数控加工刀具的比较与选择

潘有崇 江西冶金职业技术学院科研处 338015

【文章摘要】

随着现代加工制造业的快速发展，数控加工技术应用越来越广泛， 与之相适应的刀具技术亦越来越成熟，刀具种类层出不穷，刀具功能亦越来越丰富。本文结合工厂实际工作经验及在数控技术教学过程中所遇到的问题，对数控加工中的常用性刀具在品牌及材质上做一相对全面的比较，进而分析其选择原则。

【关键词】

数控加工；刀具品牌；刀具材质；加工适应

0 引言

近年来，数控技术人才市场需求较多，而且技术要求越来越高，这对数控技术专业的人才培养工作提出了更高的要求。其中，学生在学习数控加工刀具知识点的过程中，面对各种各样的刀具品牌及刀具材质，普遍均感到无所适从，亟需有一个系统的分析比较。

1 数控加工刀具特点

1.1 数控加工特点

与普通机床加工相比，数控机床具有精度高、效率高，适应小批量多品种、形状复杂零部件的加工优点，在机械加工中数控加工技术应用日益广泛。

1.1.1 适应性强

作为柔性制造系统（FMS）的基本单元，数控机床能够随加工对象的变化而适应，不需要改变机械部件，只需重新编制加工程序，便可自动完成生产过程。这一特点为复杂件加工、新产品试制、小批量生产提供了极大方便。适应性强是数控机床应用得以快速发展的主要原因。

1.1.2 质量稳定

数控加工均按程序指令进行，人为干扰因素少，再加之数控机床的传动系统与机床结构都具有很高的刚度和热稳定性，通过自动补偿技术，其加工精度可达到±0.005mm 甚至更高，提高了同一批零件生产的一致性，保证了加工质量的稳定。

1.1.3 效率高、效益好

数控机床允许大切削量的强力切削， 空行程速度快，工件装夹时间短，刀具可自动更换，工序可连续进行，辅助时间大为减少，生产效率较一般机床显著提高。数控机床加工精度稳定，可以大大节省工件调整、加工和检验时间，合格率高，生产成本下降。此外，数控机床可一机多用，节省硬件投资，获得良好的经济效益。

1.1.4 生产管理现代化

在计算机集成制造系统（CIMS）中， 对生产的整个过程进行现代化管理，对产品生命周期的所有相关信息数据化处理——产品数据管理（PDM），是现代化企业所推行的技术管理模式。数控机床使用数字信息及标准化编程代码处理、传递信息，为计算机辅助设计（CAD）、制造（CAM）以及管理（PM）一体化奠定了基础。

1.2 数控加工刀具特点

数控加工的特点决定了加工刀具的特点。数控加工所用刀具除需要具有刚性好、硬度高、高耐磨性、高热硬性以及良好的工艺性等传统刀具特性外，为了便于快速换刀，刀具的互换性能要好；为了减少换刀时间，刀具的尺寸要便于调整；为了适应长时间地自动加工，刀具的断屑及排屑性能要好；为了利于数控编程和刀具管理，刀具要尽可能系列化、标准化，等等。总之，精度高、寿命高、性能稳定可靠，是数控加工刀具所必须具有的特点。

2 数控加工刀具种类

2.1 数控加工刀具品牌

近年来，刀具制造技术越臻成熟，各大厂家争相推行品牌战略。目前，在中国市场上影响较大、应用较广的刀具品牌主要有五大派系，分别为山特系、美国系、日本系、以色列系、欧洲系。

山特系刀具主要包括山特维克可乐满（Sandvikcoromant）、山高（Seco）、蒂泰克斯（Titex）、瓦尔特(Walter)、万耐特（Valenite）等。山特系刀具的工艺一直是全球领导者，规模也无人能比，功能全，质量好。

美国系刀具主要以肯纳（Kennametal）、切削王（Mastercut）、铣星（MillStar）等为代表。

日本系刀具主要包括三菱（MITSUBISHI）、京瓷（Kyocera）、住友（Sumitomo）、东芝泰珂洛（TUNGALOR）、欧士机（OSG）、黛杰（DIJET）、日研（NIKKEN）、不二越（NACHI）、大昭和（BIG）、日立（HITACHI）、弥满和（YAMAWA）等。

以色列系刀具主要包括伊斯卡（ISCAR）、莫格索尔、瓦格丝等。世界范围内以伊斯卡为主体的IMC(IscarMetalCuttinggroup) 公司已经成为全球第三大刀具供应商。ISCAR 兼并Ingersoll，主要看中了其在重型刀具、汽车工业、模具行业专用刀具的开发能力，收购韩国特固克（Taegutec）则标志着其在亚洲的进一步扩张。

欧洲系刀具主要以德国为主，包括玛帕（MAPAL）、钴领（Guehring）、埃莫克（Emuge）、威迪亚（Widia）、凯狮（KELCH）、蓝帜（Leitz）、瓦格纳（Wagner）等。

其次是台湾和国产刀具。台湾刀具中，比较有代表性的有虹钢富（HKF）、耐久（NINE9）、七骏（PSL）、泰精、正河源、三禄等。国产刀具的代表如株洲钻石、成都英格、成都千木、上工、哈量等。

2.2 数控加工刀具材质

随着刀具切削范围的扩大，对刀具制造材质的要求也越来越高，主要包括普通刀具及超硬刀具两大类。

2.2.1 普通刀具材质

2.2.1.1 碳素工具钢

该材质含碳量为0.7 ％ ～ 1.3 ％，硬度为HRC61 ～ 65，热硬性在250℃以下， 淬火后易变形和开裂。一般用于制造简单、低速的手工刀具，常用牌号有T10A、T12A。

2.2.1.2 合金工具钢

为提高材料的热硬性、耐磨性和韧性，把适量的铬(Cr)、钨(W)、锰(Mn)、硅（Si）等合金元素加入碳素工具钢中，便得到合金工具钢。该材质硬度为 HRC61 ～ 65，热硬性在300 ～ 350℃之间， 淬火变形小、淬透性好。一般用于制造形状较复杂、低速加工和要求热处理变形小的刀具，常用牌号有CrWMn、9SiCr 等。

2.2.1.3 高速钢

通常所说的白钢刀即为高速钢材质， 是在钢中加入铬(Cr)、钨(W)、 钒（V）、钼（Mo）等合金元素的高合金工具钢。该材质热硬性在500 ～ 600℃之间，切削速度允许40m/min，具有热处理变形小、刃磨性能好、较高的抗弯强度和冲击韧度等特性。铰刀、拉刀、齿轮刀等各种形状复杂的成形刀具和精加工刀具通常用高速钢制造，常用牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 等。

2.2.1.4 硬质合金

硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC) 等金属碳化物作基体，用钴（Co）、镍（Ni）、钼（Mo）作粘结剂，用粉末冶金的方法烧结而成。该材质硬度为HRC74 ～ 82，热硬性可达800 ～ 1000℃，切削速度达100 ～ 300m/ min，耐用度比高速钢高几十倍，但其工艺性能不如高速钢，抗弯强度和韧性比高速钢低，故常用的车刀、端铣刀、刨刀等结构较为简单的刀具，均为硬质合金制造。根据主要合金成分的不同，硬质合金分为K 、P、M 三个主要类别。