第1章 金属切削的基本要素

1、 “工件上已加工表面和待加工件上已加工表面和待加工表面之间的垂直距离工表面之间的垂直距离”。对于外圆车削：对于外圆车削：)(2mmddamwp“切削刃选定点相对与工件主运动的瞬时速切削刃选定点相对与工件主运动的瞬时速度度”。通常以最大线速度为准。通常以最大线速度为准。主运动是旋转运动时：主运动是旋转运动时：主运动是直线运动时：主运动是直线运动时：)/(601000)(smndvwc )/(6010002smnLvrc“工件或刀具每转一转时，两者沿进工件或刀具每转一转时，两者沿进给方向的相对位移给方向的相对位移”。f (mm/r), vf (mm/s), fz (mm/z)6060nzfnfvz

2、f基面基面Pr：“通过主切削刃上选定通过主切削刃上选定点垂直于主运动方向的点垂直于主运动方向的平面平面”切削平面切削平面Ps：“通过主切削刃上选通过主切削刃上选定点，与切削刃相切并定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面垂直于基面的平面”。正交平面（主剖面）正交平面（主剖面）Po：“通过主切削刃上选定点，通过主切削刃上选定点，并同时垂直于基面和切削平并同时垂直于基面和切削平面的平面面的平面”。法平面法平面Pn:“通过主切削刃上选定点，并垂通过主切削刃上选定点，并垂直于切削刃的平面直于切削刃的平面”。假定工作平面（进给剖面）假定工作平面（进给剖面）Pf：“通过主切削刃上选定点，通过主切削刃上选定点，

3、平行于进给方向并垂直于基平行于进给方向并垂直于基面的平面面的平面”背平面（切深剖面）背平面（切深剖面）Pp:“通过主切削刃上选定点，同通过主切削刃上选定点，同时垂直于基面和假定工作平时垂直于基面和假定工作平面的平面面的平面”。在基面内测量的角度：在基面内测量的角度：主偏角：主偏角：“主切削刃在基面主切削刃在基面上的投影与进给方上的投影与进给方向的夹角向的夹角”。副偏角：副偏角：“副切削刃在基面副切削刃在基面上的投影与进给方上的投影与进给方向的夹角向的夹角”。刀尖角：刀尖角：“主切削刃与副切削刃之间的夹主切削刃与副切削刃之间的夹角角”。r=180-(r+r)在正交平面内测量的角度在正交平面内测量

4、的角度后角：后角：o o“后刀面与切削后刀面与切削平面的夹角平面的夹角”前角：前角：o o“前刀面与基面之间前刀面与基面之间的夹角的夹角”。刃倾角：刃倾角：S S“主切削刃与基主切削刃与基面之间的夹角面之间的夹角”dfndnfvvtgcfooeoe 0Dhppppepppe2sin 切削厚度：切削厚度：hD“垂直于过渡表面度量的垂直于过渡表面度量的切削层尺寸切削层尺寸”hD=fsinr (mm)切削宽度：切削宽度：bD“沿着过渡表面度量的沿着过渡表面度量的切削层尺寸切削层尺寸”bD=ap/sinr (mm)切削面积：切削面积：ADAD=hDbD (mm2)对于外圆车削：对于外圆车削：AD=fa

5、p (mm2) ctgctgfRRfADmaxmax21一、刀具材料应具备的基本性能：一、刀具材料应具备的基本性能：高的硬度；必须高于工件硬度，通常应高的硬度；必须高于工件硬度，通常应60HRC以上。以上。足够的强度和韧性；足够的强度和韧性；较高的耐磨性；较高的耐磨性；较高的耐热性；较高的耐热性；1. 良好的导热性和工艺性；良好的导热性和工艺性；高速钢（高速钢（1900年首次使用）属于高碳、高合金年首次使用）属于高碳、高合金型的工具钢，其碳元素含量一般在型的工具钢，其碳元素含量一般在0.7%1.6%，W、o、Cr、V、Co等合金元素的重量百分比等合金元素的重量百分比之和在之和在10%40%之间

6、，其中之间，其中Cr元素的含量固元素的含量固定在定在4%左右。左右。国别及标准国别及标准中国中国GB/T美国美国ASTM德国德国DIN日本日本JIS标准代号标准代号GB/T9943-88ASTM600-92DIN17350-1980JISG4403_2000主要牌号主要牌号W18Cr4VT1S18-0-1SKH2W6Mo5Cr4V2M2S6-5-2SKH52W2Mo9Cr4V2M7S400SKH50W9Mo3Cr4V类别类别主要牌号主要牌号成份特点及特性成份特点及特性适合的刀具适合的刀具无钴无钴含铝含铝W6Mo5Cr4V2Al (M2Al)含碳量高、平衡碳差值小，碳饱和含碳量高、平衡碳差值小，

7、碳饱和度高，易混晶，淬火范围窄。硬度度高，易混晶，淬火范围窄。硬度65-69HRC立铣刀、铰刀、立铣刀、铰刀、车刀、片状铣刀、车刀、片状铣刀、拉刀拉刀W9Mo3Cr4VAl (W9Al)W6Mo5Cr4V2SiNbAl (B201)含钴含钴W2Mo9Cr4VCo8( (M42) )红硬性高，抗回火软化能力强，工红硬性高，抗回火软化能力强，工艺性较好，综合性能较好。硬度艺性较好，综合性能较好。硬度66-70HRC滚刀、剃齿刀、滚刀、剃齿刀、各种拉刀各种拉刀W6Mo5Cr4V2Co5 (M36)高钒高钒W6Mo5Cr4V3 (M3)含碳量高，耐磨性好，可磨削性差。含碳量高，耐磨性好，可磨削性差。硬

8、度硬度65-67HRC丝锥、铰刀、滚丝锥、铰刀、滚刀、插齿刀、轮刀、插齿刀、轮槽铣刀、钻头槽铣刀、钻头W6Mo5Cr4V4 (M4)W12Cr4V4Mo (EV4)含钴含钴高钒高钒W12Cr4V5Co5 (T15)含碳量较高，硬度高，耐磨性好，含碳量较高，硬度高，耐磨性好，韧性差。硬度韧性差。硬度66-70HRC高强度车刀、各高强度车刀、各种齿轮刀具、精种齿轮刀具、精密铣刀密铣刀W12Mo3Cr4V3Co5Si (Co5Si)采用采用PVD（物理气相沉积法）技术，在真空、工艺处理温度（物理气相沉积法）技术，在真空、工艺处理温度500的环境条件下，在刀具表面均匀涂覆一层的环境条件下，在刀具表面均

9、匀涂覆一层TiN、TiC、TiCN等硬膜（等硬膜（25m）。）。 寿命提高寿命提高37倍，效率提高倍，效率提高30% 粉末冶金高速钢是将高频感应炉熔炼出的钢液，用高压氩气或粉末冶金高速钢是将高频感应炉熔炼出的钢液，用高压氩气或纯氮喷射雾化，再急冷得到细小均匀结晶粉末，或用高压水喷纯氮喷射雾化，再急冷得到细小均匀结晶粉末，或用高压水喷雾化形成粉末，在真空状态下密闭烧结后，经过高温高压压制雾化形成粉末，在真空状态下密闭烧结后，经过高温高压压制成致密的钢坯，然后锻轧成高速钢材料。成致密的钢坯，然后锻轧成高速钢材料。强度、韧性可以提高强度、韧性可以提高2倍左右，耐磨性提高倍左右，耐磨性提高20%30%

10、。硬质合金：硬质合金： 由金属碳化物粉末和金属粘结剂经粉末冶金方法制成由金属碳化物粉末和金属粘结剂经粉末冶金方法制成成分：成分：WC+TiC+Co 多用于加工长切屑的黑色金属，如：钢材等。多用于加工长切屑的黑色金属，如：钢材等。常用牌号：常用牌号： P01、 P10 、P20、 P30、 P40等等 精精 粗粗成分：成分：WC+Co 多用于加工短切屑的金属或非金属，如：铸多用于加工短切屑的金属或非金属，如：铸铁、青铜等。铁、青铜等。常用牌号：常用牌号： K01、 K10 、K20、 K30、 K40等等成分：成分：WC+TiC+TaC(NbC)+Co 既可用于加工短切屑的铸铁，也可用于加工既可

11、用于加工短切屑的铸铁，也可用于加工长切屑的钢材。长切屑的钢材。常用牌号：常用牌号： M10 、M20、 M30、 M40等等 利用利用CVD（化学气相沉积法）技术在刀具表面涂上一层厚（化学气相沉积法）技术在刀具表面涂上一层厚度为度为510m的的TiC、TiN或或Al2O3寿命提高寿命提高10倍，生产率提高倍，生产率提高20倍倍 通过添加通过添加Cr2O3使晶粒细化到小于使晶粒细化到小于0.51.0m的硬质合金的硬质合金 使用寿命提高使用寿命提高12倍。适用于加工冷硬铸铁、淬硬钢、不锈倍。适用于加工冷硬铸铁、淬硬钢、不锈钢、高温合金等难加工材料。钢、高温合金等难加工材料。 陶瓷陶瓷“Al2O3或

12、或Si3N4基体中基体中添加不同的金属元素添加不同的金属元素(Ni、Co、Mo、W)或金属炭化物或金属炭化物(TiC、WC)，采用热，采用热压和烧结的方法获得压和烧结的方法获得”。特点：硬度高（特点：硬度高（ 9195HRA ） 、耐磨性好；、耐磨性好； 耐热性（耐热性（1200 ）高；）高； 切削速度高达切削速度高达100400 m/min 抗弯强度、冲击韧性较差。抗弯强度、冲击韧性较差。主要用于冷硬铸铁、高硬钢等精加工和半精加工。主要用于冷硬铸铁、高硬钢等精加工和半精加工。人造聚晶金刚石（人造聚晶金刚石（PCD）“高温高压下借助合金触媒的作用，由石墨转化而高温高压下借助合金触媒的作用，由石墨转化而成成”。特点：特点： 硬度高（硬度高（ 10000HV ）、耐磨性极好。）、耐磨性极好。 耐热性：耐热性：700800 ，不能在高温下切削；，不能在高温下切削； 冲击韧性、抗弯强度低。只有硬质合金的冲击韧性、抗弯强度低。只有硬质合金的1/4。 与与Fe的亲和力强，不能加工铁族材料。的亲和力强，不能加工铁族材料。适用于硬质合金、玻璃等高硬材料的精加工适用于硬质合金、玻璃等高硬材料的精加工立方氮化硼（立方氮化硼（CBN）用六方氮化硼（俗称白石墨）为原料，利用超高温高压技术，用六方氮化硼（俗称白石墨）为原料，利用超高温高压技术，人工合成的无机超硬材料。人工合成的无机超硬材料。