機械設(shè)計制造基礎(chǔ)

1、第二章 制造工藝裝備第一節(jié) 金屬切削刀具的基本知識3本章內(nèi)容及重點基本內(nèi)容：切削運動與切削用量；刀具的幾何參數(shù)；切削層參數(shù)與切削方式。重點：刀具切削部分幾何參數(shù)的基本定義；刀具的工作角度概念及影響因素。4金屬切削加工的基本概念一、金屬切削加工的基本概念金屬切削加工是工件與刀具相互作用的過程，是用刀具從工件表面上切除多余的材料的過程。金屬切削加工的目的使被加工零件的尺寸精度、形狀和位置精度、表面質(zhì)量達到設(shè)計與使用要求。5金屬切削加工的基本概念6金屬切削加工的基本概念實現(xiàn)切削過程的三個條件切削運動：工件與刀具之間要有相對運動。切削性能：刀具材料必須具備一定的切削性能。切削角度：刀具必須具有合理的幾

2、何參數(shù)。7切削運動與切削用量1.切削運動與切削用量切削運動刀具與工件間的相對運動（即表面成形運動）切削運動可分為主運動和進給運動主運動和進給運動的向量合稱為合成切削運動8切削運動與切削用量1）主運動使工件與刀具產(chǎn)生相對運動以進行切削的最基本的運動，稱為主運動。特征：速度最高、消耗功率最大。只有一個。2）進給運動使主運動能夠連續(xù)切除工件上多余的金屬，以便形成工件表面所需的運動，稱為進給運動。特征：速度低、消耗功率小。可有多個。9切削運動與切削用量3）切削用量切削用量是切削加工中切削速度、進給量和背吃刀量（切削深度）的總稱。l切削速度c切削加工時，切削刃上選定點相對于工件的主運動的速度。單位為m/

3、s或m/min。主運動是旋轉(zhuǎn)時，最大切削運動是：）或min/(1000cmsmdn10切削運動與切削用量l進給量f是指刀具在進給運動方向上相對工件的位移量。當主運動是回轉(zhuǎn)運動時，進給量指工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周，兩者沿進給方向的相對位移量，單位為mm/r；當主運動是直線運動時，進給量指刀具或工件每往復(fù)直線運動一次，兩者沿進給方向的相對位移量，單位為mm/str或mm/單行程；對于多齒的旋轉(zhuǎn)刀具（如銑刀、切齒刀），常用每齒進給量fz，單位為mm/z或mm/齒。它與進給量f的關(guān)系為f=zfz11切削運動與切削用量l進給速度f指切削刃上選定點相對工件進給運動的瞬間時速度，單位為mm/s或m/min。車削

4、時進給運動速度為：f=nfl背吃刀量（切削深度）ap在基面上，垂直于進給運動方向測量的切削層最大尺寸（已加工表面與待加工表面間的垂直距離）。外圓車削的背吃刀量：ap（dw-dm）/212切削運動與切削用量13合成切削運動與合成切削速度合成切削運動由主運動和進給運動合成的運動。合成切削速度e切削刃上選定點相對于工件的合成運動的瞬時速度。ec+f切削運動與切削用量c14切削加工過程中的工件表面2.切削加工過程中的工件表面待加工表面工件上即將切除的表面。已加工表面工件上已經(jīng)切除而形成的新表面。過度表面（加工表面）工件上正在切削的表面。15切削層3.切削層在切削過程中，刀具的刀刃在一次走刀中從工件待加

5、工表面切下的金屬層，稱為切削層。切削層參數(shù)是指這個切削層的截面尺寸，一般在基面內(nèi)度量和觀察。16切削層l切削層參數(shù)是指切削層的截面尺寸，它決定刀具所承受的負荷和切屑的尺寸大小，一般在基面內(nèi)度量和觀察。17切削層l切削層公稱厚度hD垂直于正在加工的表面（過渡表面）度量的切削層參數(shù)。（簡稱切削厚度）hD=fsinrl切削層公稱寬度bD平行于正在加工的表面（過渡表面）度量的切削層參數(shù)。（簡稱切削寬度）bD=ap/sinrl切削層公稱橫截面積AD在切削層參數(shù)平面內(nèi)度量的橫截面積。（簡稱切削面積）AD=hDbD=apf18切削層l上述公式中可看出hD、bD均與主偏角有關(guān)，但切削層公稱橫截面積AD只與hD

6、、bD或f、ap有關(guān)。l殘留面積l實際橫截面積殘留面積19刀具角度二、刀具角度（一）刀具切削部分的組成刀具的組成由工作部分和非工作部分構(gòu)成（車刀由刀頭和刀柄兩部分組成），刀頭用于切削，刀柄用于裝夾。20刀具切削部分的組成刀具切削部分的組成外圓車刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又稱刀頭）組成可用一句話總結(jié)：“三面兩刃一尖”。前刀面主后刀面副后刀面主切削刃副切削刃刀尖（過渡刃）21刀具切削部分的組成l前刀面（刀面）A刀具上切屑流過的表面。l主后刀面（后面）A與工件過渡表面相對的表面。l副后刀面A與已加工表面相對的表面。l主切削刃S S前刀面與主后刀面的交線。它完成主要的切削工作。l副切削

7、刃S S前刀面與副后刀面的交線。它配合主切削刃完成切削工作，并最終形成已加工表面。22刀具切削部分的組成l刀尖（過渡刃）主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃。它可以是小的直線段，折線段，或圓弧。23刀具角度參考系（二）刀具角度參考系刀具角度是確定刀具切削部分幾何形狀的重要參數(shù)。用于定義刀具角度的各基準坐標平面稱為參考系。l參考系有兩類刀具靜止參考系用于刀具的設(shè)計、刃磨和測量的參考系。刀具工作參考系它是確定刀具切削工作時的基準，用于定義刀具的工作角度。24刀具角度參考系刀具靜止參考系刀具工作參考系25刀具角度參考系刀具靜止（標注角度）參考系用于刀具的設(shè)計、刃磨和測量的參考系。l四個假設(shè)條件裝刀時，

8、刀尖恰在工件的中心線上；刀具的軸線垂直工件的軸線；沒有進給運動；工件已加工表面的形狀是圓住表面。26正交平面參考系正交平面參考系l由以下三個在空間相互垂直的參考平面構(gòu)成基面切削平面正交平面27正交平面參考系l基面Pr通過切削刃選定點且垂直于切削速度向量的平面。c28正交平面參考系l切削平面PS包含有切削刃選定點的切線與切削速度向量的平面。c29正交平面參考系l正交平面Po是過切削刃選定點，并垂直于切削平面PS與基面Pr的平面。c正交平面正交平面切削平面切削平面基面基面30正交平面參考系31法平面參考系法平面參考系法平面參考系由基面Pr、切削平面PS和法平面Pn組成。l法平面Pn：過主切削刃選定

9、點并垂直于主切削刃或其切線的平面。32法平面參考系33正交平面參考系與法平面參考系34刀具標注角度（三）刀具標注角度刀具的標注角度是表達刀具在空間方位的參數(shù)。刀具的標注角度是制造和刃磨刀具所需要的，并在刀具設(shè)計圖上予以標注的角度。由于標注刀具角度的參考系沿切削刃各點可能是變化的，故所定義的刀具角度均指的是切削刃選定點的角度。刀具的標注角度主要有六個。l以車刀為例，表示幾個角度的定義。35正交平面參考系內(nèi)的標注角度正交平面參考系內(nèi)的標注角度l前角o在正交平面內(nèi)測量的前刀面與基面之間的夾角。前角表示前刀面的傾斜程度，有正、負和零值之分，其符號規(guī)定如圖所示。l后角o在正交平面內(nèi)測量的主后刀面與切削平

10、面之間的夾角。后角表示主后刀面的傾斜程度，一般為正值。36前角前角前角0基面投影線基面投影線前刀面投影前刀面投影線線c37切削平面投影線切削平面投影線主后刀面投影線主后刀面投影線后角后角0c后角38正交平面參考系內(nèi)的標注角度l主偏角r在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進給運動方向的夾角。主偏角一般為正值。l刃傾角s在切削平面內(nèi)測量的主切削刃與基面之間的夾角。當主切削刃呈水平時，s=0；刀尖為主切削刃最低點時，s0；刀尖為主切削刃上最高點是，s0。39主偏角主偏角主偏角r r40基面投影線基面投影線主切削刃主切削刃刃傾角刃傾角s sc刃傾角41刀具角度的正負值42正交平面參考系內(nèi)的標注角度4

11、3正交平面參考系內(nèi)的標注角度l副偏角r在基面內(nèi)測量的副切削刃在基面上的投影與進給運動反方向的夾角。副偏角一般為正值。l副后角o在正交平面內(nèi)測量的副后刀面與切削平面的夾角。l在正交平面參考系中，需要6個獨立角度r、o、o、s、r和o確定一把刀具切削部分的幾何形狀。44副偏角副偏角副偏角r r45正交平面參考系內(nèi)的標注角度46刀具的工作角度刀具工作參考系l工作基面Pre通過切削刃上的選定點，垂直于合成切削運動速度方向的平面。l工作切削平面Pse通過切削刃上的選定點，與切削刃相切且垂直于工作基面的平面。l工作正交平面Poe通過切削刃上的選定點，同時垂直于工作基面、工作切削平面的平面。（四）刀具的工作

12、角度47刀具的工作角度dftgooeooe1.橫向進給運動對工作角度的影響48刀具的工作角度2.軸向進給運動對工作角度的影響軸向進給車外圓時，合成切削運動產(chǎn)生的加工軌跡是阿基米德螺旋線，從而使工作前角oe增大、工作后角oe減小。fef+feftgf/d49刀具的工作角度3.刀具安裝高低對工作角度的影響用刃傾角s=0車刀車削外圓時，由于車刀的刀尖高于工件中心，使其基面和切削平面的位置發(fā)生變化，工作前角oe增大，而工作后角oe減小。若切削刃低于工件中心，則工作角度的變化情況正好相反。加工內(nèi)表面時，情況與加工外表面相反。50刀具的工作角度222hdhtgwppppepppe刀尖安裝高低對工作前、后角

13、的影響51刀具的工作角度4.刀桿安裝偏斜對工作主、副偏角的影響當?shù)稐U中心線與進給運動方向不垂直且逆時針轉(zhuǎn)動G角時，工作主偏角將增大，工作副偏角將減小。GGrrerre 52刀具材料三、刀具材料在切削過程中，刀具擔負著切除工件上多余金屬以形成已加工表面的任務(wù)。刀具的切削性能好壞，取決于刀具切削部分的材料、幾何參數(shù)以及結(jié)構(gòu)的合理性等。刀具材料對刀具壽命、加工生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量以及加工成本都有很大影響，因此必須合理選擇。刀具材料的發(fā)展受著工件材料發(fā)展的促進和影響。53刀具材料應(yīng)具備的性能1.刀具材料應(yīng)具備的性能高的硬度和耐磨性足夠的強度和韌性高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）良好的物理特性良好的工藝性經(jīng)濟性54

14、刀具材料應(yīng)具備的性能（1）高的硬度和耐磨性硬度是刀具材料應(yīng)具備的基本特性。刀具要從工件上切下切屑，其硬度必須比工件材料的硬度大。切削金屬所用刀具的切削刃的硬度，刀具材料常溫硬度一般要求大于60HRC。耐磨性是材料抵抗磨損的能力。一般來說，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。組織中硬質(zhì)點（碳化物、氮化物等）的硬度越高，數(shù)量越多，顆粒越小，分布越均勻，則耐磨性越高。但刀具材料的耐磨性實際上不僅取決于它的硬度，而且也和它的化學(xué)成分、強度、顯微組織及摩擦區(qū)的溫度有關(guān)。55刀具材料應(yīng)具備的性能（2）足夠的強度和韌性為承受切削負荷、振動和沖擊，刀具材料必須具備足夠的強度和韌性。（3）高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）耐

15、熱性是衡量刀具材料切削性能的主要標志。它是指刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強度和韌性的性能。刀具材料的高溫硬度愈高，則刀具的切削性能愈好，允許的切削速度也愈高。除高溫硬度外，刀具材料還應(yīng)具有在高溫下抗氧化的能力以及良好的抗粘結(jié)和抗擴散能力，即刀具材料應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。56刀具材料應(yīng)具備的性能（4）良好的物理特性刀具材料應(yīng)具備良好的導(dǎo)熱性、大的熱容量以及優(yōu)良的熱沖擊性能。（5）良好的工藝性能為便于刀具制造，要求刀具材料具有良好的工藝性能，如鍛造性能、熱處理性能、高溫塑性變形性能、磨削加工性能等等。（6）經(jīng)濟性經(jīng)濟性是刀具材料的重要指標之一刀具材料的發(fā)展應(yīng)結(jié)合本國資源。有的刀具（如超硬材

16、料刀具）雖然單件成本很貴，但因其使用壽命很長，分攤到每個零件的成本不一定很高。因此在選用時要考慮經(jīng)濟效果。此外，在切削加工自動化和柔性制造系統(tǒng)中，也要求刀具的切削性能比較穩(wěn)定和可靠，有一定的可預(yù)測性和高度的可靠性。57常用刀具材料常用刀具材料包括碳素工具鋼（如T10A、T12A）合金工具鋼（如9SiCr、CrWMn）高速鋼硬質(zhì)合陶瓷金剛石立方氮化硼等。58常用刀具材料硬度與韌性關(guān)系59常用刀具材料l碳素工具鋼和合金工具鋼因耐熱性低而常用于手工工具。l陶瓷、金剛石及立方氮化硼目前僅用于超硬工件的加工。l目前最常用的是高速鋼硬質(zhì)合金各種刀具材料的物理力學(xué)性能見下表60常用刀具材料的物理力學(xué)性能61

17、高速鋼2.高速鋼它是一種加入較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金鋼。熱處理后硬度可達6267HRC，抗彎強度約3.3GPa，有較高的熱穩(wěn)定性、耐磨性、耐熱性。切削溫度在550600時仍能進行切削。高速鋼刀具制造工藝簡單、能鍛易磨，特別適合于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的刀具。如成形車刀、銑刀、鉆頭、切齒刀、螺紋刀具和拉刀等。62高速鋼高速鋼的分類按用途可分為通用高速鋼和高性能高速鋼。按制造工藝可分為熔煉高速鋼、粉末冶金高速鋼和表面涂層高速鋼。按基本化學(xué)成份可分為鎢系和鉬系。63高速鋼通用型高速鋼這類高速鋼含碳量為0.70.9，合金元素主要成分有W、Mo、Gr、V等。l主要牌號：鎢鋼：W18Cr4V（1841）

18、由于鎢價高，熱塑性差，碳化物分布不均勻等原因，目前國內(nèi)外已很少采用。鎢鉬鋼：它是鎢鋼中部分鎢用鉬取代而獲得的一種高速鋼。典型牌號W6Mo5Cr4V2（6542），簡稱M2鋼。強度、韌性、熱塑性好，但熱處理時易脫炭、氧化，且淬火溫度范圍窄等，用于熱軋刀具或熱成形刀具。64高速鋼高性能高速鋼高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中增加碳、釩、鈷或鋁等合金元素，使其常溫硬度可達6770HRC，耐磨性與熱穩(wěn)定性進一步提高。l典型牌號高碳高速鋼9W6Mo5Cr4V2高釩高速鋼W6Mo5Cr4V3鈷高速鋼W6Mo5Cr4V2Co5、W18Cr4VCo5超硬高速鋼W2Mo9Cr4VCo8（M42）W6Mo5Cr4V

19、2Al（501）l可以用于加工不銹鋼、高溫合金、耐熱鋼和高強度鋼等難加工材料。65高速鋼粉末冶金高速鋼粉末冶金高速鋼是用高壓氬氣或純氮氣霧化熔融的高速鋼鋼水而得到細小的高速鋼粉末，然后再熱壓鍛軋制成。l優(yōu)點可有效地解決一般熔煉高速鋼在鑄造時要產(chǎn)生的粗大碳化物共晶偏析，得到細小均勻的結(jié)晶組織。這就使這種鋼有良好的力學(xué)性能。強度和韌性分別是熔煉鋼的2倍和2.53倍。這種鋼的磨加工性很好，磨削表面粗糙度可顯著減小。由于粉冶鋼物理力學(xué)性能的高度各向同性，可減小淬火時的變形（只及熔煉鋼的1/21/3）。粉冶鋼的耐磨性可提高20%30%。1.適用于制造精密刀具、大尺寸（滾刀、插齒刀）刀具、復(fù)雜成形刀具、拉

20、刀等。66高速鋼的主要物理力學(xué)性能67硬質(zhì)合金3.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是由高硬度和高熔點的金屬碳化物（碳化鎢WC、碳化鈦TiC、碳化鉭TaC、碳化鈮NbC等）和金屬粘結(jié)劑（Co、Mo、Ni等）用粉末冶金工藝制成。68硬質(zhì)合金l特點硬質(zhì)合金刀具常溫硬度為8993HRA，化學(xué)穩(wěn)定性好，熱穩(wěn)定性好，耐磨性好，耐熱性達8001000。硬質(zhì)合金刀具允許的切削速度比高速鋼刀具高510倍，切削鋼時，切削速度可達220m/min。l硬質(zhì)合金以其優(yōu)良的性能被廣泛用作刀具材料。大多數(shù)車刀、端銑刀等均由硬質(zhì)合金制造。69硬質(zhì)合金常用硬質(zhì)合金的分類及其性能l硬質(zhì)合金分為：P類，用于加工長切屑（塑性）黑色金屬。相當我國YT

21、類硬質(zhì)合金；K類，用于加工短切屑（脆性）黑色金屬、有色金屬和非金屬材料。相當于我國的YG類；M類，可加工長切屑和短切屑黑色金屬和有色金屬。相當于我國的YW類。70硬質(zhì)合金（1）K類：鎢鈷類硬質(zhì)合金 代號為YG這類合金是由WC和Co組成。合金中含鈷量愈高，韌性愈好，適合于粗加工，反之用于精加工。我國生產(chǎn)的常用牌號有YG3X、YG6X、YG6、YG8等，含Co量分別為3%、6%、6%、8%。YG（K）類硬質(zhì)合金，有較好的韌性、磨削性、導(dǎo)熱性。硬度為8991.5HRA，抗彎強度為1.11.5GPa比YT類高。適合于加工產(chǎn)生崩碎切屑及有沖擊載荷的脆性金屬材料。如黑色金屬、有色金屬以及非金屬材料，低速時

22、也可加工鈦合金等耐熱鋼。71硬質(zhì)合金（2）P類：鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金 代號為YT它以WC為基體，添加TiC，用Co作粘結(jié)劑燒結(jié)而成。常用牌號有YT5、YT14、YT15及YT30，TiC含量分別為5%、14%、15%和30%，相應(yīng)的鈷含量為10%、8%、6%及4%主要用于加工鋼料；不宜加工不銹鋼和鈦合金；適合于精加工。這類合金的硬度為89.592.5HRA，抗彎強度為0.91.4GPa。隨著合金成分中TiC含量的提高和Co含量的降低，硬度和耐磨性提高，抗彎強度則降低。YT類硬質(zhì)合金的突出優(yōu)點是耐熱性好。72硬質(zhì)合金（3）M類：鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金 代號為YW。它在YT（P）類硬質(zhì)合金中加入TaC

23、或NbC，這樣可提高抗彎強度、疲勞強度、沖擊韌性、抗氧化能力、耐磨性和高溫硬度等。它既適用于加工脆性材料，又適用于加工塑性材料。l以上三類硬質(zhì)合金的主要成分都是WC，故可統(tǒng)稱為WC基硬質(zhì)合金。73硬質(zhì)合金lTiC(N)基硬質(zhì)合金這類合金是TiC為主要硬質(zhì)相，以Ni或Mo為粘結(jié)相制成的合金。它比WC基合金有高的耐磨性、耐熱性和高的硬度（近似陶瓷），但抗彎強度和沖擊韌性較差。通常適用于鋼和鑄鐵的半精加工和精加工。代表牌號為YN05和YN10。74硬質(zhì)合金的選用75涂層刀具和其他刀具材料4.涂層刀具和其他刀具材料（1）涂層刀具在韌牲較好的刀具基體上，涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物，既能提高刀具材料

24、的耐磨性，又不降低其韌性。涂層硬質(zhì)合金一般采用化學(xué)氣相沉積法（CVD法），沉積溫度1000左右；涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法（PVD法），沉積溫度500左右。常用的涂層材料有TiC、TiN、Al2O3及其復(fù)合材料等，涂層厚度隨刀具材料不同而異。76涂層刀具和其他刀具材料lTiC涂層硬度高、耐磨性好、抗氧化性好，切削時能產(chǎn)生氧化鈦膜，減小摩擦及刀具磨損。lTiN涂層在高溫時能產(chǎn)生氧化膜，與鐵基材料摩擦系數(shù)較小，抗粘結(jié)性能好，并能有效降低切削溫度。lTiCTiN復(fù)合涂層第一層涂TiC，與刀具基體粘牢不易脫落。第二層涂TiN，減少表面層與工件間的摩擦。77涂層刀具和其他刀具材料lTiC-Al

25、2O3復(fù)合涂層第一層涂TiC，與刀具基體粘牢不易脫落。第二層涂Al2O3可使刀具表面具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性能。l目前單涂層刀片已很少應(yīng)用，大多采用TiC-TiN復(fù)合涂層或TiC-Al2O3-TiN三復(fù)合涂層。78涂層刀具和其他刀具材料（2）陶瓷刀具材料陶瓷刀具材料以氧化鋁或以氮化硅為基體再添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。l優(yōu)點硬度高，耐磨性、耐高溫性能好，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性，與金屬的親合力小、抗粘結(jié)和抗擴散能力強；l缺點脆性大、抗彎強度低，沖擊韌性差，易崩刃，所以使用范圍受到限制；l可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、銑削加工。79涂層刀具和其他刀具材料（3）金剛石刀具

26、材料金剛石是碳的同素異形體，在高溫、高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成，是目前人工制造出的最堅硬物質(zhì)。l優(yōu)點由 于 硬 度 極 高 ， 其 顯 微 硬 度 達 到10000HV，耐磨性好，切削刃口鋒利，刃部表面摩擦系數(shù)較小，不易產(chǎn)生粘結(jié)或積屑瘤。80涂層刀具和其他刀具材料l缺點熱穩(wěn)定性差，切削溫度超過700800時，就會完全失去其硬度強度低；脆性大，對振動敏感，只宜微量切削，與鐵有強烈的化學(xué)親合力，不能用于加工鋼材。l應(yīng)用：可用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷等硬度達6570HRC的材料；也可用于加工高硬度的非金屬材料，如玻璃等；還可加工有色金屬，如鋁硅合金材料以及復(fù)合難加工材料的精加工或超精加工。81涂層刀具和其他刀

27、具材料（4）立方氮化硼（CBN）立方氮化硼是一種人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高溫、高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)化而成。l特點它有很高的硬度（其顯微硬度為80009000HV）及耐磨性，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性大，與鐵系金屬在1300時不易起化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)熱性好，摩擦系數(shù)低。l可用于高溫合金、冷硬鑄鐵、淬硬鋼等難加工材料的加工。82刀具材料的發(fā)展5.刀具材料的發(fā)展百余年來，刀具材料由碳素鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層刀具材料、陶瓷而至超硬刀具材料的發(fā)展使車削加工的切削速度提高了100多倍，而且主要新刀具材料出現(xiàn)的周期也越來越短。83刀具材料的發(fā)展l理想刀具材料應(yīng)該同時具有金剛石那樣高的硬度和耐磨性立方氮

28、化硼或陶瓷那樣高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性硬質(zhì)合金那樣高的強度和抗沖擊能力但在可預(yù)見的將來還不可能找到具有這樣理想性能的刀具材料。l目前使用的主要刀具材料仍然是硬質(zhì)合金及高速鋼。84不同刀具材料的切削用量范圍l不同刀具材料的切削用量范圍85刀具材料應(yīng)用場合總結(jié)刀具類型刀具類型常用牌號常用牌號應(yīng)用場合應(yīng)用場合舉例舉例碳素工具鋼T10A，T12A手工工具銼刀合金工具鋼9SiC，CrWMn低速場合板牙，絲錐，鉸刀，拉刀高速鋼通用型W18，M2有色金屬，高溫合金鉆頭，齒輪刀具，拉刀高性能型M42不銹鋼，奧氏體鋼，超高強度鋼通用刀具刀具材料應(yīng)用場合總結(jié)86刀具類型刀具類型 常用牌號常用牌號應(yīng)用場合應(yīng)用場合舉例

29、舉例硬質(zhì)合金W C 基 YTY T 5 ，YT30鋼，鑄鋼通用刀具YGY G 3 X ，YG8鑄鐵，有色金屬，非金屬，通用刀具通用刀具YWY W 1 ，YW2奧氏體鋼，錳鋼，鑄鋼，有色金屬通用刀具TiC基YNY N 0 5 ，YN10奧氏體鋼，錳鋼，鑄鋼，有色金屬通用刀具陶瓷SM車刀，銑刀金剛石磨具，磨料，車刀，鏜刀CBN磨具，車刀，鏜刀，端銑刀，鉸刀刀具材料應(yīng)用場合總結(jié)刀具材料應(yīng)用場合總結(jié)87刀具角度的選擇四、刀具角度的選擇l合理選擇刀具角度的原則是在保證加工質(zhì)量的前提下，盡可能地使刀具耐用度高、生產(chǎn)效率高和生產(chǎn)成本低。l刀具合理刀具角度的主要決定條件工件材料；刀具材料及刀具類型；具體工藝條

30、件（如切削用量、工藝系統(tǒng)剛性及機床功率等）。88刀具角度的選擇確定參數(shù)時的一般原則確定參數(shù)時的一般原則參考刀具材料和結(jié)構(gòu)，如高速鋼、硬質(zhì)合金；整體、焊接、機夾、可轉(zhuǎn)位等。1.參考工件的實際情況，如材料的物理機械性能、毛坯情況（鑄、鍛件等）、形狀、材質(zhì)等；2.了解具體加工條件，如機床、夾具情況，系統(tǒng)剛度、粗或精加工、自動線等；3.注意幾何參數(shù)之間的關(guān)系如選擇前角，應(yīng)同時考慮卷屑曹的形狀、是否倒棱、刃傾角的正負等；4.處理好刀具鋒利與強度、耐磨性的關(guān)系即在保證刀具足夠強度和耐磨性的前提下，力求刀具鋒利；在提高鋒利的同時，設(shè)法強化刀尖和刃區(qū)等。89前角的選擇1.前角前角的功用前角影響切削過程中的變形

31、和摩擦，同時又影響刀具的強度。前角o對切削的難易程度有很大影響。增大前角能使刀刃變得鋒利，使切削更為輕快，并減小切削力和切削熱。但前角過大，刀刃和刀尖的強度下降，刀具導(dǎo)熱體積減少，影響刀具使用壽命。前角的大小對表面粗糙度、排屑和斷屑等也有一定影響。l因此，在一定的切削條件下，存在著一個刀具耐用度最大的前角值，這個前角稱為合理前角opt。90前角的選擇91前角的選擇前角的選用原則l在刀具強度許可條件下，盡可能選用大的前角。l合理的前角主要取決于工件材料刀具材料加工條件92前角的選擇(1)根據(jù)刀具材料選擇前角l刀具材料的強度及韌性較高時可選擇較大的前角。高速鋼的強度高，韌性好，大前角；硬質(zhì)合金脆性

32、大，怕沖擊，易崩刃，小前角；高速鋼刀具的前角可比硬質(zhì)合金刀具選得大一些，可大510。陶瓷刀具的脆性更大，故前角應(yīng)選擇得比硬質(zhì)合金刀具還要小一些。93前角的選擇(2)根據(jù)工件材料選擇前角l加工塑性材料（如鋼）時，應(yīng)選較大的前角；切削鋼料時，切屑變形很大，切屑與前刀面的接觸長度較長，刀屑之間的壓力和摩擦力都很大，為了減小切屑的變形和摩擦，宜選較大的前角。用硬質(zhì)合金刀具加工一般鋼料時，前角可選1020。94前角的選擇l加工脆性材料（如鑄鐵）時，應(yīng)選較小的前角。塑性變形較小，切屑呈崩碎狀，它與前刀面的接觸長度較短，與前刀面的摩擦不大，切削力集中在切削刃附近。為了保護切削刃不致?lián)p壞，宜選較小的前角。加工

33、一般灰鑄鐵時，前角可選515。95前角的選擇l工件材料的強度或硬度較小時，宜選較大前角。工件材料的強度或硬度較小時，切削力不大，刀具不易崩刃，對刀具強固的要求較低，為了使切削刃鋒利，宜選較大前角。l當材料的強度或硬度較高時，宜取較小前角。當材料的強度或硬度較高時，切削力較大，切削溫度也較高，為了增加切削刃的強度和散熱體積，宜取較小前角。例如：加工鋁合金時，o=3035；加工中硬鋼時，o=1020；加工軟鋼時，前角可用2030。96前角的選擇l用硬質(zhì)合金車刀加工強度很大的鋼料（b0.81.2GPa）或淬硬鋼，特別是斷續(xù)切削時，應(yīng)從刀具破損的角度出發(fā)選擇前角，這時常需采用負前角（o=-5-20）。

34、材料的強度或硬度越高，負前角的絕對值也越大?？箯潖姸雀畹奶沾珊土⒎降鸬毒?，也經(jīng)常采用負前角。l加工一般脆性金屬時，故通常不采用負前角。由于這類金屬的抗壓強度大于抗拉強度、用正前角刀具較容易切除切屑，故通常不采用負前角。97前角的選擇98前角的選擇（3）根據(jù)加工條件選擇前角l粗加工宜取較小前角特別是斷續(xù)切削時，切削力和沖擊一般都比較大，工件表面硬度也可能很高，為使切削刃有足夠強度，宜取較小前角。l精加工，宜取較大前角。對切削刃強度要求較低，為使刀刃鋒利，降低切削力，以減小工件變形和減小表面粗糙度，宜取較大前角。l工藝系統(tǒng)剛性較差或機床電動機功率不足時，宜取較大的前角；l在自動機床上加工時，為使刀具切削性能穩(wěn)定，宜取小一些的前角。99后角選擇2.后角后角o的主要功用后角o的主要功用是減小后刀面與工件間的摩擦和后刀面的磨損；其大小對刀具耐用度和加工表面質(zhì)量都有很大影響；后角同時又影響刀具的強度。100后角的選擇后角的選擇l刀具后角主要依據(jù)切削厚度（或按粗、精加工）選擇。l在摩擦不嚴重的情況下，選取較小后角。101后角的選擇精加工時切削厚度小，主要是后刀面磨損，為了使刀尖鋒利應(yīng)取較大后角，o812；粗加工時，切削厚度大，切削力大、切削溫度高，應(yīng)取較小的后角，以增大刀尖的強度，改善散熱條件，o68。工件材料的強度、硬度高時，宜選小的后角；材