機(jī)械制造工藝技術(shù)(刀具角度)

1、機(jī)械制造工藝技術(shù)（機(jī)械制造工藝技術(shù)（1） 湖南大學(xué)湖南大學(xué) 鄢鄢 銼銼 1.1 基本定義基本定義 金屬切削過程金屬切削過程刀具從工件上切除多余的金屬材料，使工件獲刀具從工件上切除多余的金屬材料，使工件獲得規(guī)定的得規(guī)定的加工精度加工精度與與表面質(zhì)量表面質(zhì)量的過程。的過程。 加工精度加工精度：尺寸、形狀、位置精度。：尺寸、形狀、位置精度。 表面質(zhì)量表面質(zhì)量：表面粗糙度、表面層的物理機(jī)械性能。：表面粗糙度、表面層的物理機(jī)械性能。 切削運(yùn)動切削運(yùn)動工件與刀具之間的相對運(yùn)動（完成切削過程所需要工件與刀具之間的相對運(yùn)動（完成切削過程所需要 的）的） 機(jī)械加工系統(tǒng)機(jī)械加工系統(tǒng)：機(jī)床、夾具、工件、刀具。：機(jī)床

2、、夾具、工件、刀具。 1.1.1 切削運(yùn)動與切削用量切削運(yùn)動與切削用量待加工表面待加工表面：工件上即將被切去金屬層的表面（面積由大：工件上即將被切去金屬層的表面（面積由大?。┬。?加工表面加工表面：切削刃正在切削著的表面。：切削刃正在切削著的表面。 （待加工表面（待加工表面加工表面加工表面已加工表面）。已加工表面）。 已加工表面已加工表面：刀具切削后在工件上形成的新表面（面積由?。旱毒咔邢骱笤诠ぜ闲纬傻男卤砻妫娣e由小大）。大）。 圖圖1.1 車削時的表面與切削運(yùn)動車削時的表面與切削運(yùn)動分析圖分析圖1.2中三種加工方法中的三個表面中三種加工方法中的三個表面圖圖1.2 刨、鉆、銑削加工刨、鉆、

3、銑削加工 1.1.1.1 切削運(yùn)動切削運(yùn)動切削運(yùn)動切削運(yùn)動分類：分類： 按運(yùn)動形式分：按運(yùn)動形式分：直線運(yùn)動、回轉(zhuǎn)運(yùn)動。直線運(yùn)動、回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 按運(yùn)動在切削加工中的作用分：按運(yùn)動在切削加工中的作用分：主運(yùn)動主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動。 (1) 主運(yùn)動主運(yùn)動切削金屬所必須的最主要的運(yùn)動。切削金屬所必須的最主要的運(yùn)動。只有一個，且速度最快、消耗機(jī)床功率最多。只有一個，且速度最快、消耗機(jī)床功率最多。刀具與工件之間主要的相對運(yùn)動。刀具與工件之間主要的相對運(yùn)動。使刀具切削刃及其鄰近的刀具表面切入工件材料。使刀具切削刃及其鄰近的刀具表面切入工件材料。 使被切削層轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹瑥亩纬晒ぜ男卤砻?。使被切削層轉(zhuǎn)變

4、為切屑，從而形成工件的新表面。切削運(yùn)動中，主運(yùn)動切削運(yùn)動中，主運(yùn)動速度最高速度最高，消耗功率最多消耗功率最多。主運(yùn)動主運(yùn)動方向方向切削刃上選定點相對于工件的瞬時主運(yùn)動方向。切削刃上選定點相對于工件的瞬時主運(yùn)動方向。切削速度切削速度Vc切削刃上選定點相對于工件的主運(yùn)動的瞬時速度。切削刃上選定點相對于工件的主運(yùn)動的瞬時速度。(2) 進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動使新的金屬不斷投入切削的運(yùn)動。使新的金屬不斷投入切削的運(yùn)動。有一個或多個，可為連續(xù)運(yùn)動或間歇運(yùn)動。有一個或多個，可為連續(xù)運(yùn)動或間歇運(yùn)動。機(jī)床進(jìn)給運(yùn)刀具與工件之間附加的相對運(yùn)動。機(jī)床進(jìn)給運(yùn)刀具與工件之間附加的相對運(yùn)動。配合主運(yùn)動依次地或連續(xù)不斷地切除切屑。

5、配合主運(yùn)動依次地或連續(xù)不斷地切除切屑。可由刀具完成可由刀具完成車削、工件完成車削、工件完成銑削銑削可以是間歇的可以是間歇的刨削、連續(xù)的刨削、連續(xù)的車削車削 進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動方向方向切削刃上選定點相對于工件的瞬時進(jìn)給方向。切削刃上選定點相對于工件的瞬時進(jìn)給方向。 進(jìn)給速度進(jìn)給速度Vf切削刃上選定點相對于工件的進(jìn)給運(yùn)動的瞬時切削刃上選定點相對于工件的進(jìn)給運(yùn)動的瞬時速度速度(3) 合成運(yùn)動與合成運(yùn)動速度合成運(yùn)動與合成運(yùn)動速度合成運(yùn)動合成運(yùn)動刀具切削刃上某一點相對工件的運(yùn)動。刀具切削刃上某一點相對工件的運(yùn)動。主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動合成的運(yùn)動稱為合成切削運(yùn)動。主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動合成的運(yùn)動稱為合成切削運(yùn)動。合成運(yùn)

6、動合成運(yùn)動= =主運(yùn)動主運(yùn)動+ +進(jìn)給運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動。合成切削速度：合成切削速度：fcevvv圖圖1.3 合成切削速度合成切削速度 主運(yùn)動刨刀的直線運(yùn)動 進(jìn)給運(yùn)動工件移動 進(jìn)給運(yùn)動車刀軸向運(yùn)動主運(yùn)動主運(yùn)動砂輪旋轉(zhuǎn)砂輪旋轉(zhuǎn) 進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動工件轉(zhuǎn)動，砂輪軸向移動工件轉(zhuǎn)動，砂輪軸向移動主運(yùn)動主運(yùn)動銑刀旋轉(zhuǎn)銑刀旋轉(zhuǎn) 進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動工件移動工件移動主運(yùn)動主運(yùn)動刀具旋轉(zhuǎn)（繞工件軸線）刀具旋轉(zhuǎn)（繞工件軸線） 進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動刀具徑向移動刀具徑向移動1.1.1.2 切削用量三要素：Vc、f、ap (1) 切削速度切削速度Vc切削加工時，切削刃上切削加工時，切削刃上選定選定點點相對于工件主運(yùn)動的速度相對于工

7、件主運(yùn)動的速度( (主運(yùn)動的線速主運(yùn)動的線速度度) )。 選定點選定點不同點，不同點，Vc c可能不同可能不同(取取MaxVc)。 主運(yùn)動為回轉(zhuǎn)運(yùn)動時：主運(yùn)動為回轉(zhuǎn)運(yùn)動時：回目錄頁(m/ )1000(m/min)1000ccdnvsdnv(2)進(jìn)給速度、進(jìn)給量和每齒進(jìn)給量進(jìn)給速度、進(jìn)給量和每齒進(jìn)給量進(jìn)給速度進(jìn)給速度Vf切削加工時，切削刃上切削加工時，切削刃上選定選定點點相對于工件進(jìn)給運(yùn)動的速度，或單位時間相對于工件進(jìn)給運(yùn)動的速度，或單位時間的進(jìn)給量的進(jìn)給量(mm/s或或mm/min)。進(jìn)給量進(jìn)給量f主運(yùn)動每回轉(zhuǎn)一周或每一行程主運(yùn)動每回轉(zhuǎn)一周或每一行程時工件和刀具沿進(jìn)給運(yùn)動方向的相對位移時工件和

8、刀具沿進(jìn)給運(yùn)動方向的相對位移(mm/r或或mm/雙行程雙行程)。每齒進(jìn)給量每齒進(jìn)給量fz每一個刀齒的進(jìn)給量每一個刀齒的進(jìn)給量(即后即后一個刀齒相對前一個刀齒的進(jìn)給量，一個刀齒相對前一個刀齒的進(jìn)給量，mm/z)。進(jìn)給速度進(jìn)給速度Vf、進(jìn)給量進(jìn)給量f、每齒進(jìn)給量、每齒進(jìn)給量fz之間的之間的關(guān)系關(guān)系回目錄頁nZfnfvzf圖圖1.4 周銑和端銑周銑和端銑(3)背吃刀量背吃刀量ap(切削深度切削深度)定義定義在垂直于主運(yùn)動方向和進(jìn)給運(yùn)動方向在垂直于主運(yùn)動方向和進(jìn)給運(yùn)動方向的工作平面內(nèi)測量的刀具切削刃與工件切削的工作平面內(nèi)測量的刀具切削刃與工件切削表面的接觸長度表面的接觸長度 (mm)。對車削、刨削，背

9、吃刀量對車削、刨削，背吃刀量ap等于工件上已加工等于工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離。表面和待加工表面間的垂直距離。車削時的背吃刀量車削時的背吃刀量ap鉆削（盲孔）時的背吃刀量鉆削（盲孔）時的背吃刀量ap回目錄頁)mm(2mwpdda)mm(2mpda mpl AVf at 圖圖1.5 車削外圓切削時間車削外圓切削時間faVQpCZ1000（mm3/min）1.1.2 刀具切削部分的基本定義刀具切削部分的基本定義 1.1.2.1刀具切削部分的構(gòu)造要素刀具切削部分的構(gòu)造要素刀具切削部分的基本形態(tài)：外圓車刀的切削部分刀具切削部分的基本形態(tài)：外圓車刀的切削部分前刀面前刀面Ar：切屑流過的表面

10、：切屑流過的表面后刀面后刀面: 主后刀面主后刀面A：與工件上加工表面相對的刀具表與工件上加工表面相對的刀具表面。面。 副后刀面：與工件上已加工表面相對的刀具副后刀面：與工件上已加工表面相對的刀具表面表面。切削刃：切削刃： 主切削刃主切削刃前刀面與主后刀面相交的鋒邊前刀面與主后刀面相交的鋒邊 切削刃切削刃前刀面與副后刀面相交的鋒邊前刀面與副后刀面相交的鋒邊。刀尖刀尖主、副切削刃相交的交點或一小段切削刃主、副切削刃相交的交點或一小段切削刃?；啬夸涰撏鈭A車刀構(gòu)造外圓車刀構(gòu)造回目錄頁圖圖1.6 外圓車刀切削部分構(gòu)成外圓車刀切削部分構(gòu)成回目錄頁1.1.2.2 刀具標(biāo)注角度的參考系刀具標(biāo)注角度的參考系 刀

11、具刀具工作角度工作角度刀具在使用狀態(tài)下的角度刀具在使用狀態(tài)下的角度( (與工與工件和具體切削運(yùn)動有關(guān)）。件和具體切削運(yùn)動有關(guān)）。刀具刀具標(biāo)注角度標(biāo)注角度刀具處于尚未使用狀態(tài)下的角度刀具處于尚未使用狀態(tài)下的角度( (刀具與工件和切削運(yùn)動的關(guān)系尚未確定，即在刀具與工件和切削運(yùn)動的關(guān)系尚未確定，即在假設(shè)的運(yùn)動條件和刀具安裝條件下確定的刀具角假設(shè)的運(yùn)動條件和刀具安裝條件下確定的刀具角度）。度）。假設(shè)運(yùn)動條件：只考慮主運(yùn)動影響，而不考慮進(jìn)給運(yùn)假設(shè)運(yùn)動條件：只考慮主運(yùn)動影響，而不考慮進(jìn)給運(yùn)動影響。動影響。假設(shè)安裝條件：刀具標(biāo)注角度的參考系的諸平面與刀假設(shè)安裝條件：刀具標(biāo)注角度的參考系的諸平面與刀具上便于制

12、造、刃磨和測量時定位與調(diào)整的具上便于制造、刃磨和測量時定位與調(diào)整的平面或軸平面或軸線線。車刀底面、車刀刀桿軸線、銑刀和鉆頭的軸線等車刀底面、車刀刀桿軸線、銑刀和鉆頭的軸線等刀具標(biāo)注角度的用途：刀具的設(shè)計、制造、刃磨、測量刀具標(biāo)注角度的用途：刀具的設(shè)計、制造、刃磨、測量用。用。回目錄頁刀具標(biāo)注角度的參考系組成刀具標(biāo)注角度的參考系組成 (1) 基面基面Pr通過切削刃上某通過切削刃上某選定點選定點，垂直于，垂直于假定主假定主運(yùn)動方向運(yùn)動方向的平面。的平面。圖圖1.7 車刀的基面車刀的基面圖圖1.8 鉆頭的基面鉆頭的基面回目錄頁(2) 切削平面Ps通過切削刃上某選定點，與主切削刃相切，并垂直于基面Pr

13、的平面(與工件上的加工表面相切的平面)，即由主切削刃與切削速度方向構(gòu)成的平面。圖圖1.9 主剖面與法剖面參考系主剖面與法剖面參考系圖圖1.10 進(jìn)給、背平面參考系進(jìn)給、背平面參考系回目錄頁(3) 主剖面主剖面Po和和主剖面參考系主剖面參考系主剖面主剖面Po通過切削刃上某通過切削刃上某選定點選定點，并與主切削刃在基面并與主切削刃在基面Pr上的投影相垂直上的投影相垂直的平面的平面(Po同時垂直于同時垂直于 Pr和和Ps) 。主剖面參考系主剖面參考系: :由由Pr 、Ps和和Po構(gòu)成的正交參考系。構(gòu)成的正交參考系。圖圖1.9 主剖面與法剖面參考系主剖面與法剖面參考系回目錄頁(4) 法剖面法剖面Pn和

14、和法剖面參考系法剖面參考系法剖面法剖面Pn通過切削刃上某通過切削刃上某選定點選定點，且垂直于切削刃且垂直于切削刃的平面。的平面。法剖面參考系法剖面參考系: :由由Pr 、 Ps和和Pn構(gòu)成的參考系構(gòu)成的參考系(Pn不一定垂直于不一定垂直于Pr) 。圖圖1.9 主剖面與法剖面參考系主剖面與法剖面參考系回目錄頁(5)進(jìn)給剖面進(jìn)給剖面Pf和和背平面背平面Pp及其組成的及其組成的進(jìn)給、背平面參考系進(jìn)給、背平面參考系進(jìn)給剖面進(jìn)給剖面Pf通過切削刃上某通過切削刃上某選定點選定點，平行于進(jìn)給運(yùn)動方向平行于進(jìn)給運(yùn)動方向并垂直于基面并垂直于基面Pr的平面。的平面。背平面背平面Pp通過切削刃上某通過切削刃上某選定

15、點選定點，同時垂直于基面同時垂直于基面Pr和和Pf的平面。的平面。進(jìn)給、背平面參考系進(jìn)給、背平面參考系: :由由Pr 、 Pf和和Pp構(gòu)成的正交參考系。構(gòu)成的正交參考系。圖圖1.10 進(jìn)給、背平面參考系進(jìn)給、背平面參考系回目錄頁1.1.2.4 刀具的標(biāo)注角度刀具的標(biāo)注角度在刀具標(biāo)注角度參考系中確定的刀具切削刃和刀面的方位角度。主剖面參考系(Pr、 Ps、 Po)里的標(biāo)注角度及其定義：前角o在主剖面Po中測量的前刀面與基面Pr之間的夾角。它表征了前刀面的傾斜程度（“+”、“0”、“-”），副刃前角后角 o在主剖面Po中測量的后刀面與切削平面Ps之間的夾角。它表征了主后刀面的傾斜程度（“+” ），

16、副刃后角主偏角r在基面Pr中測量的主切削刃與進(jìn)給運(yùn)動方向的夾角（“+” ），副偏角刃傾角s在切削平面Ps中測量的主切削刃與基面Pr之間的夾角。它表征了主切削刃的傾斜程度（“+”、“0”、“-” ），副刃傾角 (o，s ) =前刀面的方位 (r ， o) =后刀面的方位 (r ，s ) =主切削刃的方位 與副切削刃及其相關(guān)前、后刀面關(guān)聯(lián)的角度： o 、 o 、 r 、 s 外圓車刀獨立的標(biāo)注角度： o、 o 、 r 、 s 、 o 、 r 。 s三個刀面、兩條刀刃、六個獨立角度三個刀面、兩條刀刃、六個獨立角度回目錄頁刀具角度標(biāo)注實例刀具角度標(biāo)注實例刀具的派生角度：楔角楔角o在主剖面在主剖面Po中

17、測量的前刀面與后刀面之間的夾角中測量的前刀面與后刀面之間的夾角刀尖角刀尖角r在基面在基面Pr中測量的主切削刃與副切削刃之間的夾中測量的主切削刃與副切削刃之間的夾角。角。o=90-(o + o)r =180-( r + r )圖圖1.11 主剖面系標(biāo)注的刀具角度主剖面系標(biāo)注的刀具角度圖圖1.11 主剖面系標(biāo)注的刀具角度主剖面系標(biāo)注的刀具角度圖圖1.12 刀具角度大小刀具角度大小1.1.2.3 刀具工作角度的參考系刀具工作角度的參考系刀具工作角度的參考系刀具工作角度的參考系同時考慮主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的影響，即用同時考慮主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的影響，即用合成切削運(yùn)動方向合成切削運(yùn)動方向ve取代主運(yùn)動方向取代

18、主運(yùn)動方向vc，并考慮刀具實際安裝位置所，并考慮刀具實際安裝位置所確定的參考系。確定的參考系。(1)實際基面實際基面Pre通過切削刃上某通過切削刃上某選定點選定點，垂直于合成切削運(yùn)動方向垂直于合成切削運(yùn)動方向ve的平面。的平面。(2)實際切削平面實際切削平面Pse通過切削刃上某通過切削刃上某選定點選定點，并與工件上的實際加并與工件上的實際加工表面相切的平面工表面相切的平面。(3)實際主剖面實際主剖面Poe通過切削刃上某通過切削刃上某選定點選定點，同時垂直于，同時垂直于 Pre和和Pse的的平面。平面。刀具的工作角度刀具的工作角度由刀具工作角度參考系由刀具工作角度參考系(Pre 、 Pse 、

19、Poe)所確定的所確定的刀具角度。刀具角度。分析圖分析圖1.13的刀具工作角度的刀具工作角度oe及其對加工的影響。及其對加工的影響。圖圖1.13 刀具的工作角度刀具的工作角度1.1.4 刀具工作角度刀具工作角度同時考慮主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動（合成運(yùn)動）同時考慮主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動（合成運(yùn)動）考慮刀具的實際安裝情況。考慮刀具的實際安裝情況。vfvc(通常情況通常情況) 刀具工作角度刀具工作角度刀具標(biāo)注角度刀具標(biāo)注角度(誤差誤差無需計算工作無需計算工作角度角度只有在刀具角度變化值較大時（如車螺紋、鏟背、鉆孔只有在刀具角度變化值較大時（如車螺紋、鏟背、鉆孔等），才需計算刀具工作角度等），才需計算刀具工作角度。

20、1.1.4.1 進(jìn)給運(yùn)動對工作角度的影響進(jìn)給運(yùn)動對工作角度的影響（1）橫車橫車(切斷、切槽加工切斷、切槽加工) oe o + oeo 合成切削速度角合成切削速度角。(vc與與ve之夾角之夾角) 可見可見：d= = oe ( oe有可能變?yōu)樨?fù)值有可能變?yōu)樨?fù)值)回目錄頁dfvvcftan圖圖1.14橫向進(jìn)給運(yùn)動對工作角度的影響橫向進(jìn)給運(yùn)動對工作角度的影響（2）縱車縱車(車螺紋或絲杠車螺紋或絲杠) 在工件在工件進(jìn)給剖面內(nèi)的工作角度為進(jìn)給剖面內(nèi)的工作角度為： fe f + fef 合成切削速度角合成切削速度角。上述角度變化換算至主剖面內(nèi)，有上述角度變化換算至主剖面內(nèi)，有： oe o +0 oeo 0

21、式中式中回目錄頁dwfvvcftanrsintantan0圖圖1.15外圓車刀的工作角度外圓車刀的工作角度1.1.4.2 刀具安裝對工作角度的影響刀具安裝對工作角度的影響（1）刀尖安裝高低刀尖安裝高低對工作角度的影響對工作角度的影響回目錄頁圖圖1.16 刀尖安裝高低對工作角度的影響刀尖安裝高低對工作角度的影響由圖由圖1.16可以看出：在刀具背平面內(nèi)，有可以看出：在刀具背平面內(nèi)，有式中式中換算至工作主剖面內(nèi)，有：換算至工作主剖面內(nèi)，有：式中式中符號規(guī)定：當(dāng)?shù)都夥栆?guī)定：當(dāng)?shù)都飧哂诟哂诠ぜ行臅r，取上方符號；工件中心時，取上方符號； 當(dāng)?shù)都猱?dāng)?shù)都獾陀诘陀诠ぜ行臅r，取下方符號。工件中心時，取下方符

22、號。注意：注意：鏜孔鏜孔時，符號規(guī)定與外圓車削時，符號規(guī)定與外圓車削相反相反?；啬夸涰搑costantan0pppepppe222tanhdhwpoooeoooe（2）刀桿安裝傾斜對工作角度的影響刀桿安裝傾斜對工作角度的影響 當(dāng)車刀刀桿與進(jìn)給運(yùn)動方向不垂直（如車圓錐面）時，當(dāng)車刀刀桿與進(jìn)給運(yùn)動方向不垂直（如車圓錐面）時，G進(jìn)給運(yùn)動方向的垂線與車刀刀桿中心線間的夾角。進(jìn)給運(yùn)動方向的垂線與車刀刀桿中心線間的夾角。符號規(guī)定：符號規(guī)定：當(dāng)?shù)稐U中心線向進(jìn)給運(yùn)動反方向傾斜時，取上方符號；當(dāng)?shù)稐U中心線向進(jìn)給運(yùn)動反方向傾斜時，取上方符號；反之，取下方符號。反之，取下方符號?；啬夸涰揋Grrerre圖圖1.17

23、 刀桿中心線不垂直于進(jìn)給方向刀桿中心線不垂直于進(jìn)給方向思考題：思考題：1、在正交平面參考系內(nèi)繪出切斷、鏜孔時在正交平面參考系內(nèi)繪出切斷、鏜孔時刀具的標(biāo)注角度。刀具的標(biāo)注角度。2、舉例說明工作角度和標(biāo)注角度有何區(qū)別舉例說明工作角度和標(biāo)注角度有何區(qū)別和聯(lián)系？和聯(lián)系？1.1.5 切削層參數(shù)與切削形式切削層參數(shù)與切削形式1.1.5.1 切削層切削層切削層切削層刀具正在切削的材料（金屬）層。刀具正在切削的材料（金屬）層。在基面在基面Pr內(nèi)觀察和測量切削層形狀和尺寸。內(nèi)觀察和測量切削層形狀和尺寸。 切削層參數(shù)：切削層參數(shù)：(1) 切削厚度切削厚度hD垂直于加工表面度量的切削層尺寸。垂直于加工表面度量的切削

24、層尺寸。外圓縱車外圓縱車(s0)時：時：(2) 切削寬度切削寬度bD沿加工表面度量的切削層尺寸。沿加工表面度量的切削層尺寸。外圓縱車外圓縱車(s0)時：時：回目錄頁cosDrhfrpDabsin/圖圖1.18 外圓縱車時切削層的參數(shù)外圓縱車時切削層的參數(shù) 圖圖1.19可見：當(dāng)可見：當(dāng)ap、f一定時，一定時，r=hD、bD。當(dāng)主切削刃為曲線時，不同點的當(dāng)主切削刃為曲線時，不同點的hD也不同（圖也不同（圖1.20）?；啬夸涰搱D圖1.19 r不同時不同時hD、bD的變化的變化圖圖1.20 曲線切削刃工作時的曲線切削刃工作時的hD、bD回目錄頁1.2 刀具材料刀具材料刀具材料刀具材料是指刀具切削部分的

25、材料（承受切削壓力、切削溫度、是指刀具切削部分的材料（承受切削壓力、切削溫度、摩擦、振動）。刀具材料影響：摩擦、振動）。刀具材料影響： （1）切削加工生產(chǎn)率切削加工生產(chǎn)率（2）刀具耐用度刀具耐用度（3）刀具消耗和加工刀具消耗和加工（4）加工精度和表面質(zhì)量加工精度和表面質(zhì)量1.2.1 刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料應(yīng)具備的性能（1）高的高的硬度和耐磨性硬度和耐磨性：H刀具刀具H工件工件, ,常溫硬度常溫硬度HRC62。 耐磨性耐磨性抵抗磨損的能力。取決于硬質(zhì)點的硬度、數(shù)量、大抵抗磨損的能力。取決于硬質(zhì)點的硬度、數(shù)量、大小、分布狀況。小、分布狀況。（2）足夠的足夠的強(qiáng)度和韌性強(qiáng)度和韌性：以抵抗切削力

26、沖擊和振動。：以抵抗切削力沖擊和振動。（3）高的高的耐熱性耐熱性（熱穩(wěn)定性）（熱穩(wěn)定性）, ,耐熱性（紅硬性）耐熱性（紅硬性）刀具材料刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的能力。在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的能力。（4）良好的良好的工藝性工藝性刀具材料的可加工性（切削加工性、鑄造刀具材料的可加工性（切削加工性、鑄造性、鍛造性、焊接、熱處理性能）性、鍛造性、焊接、熱處理性能）=便于制造。便于制造。（5）良好的良好的經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性（性價比高、本國資源、單件成本與多件效益）（性價比高、本國資源、單件成本與多件效益）（6）可可預(yù)測性預(yù)測性（適應(yīng)自動化或柔性制造）。（適應(yīng)自動化或柔性制造）

27、?；啬夸涰?.2.2 1.2.2 常用的刀具材料常用的刀具材料碳素工具鋼碳素工具鋼(T10A、T12A)、合金工具鋼、合金工具鋼(9SiCr、CrWMn等等)、高速鋼、硬質(zhì)合金高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、陶瓷、CBN、金剛石等。、金剛石等。1.2.2.1 高速鋼高速鋼加入較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的加入較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。高合金工具鋼。n高速鋼的特點高速鋼的特點：較高的熱穩(wěn)定性：切削溫度高達(dá)較高的熱穩(wěn)定性：切削溫度高達(dá)500-650，與碳素工具，與碳素工具鋼，合金工具鋼相比，切削速度提高鋼，合金工具鋼相比，切削速度提高1-3倍，耐用度提高倍，耐用度提高10-40倍，可加工

28、有色金屬至高溫合金（范圍廣）。倍，可加工有色金屬至高溫合金（范圍廣）。高強(qiáng)度，韌性：抗彎強(qiáng)度為硬質(zhì)合金的高強(qiáng)度，韌性：抗彎強(qiáng)度為硬質(zhì)合金的2-3倍數(shù)，是陶瓷倍數(shù)，是陶瓷的的5-6倍，韌性比它們高幾十倍。倍，韌性比它們高幾十倍。一定的硬度一定的硬度（HRC63-70）：耐磨性好，適合各類切削刀：耐磨性好，適合各類切削刀具的要求，也可用于在剛性較差的機(jī)床上加工。具的要求，也可用于在剛性較差的機(jī)床上加工。刀具制造工藝簡單：能鍛造，制作形狀復(fù)雜刀具，大型成刀具制造工藝簡單：能鍛造，制作形狀復(fù)雜刀具，大型成型刀具（如鉆頭、絲錐、成型刀具、拉刀、齒輪刀具。型刀具（如鉆頭、絲錐、成型刀具、拉刀、齒輪刀具。材

29、料性能較硬質(zhì)合金和陶瓷穩(wěn)定，在自動機(jī)床上使用可靠。材料性能較硬質(zhì)合金和陶瓷穩(wěn)定，在自動機(jī)床上使用可靠。n高速鋼的高速鋼的分類分類按按用途用途：通用型高速鋼、高性能高速鋼。：通用型高速鋼、高性能高速鋼。按按制造工藝制造工藝：熔煉高速鋼、粉末冶金高速鋼。：熔煉高速鋼、粉末冶金高速鋼。1、通用型高速鋼通用型高速鋼（普通）：分鎢鋼，鎢鉬鋼兩類（普通）：分鎢鋼，鎢鉬鋼兩類(1)鎢鋼：鎢鋼：W18Cr4V（1841）此牌號國內(nèi)普遍使用，性能穩(wěn)定，此牌號國內(nèi)普遍使用，性能穩(wěn)定，刃磨、熱處理工藝控制較方便，國外鎢價高，很少使用。刃磨、熱處理工藝控制較方便，國外鎢價高，很少使用。 簡稱：簡稱：W18(18%、4

30、% Cr、1%V) 綜合性能好，綜合性能好，600，HRC48.5，用以制造各種復(fù)雜刀具。用以制造各種復(fù)雜刀具。優(yōu)點：優(yōu)點：1)淬火時過熱傾向淬火時過熱傾向小小。 2）含釩含釩少少，磨加工性好。，磨加工性好。 3）碳化物含量碳化物含量高高，塑性變形抗力較大。，塑性變形抗力較大。缺點：缺點：1）碳化物分布碳化物分布不均勻不均勻，剩余碳化物顆粒大，剩余碳化物顆粒大（最大最大30m），），影響薄刃刀具或小截面刀具的耐用度。影響薄刃刀具或小截面刀具的耐用度。 2）強(qiáng)度和韌性顯得強(qiáng)度和韌性顯得不夠不夠，30mm棒料棒料，抗彎強(qiáng)度，抗彎強(qiáng)度33.5GPa , ,而而6080mm棒料，抗彎強(qiáng)度為棒料，抗彎強(qiáng)

31、度為22.3GPa ，對小截面，對小截面刀具，此時強(qiáng)度，韌性才較滿意。刀具，此時強(qiáng)度，韌性才較滿意。 3）熱塑性熱塑性差差，很難用作熱成形法制造的刀具（如熱軋鉆，很難用作熱成形法制造的刀具（如熱軋鉆頭）。頭）。（2）鎢鉬鋼鎢鉬鋼在鎢鋼中用鉬取代部分鎢而得到的高速鋼。在鎢鋼中用鉬取代部分鎢而得到的高速鋼。典型牌號：典型牌號： W6Mo5Cr4V2（6W、5%Mo、4%Cr、2V），），簡稱簡稱M2。優(yōu)點：優(yōu)點： 1）合金元素合金元素少少，減少了碳化物數(shù)量分布不均勻性，有利于提，減少了碳化物數(shù)量分布不均勻性，有利于提高高溫塑性、抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性，抗彎強(qiáng)度比高高溫塑性、抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性，抗彎強(qiáng)度

32、比W18高高1015% %，韌，韌性高性高5060%。 2）可加大截面刀具，可做尺寸較大，承受沖擊力較大的刀具?？杉哟蠼孛娴毒?，可做尺寸較大，承受沖擊力較大的刀具。缺點：缺點： 淬火溫度范圍窄，脫碳，過熱敏感性大，主要用于熱軋刀具（麻淬火溫度范圍窄，脫碳，過熱敏感性大，主要用于熱軋刀具（麻花鉆）花鉆）回目錄頁2、高性能高速鋼：高性能高速鋼：在通用型高速鋼中再增加在通用型高速鋼中再增加C、V、Co、 Al等元素。等元素。耐熱性好耐熱性好(在在630650時時HRC60) 高熱穩(wěn)定性高速鋼高熱穩(wěn)定性高速鋼典型牌號：典型牌號：9W18Cr4V( (高碳高速鋼高碳高速鋼): ): C = =強(qiáng)度強(qiáng)度

33、，韌性，韌性 。 W6MoCr4V3(高釩高速鋼高釩高速鋼): V =磨加工性磨加工性 。W6MoCr4V2Co8( (鈷高速鋼鈷高速鋼): ): Co =成本成本 。W2Mo9Cr4VCo8(超硬高速鋼超硬高速鋼): : V =磨加工性磨加工性 ，Co =成成本本 。比通用型高速鋼具有更比通用型高速鋼具有更好的切削性能好的切削性能，適合于奧氏體不銹鋼、，適合于奧氏體不銹鋼、高溫合金、釷合金和高強(qiáng)度鍘等高溫合金、釷合金和高強(qiáng)度鍘等難加工材料的加工難加工材料的加工。 3、粉末冶金高速鋼：粉末冶金高速鋼：采用粉末冶金方法，得到細(xì)小均勻采用粉末冶金方法，得到細(xì)小均勻 的碳的碳化物組織化物組織= =

34、機(jī)械性能機(jī)械性能。性能：性能：強(qiáng)度和韌性高強(qiáng)度和韌性高, ,強(qiáng)度是熔煉高速鋼的強(qiáng)度是熔煉高速鋼的2 2倍，韌性是其倍，韌性是其2.5倍倍; ;磨磨加工性好加工性好; ;物理機(jī)械性能各向同性好，淬火變形小。耐磨性好：物理機(jī)械性能各向同性好，淬火變形小。耐磨性好： 2030。用途：用途：適合于制造切削難加工材料的刀具、大尺寸刀具適合于制造切削難加工材料的刀具、大尺寸刀具( (如滾刀等如滾刀等) )、精密刀具、復(fù)雜刀具、高壓動載荷下使用的刀具等。精密刀具、復(fù)雜刀具、高壓動載荷下使用的刀具等。高速鋼的表面處理與涂層高速鋼的表面處理與涂層（1）表面化學(xué)處理表面化學(xué)處理：提高刀具的切削性能：提高刀具的切削

35、性能 氧氮化處理：將刀具成品置于氨氣和水蒸氣的混和體中，氧氮化處理：將刀具成品置于氨氣和水蒸氣的混和體中，540560保溫保溫12小時，形成小時，形成0.003mmFe3O4氧化膜，內(nèi)層為氧、氧化膜，內(nèi)層為氧、氮、碳擴(kuò)散層：厚氮、碳擴(kuò)散層：厚0.03-0.05mm。HV1000以上，耐用度提高以上，耐用度提高60%-70%。（2）涂層涂層：物理氣相沉積：物理氣相沉積TiN涂層涂層 5 5 0 以 下 高 真 空 下 進(jìn) 行 ， 鈦 氣 化 與 氮 反 應(yīng) ， 生 成以 下 高 真 空 下 進(jìn) 行 ， 鈦 氣 化 與 氮 反 應(yīng) ， 生 成 T i N（0.002mm），），HRC80以上，切削

36、力，切削溫度下降以上，切削力，切削溫度下降25%，Vf提高提高一倍，耐用度顯著提高。重磨后，性能仍優(yōu)于普通高速鋼。一倍，耐用度顯著提高。重磨后，性能仍優(yōu)于普通高速鋼?；啬夸涰?.2.2.2 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金由由難熔金屬化合物難熔金屬化合物(如如WC、TiC)和和金屬粘結(jié)劑金屬粘結(jié)劑 (Co)經(jīng)粉經(jīng)粉末冶金方法制造而成。末冶金方法制造而成。性能：性能：耐用度比高速鋼耐用度比高速鋼高高幾十倍，切削速度比高速鋼幾十倍，切削速度比高速鋼提高提高410倍。倍。硬度高：硬度高：HRA8993。耐熱性好：工作溫度可達(dá)到耐熱性好：工作溫度可達(dá)到8001000。耐磨性好?？箯潖?qiáng)度耐磨性好?？箯潖?qiáng)度，沖擊韌性差。

37、，沖擊韌性差。原因：原因：含有大量熔點高、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)含有大量熔點高、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好的金屬碳化物。定性好的金屬碳化物。金屬碳化物和金屬粘結(jié)劑含量對硬質(zhì)合金刀具性能的影金屬碳化物和金屬粘結(jié)劑含量對硬質(zhì)合金刀具性能的影響：響：碳化物含量碳化物含量= 硬度硬度, , 抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度。粘結(jié)劑含量粘結(jié)劑含量= 硬度硬度, , 抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度 ?；啬夸涰撚操|(zhì)合金刀具分類硬質(zhì)合金刀具分類(ISO)（1）YG(K)類類：WCCo類硬質(zhì)合金類硬質(zhì)合金性能：韌性性能：韌性，耐磨性，耐磨性，導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱性。典型牌號：典型牌號：YG6、YG8、YG3X、YG6X等。等。數(shù)字?jǐn)?shù)字含含

38、鈷量鈷量。鈷量。鈷量 粗加工；含鈷量粗加工；含鈷量 精加工。精加工。X細(xì)晶粒。細(xì)晶粒。適應(yīng)加工適應(yīng)加工：脆性材料脆性材料和和有沖擊載荷的加工有沖擊載荷的加工情況。情況。脆性材料脆性材料( (崩碎切屑崩碎切屑): ): 鑄鐵、有色金屬及其合金、導(dǎo)熱系數(shù)低的不銹鋼，如灰鑄鐵、有色金屬及其合金、導(dǎo)熱系數(shù)低的不銹鋼，如灰鑄鐵、耐熱合金、銅鋁合金等鑄鐵、耐熱合金、銅鋁合金等有沖擊載荷的加工有沖擊載荷的加工：如銑削。：如銑削。（2）YT(P)類類：WCTiCCo類硬質(zhì)合金類硬質(zhì)合金性能：性能： TiC ,Co 硬度硬度、耐磨性、耐磨性、抗粘結(jié)擴(kuò)散能力、抗粘結(jié)擴(kuò)散能力、 抗氧化能力抗氧化能力、 抗彎強(qiáng)度抗彎

39、強(qiáng)度、磨削性能、磨削性能、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、 沖擊韌性沖擊韌性 。典型牌號：典型牌號：YT5、YT14、YT15、YT30等。等。 數(shù)字?jǐn)?shù)字含含TiC量量，Co含量依次降低含量依次降低（10，8，6，4）。含鈷量含鈷量 粗加工；含鈷量粗加工；含鈷量 精加工。精加工。適應(yīng)加工適應(yīng)加工： 長切屑的塑性金屬材料如普通碳鋼、合金鋼等。長切屑的塑性金屬材料如普通碳鋼、合金鋼等。注意注意: : Ti元素親和力元素親和力 粘刀粘刀 刀具磨損刀具磨損 YT類硬質(zhì)合金，不適合于類硬質(zhì)合金，不適合于加工不銹鋼和鈦合金。加工不銹鋼和鈦合金。回目錄頁（3）YW(M)類類：WCTiCTaCCo類硬質(zhì)合金類硬質(zhì)合金性能

40、性能： TaC (NbC) 抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性、沖擊韌性、 高溫硬度高溫硬度、強(qiáng)度、強(qiáng)度、抗氧化能力、抗氧化能力、耐磨性、耐磨性。典型牌號：典型牌號：YW1、YW2（前者（前者WC稍高，硬度也稍高）等。稍高，硬度也稍高）等。適應(yīng)加工對象：適應(yīng)加工對象： 具有較好的綜合切削性能，適宜加工長切屑或短切屑的金屬具有較好的綜合切削性能，適宜加工長切屑或短切屑的金屬材料，如普通碳鋼、鑄鋼、冷硬鑄鐵、耐熱鋼、高錳鋼、有色材料，如普通碳鋼、鑄鋼、冷硬鑄鐵、耐熱鋼、高錳鋼、有色金屬等。金屬等。YW(M)類硬質(zhì)合金類硬質(zhì)合金通用通用硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金。YG、YT、YW類硬質(zhì)合金類硬質(zhì)

41、合金WC基基硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金。YN類硬質(zhì)合金類硬質(zhì)合金TiC基基硬質(zhì)合金。以硬質(zhì)合金。以TiC為主（有些加碳或氮為主（有些加碳或氮化物）的化物）的TiCNiMo合金。合金。硬度高（達(dá)陶瓷水平），很高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力，較硬度高（達(dá)陶瓷水平），很高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力，較高的耐熱性和抗氧化能力，化學(xué)穩(wěn)定性好，與材料親合力、摩高的耐熱性和抗氧化能力，化學(xué)穩(wěn)定性好，與材料親合力、摩擦小，抗粘結(jié)力較強(qiáng)。擦小，抗粘結(jié)力較強(qiáng)。1.2.2.3 硬質(zhì)合金刀具選用硬質(zhì)合金刀具選用YG類類：主要加工鑄鐵、有色金屬及非金屬材料。：主要加工鑄鐵、有色金屬及非金屬材料。 切屑呈崩碎塊粒，對刀具沖擊大，切

42、削力、切削熱集中于刀尖切屑呈崩碎塊粒，對刀具沖擊大，切削力、切削熱集中于刀尖YG類類合金抗彎強(qiáng)度合金抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性較高，導(dǎo)熱性較好，可和沖擊韌性較高，導(dǎo)熱性較好，可 切削崩刃，傳出切削熱，切削崩刃，傳出切削熱， 切削溫度。切削溫度。 低速中速范圍切削，低速中速范圍切削， YG類耐用度比類耐用度比YT類高。類高。 YGYG類類磨加工性磨加工性較好，可磨出較銳的刃，適合加工有色金屬和纖維層壓材料。較好，可磨出較銳的刃，適合加工有色金屬和纖維層壓材料。 因因YGYG類類耐熱耐熱性性1200）。切削速度快：比硬質(zhì)合金高。切削速度快：比硬質(zhì)合金高25倍。倍?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好：與金屬親合力小，抗粘結(jié)、抗擴(kuò)

43、散能力好?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好：與金屬親合力小，抗粘結(jié)、抗擴(kuò)散能力好。脆性大，抗彎強(qiáng)度脆性大，抗彎強(qiáng)度 ，沖擊韌性，沖擊韌性 = = 崩刃。崩刃?；啬夸涰摚?）金剛石金剛石 性能：硬度高性能：硬度高（HV10000），耐磨性好；，耐磨性好； 刀具耐用度高：比硬質(zhì)合金提高幾倍至幾百倍?？捎糜诩庸じ哂捕?、高刀具耐用度高：比硬質(zhì)合金提高幾倍至幾百倍?？捎糜诩庸じ哂捕?、高耐磨性的材料（如硬質(zhì)合金、陶瓷、高硅鋁合金）。耐磨性的材料（如硬質(zhì)合金、陶瓷、高硅鋁合金）。 切削刃鋒利切削刃鋒利= 加工冷硬現(xiàn)象少。加工冷硬現(xiàn)象少。 摩擦系數(shù)小摩擦系數(shù)小=不產(chǎn)生粘結(jié)，不產(chǎn)生積屑瘤。不產(chǎn)生粘結(jié)，不產(chǎn)生積屑瘤。 熱穩(wěn)定性差熱穩(wěn)定性差=切削溫度切削溫度不宜于加工黑色金屬。不宜于加工黑色金屬。 強(qiáng)度低，脆性大強(qiáng)度低，脆性大=對振動敏感。對振動敏感。（4）立方氮化硼立方氮化硼（CBN）性能：性能： 硬度高硬度高（HV800