硬質合金柄*硬桿系列

    1、切削性能

    鋼刀體懸長伸長時，會發(fā)生振動，影響切削條件，特別是導致切削速度不能提高。

    例如：用sks-2020-130-s20（直徑20mm鋼刀體），懸長190mm（l/d=9.5），加工s55c時*的切削參數(shù)為：切削深度0.3mm，切削速度v=80m/min，每刃進給f=0.6mm/刃，進給速度f=1500mm/min。但是，硬質合金刀柄（*硬桿）-m10-140-s20和高進給新干線系列用的可換式刀頭msh-2020-m10組合使用，可使切削速度達到1.9倍v=150m/min，每刃的進給為原來的1.7倍f=1.0mm/刃，進給速度是原來的三倍f=4800mm/min，且加工過程中不會發(fā)生振動，切削平穩(wěn)。

    另外，當被加工材料為s55c（201hb），使用刀片型號wdmw050316ztr的jc5040材質進行加工。切削參數(shù)為：主軸轉速為n=2390min-1，切削速度v=150m/min，每刃進給f=1.0mm/刃，進給速度為f=4800mm/min，軸向切深ar=0.3mm，徑向切寬ad=12mm。使用吹風冷卻進行的壽命比較。

    鋼刀體在高速高進給的條件下使用，由于振動很大，刀片產生崩刃，切削至25m長時即不能使用。而“*硬桿”系列在相同條件下加工至525m（切削時間109分鐘）亦沒產生崩刃現(xiàn)象，獲得了21倍以上的壽命。

    當懸長加大時，使用“*硬桿”系列，不僅是能夠通過高速高進給*地提高加工效率，而且刀具壽命在很大程度上也得到改善。

    2、加工事例

    使用￠32mmsks可換式刀頭+硬質合金刀桿（*硬桿）加工鍛造模具（耐熱工具鋼）時，加工效率、壽命的改善事例。

    懸長100mm的機夾式圓刀片銑刀的軸向切深ar=1mm，進給速度f=2800mm/min，切削量q=70cc/min，壽命為45至60分鐘。硬質合金刀桿（*硬桿）與之相比，加工條件可改善為ar=0.7mm，f=7000mm/min，q=122.5cc/min，加工效率提高了1.75倍，壽命達到190分鐘，提高了3倍以上。

超硬刀具

超硬刀具主要包括金剛石刀具和立方氮化硼刀具，其中以人造金剛石復合片（PCD）刀具及立方氮化硼復合片（PCBN）刀具占主導地位

（1） PCD金屬切削刀具

PCD金屬切削刀具可利用PCD材料的高硬度、高耐磨性、高導熱性及低摩擦系數(shù)實現(xiàn)有色金屬及耐磨非金屬材料的高精度、高效率、高穩(wěn)定性和高表面光潔度加工。此類刀具從結構上主要可分為焊接式PCD刀具和可轉位式PCD刀片。近年來焊接式PCD刀具中發(fā)展較快的品種是帶標準刀柄的PCD刀具，如帶柄PCD銑刀、PCD鏜刀、PCD鉸刀等，刀柄型式主要為圓柱柄、錐柄和HSK柄。這種刀具（尤其是多齒刀具）的特點是切削刃對刀柄的跳動小（如刃長為30mm的HSK柄PCD銑刀的切削刃跳動僅為0.002mm），尤其適合于對各種有色金屬零件的成形面、孔、階梯孔等進行大批量高速加工。例如，采用鋁基體刀盤的PCD高速銑刀（六刃，直徑100mm），zui高轉速可達20,000R/MIN, 以上，切削速度可達7,000M/MIN

可轉位式PCD刀片是在硬質合金可轉位刀片上鑲裝一塊PCD刀坯再經刃磨而成，可裝夾在各種數(shù)控機床的刀桿、刀夾或刀盤上，用于高可靠性的大批量加工。隨著數(shù)控機床、加工中心及自動生產線的日益普及，可轉位式PCD刀片的使用越來越多，其刀具耐用度較硬質合金刀具可提高幾十倍。

　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(xiàn)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。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。1972年，美國的邦沙和拉古蘭發(fā)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。

　　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(jù)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，但通常相差很校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(xiàn)代仍是應用zui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(xiàn)在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。

　　硬質合金可轉位刀片現(xiàn)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(fā)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(fā)展方向將是發(fā)展和應用新的刀具材料；進一步發(fā)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(fā)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(xiàn)*化。