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可转位刀片的正确选型 – 我需要了解哪些?

可转位刀片相比其他切削刀具有着明显的优势: 如果可转位刀片的一个切削刃磨损了,仅需简单地转位,使用另一个切削刃即可 – 刀具无需修磨。这可以确保正在进行中的生产仅需短暂的中断,而无需耗时地进行调试。

使用哪种刀片取决于生产类型及被加工的材料以及其硬度等级。可转位刀片的形状和材料多种多样,这使得如何正确选择变得棘手。 

可转位刀片的国际标准

为了防止错误的定义,可转位刀片已经进行国际标准化此 ISO 标准定义了尺寸、形状、安装方式、材料属性及涂层。机床操作人员可以根据ISO 可转位刀片的描述为相关应用选择合适的可转位刀片

ISO 代码最多可以包含 12 个字符。前 7 个字符是必填信息。第 8 至 9 个字符为可选填信息,可根据需要填写。第 10 至 12 个字符可选填制造商信息并使用连字符单独添加到 ISO 代码中。

7 个必填字段标识了刀片的形状、后角以及其他重要参数。这些字符具有单独的识别字母或数字,可清晰地标识可转位刀片。为了能够了解每个标识的字母所对应的尺寸,可以使用 DIN4983 的表格进行查找。

制造商具体信息用连字符连接,并根据公司的不同,定义倒角宽度、倒角角度、切削材料或断屑槽形状。相关图例来源于制造商目录。

1 = 刀片形状 | 2 = 后角 | 3 = 公差

4 = 加工和固定方式 | 5 = 切削刃长度 | 6 = 刀片厚度

7 = 刀尖圆弧 | 8 = 切削刃形 | 9 = 切削方向

10 = 制造商信息

ISO 代码包含 9 个字符,其中第 8 和第 9 个字符根据需要进行使用。制造商可以添加其他符号,这些符号添加到 ISO 代码中(例如断屑槽形状)

可转位刀片的正确选型

为了获得更好的切屑控制及更好的加工效果,应仔细选择可转位刀片的形状、材料、刀尖角度、尺寸、刀尖圆弧以及主偏角。

基于特定的应用选择可转位刀片的形状

对于粗加工,我们建议将大切深和高进给结合在一起。粗加工对切削刃的可靠性提出了更高的要求。精加工是一种需要低切削力的应用场合,因为它们通常是小切深和低进给。

选择尽可能大的刀尖角

大的刀尖角更稳定,需要设备消耗更多能量,但是它也可以承受更高的进给率。切削力可能更高,但振动趋势也会增加。小的刀尖角不太稳定,切入角较小;从而提高了热灵敏度。刀片的切削力较小。

1.RE = 刀尖圆弧

2.I = 切削刃长度(可转位刀片尺寸)

3.刀尖角

根据切深选择可转位刀片的尺寸

根据加工需求和相应刀具地尺寸选择可转位刀片的尺寸。更大的可转位刀片提供更大的稳定性。对于难加工场合,可转位刀片的尺寸 IC 通常要大于 25 mm(1英寸)。在绝大多数精加工场合,刀片尺寸会减小。步骤如下:首先,确定最大的切深和需要的切削长度,同时考虑刀杆的主偏角。您可以选择刀片正确的切削刃长度。

选择尽可能大的刀尖圆角

根据切削深度和进给以及表面质量选择的刀片应具有合适的刀尖圆弧、断屑槽以及稳定性 – 刀尖圆弧是车削工艺中极其重要的因素。小的刀尖圆弧适合小的切深,减少振动并可以实现好的切屑控制。但是相比较大的刀尖圆弧,它的稳定性会弱一些。这使得在更深的切深情况下,可实现高进给,并确保切削刃口的稳定性。然而,大的刀尖圆弧会产生更大的径向力。这会影响加工效果并导致表面质量差。如果您的选择在加工中存在振动趋势,那么您应该选择较小的刀尖圆弧。  通常刀尖圆弧不应大于切深。

选择合适的主偏角

主偏角 KAPR 是切削刃和进给方向的夹角。它影响切屑的形成、切削力的方向以及切削长度。采用大的主偏角,切削力主要分配在卡盘方向,从而减少了振动产生的趋势。它可以车削方肩,在切入和切出时产生更高的切削力。然而,在加工 HRSA 和表面硬化材料时,大的主偏角会导致刃口磨损。小的主偏角因为产生更高的径向力并传递到工件上,所以产生的振动趋势增加。但另一方面,切削刃的应力较小以及切屑较薄,可以增加进给,刃口磨损较低。然而,它不能进行 90 度的方肩车削。

选择合适的材质和涂层

刀片的材料应该坚硬并且耐变形,同时也需要韧性。换而言之,就是不容易碎,不应该于被加工材料发生反应,具有较高的化学稳定性,可承受突然的热交变应力、氧化和扩散。切削刀片有硬质合金、陶瓷、氮化硼和金刚石制成。可转位刀片的形状和材质相辅相成。一个材质的韧性等级能够弥补可转位刀片形状带来的不稳定性。

  • 硬质合金:最高耐温 1000 度,高耐磨性和耐高压  
  • 陶瓷:最高耐温 1200 度,更硬,韧性高,适合更高的切削速度
  • 氮化硼:最高耐温 2000 度,耐磨性高,硬度高
  • 金刚石:极高的耐磨性

为了提高材料的特性,可转位刀片通常会涂硬的材料,如碳化钛或氮化钛以进一步提高它的耐磨性和耐热性。

  • 无涂层的硬质合金材质的典型应用场合是加工耐热超级合金 (HRSA) 或者钛合金以及低速度下车削硬材料。结果是,相比涂层的材质,它的磨损会增加。
  • CVD 涂层材质是需要高耐磨性应用场合的首选。CVD 代表化学气相沉积。CVD 涂层是在 700-1050 度高温下通过化学反应方式进行涂覆的。它的主要应用在常见的车削以及钢件钻削及车削不锈钢,以及铣削 ISO P、ISO M 和 ISO K 的材料需要厚的 CVD 涂层来抵抗月牙洼的磨损,在钻削时,CVD 材质通常被用于外刃。
  • PVD 涂层是指通过物理气相沉积 (PVD) 实现的,因为它们韧性和锋利的切削刃因此被推荐用于粘性材料加工。应用范围多种多样,包括整体硬质合金铣刀和钻头以及绝大部分的切削、螺纹加工和铣削。PVD 涂层材质还被用于大规模的精加工场合以及钻削时的中心刃口。

现在,选择合适的可转位刀片及其刀杆:

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