三、切削刀具的工作角度

右偏刀车端面的标注角度 车槽刀的标注角度 4 刀具的工作角度在切削加工过程中 由于刀具安装位置的变化以及进给运动的影响 使得参考平面坐标系的位置发生变化 导致刀具角度大小变化 这种按照实际切削工作中的参考平面坐标系所确定的角度 即称为刀具的工作角度 A 进给运动对工作角度的影响 工作前角增大工作后角减小 B 刀尖安装高低对工作角度的影响应用 粗车外圆 刀尖高于工件中心 增大前角 降低切削力精车外圆 刀尖低于工件中心 增大后角 减少后刀面磨损车成形面 刀尖与工件中心等高 避免误差 C 刀杆中心线安装偏斜对工作角度的影响 2 切削刀具材料 1 刀具材料应具备的性能 高硬度 常温硬度在HRC60以上 足够的强度和韧性 抗弯强度足够 抵抗冲击振动的韧性足够 高耐磨性 抵抗磨损能力高 保持刀刃锋利 高热硬性 高温下保持高的硬度 良好的工艺性 便于刀具制造和热处理 刀具材料种类发展史 早期刀具材料主要是高碳钢 现在仍用于低速刀具 如锉刀 锯条等 高碳钢的切削速度只有5m min左右 1910年出现了高速钢 切削速度提高到30m min 1930年出现了硬质合金 切削速度提高到100m min以上 现在刀具技术仍在不断进步 涂层刀具以及采用超硬刀具材料 进一步提高了切削性能 2 刀具材料种类 A 普通刀具材料 a 碳素工具钢含碳量 0 7 1 3 硬度 HRC61 65 热硬性 200 250 速度 0 1 0 2m s 淬火后易变形和开裂 适用于简单 低速的手工工具 如锉刀 锯条 刮刀等 常用牌号 T10A T12A b 合金工具钢碳素工具钢中加入适量的铬 Cr 钨 W 锰 Mn 硅 Si 等合金元素 提高材料的热硬性 耐磨性和韧性 硬度 HRC61 65 热硬性 300 350 速度 0 25 0 3m s 淬火变形小 淬透性好 常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 如丝锥 板牙等 常用的牌号有CrWMn和9SiCr等 c 高速钢高速钢又称白钢 锋 或风 钢 钢中加入铬 Cr 钨 W 钒 V 钼 Mo 等合金元素的高合金工具钢 淬火硬度 HRC63 67 热硬性 500 600 允许切削速度 40m min 高速钢较高的抗弯强度和冲击韧度 热处理变形小 刃磨性能好 常用于制造各种形状复杂的成形刀具和精加工刀具 如钻头 铰刀 铣刀 拉刀 齿轮刀具等 常用牌号有W18Cr4V W6Mo5Cr4V2等 d 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 硬度 HRC74 82 热硬性 可达800 1000 切削速度 100 300m min 较高速钢高4 10倍 耐用度比高速钢高几十倍 但其抗弯强度和韧性比高速钢低 工艺性也不如高速钢 常用于制造结构较为简单的刀具 如车刀 端铣刀 刨刀等 根据国标GB2075 87 硬质合金主要分为P M K三个主要类别 P类硬质合金 蓝色 旧牌号钨钛钴硬质合金YT 有WC TiC Co组成 由于加入了TiC 耐磨性及耐热性比K类硬质合金更高 但相应的含Co量减少 韧性较差 适于加工长切屑的黑色金属 如钢 铸钢等 常用牌号有 P01 P10 P20 P30 P40 P50等 数字愈大 Co含量越多 耐磨性愈低而韧性愈高 粗加工选用含TiC少的牌号 如P01 精加工可选用含TiC多的牌号 如P50 M类硬质合金 黄色 旧牌号通用硬质合金YW 由TiC TaC NbC 组成 有较好抗弯强度 冲击韧性 抗氧化能力 耐磨性 高温硬度 适于加工长切屑或短切屑的黑色金属材料 如 钢 铸钢 不锈钢 灰口铸铁 有色金属等 常用牌号有 M10 M20 M30 M40等 精加工选用M10 半精加工选用M20 粗加工选用M30 K类硬质合金 红色 旧牌号钨钴硬质合金YG 由WC Co组成 韧性较好 抗弯强度较高 热硬性稍差 适于加工短切屑的黑色金属 有色金属及非金属材料 如淬硬钢 铸铁 铜铝合金 塑料等 代号有 K01 K10 K20 K30 K40等 精加工可用K01 半精加工可用K10 K20 粗加工选用K30 K40 e 涂层刀具材料涂层刀具材料是在硬质合金或高速钢的基体上 涂一层几微米 5 12 m 厚的高硬度 高耐磨性的金属化合物 TiC TiN AL2O3等 构成 涂层硬质合金刀具的耐用度比不涂层的至少提高1 3倍 涂层高速钢刀具的耐用度比不涂层的至少提高2 10倍 国内涂层硬质合金刀片牌号有CN CA YB等 TiC涂层刀片 银灰色 5 7 m TiN涂层刀片 金黄色 8 12 m B 超硬刀具材料 a 陶瓷 主要是由纯AL2O3或在AL2O3中一定的金属元素或金属化合物 采用热压成形和烧结的方法获得 硬度 耐磨性和耐热性好 硬度91 95HRA 热硬性 1200 常用速度 100 400m min 甚至可高达750m min 切削效率比硬质合金提高1 4倍 与金属亲和力小 不易粘刀 加工表面光洁 但抗弯强度低 冲击韧性差 主要用于冷硬铸铁 高硬钢和高强钢等难加工材料的半精加工和精加工 2 人造聚晶金刚石 PCD 在高温高压下 借助于某些合金触媒的作用 由石墨转化而成 在高温高压下 金刚石粉经二次压制形成聚晶金刚石 20世纪60年代出现 聚晶金刚石价格便宜 焊接方便 可磨性好 应用广泛 可在大部分场合代替天然金刚石 硬度极高 HV5000 以上 耐磨性极好 可切削极硬材料而长时间保持尺寸的稳定性 刀具耐用度比硬质合金高几十倍至三百倍 韧性和抗弯强度差 只有硬质合金的1 4左右 热硬性差 700 800 不能在高温下切削 与铁元素的亲和力很强 不宜加工黑色金属 主要用于精加工有色金属及非金属 如铝 铜及其合金 陶瓷 合成纤维 强化塑料和硬橡胶等 3 立方氮化硼 CBN 在高温高压下制成的一种新型超硬刀具材料 1970年问世 硬度达7000 8000HV 耐磨性好 热硬性达1200 在1200 1300 高温下不与铁发生化学反应 2000 才与碳发生化学反应 对各种材料粘结 扩散作用比硬质合金小的多 CBN与不同材料间的摩擦系数为0 1 0 3 硬质合金为0 4 0 6 且随切削速度的提高而减小 这一特性使切削变形和切削力减小 加工表面质量提高 主要用于加工淬硬钢 耐磨铸铁 高温合金等难加工材料的半精加工和精加工 常用刀具材料可切削加工的