如何选择合适的刀具—CNC铝合金加工篇

随着加工技术的日益更新，CNC加工也发生了不少变化。不少专家指出，在未来，CNC都会是主流的加工模式。而在CNC加工工艺中，刀具是最为重要的，今天，我们来详细了解一下CNC刀具。
CNC加工刀具概念
刀具是机械制造中用于切削加工的工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以"刀具"一词一般就理解为金属切削刀具。切削木材用的刀具则称为木工刀具。

CNC加工刀具
刀具分类
刀具按工件加工表面的形式可分为五类
加工各种外表面的刀具，包括加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；
孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铣刀和内表面拉刀等；
螺纹加工工具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；
齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；
切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。
此外，还有组合刀具。

孔加工刀具
刀具结构
各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。
刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。
带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车刀、刨刀等一般为矩形柄；圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。

高速铣削刀具结构
刀具材料应具备的基本性能
1. 高硬度
刀具材料的硬度必须高于被加工工件材料的硬度，这是刀具材料应具备的基本特征。
2. 足够的强度和韧性
刀具切削部分的材料在切削时要承受很大的切削力和冲击力。抗弯强度和冲击韧度反映了刀具材料抵抗脆性断裂和崩刃的能力。
3. 高耐磨性和耐热性
刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力。刀具材料硬度越高，耐磨性也越好；高温硬度越高，表示耐热性越好，刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。
4. 良好的导热性
热导率大，表示导热性好，切削时产生的热容量容易传导出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损。
5. 良好的工艺性和经济性
为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性，包括锻压、焊接、切削加工、热处理、可磨性等。经济性是评价和推广应用新型刀具材料的重要指标之一。
6. 抗粘结性
防止工件与刀具材料分子间在高温高压作用下互相吸附产生粘结。
7. 化学稳定性
指刀具材料在高温下，不易与周围介质发生化学反应。
刀具涂层
铝合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合层。正在发展的物理气相沉积法不仅可用于铝合金刀具，也可用于高速钢刀具，如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁，使刀具在切削时的磨损速度减慢，涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1～3倍以上。
涂层刀具
如何选择刀具
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。
刀具选择总的原则：安装调整方便刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄以提高刀具加工的刚性。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。
1.平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。
2.铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀。
3.加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀。
4.加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀。
5.对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
6.在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很能密，故球头常用于曲面的精加工。
7.平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。
8.在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具，迅速准确地装到机床主轴或刀库上去。应尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后应完成其所能进行的所有加工部位；粗精加工的刀具应分开使用即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻；先进行曲面精加工再进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
加工铝材时遇到的问题及解决方法
加工铝材时遇到的问题及解决方法加工纯铝时，容易粘刀的几点分析及解决办法:
1.铝材料 质地偏软 高温容易粘刀；
2.铝不耐高温，容易开纹；
3.跟加工切削液有关:油性 润滑性能好；水溶性 冷却性能好；干切削 费用高；
4.加工纯铝时,应选用铝加工专用的立铣刀:正前角,刃口锋利,大排屑槽, 45度或55度的螺旋角；
5.被加工件和数控刀具的材料具有较大的亲和力.
6.前刀面粗糙刀具加工软的材料.
建议:机床条件差到好要求低到高,请分别使用高速钢,涂层抛光硬质合金、PCD聚晶金刚石和单晶金刚石。
7.速度低可用切削液避免,速度高用油雾润滑,效果可改善,铝合金适合。
刀具未来发展方向
由于在高温、高压、高速下，和在腐蚀性流体介质中工作的零件，其应用的难加工材料越来越多，切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高。为了适应这种情况，刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料；进一步发展刀具的气相沉积涂层技术，在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层，更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾；进一步发展可转位刀具的结构；提高刀具的制造精度，减小产品质量的差别，并使刀具的使用实现最佳化。
世界级品牌：山特维克、霍夫曼、瓦尔特、号恩、日立、京瓷、黛杰、大昭和、佑能、凯狮，德信发、YAMAHA
硬质合金：春保森拉田时、株硬、南硬、正德、博云东方、大地合金、金鹭、吴氏
非标刀具：名古屋、特萨、金州、联阳、高冶、亚肯、希普思、优盟特、富兰地
工具机：瓦尔特、HUTECH、萨克、戴克、北平机床、金巨达、SMS、沃尔特（戴杰）