,零件厚度逐渐变薄,零件刚性降低,加工变形增大,容易发生切削振颤,影响零件的加工质量和加工效率。
1.2.3 基于表面质量刀具路径的优化
工件表面质量的影响因素主要是刀具运动后留下的轨迹,具体来说就是刀在加工过零件后,会留有未加工到材料,这样的材料离理论工件面的高度称为残留高度,极大地影响了工件的表面质量。
如图5所示,球头铣刀在加工空间曲面和变斜角轮廓时,刀具路径间距的大小选取,是影响切削残留的重要因素。同时,切削行距越小,残余高度越小,有利于提高表面质量,但加工效率会降低。因此在编制有利于保证工件表面质量的刀具路线时,一定要注意残留高度的控制和保证精加工时的工艺系统稳定性。
1.2.4 螺纹加工刀具路径的优化
根据数控机床的结构特性可知,CNC在控制机床加工螺纹时,必须控制主轴旋转与刀具进给保持同步运行关系。也就是说,只有当主轴转速和刀具进给速度达到某一特定的值之后,数控机床才可以开始螺纹加工。因此在拟定螺纹加工路线时,必须设置足够长的安全间隙,来保证在工件的螺纹加工过程中,有足够长的距离来保证主轴转速和刀具进给速度达到同步关系。具体如图6所示,只有合理设计螺纹加工始点和终点,才可以使加工更加完善。
1.3 数控铣削刀具路径长度的优化
刀具相对工件的进给运动,主要是是点到点的定位运动,包括快速、非切削的空行程状态,此外还有刀具相对于工件的切削加工运动。对于刀具路径的优化最主要的目的就是在于刀具路径的最短化,当然前提是满足路线的安全性和工件的质量要求。
1.3.1 点定位刀具路径的优化
刀具切削工件前,要从某初始点开始快速运动接近工件;刀具完成切削任务后,又离开工件回到适当的结束点位置,该点通常是换刀点或机床参考点。因此,要缩短刀具接近工件的路线和切削后的回归路线,换刀点、对刀点、机床参考点的设置,要尽量靠近工件的加工部位,但要保证换刀及其他操作的方便和安全。
若同一刀具可同时对一次装夹工件的多个结构,或一次装夹的多个工件加工,则应设计好刀具从一个结构到另一个结构,或从一个工件到另一个工件的点定位路线,使各结构加工连贯进行,衔接自然合理,减少重复定位次数,并使定位路线总长最短。如图7所示,主要在于利用同一把刀具连续加工不同平面的孔,使得加工连续、顺利进行,极大地提高了加工效率。
1.3.2 进给切削刀具路径的优化
对于精加工之前的粗加工及半精加工,刀具路径长度越短,则加工时间越少,能量消耗也越少,同时也可以得到较高的加工效率。
如图8所示,对于矩形型腔区域的粗加工,当设置为平行铣削时如图8a,刀具的移动距离较短,切削效率较高,但加工表面质量很差;当设置为环形铣削时如图8b,加工后能够保证较高的精度,但刀具移动距离较长,并且切削效率较低。因此在实际加工过程中,要综合选取合适的加工路径。
2 控铣削刀具路径的优化实例分析
以图9—11实际加工的模具为例,探讨加工模具曲面时,数控铣削刀具路径的优化。
如图9所示为平行铣削方式,图10为同心圆铣削方式,图11为径向铣削方式。在相同的切削深度αpo和行距αeo下,图11径向铣削获得加工精度最高,图10同心圆铣削相对较差,图9平行铣削在2种方式之间,但是图11径向铣削曲面曲率变化最大,所需求加工时间也最长,图10同心圆铣削在同一步长L上曲面曲率基本无变化,所以加工时机床不减速,加工时间也最短。综合考虑,在减少行距αeo的基础上,采用图10的同心圆铣削,在得到较高精度的情况下提高了加工效率。当然这中铣削方式比较使用于图示模具。当然同时也要对与不同的曲面采用不同的铣削方式。
同时对于曲面曲率变化太大的模具,采用分区域加工的方式更为合适,比如在加工30″阀门金属模具的星型法兰时,就采用了分区域加工的方式。
图12中选择所有面整体加工,加工中区域C步距太大,加工后面非常粗糙,不满足模具的使用要求。而把区域分割成A,B,C 3个区域后再进行分区加工,这样得到的表面就比较光滑,减少钳工的打磨,从而模具精度也高。
3 结语
在模具实际加工的过程中,要从行距、步长、分区加工、行间、层间、切入切出点确定等方面研究刀具路径优化,要得到一个优化的道具路径需要综合考虑,以便保证模具的加工质量和生产效率,加工三维曲面工件时,所用加工方法很多,为了得到满足要求的加工精度和高的生产效率,要综合分析确定多准则数控铣削刀具的优化路径,不同的曲面采用最科学的行距、切入、切出、铣削方式、刀具等。
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高速切削刀具探析 篇4
高速加工通常是指在高于常规加工速度5～10倍的条件下进行的切削加工。高速切削时，随着切削速度的提高，切削力逐渐减小，切削温升逐渐趋缓，加工表面质量提高，加工成本降低。对于高速切削加工，刀具材料更具有举足轻重的影响。当切削速度提高时，工具钢材料的刀尖往往会因无法承受切削高温而发生烧蚀或急剧磨损。
近三四十年来，刀具材料所取得的突破使高速切削中出现的问题得到了较好解决。一些新型刀具材料(如氧化物、碳化物、氮化物陶瓷刀具和CBN等)具有良好的耐热性：用聚晶方法得到的聚晶金刚石(PCD)刀片，其硬度可达6000～10000HV，用PCD材料制作的车刀、铣刀、钻头等可对有色金属进行高速切削，有时也应用于黑色金属的切削加工。目前适用于高速切削的刀具主要有以下几种。
一、涂层刀具
涂层刀具是利用气相沉积方法在高强度的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面涂覆几个微米的高硬度、高耐磨性的难熔金属或非金属化合物涂层而获得的。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性。涂层材料作为化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙洼磨损，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3～5倍以上，提高切削速度20％～70％，提高加工精度0.5～1级，降低刀具消耗费用20％～50％。
二、金属陶瓷刀具
金属陶瓷是20世纪70年代开发的一类具有优良机械力学性能和高温性能的新型工具材料。与传统的硬质合金刀具相比，它的耐热性、耐磨性、抗月牙洼磨损能力等均有明显提高，但韧性和导热性相对较差。近年来，在陶瓷基体中加入少量纳米粒子以形成纳米陶瓷复合材料的研究取得了不少进展和成果。金属陶瓷刀具可应用于300～500m／min切削速度范围内的高速精车钢和铸铁。
三、陶瓷刀具
陶瓷刀具与硬质合金刀具相比，其硬度高、耐磨性好，在相同切削条件加工钢料时，磨损仅为硬质合金刀具的1/15，刀具寿命长；在1200℃时仍能保持80HRA的高硬度，所以在高温下仍能进行高速切削；它与钢铁金属的亲和力小，摩擦因数低，抗粘结和抗扩散能力强，切削时不易粘刀及产生积屑瘤，加工表面质量好，可在200～1000m/min的切削速度范围内高速切削软钢(如A3钢)、淬硬钢、铸铁及其合金等。另一方面，陶瓷刀具的缺点是脆性大，抗弯强度和抗热冲击性能较差，当切削温度发生显著变化时，容易产生裂纹。
四、CBN刀具
CBN是一种仅次于金刚石的硬度极高的刀具材料，通常材料硬度大于48HRC时工作效果最好(加工软材料时CBN磨损很快)，温度高到2000℃时有极佳的红硬性，是高速精加工或半精加工淬火钢、冷硬铸铁、高温合金等的理想刀具材料。虽然和硬质合金相比，CBN更脆且导热性和化学稳定性低于陶瓷，但它具有比陶瓷刀具更高的冲击强度和抗破裂性，而且对于刚性较低的机床也能切削硬金属。由于CBN刀具加工高硬度零件时可获得良好的加工表面粗糙度，因此采用CBN刀具切削淬硬钢可实现“以切代磨”。
五、PCD刀具
PCD刀具的硬度为硬质合金的80～120倍；导热系数为硬质合金的1.5～9倍，甚至高于PCI3N和铜，热量传递迅速：PCD的摩擦系数一般仅为0.1～0.3(硬质合金的摩擦系数为0.4～1)，可显著减小切削力：PCD的热膨胀系数仅为硬质合金的1／5，热变形小，加工精度高，PCD刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小，在加工过程中切屑不易粘结，在刀尖上形成积屑瘤。PCD可实现有色金属及耐磨非金属材料的高速、高精度、高稳定性加工。
六、高速钢、硬质合金刀具
高速钢具有良好的韧性和成形性，可用于制造几乎所有品种的刀具，如丝锥、麻花钻、齿轮刀具、拉刀、小直径铣刀等。但是，高速钢也存在耐磨性、耐热性较差等缺陷，已难以满足现代切削加工对刀具材料越来越高的要求。
硬质合金是用高硬度、难熔的金属碳化物和金属粘结剂在高温条件下烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金的常温硬度达89～93HRA，760℃时其硬度为77～85HRA，在800℃～1000℃时硬质合金还能进行切削，刀具寿命比高速钢刀具高几倍到几十倍，可加工包括淬硬钢在内的多种材料。但是，硬质合金的强度和韧性比高速钢差，常温下的冲击韧性仅为高速钢的1／8～1／30。因此，硬质合金承受切削振动和冲击的能力较差。
数控刀具选择与刀具系统的设计优化 篇5
1 刀具的选择
1.1 数控刀具的型号
ISO是国内外刀具厂商的统一标准, 通过一系列编号代表着不同的刀具参数, 应根据具体的几何参数选择。
1.2 刀片形状的选择
1) 数控车刀片形状, 它取决于加工部位的形状, 是选刀的最重要内容。它主要涉及刀具的主偏角, 刀尖角和有效刃数等。一般来讲刀尖角愈大刀尖强度愈高, 应尽量采用。但刀尖角小干涉现象少, 适用于复杂型面, 开挖沟槽及下坡的型面。选刀片形状概括见表1:
2) 刀片类型:指的是有无断屑槽及中心孔。在刀体选定后, 可适用的刀片就已确定为一种或几种类型。通常更倾向选择A, G, N等正反面都有刀刃的类型以利提高刀片的利用率。
3) 刀尖半径:刀尖圆弧半径不仅影响切削效率, 而且关系到被加工件表面粗糙度及精度。从刀尖圆弧半径与最大进给量关系来看, 最大进给量不应超过刀尖圆弧半径的80%, 否则将恶化切削条件, 甚至出现螺纹状和打刀问题。因此选择刀尖圆弧半径至少要等于最大进给量的1.25倍, 一般应为2倍。
4) 通常对于小余量:小进给量的车削采用小的刀尖圆弧半径, 反之用大的刀尖圆弧半径。通常, 我们在精加工中选刀尖圆弧半径为0.2, 0.4, 0.8;半精加工选0.4, 0.8, 1.2;粗加工选0.8, 1.2, 1.6, 2.4。
1.3 车刀类型的选择
1) 刀具的选择要求刀具要有较高的强度, 又不能与工件产生干涉。所以刀杆头部形式按主偏角和直头, 偏头分有十几种形式, 应用时必须结合工件形状与刀片类型相协调。
2) 车刀类型的选择着眼于刀具的主偏角。一般情况有直角台阶的工件可选择大于或等于90°主偏角的刀杆。一般粗车可选主偏角45°～90°, 精车可选45°～75°的。工艺系统刚度好时主偏角可选较小值, 反之选较大值。
3) 刀片卡紧方式的选择:刀片卡紧方式主要有C, D, M, P, S五种, 根据切削强度和刀片形状选择。
1.4 刀杆尺寸的选择
1) 刀杆的基本尺寸有刀尖高度, 刀杆宽度及长度。在标准尺寸系列中, 刀的高度宽度及长度都是对应的。选择时应按机床匹配。其中最重要的是刀尖高度, 因为车刀刀尖必须处于车床主轴中心线的等高位置, 因故不能匹配则由刀垫, 刀夹予以解决。
2) 刀杆长度由夹持长度及悬伸量确定的, 外圆刀杆悬伸量一般为刀尖高度的1.5倍, 内孔刀的悬伸量则决定于孔深或加工部位的位置。刀杆太长宁肯锯短也不要悬选择伸过长, 因过长易导制振颤和干涉。
1.5 刀片材料
国内厂家的数控刀片材料比较单一, 国外知名厂商将钢、不锈钢、铸铁.有色金属、耐热优质合金和淬硬材料分类, 采用不同的刀片材料, 而且每类加工材料又配有不只一种刀片材料供选择。各厂商都有自己的刀具材料牌号, 其中不乏厂商自己研制的。
1.6 刀具厂商的选择
做为用户, 选择经济适用、服务及时、能够提供技术支持的刀具厂商是最佳方案:
1) 价位:德国的最贵, 美、欧、以色列、日本次之。便宜的是韩国、台湾, 最便宜的是国货。
2) 知名度和服务:从销量上看, 国际上几大厂家首推瑞典山特维克可乐满, 其次为美国肯纳飞硕, 以色列依斯卡和日本三菱紧随其后。这些厂家销量大且刀具尤其是刀片品种齐全。
根据上述, 零件的加工, 必须根据刀具的参数和零件加工实际情况, 合理的选择刀具, 达到提高工作效率的目的。
2 多工位刀具系统的设计优化
1) 工位刀具系统时, 必须注意防止刀具与工件.卡具和机床之间的干涉和碰撞。主要有下面三种情况。
a.径向安装的刀具如果过长, 将引起刀位转换时刀具与机床内壁之间的碰撞。
b.邻刀位上的刀具对工件的干涉在加工大直径带小孔的工件时, 特别是孔加工刀具多的时侯容易出现, 加工小直径内孔也容易出现与卡具的干涉。当工件直径很大, 但加工部位不靠近中心, 无干涉区就会变大;
c.调装时, 若不能明确判断不发生干涉, 应绘制刀具干涉图。由于刀架工位数多, 刀夹相邻角度小所以无干涉区变小。要扩大无干涉区以加大工件直径, 可减小刀具长度或改变装刀的位置, 比如把孔加工刀具尽量间隔开等。
2) 制刀架允许的最大的转动惯量:当安装的刀夹过重, 镗杆过粗过长时需计算刀架的转动惯量, 不能超出允许值。
3 结语
总之, 在刀具选择及刀具系统设计时, 应考虑刀具的使用成本, 减少刀具的使用数量, 对产品加工要求高的难加工、高效率、高质量的工件可选较高层次的刀具等。反之可选较低层次的, 以降低成本。无论哪一层次, 非标、特殊订货的刀具价贵且供货期长, 都要尽量选标准产品。
参考文献
[1]孟少农.机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社, 1998.
刀具信息 篇6
四川地震给人民带来了很大的灾害, 我从心底里对他们表示慰问。
我作为日本一名普通的民众, 对胡锦涛主席出访日本表现出来的一种友好的态度, 很是感动。
——小峰毅
致力于刀具技术
大昭和很关注中国的刀具市场, 中国本土的刀具市场发展非常快。
机床被广泛关注, 而刀具、刃具和机床不一样, 包括这次要介绍的刀柄, 受关注度要差一些。而实际上, 要生产出高精度的产品, 精良的刃具也是非常重要的。
长期以来, 大昭和一直在宣传刀柄的精度、刃具的寿命对零件加工精度的关系, 比方说, 刀柄的跳动精度好了, 刃具的寿命可以提高一倍甚至更多, 这在试验中已经得到验证。而大昭和也一直致力于生产这样的高精度产品。
当然, 为了使广大用户理解这里面的关系, 大昭和也作了很多努力。大昭和在宣传的时候, 并不是宣传某一个特定的产品, 而是一个系统 (刀柄、刀具) 。技术的东西, 需要大量的数据证明。大昭和有很多验证产品精度的设备和实验, 从根本上追求产品的精度在实际加工中的表现效果。
从世界角度讲, 刀具的水平越来越高。但不可否认, 有些企业为了降低成本, 不惜降低刀具的质量, 这样做的结果就是危害刀具市场和自身企业的发展。刀具的成本中有一部分是花在刀柄上的, 好的刀柄有利于降低刃具的磨损, 提高加工效率和加工精度。
相信自己
“我在这个行业48年了, 整个机械加工行业中, 经历了众多企业的兴衰。大昭和最初开始发展的时候, 在日本市场上也有很多的困难, 甚至对公司职工的解释都花了很多精力, 因为大昭和的产品在日本市场上是最贵的, 怎么样让大昭和自己的职工理解大昭和的产品为什么这么贵, 怎样让客户理解大昭和产品的贵是什么意思, 实际是价格上的贵不代表客户的生产成本也很贵。用户开始可能不买大昭和的产品, 这没有关系, 可能他们的发展还没有到一定的水平, 等他们理解大昭和产品贵的含义的时候, 会重新认识大昭和和大昭和的产品。”小峰毅社长说。
这样的经历在中国市场也差不多。十几年前大昭和进入中国的时候, 是和金万众合作。而现在的销售额是当初销售额的30～40倍, 四年前大昭和在上海设立代表处, 其销售额也增长了三倍。大昭和对中国市场很有信心, 中国的企业发展速度非常快, 比如模具企业进步很快, 所以大昭和的产品在中国有很大的发展空间。从大昭和在中国销售产品的种类来说, 越是高档的产品, 销量越是显著。
现在世界上的课题是环保问题, 大昭和的刀具也体现了这一点。大昭和的刀柄可以延长刃具寿命40%～50%, 减少了消耗, 其实也就是节约了能源, 对环境提供了保护。试想一下, 如果中国机床都用BIG-PLUS系统, 仅刃具费用就可节约20%以上, 综合效益相当可观, 对大昭和以及中国企业都是双赢的事情。
大昭和在不断开发新产品, 在这次展览会上也会展出一些新产品。新产品的推出到被用户接受需要时间, 大昭和也会在众多媒体上做介绍。大昭和对自己的产品很有信心, 因此, 将来也不会担心市场接受的时间。
技术解密与新动向
2006年10月份, 大昭和这么多年一直专注于刀具系统。从刚刚结束的第二届切削刀具调查结果来看, 大家对于切削效率的关注比较大, 这跟金属切削行业的发展水平密切相关。刀具的综合成本与切削效率很好的结合, 这是大昭和多少年以来一直在追求的, 也是大昭和能够不断发展壮大的原因。
关于B I G-P L U S, 实际上大昭和对国际上的一些企业如山特维克等已经开放了。目前在日本的刀具厂家也开始对其开放, 最终, 包括世界其他各国的企业都会公开。有很多企业靠复制别人的产品为生, 如果能在复制的基础上制造出更好的产品, 这种行为无可厚非。但是很多时候, 这些企业在复制别人产品的时候, 质量得不到保证, 危害了被模仿的企业形象。
说到山特维克, 大家都知道它和大昭和在中国是竞争对手, 实际上大昭和更多的是合作伙伴。自从大昭和的BIG-PLUS生产技术供给山特维克之后, 特别是欧美市场, 发展非常快, BIG-PLUS技术更新每半年翻一倍。
关于新产品, 举个例子, 在刀柄应用上, 有各种各样的甚至是几十年前的产品。金属切削加工包括钻、铣等等, 需要不断应用新产品以达到用户的需要。最近要发布的是攻丝器, 目前在世界上还没有这样的产品, 大昭和公司通过几十年的研发, 现在开始销售。原先发布的新产品有时候是经过很多改良的旧产品, 而这次发布的是市场上完全没有的东西。
做刀具行业的领导者
对大昭和来说, 怎么做刀具行业发展的领导者是最重要的。比如说, 快攻立铣刀是几年前开发的, 当初开发这个产品的原因是, 其最大的特点就是低抗力, 切削抗力非常低。山特维克、住友等其他公司也纷纷开发低抗力刀具。大昭和相当于在行业中点了一把火, 让这个行业火了起来 (快攻立铣刀在市场上广为应用) 。
在日本的刀具行业, 大昭和是一个很特别的公司。大昭和在发展的同时也吸取其他公司的长处, 不管它是大还是小, 关键要有自己的特点和特色产品, 这并不是看低自己。从1982年开始, 大昭和和多家海外公司进行技术合作, 大昭和在吸收他们技术的同时也向他们提供大昭和的技术, 大昭和的目的也是为了促进行业的发展。
大昭和在开发、制造新产品, 甚至是在定价格的时候, 大昭和都认定大昭和的用户是专业的, 大昭和不会马马虎虎去生产一种产品, 因为用户最终会知道这个产品的性能。因此大昭和在日本, 大昭和的产品和价格在日本都是知名的。但是大昭和始终相信自己的实力, 所生产的产品是市场需要的, 但是又需要时间让用户接受的, 因为大昭和是在引领刀具行业发展。
提供专业服务
通常所说的交钥匙、交系统工程, 说到这方面的能力, 大昭和也能够做到。但是从做生意的角度, 怎么样向客户提供一个系统, 是一个方式方法问题。因为用户不会给予你整个系统的价格, 比方说设计费不会付。就目前而言, 大昭和向用户提供一个系统还不现实。至于这个市场会发展到什么样子, 还很难说。有些用户要求厂商提供整套系统, 原因很多, 可能是实力有限, 也可能是想利用厂商自身的技术优势来。针对某一特定的客户, 如果他有这样的要求, 双方觉得可以合作的话, 大昭和也会为其量身定做。
另外一个重要的问题是工具管理。大昭和在系统化方面有一定的准备, 推出的管理软件能够管理刀柄、刀具、机床等等。事实上, 在夹具问题上, 用户在使用新的刀具的时候, 需要去寻求合适的夹具。而大昭和就可以为用户提供这个管理软件, 进行模拟夹具安装, 为用户提供参考, 节省时间。
在金属切削加工行业, 有些企业自身管理存在问题。比方说, 机床发展很快, 各种先进的机床不断推出, 但是其管理都是很原始的, 几乎没有用芯片 (计算机) 管理的。大昭和也不能说自己的管理很完美, 但是大昭和对每一把刀的制造信息都有记录。
大昭和的生产车间内非常整洁, 井井有条, 具有高度的秩序感。生产现场整齐地安装着先进的数控加工中心和车削中心, 还有高精度的精密磨床等。每台机床旁都安装了机器人, 准确无误的工序动作使零件的摆放整齐划一。各个车间都是24h连续工作, 白天工人上班主要就是准备生产线上的工件, 晚上则是无人值守的。把大昭和公司的工厂称作最现代化的工厂真是一点也不夸张。生产线上每台机床的切屑会准确地输送到收集铁屑的地坑中。
话要说回来, 这并不是要否定系统化。要全部实现不太可能, 但至少可以达到一部分。
“大家在产品使用理念上原先关注产品本身, 现在更多关注你的技术与设备能够给我带来什么, 是结果, 关心你的服务能够达到怎样。”
与汽车行业同发展
汽车整车是装配产业, 我们在整车生产线上并无业务, 汽车制造商对供应商的价格压的很低, 让我们无利可图。但是各种汽车零部件如本田、雅马哈的零部件、模具行业需要大量大昭和的产品, 但是所占比例没有统计, 中国的情况也是一样。
现在世界的发展要求节能环保, 对机械加工行业影响比较大。开玩笑说, 如果汽车不烧油, 不需要发动机了, 那么金属加工行业就很难发展了。
从制造工厂来说, 大昭和在美国有工厂, 其他国家没有, 目前也没有打算在别的国家开设工厂。大昭和的全球化主要是技术, 一个刀柄看上去没有什么特别的, 但是在材料、涂层上有很大的不同。刀具行业与汽车行业不同, 没有大量的资金投入研发, 但是大昭和的研发是和用户企业的研发连接在一起的。如果把用户的研发人员和大昭和的人员加在一起, 这个数字也是很惊人的。
大昭和的出发点首要是保持高水平, 就必须保有研发人员。大家都知道台湾的刀柄价格低, 大昭和也可以降低到这个价格, 但是这样利润就很低, 没有足够的资金投入技术的研发, 很难保持长期发展。
三赢
大昭和在航空业做的非常好, 在英国的代理商在销售大昭和产品的同时, 也在销售机床。他用大昭和的产品和机床进行模拟组合, 为用户提供系统选择。
但是制造业的重要性并没有引起足够的重视, 现在世界上对制造业的待遇不太公平, 比方I T行业, 虽然代表科技的发达程度, 但并不应该拥有比制造业更多的关注, 因为制造业才是社会发展的支撑。
关于中国市场的信息将及时反馈到日本, 对厂家来说, 重要的是了解中国市场的需求, 这也是大昭和要做的。
Marttiini刀具店 篇7
项目地址:芬兰赫尔辛基市中心
客户:Marttiini刀具生产商
设计师:Teemu Nojonen
项目设计:Amerikka Design Office Ltd.
投入使用时间:2011年5月
零售空间从作用来讲要充分展现所展示商品的特性,因此设计必须从产品的特性出发,兼顾功能需求及产品展示需求,同时还要突出店面自身设计特点。本次Marttiini刀具店的设计,从"Puukko"刀具的历史出发,店内展示空间特色分别与"Puukko"刀具及Marttiini生产商的特性相融合,在小小的商店内为Marttiini及"Puukko"打造了不俗的展示空间。
"Puukko"是一种传统的芬兰刀具,它们既是一种生活艺术,也是生活的必需品。
Marttini是一家著名的"Puukko"刀具生产商。该店面位于赫尔辛基的中心,透过店面的窗户可以看到十二月党人广场及大教堂。新店面将Marttiini悠久的历史和传统同现代设计结合在一起,店面内所选用的所有材料,包括木材、金属材料及羽毛等都与制作刀具的材料相同。所有的细节设计都从功能出发,使得这个很小的空间可以展示200多种不同的产品。这个店面就如同"Puukko"刀具本身:美丽与功能兼得。
The"Puukko"is a traditional Finnish knife;a crafted object and an everyday tool.
刀具角度教学探讨 篇8
首先介绍最简单的内容:车刀的组成, 车刀由刀头和刀柄组成, 刀头则用于切削, 是刀具的切削部分。刀具的切削部分包括:前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖。这部分内容借助于图片很容易讲解, 学生很容易理解。
刀具的几何角度是把刀具放在相应坐标系里并在规定的截面里测量的角度值, 其值因坐标系或截面的不同而变化。由此引出刀具角度参考系:刀具静止参考系和刀具工作参考系。简单介绍了这两种参考系后再讲解组成参考系的平面:基面、切削平面、正交平面、法平面、假定工作平面和背平面。
以上四个测量坐标平面可根据需要任选一个, 然后与另两个坐标平面共三个平面组成相应的参考系。如由正交平面与基面、切削平面组成的参考系称为正交平面参考系;由法平面与基面、切削平面组成的参考系称为法平面参考系;另外由假定工作平面、背平面与基面组成的参考系称为假定工作平面与背平面参考系。
讲清参考系后就该讲刀具角度了。我们以正交平面参考系为例来说明刀具的标注角度。
刀具的标注角度是指在刀具工作图中要标出的几何角度, 即在静止坐标参考系中的几何角度。
(1) 基面内的角度
主偏角:过切削刃上选定点, 主切削平面与假定工作平面间的夹角, 记为Kr;
副偏角:过切削刃上选定点, 副切削平面与假定工作平面间的夹角, 记为Kr'。
(2) 切削平面内的角度
刃倾角:过切削刃上选定点, 主切削刃与基面间的夹角, 记为λs。
(3) 正交平面内的角度
前角:过切削刃上选定点, 前 (刀) 面与基面间的夹角, 记为γo。
后角:过切削刃上选定点后 (刀) 面与切削平面间的夹角, 记为αo。
(4) 副刃正交平面内的角度
副 (刃) 后角——过副切削刃上选定点, 副后面与副切削平面间的夹角, 记为αo',
以上六个角度Kr、λs、γo、αo、Kr'、αo'为车刀的基本标注角度。它们用来确定刀具的切削部分的空间方位。表示空间任意平面方位的定向角度只需要两个, 刀刃需要标注的独立角度数量是刀面数量的二倍, 即四个。
上述刀具角度是在静止参考系中的标注角度, 是忽略进给运动条件时给出的。实际上在刀具使用中, 应考虑刀具切削刃上选定点的合成运动速度, 刀尖安装不一定对准机床中心高度、背平面不一定平行于侧安装面等因素。这时的坐标平面参考系与静止坐标参考系不再相同, 实际的参考平面偏离了定义的静止坐标参考平面, 称工作坐标参考系, 在其内的刀具角度称为刀具工作角度。
以正交平面参考系来加以说明:
(1) 考虑横向进给运动的影响 (横车)
不考虑进给运动时——考虑进给运动时
切削刃上选定点A的运动轨迹圆——阿基米德螺旋线
A点的切削平面圆的切平面 (竖直) Ps——阿氏螺线的切平面 (倾斜) Pse
A点的基面径向平面 (水平) Pr——与Pse垂直的平面Pre (倾斜) Pre
前角γo——γoe=γo+η
后角αo——αoe=αo-η
(2) 考虑纵向进给运动的影响 (车螺纹)
不考虑进给运动时——考虑进给运动时
切削刃上选定点A的运动轨迹圆——螺旋线
A点的切削平面圆的切平面 (竖直) Ps——螺纹的切平面 (倾斜) Pse
A点的基面与Ps垂直 (水平) Pr——与Pse垂直的平面Pre (倾斜) Pre
前角γf——γfe=γf+μf
后角αf——αfe=αf-μf
(3) 考虑刀尖位置高低的影响
刀尖在机床中心高度上——刀尖高于机床中心高度
切削速度方向垂直向下——切线方向
基面径向平面 (水平) Pr——径向平面Pre (倾斜) Pre
切削平面圆的切平面 (竖直) Ps——切向平面 (倾斜) Pse
前角γp——γpe=γp+θp
后角αp——αpe=αp-θp
经过对这部分知识由浅入深、层层递进的梳理, 相信学生对刀具角度会有更加全面和深入的理解, 会大大提高学生学习《金属切削原理与刀具》这门课的兴趣。
参考文献
[1]韩荣第.金属切削原理与刀具[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.
刀具几何参数的合理选用 篇9
关键词：刀具几何参数的合理选用几何角度刀尖的修磨
中图分类号:O181文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)03(c)-0000-00
俗话说“工欲善其事，必先利其器”，作为直接参与切削工件的刀具，其几何参数选择合理与否对切削效率、加工质量、加工成本及刀具寿命等必然起着重要影响。在机械技术人员长期的生产实践中，总结出这样一个结论：若刀具结构和几何参数的合理改善，将使刀具寿命成倍提高。这也说明了刀具几何参数合理选择的重要意义。
1 刀具几何参数包含的内容
1.1 主副切削刃
主副切削刃的形状有直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃等。切削刃的形状如何会影响工件切削层横断面形状、面积及刀具切削刃上各点角度的数值，从而对切削加工产生影响。近几年刃形发展的主要特点是提高刀尖处的强度、减少切削加工负荷、提高刀具的抗振能力、有效加强刀具热量传散等以保护刀具。
1.2 刃口型式
刃口型式主要有锋刃、负倒棱、消振棱及刃带等。锋刃应用较多，负倒棱是在刀具前刀面开设倒棱面，消振棱是在刀具后刀面开设倒棱面，选择时要注意负倒棱与消振棱各自的作用及区别。
1.3 刀具几何角度
刀具的角度有前角、后角、主偏角、刃倾角、副切削刃的副后角及副偏角等。
完整的刀具形状及结构是由刀具几何参数决定的，各参数间相互依赖、相互制约，无视它们的内在联系而孤立地选择某一参数将无法满足加工的需求。因此刀具合理几何参数指在一定的切削条件下，在保证工件加工质量和精度的前提下，能满足刀具正常磨损而不破损、刀具寿命高、高率、低成本的刀具几何参数。本文将介绍刀具几何角度及刀尖修磨形状的合理选择。
2 刀具几何参数合理选择时应注意的事项
2.1 切削条件要考虑机床、夹具、刀具及工件组成的机械加工工艺系统刚性及功率、切削用量大小等。通常，若工艺系统刚性较差小时，应选较大前角和主偏角等，以降低切削力和防止工件受冲击与振动。
2.2 工件的具体条件工件的具体条件指工件毛坯的制造方法、工件精度和质量的技术要求、工件的切削加工性及其耐热性、硬度等基本物理力学性能。只有掌握工件的具体条件才能结合实际具体分析从而选择出合理的参数。
3 刀具几何角度的选择
刀具几何角度的选择对切削过程顺利实施起决定性作用，其中主偏角、前角、后角和刃倾角的影响更为突出，科学合理的选择几何角度是几何参数合理选择的主要内容。
3.1 前角
增大前角，可降低切削力、切削热和功率，提高刀具使用寿命，有效抑制积屑瘤的产生，改善表面质量及加工精度：但另一方面，增大前角会削弱刀具的强度，不利于切削热的传散。选择合理前角应遵循的原则：（1）根据工件条件选择。工件的硬度、强度高或断续切削时，为保证刀具强度，前角取小值；反之取大值。（2）根据加工性质选择。粗加工时应取小前角以保证刀具的强度；精加工时，应取大前角以保证工件的加工质量。（3）加工塑性材料时，为降低切削力应取大的前角；加工脆性材料时，选取小的前角。
3.2 后角
后角增大，可减少刀具后刀面与工件加工表面间的摩擦，降低切削力和温度，改善加工质量：但后角增大则刀具的散热体积增减少，刀头强度削弱。选择合理后角应遵循的原则：（1）工艺系统刚性差时，后角取小值。（2）需优先考虑加工质量时，后角取大值，以减少摩擦。
3.3 刃倾角
刃倾角的主要功用：（1）影响切屑流向。取正刃倾角，切屑流向工件的待加工表面，防止缠绕和划伤已加工表面，精加工时常取正刃倾角。（2）影响切削力。取负刃倾角，可增大切削力，工艺系统刚性不足时应避免采用负刃倾角。(3) 影响刀头强度。取负刃倾角时，刀具与工件最先接触点不是刀尖而是远离刀尖，可保护刀刃，改善散热条件。(4) 影响切削变形。刃倾角绝对值增大，实际前角变大，则切削变形小，切削轻快、容易。选择合理刃倾角应遵循的原则：主要根据加工性质来选择刃倾角。粗加工时，加工用量大、切削力较大，刀具承受的冲击大，为保证刀具强度，刃倾角应取负值，通常取0°到一5°；精加工时，防止缠绕和划伤已加工表面，刃倾角应取正值，通常取0°到+ 5°。
3.4 主偏角
主偏角的主要功用：（1）主偏角是影响刀具使用寿命的主要角度。在进给量与背吃刀量（即切削深度）不变时，若主偏角增大，则切削层公称厚度增大，单位长度切削刃所承受的负荷增大，刀具使用寿命降低；同时因切削层公称宽度减小，切削层呈厚而窄形状，切屑易断屑。（2）主偏角的大小影响背向力。若减小主偏角，则使背向力增大：同时工件与刀具摩擦加剧，影响工件的加工质量，加大工件变形挠度，工艺系统易振动。选择合理主偏角应遵循的原则：（l）按被加工表面的精度和质量要求考虑主偏角大小。若工艺系统刚比较好，不易变形和振动，可取较小的小主偏角以提高加工精度和质量。（2）按工件材料的要求考虑的主偏角大小。如加工很硬的材料，如冷硬铸铁和淬硬钢，应取较小的主偏角。（3）按加工条件考虑主偏角大小。若加工中间切入的工件，应取较大主偏角，一般45°至60°；若加工台阶时，主偏角应取90°；若加工细长轴，加工条件差、加工刚性弱则应取较大主偏角，一般超过90°。
4 刀尖的修磨形状
刀尖指刀具主、副切削刃交汇处的刀刃。所有刀具刀尖的强度都是最弱，在切削负荷和切削力的作用下刀尖处最易磨损，因此对刀尖进行修磨可改善其工作条件，提高刀尖强度和刀具使用寿命，减少刀具磨损，有利于切削热的传散，提高加工精度及提高进给量。
刀尖常用两种形式：圆弧形和倒角形刀尖。1圆弧形刀尖：多用在半精加工与精加工中。若刀尖圆弧半径越大，则可提高刀尖强度，工件表面加工精度高，但同时背向力增大而易振动，因此刀尖圆弧半径的增大应有一定的限度。2倒角刀尖:多用在面铣刀、切断刀及钻头等多刃刀具上。若多刃刀具采用圆弧形刀尖,刃磨复杂且很难刃磨得均匀对称。
随着机械制造业的快速发展，以高效、低成本及高精度为目标的刀具几何参数的合理选用越来越重要。作为高等职业院校的学生在深刻理解和掌握几何参数的合理选用的原则、方法及过程等理论内容基础上应阅读有关资料及生产样本，进一步理论联系实际，在实践中加强对知识的理解，在实践中强化知识的应用。
成形刀具的自动设计 篇10
初始化模块的主要功能是调用被加工工件的零件图, 从工件零件图上选择被加工表面的投影, 自动生成工件廓形数据文件。刀具设计模块由四个部分组成:棱体成形车刀设计模块、圆体成形车刀设计模块、前角P=0的成形铣刀设计模块、前角P>0的成形铣刀设计模块, 完成由工件廓形的数据文件生成刀具廓形数据文件, 并设计、计算刀具的结构。刀具零件图生成模块也由四个部分组成, 分别完成上述四种刀具零件图的自动生成。根据刀具设计模块设计出的刀具廓形数据和结构形状及尺寸, 能参数化地绘制刀具零件图。刀具廓形数控加工代码生成模块主要根据刀具设计模块提供的刀具廓形数据, 自动生成加工刀具廓形的数控加工代码。
使用者利用本系统设计成形刀具要做的工作仅仅是选择被加工工件的零件图, 交互地输入和选择少量数据, 点取有关菜单和命令按钮, 便可轻松自如地完成刀具设计的全部工作。使用本设计系统, 刀具设计精度高, 设计周期短, 设计人员劳动强度低。本系统设计采用集成化思想, 将被加工工件的设计及加工该工件的成形刀具的设计集成在一起, 对企业实现计算机集成制造系统 (CIMS) 也具有十分重要的意义。
本系统为微机CAD系统, 能为所有具有成形刀具设计、制造工作和任务的企业、单位使用。系统运行环境简单, 硬件环境:586以上微机, 内存16MB或以上, 硬盘应当有80MB空闲空间;软件环境:Windows95或以上。系统界面采用Windows 95风格, 提供各种使用工具, 操作简单方便。
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