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Time will pierce the surface or youth, will be on the beauty of the ditch dug a shallow groove ; Jane will eat rare!A born beauty, anything to escape his sickle sweep.- Shakespeare切削刀具的基础知识资料 车削细轴常见的工件缺陷和产生原因 一.椭圆形1）坯料自重和本身弯曲。应经校直和热外省处理。2）工件装夹不良，尾座顶尖与工件中心孔顶得过紧。3）刀具几何参数和切削用量选择不当，造成切削力过大。可减小切削深度，增加进给次数。4）切削时产生热变形。应采用冷却润滑液。5）刀尖与支承块间距离过大。应不超过2mm为宜。二.竹节形1）在调整和修磨跟刀架支承块后，接刀不良，使第二次和第一次进给的径向尺寸不一致，引起工作全长上出现与支承块宽度一致的击期性直径变化。当削中出现轻度竹节形时，可调节上侧支承块的压紧力，也可调节中拖板手柄，改变切削浓度或减少车床大拖板和中拖板间的间隙。2）跟刀架外侧支承块调整过紧，易在工件中段出现周期性直径变化，应调整压紧，使支承块与工件保持良好接触。三.多边形1）跟刀架支承块与工件表面接触不良，留有间隙，使工件中心偏离旋转中心。应合理选用跟刀架结构，正确修磨支承块弧面，使其与工件良好接触。2）因装夹、发热等各种因素造成的工件偏摆，导致切削深度变化。可利用托架、并改善托架与工件的接触状态。四.锥度班1）尾座顶尖与主轴中心线对床身导轨的不平行。2）刀具磨损。可采用0后角，磨出刀尖圆弧半径。五.表面粗糙1）车削时的振动。2）跟刀架支承块材料选用不当，与工件接触和磨擦不良。3）刀具几何参数选择不当。可磨出刀尖圆弧半径，当工件长度与直径比较大时亦可采用宽刃低速光车。刀具损坏形式计算机辅助分析系统的开发1 引言切削加工是机械加工中应用最广泛的加工方法之一，目前零件的最终形成仍以切削加工为主。切削加工过程中的刀具损坏有磨损和破损两种方式。刀具的磨损是由于工件刀具切屑接触区发生强烈摩擦，造成刀具表面(前、后刀面)的材料被切屑或工件逐渐带走，刀具的磨损形式包括前刀面磨损(月牙洼磨损)、后刀面磨损、边界磨损、刀尖磨损等。刀具的破损是由于刀具设计、制造及使用不当或刀具(尤其是一些脆性刀具材料如陶瓷刀具)受切削力冲击而发生损坏，刀具破损分早期和后期破损，有崩刃、剥落、碎断和裂纹等形式。刀具的磨损和破损会影响零件加工精度和已加工表面质量，严重时还会引起切削颤振，损坏机床、刀具和工件，影响切削加工效率、质量，增加生产成本。因此，对刀具损坏的原因进行分析，采取相应措施避免刀具的过快磨损和破损有着重要的实际意义。 刀具磨损和破损是在切削力和切削温度的作用下因机械摩擦、粘结、崩刃、破碎以及塑性变形等引起，其原因很复杂，是机械、热、化学作用的综合结果。刀具损坏形式的多样性和原因的复杂性，使得人们难以针对刀具不同损坏形式分析其原因并提出相应的解决措施。计算机与数据库技术的发展，为建立刀具损坏形式计算机辅助分析系统提供了可能。刀具损坏形式计算机辅助分析系统应用计算机与数据库技术，汇集了普通车削、螺纹车削、铣削、钻削等多种切削加工过程中的刀具损坏形式及原因，可得到文字、图形数据，并可进行增加、删除、修改等数据库操作；根据刀具损坏形式可迅速检索刀具损坏原因，并推荐解决方案或改进措施。 2 系统的结构设计1.数据结构刀具损坏形式计算机辅助分析系统数据库中每条数据的结构包括： a.刀具损坏形式编号(ID)； b.刀具损坏形式类型(type)； c.刀具损坏形式后果(result)； d.刀具损坏形式原因(reason)； e.解决方案(solution)； f.刀具损坏形式图像存取路径(directory)。 数据库结构设计 数据库结构设计是数据库系统能否高效、正确运行的关键所在。数据库结构设计应该避免冗余和不一致性，并且为应用程序的设计提供方便。根据不同的加工方式，刀具损坏形式数据库系统目前设计和建立了以下四个子库： a.普通车削刀具损坏库； b.螺纹车削刀具损坏库； c.铣削刀具损坏库； d.钻削刀具损坏库。根据需要还可以添加其它加工过程的子库。 3 系统的功能设计 图1 刀具损坏形式计算机辅助分析系统模块图由于采用模块化设计方法可最大限度地减小模块间的耦合性，增强软件的可移植性、可扩充性和可维护性，因此，刀具损坏形式数据库管理系统设有4个功能模块： a.管理与维护模块； b.数据查询模块； c.图像处理模块； d.输入模块和输出模块。这四个模块由主控模块进行统一管理，其结构层次如图1 所示。 图2 数据查询模块1.数据库管理、维护功能模块为了使系统可以不断更新和完善，系统设计了管理维护功能模块，可进行数据增加、数据删除、数据修改等操作。 数据查询模块 该模块是刀具损坏形式计算机辅助分析系统的核心部分，其主要功能是快速准确地查询刀具某一损坏形式的原因及对策。该模块采用人机对话方式，引导用户进行正确地选择，从而得到相应的解决方案。为方便用户应用，该模块还建立了帮助功能。数据查询模块的操作如图2 所示，如查询刀具在普通车削过程的“月牙洼磨损”问题，在加工方式tab控件中选择普通车削，然后，在数据窗口控件中选择“月牙洼磨损”，这时，在右边picture 控件中就会显示相应的刀具月牙洼磨损图像来验证选择的正确性，同时显示刀具产生月牙洼磨损带来的后果及月牙洼磨损产生的原因和具体解决方案(见图3)。解决方案包括合理选择刀具材料、切削参数，建议是否使用冷却液等。 图像处理模块 为了向用户提供更详细的信息，引导用户正确地选择刀具损坏形式，本系统为用户提供了刀具各种损坏形式的图像。在应用程序开发中，通过调用存储在数据库中的相应图像路径来显示图像。 图3 数据查询界面不锈钢的切削加工随着航空、航天、石油、化工、冶金和食品等工业的蓬勃发展，不锈钢材料已得到广泛应用，而不锈钢材料由于韧性大、热强度高、导热系数低、切削时塑性变形大、加工硬化严重、切削热多、散热困难等原因，造成刀尖处切削温度高、切屑粘附刃口严重、容易产生积屑瘤，既加剧了刀具的磨损，又影响加工表面粗糙度。此外，由于切屑不易卷曲和折断，也会损伤已加工表面，影响工件的质量。为提高加工效率和工件质量，正确选择刀具材料、车刀几何参数和切削用量至关重要。 一、刀具材料的选择正确选用刀具材料是保证高效率加工不锈钢的决定因素。根据不锈钢的切削特点，刀具材料应具备足够的强度、韧性、高硬度和高耐磨性且与不锈钢的粘附性要小。常用的刀具材料有硬质合金和高速钢两大类，形状复杂的刀具主要采用高速钢材料。由于高速钢切削不锈钢时的切削速度不能太高，因此影响生产效率的提高。对于较简单的车刀类刀具，刀具材料应选用强度高、导热性好的硬质合金，因其硬度、耐磨性等性能优于高速钢。常用的硬质合金材料有：钨钴类(YG3、YG6、YG8、YG3X、YG6X)，钨钴钛类(YT30、YT15、YT14、YT5)，通用类(YW1、YW2)。YG类硬质合金的韧性和导热性较好，不易与切屑粘结，因此适用于不锈钢粗车加工；而YW类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性和抗氧化性能以及韧性都较好，适合于不锈钢的精车加工。加工1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时，不宜选用YT类硬质合金，由于不锈钢中的Ti和YT类硬质合金中的Ti产生亲合作用，切屑容易把合金中的Ti带走，促使刀具磨损加剧。 二、刀具几何角度的选择刀具切削部分的几何角度，对于不锈钢切削加工的生产率、刀具耐用度、被加工表面粗糙度、切削力以及加工硬化等方面都有很大的影响，合理选择和改进刀具几何参数是保证加工质量、提高效率、降低成本的有效途径。 1.车刀前角0的选择前角的大小决定刀刃的锋利与强度。增大前角可以减小切屑的变形，从而减小切削力和切削功率，降低切削温度，提高刀具耐用度。但是增大前角会使楔角减小，降低刀刃强度，造成崩刃，使刀具耐用度下降。车削不锈钢时，在不降低刀具强度的条件下，应把前角适当取大一些。在刀具前角大时其塑性变形小，切削力和切削热降低，减轻加工硬化趋势，提高刀具耐用度，一般刀具前角宜取1220。 车刀后角0的选择在切削过程中，后角可以减小后刀面与切削表面的摩擦。若后角过大，则楔角减小，使散热条件恶化，刀具刃口强度下降，降低刀具耐用度；若后角过小，摩擦严重，则会使刃口变钝，增大切削力，增高切削温度，加剧刀具磨损。在一般情况下，后角变化不大，但必须有一个合理的数值，以利于提高刀具的耐用度。车削不锈钢时，由于不锈钢的弹性和塑性都比普通碳素钢大，所以刀具后角过小会使切断表面与车刀后角的接触面积增大，摩擦产生的高温区集中于车刀后角，加快车刀磨损，降低被加工表面光洁度，所以车削不锈钢时的车刀后角要比车削普通碳钢时稍大一些，但后角过大又会降低刀刃强度，直接影响车刀的耐用度，因此，一般情况下车刀后角宜取610。 车刀主偏角Kr的选择当切削深度ap 和进给量f不变时，减小主偏角Kr可使散热条件得到改善，减少刀具损坏，使刀具切入、切出平稳。但主偏角减小又会使径向力增大，在切削时容易引起振动。车削不锈钢的硬化倾向性强，易产生振动，振动又会使加工硬化严重。因此，主偏角一般宜取4590。具体角度应根据机床、零件、刀具系统的刚性和切削用量来选择。 车刀刃倾角s的选择刃倾角可控制切屑流向，当刃倾角s为负值时，切屑流向已加工表面；当刃倾角s为正值时，切屑流向待加工表面。为了使切屑不划伤已加工表面，在精加工时，刃倾角s值为正值。当s为正值时，刀尖强度低并首先接触工件，易损坏；当s为负值时，刀尖强度高，耐冲击，可避免崩坏刀尖，切入、切出平稳，车削不锈钢时，一般刀具刃倾角宜取020。 三、切削用量的选择切削用量的大小对生产效率和加工质量有很大影响，因此在确定了刀具的几何参数以后，还要选定合理的切削用量。在选择切削用量时，应注意考虑以下因素：一是要根据不锈钢及各类毛坯的硬度等来选择切削用量；二是要根据刀具材料、焊接质量和车刀的刃磨条件来选择切削用量；三是要根据零件直径、加工余量和车床精度等来选择切削用量。同时为了抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高表面质量，在采用硬质合金刀具进行加工时，切削用量应比车削一般碳钢类工件稍低些，特别是切削速度不宜过高(vc=5080m/min)；切削深度ap不宜过小，以避免切削刃和刀尖划过硬化层，ap=0.44mm；因此进给量f对刀具耐用度影响不如切削速度大，但会影响断屑和排屑，拉伤、擦伤工件表面，影响加工的表面质量，进给量一般取f=0.10.5mm/r。不锈钢尤其是奥氏体型不锈钢的塑性较好，在切削加工时，产生的切屑难以折断，加大了切屑与刀具前刀面之间的摩擦力，增大了切削力。同时，因加工硬化会增大被切削材料的硬度和强度，也导致切削力增大。为此，在合理选择刀具材料、刀具的几何角度和切削用量的基础上，对不锈钢和45钢做了切削力对比试验。试验结果表明，在相同切削用量的情况下，加工不锈钢时切削力比加工45钢时只增加了8.5%。合理选择刀具材料、刀具几何角度和切削用量，对于提高不锈钢切削加工的生产效率和加工工件质量是完全能够实现的。 切削工具分类及选型刀具是 机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。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。 刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。 然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。 那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。 在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。 由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。19491950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。 1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复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为五类。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、铰刀和内表面拉刀等；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。 按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类。通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。 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。 刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。 刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种。整体结构是在刀体上做出切削刃；焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上；机械夹固结构又有两种，一种是把刀片夹固在刀体上，另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹固结构；瓷刀具都采用机械夹固结构。 刀具切削部分的几何参数对切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响。增大前角，可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形，减小切屑流经前面的摩擦阻力，从而减小切削力和切削热。但增大前角，同时会降低切削刃的强度，减小刀头的散热体积。 在选择刀具的角度时，需要考虑多种因素的影响，如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、精加工)等，必须根据具体情况合理选择。通常讲的刀具角度，是指制造和测量用的标注角度在实际工作时，由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变，实际工作的角度和标注的角度有所不同，但通常相差很小。 制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等)，并不易变形。 通常当材料硬度高时，耐磨性也高；抗弯强度高时，冲击韧性也高。但材料硬度越高，其抗弯强度和冲击韧性就越低。高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性，以及良好的可加工性，现代仍是应用最广的刀具材料，其次是硬质合金。 聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等；聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属，及合金、塑料和玻璃钢等；碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。 硬质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、氧化铝硬层或复合硬层。正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具，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13倍以上。 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。 关于刀具的管理刀具管理是否适合自己的企业？要回答这个问题，首先要弄清楚刀具管理的含义。通常认为，把刀具的全部或一部分由另一家企业供应，该企业只承担刀具供应的责任。而现代刀具管理的目的则要广泛得多，它包括提高生产率，减少刀具总费用和所需的资金，减少刀具供应商的数目，降低加工成本等诸多方面。 最早提出刀具外协供应的主要目的只是改进刀具采购和库存状况，于是出现了商业性的刀具管理服务商，可是他们缺乏对刀具重要性的认识，把刀具像劳保手套一样进行管理。事实上，现代的零件加工过程需要不断地提供刀具的专有技术。 刀具制造商能提供较好的服务 经历一段时间以后，一些只负责刀具采购的刀具管理项目已经被淘汰，因为供应商不能提供刀具技术方面的服务，有些项目失败的原因是，它们企图把技术含量很高的刀具服务采用标准化的做法。上述这些商业运作为主的刀具管理没有达到预期的效果，企业不得不放弃这样的合作。总结了这些失败的教训后，一些高新技术的制造企业认识到刀具制造商才是刀具管理的正确合作伙伴，企业必须根据自己的需要选择正确的刀具管理服务商。 在蓝帜(Leitz)金属加工集团里，Fette公司可提供模块式的刀具管理服务，通过这种模块式的服务结构，各种客户不同的要求均可满足。在刀具管理系统框架中，有刀具准备、刀具管理、采购和仓储、新开发刀具的试验、应用及工程化等各个服务模块。 其中，应用工程(Application Engineering)包含加工过程中每道工序的最佳化技术；项目工程(Project Engineering)的任务是按照零件的图纸对全部加工过程进行刀具设计、配置；加工工程(Process Engineering)包括加工最佳化开发应用新的加工工艺和加工工序。 接受和实施刀具管理项目，很关键的一点是所服务的是现有的生产过程还是完全新建的生产过程。对于一个现有的生产线实施刀具管理项目，必须克服来自企业内部的阻力、要进行充分地论证，并对实施刀具管理项目前后的成本作详细地比较。 工具费用的节约潜力 引入刀具管理项目会改变(在某些情况下甚至是完全改变)企业现有的组织和工作程序，这将影响员工对刀具管理项目的态度。此外，想通过减少人员降低成本也很难做到，因为相关员工的工作内容不仅与刀具有关，这部分员工省不下来，工作负荷不满，而少数人又要超负荷工作，造成很不好的结果。 对于新建的生产线引入刀具管理项目，就不存在上述问题，企业的组织和工作程序从项目开始就作出合理安排，因此容易取得成效。要想在现行的生产中实施刀具管理则必须作充分的准备和筹划，尽可能减少风险和不利因素。 通过刀具管理到底有多大节约潜力?一般认为，刀具直接成本占制造成本的35%，这个数字只包含刀具购置费用。实际上，完整的刀具费用即与使用刀具有关的费用在多数企业里并不清楚。在制造企业里刀具的供应、管理涉及很多的工作程序，要经过很多的部门和人员，跨越很大的时间和空间距离。一般的情况是（以汽车制造厂为例）间接的刀具费用占制造成本的30%，这部分费用没有被单独列出来，而是计入企业的一般费用里，因此刀具费用有很大的节约潜力。 刀具管理项目给企业带来的好处 引入刀具管理是一重大的决策，仅仅以实施刀具管理前后简单的成本分析比较作为决策的依据是很不够的，要对机会和风险作全面评估。对于新建的生产项目，成本比较尤其不起作用。 刀具管理项目的成本包括： 第一次买新刀的费用 安全库存量； 刀具准备； 涂层和其它外协加工； 刃磨机床和计算机购置； 人员工资； 工程费用； 消耗品； 房屋租金和保险费； 差旅费； 人员培训费； QS质量系统的认证、审计费用。 对于引入刀具管理的企业，除了可专心于企业的核心事业和创造价值的过程外，还可获得一系列的好处：企业很快就达到合理的刀具数量和相应的人员配置；根据刀具的使用情况支付服务商的费用，支付的金额与产出的零件数成比例；刀具利用率提高，刀具库存的品种和数量减少；在刀具的供货业务中引入了市场机制；刀具使用成本的透明度提高，由内部费用变为外部费用，由固定成本变为可变成本；刀具的供应量被分成较小的批量，并集中在有资格的供应商上。对企业的风险是，一些技术诀窍需要对刀具管理服务商及与其相关的人员公开；此外，还担心逐渐失去在刀具技术方面的职能。为了防止技术诀窍公开范围的扩大和与刀具有关职能的消失，可以通过紧密的伙伴关系和有限的工作人员加以避免。事实证明，经过很好的合作还会带来刀具职能方面的提高，而风险只会出现在合作伙伴之间的得失很不公平的时候。 刀具管理合同的主要内容 尽管因具体刀具管理的要求不同，每个合同都有一定的个性，但是刀具管理项目的合同都有一些共性的内容，它们是：要确定一个刀具仓储的地方以及对进入仓库的规定；供货的频率、开票和盘点的周期，以便计算库存的资金占用和费用的结算；合同的有效期至少35年；为了结算服务的业绩，需要一个可靠的检定所加工零件数量的办法；在接收现存的刀具时，要作恰当的评估；刀具周转的数量要根据刀具耐用度和磨损限的规定进行测算，磨损状况和磨损带的宽度关系到刀具的准备，应规定加工刀具磨损时的处理程序，改变切削参数也应经类似的程序；对改变工艺的事项应经过商定；要经常关注发展和改进的潜力；要有应急计划和应急预案，尽可能避免生产的停顿；为了友好地解决争端，还要规定仲裁机构及其组成和权限。 做好立项前的分析 尽管刀具供应有很大的节约潜力，然而刀具管理项目有成功的，也有失败的，所以必须对项目的机遇和风险作仔细权衡，一个经得起考验的方案，需要事先对企业作认真、仔细的分析 关于如何选用超硬耐磨刀具小常识对于电子、纸品、化纤、铜铝铂、礼品行业，对刀具的选用一般都要求非常锋利或者价格低廉， 对此，本人不能苟同，本人从事超硬耐磨工具制做十年有余，对刀具有着不同寻常的感情，其实，一把好用的刀具不在于它是否足够锋利或者说价格低，而在于它的使用寿命，正常使用寿命越长，表示该刀具性价比越高，要制造出性价比高的刀具，必须. 对于电子、纸品、化纤、铜铝铂、礼品行业，对刀具的选用一般都要求非常锋利或者价格低廉， 对此，本人不能苟同，本人从事超硬耐磨工具制做十年有余，对刀具有着不同寻常的感情，其实，一把好用的刀具不在于它是否足够锋利或者说价格低，而在于它的使用寿命，正常使用寿命越长，表示该刀具性价比越高，要制造出性价比高的刀具，必须选用优质的刀具材料和先进的加工手段，故价格相对昂贵一些，但似想，公司采购一把50元的刀具只能正常工作2天就要修磨或者报废，而一把500元的刀具可正常工作1月有余，这不仅仅是在采购刀具方面节约了近一半的费用，还大大节约了装夹刀具的时间，效率显著提高，何乐而不为呢？切削刀具的种类与应用如何分清其加工的机械的种类与选型的标准（一） 机械加工中常用到的是：车、铣、钻、磨、刨。但我们多数做的多是车、铣、钻等。如何知道那些是加工中心加工（铣床）？那些是数控车加工（普通车床）呢？在这行有接触的人都知道的，零件多数为两种：一是箱体（杂合体）；一是盘轴类。箱体相对来说比较复杂的需要十几把或是很更多种刀具来加工，如加工中心上才能来完成的，盘轴类的多数是比较单一，刀具比较少是枇量生产的，如数控车床加工（或是普通车床加工），但通常会出现这样的情况，有箱体与盘类相结合的时候，就容易让人糊涂了，其实我们只要有心想一下还是能分清的，也就是一般工厂的习惯是，先服从车削而后再进行铣削加工的。因车床的造价低，加工的成本相对来说比较低的。（二） 从我了解的配刀方案的经验中，有下面几个选择方法。首先要按图纸要求加工，了解其加工的的工艺，从面到点而一步步的选取刀具，挺别注意的是： 车我外圆时的要注意仿型加工和切槽，一定要避开后刀背与工件的接触，车床最多考虑的也是接触到各个面和排屑等的方题，如果能避开其已加工面，或是刀尖能完成其切削路线就是达到了加工要求了。 铣削时多数考虑到的是仿型与加工的精度，还有就是各种特殊的要求，下面将细说，在此先不表了。当很多种刀具都能满足加工要求时我们就要从两方面来考虑我们现在的库存，这是首选的，因为这样可以减少我们的库存选取造价比较低的，这样客户能接受我们的价格，胜算相对来说也比较大的。在配刀时，一定要知：那些是消耗比较大的？那些是一次性定购或是不常定购的？ 如果客户首先考虑到的是价格，那选择一次性定购的或是比较少定购的，而质量将就的行。就要选便宜一点的，比较选台湾的刀杆等， 如果客户首先考虑到的是加工的质量的话，就是选比较好一点的，也就是刀杆这一方面要选取原装进口的 刀片等其他消耗品是我们以后发展的主要来源，所选的品牌一定是我们有优势的，最好是只有我们才有的，这样别人就没有代替了，就比如山特维克一样，他们所选的刀具多数是只有他们才有的，别家的产品是很难替代的，但其他的品牌他就能替代。1 车刀类车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定，工人不必磨刀，所以在现代生产中应用越来越多。复杂零件的仿形车削加工在机械加工中，一些结构复杂的零件，其加工工艺是很复杂的，有时还要求操作者能在最短的时间内将工件加工出来，尤其是难加工材料的工件，其加工工艺更为复杂。为此，制造厂家不断地寻求更加经济有效的方法来加工复杂零件，包括车削零件。CNC机床的先进性已使我们对几乎可想象到的刀具轨迹进行编程。但是当刀具沿着这些轨迹运动时，其刀具和零件之间的关系(切入角、进给量、切削速度和深度)持续发生着变化。所以，解决上述问题的关键在于如何以最有效和经济的方式车削复杂零件。复杂性的含义复杂的车削加工可能是刀具在径向和轴向上同时进给的加工以形成不同的零件廓形。除此之外，其它复杂因素还包括工件材料的可加工性、期望的产量和机床能力，当然也有交货期及加工成本。应当注意的是一个车间认为复杂的零件也许被另一个车间认为是常规零件，即零件的复杂性并不总是很明显的。Voss工业公司的John Campell先生指出，一个看起来简单的零件或许比一个复杂形状的零件更具挑战性。他将718镍合金法兰的车削加工与螺旋管接头的加工作了一个比较。尽管螺旋管接头要求10次安装和24道工序，但一旦安装好开始加工后，这个过程就不再需要调节。另一方面，718合金法兰在加工过程中要求连续进行调节以补偿材料回弹、收缩和刀具磨损。另外，不同材料、同样形状的工件对切削力的反应不同。以法兰为例，在材料规定的范围内，镍和铬元素的变化可能使一批材料与另一批材料以及零件与零件之间的切削条件发生变化。选择刀片几何形状车削一个复杂零件，最基本的要求是切削刃能够进入到零件廓形所在的区域。这要求选择适当的刀片形状、主偏角、副偏角、前角和后角。当选择刀片形状时，关键是应考虑刀片的强度。其中，圆刀片的强度最高。对非圆形刀片，刀尖角越大，其强度越高。但是由于隙角的原因，仿形车削通常使用35或55的菱形刀片。刀杆的选择实际上由所要求切入的轨迹来决定，如果需要进行复杂的仿形车削，则可选择安装菱形刀片的J型刀杆，这样可形成较大的后角。刀片的刀尖角和主偏角一起决定着刀具能否进入工件轮廓；工件和刀片主切削刃之间的间隙、副后刀面及其下半部分的后角至关重要。我们常常靠估计、经验来判定刀具能否进入到工件及其相关的后角。这种方法很费时。现在CAD作图和切削模拟软件在计算机显示屏上进行模拟切削而不需要在实际零件上进行。 美国绿叶公司的Dale Hill说，他们公司直接根据顾客提供的CAD图纸进行刀具设计。设计人员可以看出刀具是否需要铲背或刀具能否进入一个深槽区域。对于一些真正复杂廓形的零件，采用标准刀具通常是不可行的，因为它们通常不能进入到复杂零件的凹腔和拐角处。而计算机模拟可以加速专用刀具的设计。刀片后角刀片的主前角和副前角将决定后刀面和工件间的后角。不同的材料要求不同的后角。例如当加工韧性材料，尤其是镍基合金时，其回弹性非常大。这些合金会在切削刃前面鼓起，在切削刃通过后产生回弹。这些回弹的工件将刮擦后刀面，并产生大量的切削热。另外镍基材料的加工硬化也会产生切削热，最终导致刀具热失效。失效形式可能是崩刃，但切削刃的热膨胀将导致刀具断裂。钛金属材料可能回弹0.05mm和0.08mm，因此加工这类材料时要求在后刀面和工件之间有14或15的后角，以防止热失效。然而钛和塑料有相似的回弹性。当加工钛金属时，后角太小将造成刀片热失效。这样的刀具在加工塑料时，由回弹产生的切削力和切削热将融化塑料工件。刀片的后角不能过大，过大的后角将会降低刀片的强度；无后角刀片有足够的强度，但必须安装在负前角的刀杆上以形成足够的后角。使用一个有正前角槽形的无后角刀片可保证需要的刀片强度，又可形成正前角的切削。切削力和切屑控制工件、刀具和车削系统中其它因素之间关系的变化将影响有效的切屑控制。例如，在仿形车削加工中，当刀片从工件中心向外移动时，切屑厚度变薄，切刀深度增加，切屑控制恶化。一个解决方法就是将一次走刀分为两次走刀，将向外的进给换成向中心的进给，以获得最终的廓形。薄壁细长零件难以装夹，切削力可能引起工件变形和极差的表面粗糙度甚至使零件报废。一个专门设计的、可控制切屑的刀片可以减小这种变形。绿叶公司提供一种名为TurboForm的精加工硬质合金刀片，它有很大的正前角和压制的断屑器，所以产生的切削力很低。同时，该刀片的周边经过精密磨削，故具有很高的光洁度。如一个航空制造商在加工喷气式发动机压缩机的薄壁密封钛零件时，由于刀具振动使得刀片崩刃和加工表面光洁度降低。在使用TurboForm刀片后，消除了刀片振动和工件变形的现象，延长了刀具的寿命。如果工件材料的可加工性造成了车削加工的复杂性，则由两种材料构成的零件可能双倍加大这种复杂性。因此当加工由多种材料构成的零件时，一个办法就是选择可加工不同材料的刀片牌号。例如当加工内部为4340钢、外部为镍基合金的零件时，制造者必须在编程时增加一暂停程序，以便更换刀片。使用两种不同牌号的刀片进行加工，其刀片寿命仍很低时，则推荐使用日本住友电工公司的AC2000 CVD涂层刀片，通过改变进给量和切削速度来加工上述两种材料，不必停机更换刀片，显著地提高了刀具寿命。修磨一些零件轮廓不能简单地使用现成的刀片进行加工。在使用负前角J型刀杆进行切入式切削时，35刀片的副后刀面的下半部分可能与工件发生碰撞，引起刀片断裂。防止这种情况的一个方法就是磨去妨碍切削的这个部分。汽轮机管路系统制造商Jeff Carver先生说，他们经常使用非常锋利的刀具来加工零件，因为经常没有标准的刀具，因此需要经常修磨刀具。尽管一些制造厂商喜欢库存的标准刀片，通过修磨来满足特定的加工要求，但这些修磨的刀片也可直接从刀具生产厂家购买，因为他们已为加工某些特殊零件准备了专用的刀片。当一把修磨的刀具在一次走刀中不能满足要求时，唯一选择就是停机，使用另一种刀片来完成切削。不足之处是要花费时间，并且要中断一次走刀，这将在工件上留下刀痕。机床CNC机床制造商不断引进先进技术来简化复杂零件的车削。比较典型的就是Mazak公司的多功能车/铣床。这些机床像一台在工作台一端有车削主轴的加工中心。机床的B轴在加工中能沿零件径向转动225，这使刀尖半径始终在与切削相切的方向上，可用一把刀完成多道工序。总之，金属切削学科的进步必将使复杂零件的车削变得更容易，要想经济有效地加工一些复杂零件，还是需要工艺因素的配合。硬质合金立铣刀铣刀是一种应用广泛的多刃回转刀具，其种类很多。按用途分有：1）加工平面用的，如圆柱平面铣刀、端铣刀等；2）加工沟槽用的，如立铣刀、T形刀和角度铣刀等；3）加工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀。铣削的生产率一般较高，加工表面粗糙度值较大。 铣刀与钻头是机械加工用得最多的整体刀具，其种类也相当的多：a) 圆柱铣刀加工狭长平面 分为粗齿（粗加工）和细齿（精加工）b) 面铣刀 加工大平面c) 三面刃铣刀铣弧尾槽、通槽、台阶面(刀宽精度较高)d) 锯片铣刀铣窄槽、切断e) 立铣刀加工圆头槽、通槽、台阶面、侧面f) 键槽铣刀铣圆头封闭键槽f) 指状铣刀铣各种模具型腔h) 角度铣刀铣各种斜面、斜槽i) 成形铣刀铣各种成形面1.常用铣刀简介（1）圆柱铣刀 ：用圆周上的刀刃进行切削 外径D ：50、63、80、100 ； 孔径 ：22、27、32、40 选刀原则 ：L刀 B工件 ；D尽量小（3）键槽铣刀 ： 分为直柄和锥柄； 特点：a) 只有两个刀齿；b) 直径精度 ：e8加工槽宽精度为H9的键槽，d8加工槽宽精度为N9的键槽 ；c）端面刃为主刀刃，圆周刃为副刀刃，能轴向进给；d）刀具重磨时只磨端面刃（直径不变）。（4）尖齿槽铣刀 ： 直径D = 50、63、80、100、125 宽度L = 425 ，精度k8 加工H9槽 端面没有刃 ，重磨后宽度变化小。（5）三面刃铣刀 分为直齿（型和型）、错齿（有刃倾角）和镶齿（可恢复刀宽） 特点：三面有刃，加工表面质量好；重磨后宽度尺寸变化较大 精度：外径（js16）,宽度（普通级k11和精密级k8） 应用： 单独使用：铣弧形尾的槽 两刀组合：同时加工两侧面（两侧面的距离由中间隔套控制） 如图：铣弧尾槽 组合铣刀 （6）模具铣刀加工模具型面、型腔 高速钢：分为圆锥形、圆锥形球头和圆柱形球头，又分为直柄、削平型直柄、莫氏锥柄 硬质合金旋转锉 对淬硬后（HRC65）的模具型腔的修整、去毛刺 2、铣刀几何角度的合理选择： 选择依据：与车刀相同，但 前角：比车刀小些 后角：比车刀大些 刃倾角：即为刀具的螺旋角 分为粗齿和细齿，且两种又分为直槽(不常用)和螺旋槽(左旋和右旋)在进行自由曲面(模具)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，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面的精加工。而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。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起自动换刀装置故障维修13例例462换刀故障的故障维修 故障现象：一台配套OKUMA OSP700系统，型号为XHAD765的数控机床，换刀过程中，机械手未将主轴刀具拔出，随后显示2873“交换臂拔出检测器异常”报警，同时主轴负载逐渐增加，到80时被迫关机。分析及处理过程：按下急停钮，给CNC上电，在自动运行方式下输入“CHGCOND”，随后显示方式画面，将光标移到测试方式，按F1方式设定，断电后再上电，按软键PLC测试扩展找到调试画面，找到610参数将其改为0，按参数设定键，将任选参数16Bit7改为1，翻页将任选参数56BIT7改为1。切换到手动方式，同时按下ATC、互锁解除两键点亮ATC灯，按扩展PLC运行。这时机床应能起动，翻到M06调整画面，查看换刀调整画面将EACH OPERATION POSSIBLE改为1，再先后将SPINDLE TOOL UNCLAMP (主轴松刀)、ARMFRONTMOVE(手臂向前)菜单COM位设为1，按单步退执行，如果刀具非机械卡死，则用小橡皮榔头轻轻敲击刀柄，刀柄应从主轴拔出，然后如上所述设置执行RIGHT FINGER UNCLAMP(右手指松)、LEFT FINGER UNCLAMP(左手指松)，将手臂上刀柄取下，然后将手臂各动作调整到准备状态，再将EACH OPERATION POSSIBLE改为0退出，按参数设定将任选参数16Bit7改为1，任选参数56Bit7改为0，同时按ATC、互锁解除两键将ATC灯熄灭。这时就可按常规检查刀具未拔出是油压低还是刀柄拉钉、或是刀柄、松刀液压缸引起。本例中经查发现油压偏低，将液压泵压力略调高0.2MPa后故障排除。调试正常后再将610号参数恢复到原来状态，找到方式转换画面，将方式设定为通常状况，断电开机后系统正常起动。 例463刀具设置错误报警的故障维修 故障现象：一台配套OKUMA OSP700系统，型号为XHAD765的数控机床，换班后，操作工设置刀具表时，显示“2714刀具数据设定出错”报警。分析及处理过程：查看刀具刀位表，所要设3号刀位表中确实没有，设入即报警，估计该号刀可能在主轴上，而主轴却是其他刀具。再查看刀具表其他页面，发现3号刀数据前有一红星号，证实3号刀确实应在主轴上。手动将3号刀换上主轴，MDI方式下执行M61、M63指令将主轴上刀具还回刀库后，再打开刀具刀位表，3号刀已显示在当前刀位，证实判断。经询问，交班前，前一班的操作工在手动换刀方式下用其他刀临时将3号刀换下，交班后又未交待，故造成人为故障。 例464换刀错误的故障维修 故障现象：一台配套OKUMA OSP700系统，型号为XHAD765的数控机床，换刀中1号大刀未插回大刀刀位，大刀刀位插着其他刀，实际刀号刀位与机床控制系统中刀号刀位不符，即换刀错误，机床无报警，幸亏操作工细心，及时发现停机。分析及处理过程：换刀错误是一种危险的故障，由于无报警，机床将继续工作，直到发生设备事故报警。由于换刀与众多位置开关和PLC控制程序及CNC处理过程有关，应重点检查这几部分。手工将实际刀具刀位调整到与控制系统中的一致，再执行换刀，发现除换1号刀外，其他换刀过程均正常。手动方式下，打开刀库侧门，按刀库上行或下行键，旋转刀库刀链，观察刀位表中当前刀位变化，发现在1号与30号刀位过渡时，刀位显示与实际刀位相差一个刀位，原来是刀库在过零点时出现刀位错误。关机后检查零点开关插头、刀库旋转计数开关插头与FUB-P4M4相关插头，发现进油。将插头清理后再重新插好，过20min再开机，换到手动方式，打开刀库门。手动上行、下行移动刀库，观察刀库在过零点时刀位显示正常，再切换到MDI方式，输入T1M6执行换刀，再输入T30 M6执行换刀。经查实际刀位刀号与刀位刀具表中一致，进行正常加工，未出现错误。多次维修证明，各位置开关均采用插头联接是该机床电气一大缺陷，容易接触不良引起故障。由于刀库零点开关与刀库旋转计数开关共用一个插头供电，当插头接触不良而刀库又过零点时，易引起刀库旋转计数开关闪烁，导致错误计数。 例465刀库报警的故障维修 故障现象：一台配套OKUMA OSP700系统，型号为XHAD765的数控机床，出现“2722、刀库刀套号0”报警。分析及处理过程：该报警的含义为“刀库刀套号的数据不定”。切换到手动运行方式，打开刀库门，按上行或下行键，让刀库过一次零点，故障未能排除；打开PLC数据查各开关状态，发现IMGRCT信号有闪烁，怀疑接触不良，关机将刀库内各传感器插头拔出，发现进油。清除油污再插好，开机后故障排除。例466例467刀库门报警的故障维修 例466故障现象：一台配套OKUMA OSP700系统，型号为XHAD765的数控机床，换刀过程中出现2834“刀库关门检测器异常”报警，刀库门未关上，随后出现1728“刀库防护门电动机断路器”报警。分析及处理过程：出现“2834，刀库关门检测器异常”报警，原因有：刀库门未关上，超时报警，传感器SQ8不良或线路不良。根据故障现象，估计本例中刀库门未关上应该是刀库门关上动作超时报警。据操作工介绍，刀库门近期动作迟缓、停顿，似乎很费力，而1728报警说明刀库电动机过载，刀库门卡滞。关机后将刀库门驱动电动机传动带拆下，用手推拉刀库，确是有卡滞，仔细检查，发现刀库门滚珠导轨由于无防护，导轨槽中有细小切屑：用油冲洗，直到用手推拉灵活自由后，将刀库门关上，装上传动带。打开电柜，将热继电器FRM6复位，开机，将参数P16bit7设定为1，将P56bit7设定为1；再切换到手动运行方式，按“ATC+互锁解除”，ATC灯亮，按扩展PLC测试进入M06调整方面，设EACH OPERATION POSSIBLE为1，设MAGAZINE DOOROPEN为1，按单步