金属切削原理与刀具（中职）PPT完整全套教学课件

项目一金属切削基础电子课件全套PPT课件目录任务1金属切削的基本概念任务2刀具切削部分的基本定义任务1金属切削的基本概念任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数一、切削运动金属切削机床的基本运动有直线运动和回转运动之分。按切削时工件与工具相对运动所起的作用来分，可分为主运动和进给运动两类。我们以如图1-1所示常见的、典型的外圆车削加工为例来学习切削运动。任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数1.主运动：

由机床或人力提供的使刀具与工件之间产生主要相对运动的运动，也是切下金属所必须的最主要的运动。2.进给运动：

由机床或人力提供的运动，使刀具与工件间产生附加的相对运动。任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数二、切削形成的加工表面待加工表面：将被切削去除金属层的表面；过渡表面：切削刃正在切削的表面；已加工表面：已经切削掉一部分金属形成的新表面。任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数一、切削用量在切削运动加工过程中，需要依据不同的工件材料、刀具材料和其他技术经济要求来选定适宜的切削用量。所谓切削用量就是用来表示切削加工过程中主运动和进给运动参数的数量值。切削用量包括切削速度（vc）、进给量（f）和背吃刀量（ap）三个要素。任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数1、切削速度vc在切削加工时，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度，它表示在单位时间内工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离,单位为（m/min）或（m/s）。任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数式中：

d为工件的直径，单位为（mm）；

n为工件或刀具每分（秒）钟的转数，单位为（r/min）或（r/s）。任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数（2）当主运动为往复运动时,平均切削速度为式中：L为往复运动行程长度，单位为（mm）；

nr为主运动每分钟的往复次数（往复次数/min）。任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数2、进给量f

铣削时，由于铣刀是多齿刀具，进给量单位除（mm/r）外，还规定了每齿进给量，用az表示，单位是（mm/z），vf、f、az三者之间的关系为：任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数3、背吃刀量ap背吃刀量（又称切削深度）是指主刀刃工作长度（在基面上的投影）沿垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸。对于外圆车削，背吃刀量ap等于工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离（实质为半径之差）,单位为（mm）。即外圆柱的表面切削深度可以用下式计算：任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数二、切削层参数切削层是刀具切削部分切过工件的一个单程所切除的工件材料层。切削层参数就是指这个切削层的截面尺寸。为了简化计算，切削层形状、尺寸规定在刀具的基面中度量，切削层的形状和尺寸将直接影响刀具切削部分所承受的负荷和切屑的尺寸大小。任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数如图1-2所示，车外圆时，当主、副切削刃为直线，且s=0，切削层就是车刀由位置Ⅰ移动到位置Ⅱ即一个f距离，刀具正在切削的那层金属层。小贴示：由以上分析可知，切削层的形状是平行四边形。任务1金属切削的基本概念活动一切削运动及形成的表面活动二切削用量与切削层参数图1-2切削层参数任务2刀具切削部分的基本定义任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义一、刀具的组成车刀是最常用、最简单和最基本的切削工具，因而最具有代表性。其他刀具都可以看作是车刀的组合或变形。因此，学习金属切削工具时，通常以车刀为例进行学习和分析。普通车刀由刀头和刀柄两部分组成，如图1-3所示。刀头用于切削，刀柄用以装夹。刀具切削部分的构造要素及其定义和说明如下：任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义图1-3车刀的组成任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义刀具角度是确定刀具切削部分几何形状的重要参数。用于定义刀具角度的各基准坐标平面称为参考系。为了便于确定刀具上的几何角度，常选择某一参考系作为基准，通过测量刀面或切削刃相对于参考系坐标平面的角度值来反映它们的空间方位。任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义一、刀具标注角度参考系（1）假设运动条件首先，给出刀具的假定主运动方向和假定进给运动方向；其次，假定进给速度值很小，可以用主运动向量近似代替合成向量；然后，再用平行和垂直于主运动方向的坐标平面构成参考系。任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义（2）假设安装条件假定标注角度参考系的诸平面平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和测量时定位与调整的平面或轴线。反之也可以说，假定刀具的安装位置恰好使其底面或轴线与参考系的平面平行或垂直。任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义2、刀具标注角度参考系种类根据ISO3002/1-1997标准推荐，刀具标注角度参考系有正交平面参考系、法平面参考系和假定工作平面参考系三种。任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义（1）正交平面参考系任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义（2）法平面参考系任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义（3）假定工作平面参考系任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义二、刀具的几何角度定义由于刀具角度的参考系沿切削刃各点可能是变化的，故所定义的刀具角度应指明是切削刃选定点处的角度；凡未特殊注明者，则指切削刃上与刀尖毗邻的那一点的角度。在切削刃是曲线或前、后刀面是曲面的情况下，定义刀具的角度时，应该用通过切削刃选定的切线或切平面代替曲刃或曲面。任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义1、正交平面参考系刀具角度的定义（1）前角γ（2）后角ao（3）主偏角кr（4）刃倾角ls任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义刀具角度标注符号下标的英语小写字母，应与测量该角度用的参考系平面符号下标一致。如r就表示pr平面，s就表示ps平面，o就表示po平面。n就表示pn平面，f就表示pf平面，p就表示pp平面。另外，在右上角加一撇就表示副切削刃上的平面或角度。任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义典型的车刀角度如图1-10所示。任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义2、派生角度（1）楔角bo正交平面中测量的前刀面与后刀面间的夹角称为楔角，用bo表示。楔角的大小将影响切削部分截面的大小，决定着切削部分的强度，它与前角go和后角ao的关系如下:任务2刀具切削部分的基本定义活动一刀具的组成活动二刀具角度参考系与定义（2）刀尖角εr在基面投影中，主切削平面与副切削平面间的夹角称为刀尖角，用εr表示。刀尖角的大小会影响刀具切削部分的强度和传热性能。它与主偏角和副偏角的关系如下:THANKS谢谢观看项目二金属切削过程的基本规律电子课件目录任务1切削变形任务2切屑种类与积屑瘤任务3切削力与切削功率任务4切削热与刀具磨损任务1切削变形任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素一、金属切削变形过程的变形区金属切削过程的实质是指金属切削层在刀具的切削刃切入后，受到刀具前面的挤压和切削，在此作用下产生塑性剪切滑移变形，并形成切屑和已加工表面的过程。根据实验和理论研究绘制的金属切削过程中变形区的示意图如图2-1所示。为了学习方便，通常把金属切削过程的变形区域划分为三个区，其不同的变形特点及作用简述如下。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素1.第一变形区（Ⅰ）由曲线OA、OM、AM形成的区域是塑性剪切滑移区，称为第一变形区，用Ⅰ表示。图2-1中的0A、OM虚线实际上类似于等剪应力曲线。当切削刃处于起始切削点O位置时，在切削层OA面上受刀具力作用后，使OA面上产生的切应力达到材料的屈服强度，引起金属材料组织中晶格在晶面上的剪切滑移，滑移方向与切应力方向一致。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素

变形的主要特征就是沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。这个区域是金属切削变形过程中主要的变形区，消耗大部分功率并产生大量的热量。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素2.第二变形区（Ⅱ）金属切削层经过第一变形区后绝大部分开始成为切屑，切屑沿前刀面流出，由于受刀具前面挤压和摩擦的作用，切屑将继续发生强烈的变形，这个变形区域称为第二变形区，用Ⅱ表示。此变形区表明在切屑流出时其底层与刀具前面近刀尖处产生塑性变形的区域。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素第二变形区的主要特点是：

（1）靠近刀具前面的切屑底层附近纤维化，切屑流动速度缓慢，甚至滞留在刀具前面上；（2）切屑发生弯曲变形；（3）由摩擦产生的热量使刀屑接触面附近温度升高，并在一定压力下，可能会出现粘屑现象。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素3.第三变形区（Ⅲ）当金属进入第一变形区，发生了塑性剪切滑移变形，而在切削刃钝圆弧部分，这种变形更加复杂，更加激烈。切削层在刃口钝圆弧点处分离为两部分，钝圆弧点以上的部分成为切屑沿前刀面流出，钝圆弧点以下部分绕过切削刃沿刀具后面流出，成为已加工表面。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素由于钝圆弧半径的存在，在整个切削厚度中，钝圆弧点以下的那一层金属切削层，不能沿OM方向剪切滑移，只能受钝圆弧的挤压，不断受到挤压摩擦，产生塑性变形，这个变形区域称为第三变形区，用Ⅲ表示。此变形区的变形，会造成已加工表面的加工硬化和产生残余应力，对已加工表面的质量影响密切。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素对于上述的金属切削变形过程的三个区域的分析，我们还可以通过如图2-2所示的简图来进行分析，此图更为简洁明了的说明了三个区域之间的关系。在切削过程中除了这三个变形区外，由于切削刀具刃口不锋利，其钝圆弧半径过大，还会产生刃前变形区，这样就加剧了刃口前金属层内塑性变形的程度。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素图2-2简化后的金属切削变形过程的三个区域1、第一变形区2、第二变形区3、第三变形区任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素二、变形程度的度量要素切削变形是材料微观组织的动态变化过程，是一个复杂的变化的过程，所以变形量的计算非常复杂。本书仅简单介绍变形程度的度量要素，对其表示方法及其计算过程不作详细说明。为学习切削变形的规律，通常用相对滑移量、切屑厚度压缩比（又称变形系数）和剪切角的大小来度量切削变形的程度。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素相对滑移量是指切削层在剪切面上的相对滑移量；切屑厚度压缩比则表示切屑外形尺寸在切削过程中的相对变化量；剪切角表示从切屑根部金相组织中测定的晶格滑移方向与切削速度方向之间的夹角。这三项度量要素都可以用来定量研究切削变形过程任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素一、工件材料工件材料强度、硬度越高，则变形系数就越小，切屑变形也越小。在相同的切削条件下，工件材料的塑性愈大，切屑变形就愈大。如不锈钢1Cr18Ni9Ti和45钢的强度近似，但前者延伸率大得多，所以切削时的切屑变形比后者大，且易粘刀，不易断屑。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素通过进一步的实验结果表明：工件材料强度和硬度越高，变形系数越小；材料强度和硬度越高，摩擦系数越小；材料强度和硬度越高，刀具—切屑接触长度越小。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素二、刀具前角γo刀具前角对切削变形的影响为：通过上一学习项目可知，随着刀具前角γo的增大，刀具楔角bo减小，切削刃钝圆弧半径也随之减小，切屑流出的阻力变小，使摩擦系数减小，相应的剪切角增大，变形系数减小，因此，切削变形减小。反之，如果前角γo减小，甚至变为负前角时，则刀具对切削层的挤压力增大，剪切角减小，变形剧烈。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素三、切削速度Vc切削速度对切削变形的影响是通过切削温度和积屑瘤来实现的。当采用中低速切削时，由于切削温度低，刀-屑面间不易粘结，摩擦系数小，切削变形相应也小；此时积屑瘤对切削变形影响较大，积屑瘤高度越高，刀具实际前角增大，使剪切角增大，故变形系数减小，切削变形就小。当采用高速切削时，随着切削速度的提高，温度增高，粘结逐渐严重，摩擦系数增大，切削变形也增大；任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素另一方面积屑瘤逐渐消失，刀具实际前角减小，使剪切角减小。变形系数增大，相应的变形也会增大。然而，当切削速度进一步提高，温度也相应增高到使加工材料剪切屈服强度降低，那么切应力将减小，摩擦系数也会减小，而此时切削变形也相应减小。切削塑性金属材料时，切削速度对切削变形的影响呈波浪形。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素切削铸铁等脆性材料时，一般不形成积屑瘤。当切削速度逐渐增大时，切屑厚度压缩比相应减小，变形减小。任务1切削变形活动一切削变形的原理活动二影响切削变形的主要因素四、进给量f随着进给量增大，则切削厚度增大，切削变形减小，变形系数减小。切屑厚度压缩比是随着切削厚度的增大而下降的，也就是说，切削厚度增大，切削变形减小。同时，切削厚度的增大，能使摩擦系数随之减小。由此可见：切削厚度增大之所以能减小切削变形是因为摩擦系数下降，引起剪切角增大的缘故。任务2切屑种类与积屑瘤任务2切屑种类与积屑瘤活动一切屑种类活动二积屑瘤在金属切削加工过程中，由于工件材料的不同和切削条件的不同，切削过程的变形程度也不同，所以产生的切屑类型也各不相同，一般切削加工产生的切屑可分为如图2-3所示的四种类型。图中a）、b）、c）为切削塑性材料时的切屑，d）为切削脆性材料时的切屑。各种类型切屑的形成及特点分析如下。任务2切屑种类与积屑瘤活动一切屑种类活动二积屑瘤a）带状切屑b）节状切屑

c）粒状切屑d）崩碎切屑任务2切屑种类与积屑瘤活动一切屑种类活动二积屑瘤一、带状切屑二、节状切屑三、粒状切屑四、崩碎切屑任务2切屑种类与积屑瘤活动一切屑种类活动二积屑瘤在切削过程中，在一定的切削速度范围内切削钢、铝或其他塑性金属材料时，会发现一小块高硬度金属堆积成一楔状或鼻状牢固地粘附在所用刀具的前刀面上，这一小块金属就是积屑瘤，如图2-4所示。在实际生产中，对中碳钢、低碳钢、铝合金等塑性金属材料进行车、钻、铰、拉及螺纹加工时均可能出现积屑瘤。任务2切屑种类与积屑瘤活动一切屑种类活动二积屑瘤图2-4积屑瘤任务2切屑种类与积屑瘤活动一切屑种类活动二积屑瘤一、积屑瘤的生长机理积屑瘤的生长原因一般认为是切屑在刀具前面上黏结（类似于冷焊）造成的。在一定的切削速度范围内切削塑性金属材料时，切屑与刀具前面有剧烈的摩擦，使切屑底层流动缓慢，流动缓慢的称为滞流层。在刀—屑接触面处，滞流层的流速接近于零，于是滞流层与刀具前面发生粘结，这是形成积屑瘤的基础。随后新的滞流层又在此基础上不断的黏结堆积，最后形成积屑瘤。任务2切屑种类与积屑瘤活动一切屑种类活动二积屑瘤二、积屑瘤的主要影响因素1、工件材料当工件材料的硬度低、塑性大时，切削过程中的金属变形大，切屑与前刀面间的摩擦系数（大于1）和接触区长度比较大。在这种条件下，易产生积屑瘤。任务2切屑种类与积屑瘤活动一切屑种类活动二积屑瘤2、刀具前角随着刀具前角的增大，可以减小切屑的变形，减小切屑与前刀面的摩擦，减小切削力和切削热，从而可以抑制积屑瘤的产生或减小积屑瘤的高度。根据有关经验介绍，刀具前角γo≥40º时，积屑瘤产生的可能性就较小。任务2切屑种类与积屑瘤活动一切屑种类活动二积屑瘤3、切削速度以中碳钢为例，切削速度Vc<2m/min时，不产生积屑瘤。当Vc>2m～30m/min时，积屑瘤从产生到生长到最大。高速切削时（Vc>120m/min），由于切削温度很高（通常可以达到700℃以上），切屑底层的滑移抗力和摩擦系数显著降低，积屑瘤也将消失。任务2切屑种类与积屑瘤活动一切屑种类活动二积屑瘤4、切削厚度切削塑性材料时，切削力、切屑与前刀面接触区长度都将随切削厚度的增加而增大，将增加生成积屑瘤的可能性。任务2切屑种类与积屑瘤活动一切屑种类活动二积屑瘤三、积屑瘤对切削过程的影响

1、改变刀具前角

2、提高刀具硬度

3、对刀具寿命的影响

4、增大切削厚度

5、降低工件表面质量任务2切屑种类与积屑瘤活动一切屑种类活动二积屑瘤四、控制积屑瘤的措施

1、降低工件材料的塑性

2、控制切削速度

3、增大刀具前角，减小进给量

4、提高刀具刃磨质量，合理使用切削液

5、合理调整各切削参数值，防止形成中温区域任务3切削力与切削功率任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率切削力是指在切削过程中刀具对工件的作用力，切削热、刀具磨损等物理现象都与切削力有关，在切削时它是影响工艺系统强度、刚度和被加工工件质量的重要因素。在自动化生产和精密加工中，也常用来检测和监控刀具磨损和已加工表面质量。任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率一、切削力的来源切削加工时，在刀具作用下，被切削层金属、切屑和已加工表面层金属都要产生弹性变形和塑性变形。如图2-6所示，Ff为进给抗力或进给力，有法向作用力分别作用于前、后刀面。由于切屑沿前刀面流出，故有摩擦力作用于前刀面；刀具与工件间有相对运动，又有摩擦力作用于后刀面。最后形成合力的就是作用在刀具上的总切削力。任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率综上所述，切削力的来源有两方面：一是切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性变形、塑性变形所产生的抗力；二是刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率二、切削合力及其分解作用在刀具上的切削合力Ｆ可分解为常用的相互垂直的三个分力，即切削力Fc，背向力Fp，进给力Ff，如图2-7所示：任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率切削力Fc，是总切削力在主运动方向上的分力，是切削合力在主运动方向上的投影，其方向垂直于基面。使机床功率消耗的功率最多，是计算机床功率、选用刀杆尺寸及刀片尺寸、设计机床夹具、选择切削用量的重要依据。背向力Fp，是总切削力在垂直于进给运动方向上的分力，它在基面内并与进给方向垂直。Fp使工件产生弯曲变形并可能引起振动，但不消耗机床功率，是校验工件刚性，机床刚性必不可少的参数。任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率进给力Ff，是总切削力在进给运动方向上的分力，它在基面内并与进给方向平行。Ff使机床消耗的功率很少，是计算机床进给功率，设计机床进给机构，校验机床进给强度的主要参数。任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率三、影响切削力的主要因素1.工件材料的影响工件材料的强度、硬度越高，虽然切屑变形略有减小，但切应力增大，所以总的切削力还是增大的。工件材料的化学成分不同，如含碳量多少，是否含有合金元素等，会使材料的强度、硬度有所不同，相应的切削力也不同。例如加工60钢的切削力比45钢增大约4%，加工35钢的切削力又比45钢减小了约13%。任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率在强度、硬度相近的情况下，工件材料的塑性、冲击韧性越大，切削变形越大，切屑与刀具间的摩擦增加，则加工硬化越高，所以切削力也越大。如不锈钢1Cr18Ni9Ti的伸长率是45钢的4倍，所以切削变形大，切屑不易折断，与刀具的摩擦增加，加工硬化严重，产生的切削力比加工45钢增大约25%。任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率切削铸铁和其他脆性材料时，塑性变形小，摩擦力也小，所以产生的切削力也小。例如灰铸铁HT200与45钢的硬度比较接近，但由于HT200塑性、韧性比45钢差很多，所以切削灰铸铁HT200的切削力可以比切削45钢减小约40%。任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率2.切削用量的影响（1）背吃刀量ap和进给量f（2）切削速度vc

图2-8切削速度对切削力的影响任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率2.切削用量的影响（1）背吃刀量ap和进给量f（2）切削速度vc图2-8切削速度对切削力的影响任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率3.刀具几何参数的影响（1）前角（2）主偏角κr（3）刃倾角λs（4）刀尖圆弧半径rε（5）负倒棱任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率4.切削液的影响切削液具有冷却、润滑、清洁、防锈的作用。选用润滑性能好的切削液，可以减小刀具前面与切屑，刀具后面与工件之间的摩擦和粘结，从而降低切削力。高效的切削液比干切削能减小切削力10%～20%，如矿物油、植物油、极压切削油。任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率小贴示：使用以冷却作用为主的切削液（如水溶液）对切削力影响不大。任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率5.刀具材料各种刀具材料对切削力的影响，主要通过刀具材料与工件材料间的摩擦系数影响摩擦力的大小，导致切削力变化。在其它切削条件完全相同的条件下，用陶瓷刀切削比用硬质合金刀具切削的切削力小，用高速钢刀具进行切削的切削力最大。通常按立方氮化硼、陶瓷、涂层硬质合金、高速钢的进行排序，切削力依次增大。任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率6.刀具磨损刀具的切削刃及后刀面产生磨损后，会使切削时的摩擦和挤压加剧，故切削力增大。任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率一、切削功率的计算任务3切削力与切削功率活动一切削力活动二切削功率二、机床主电动机功率的计算

PE≥Pc/ηm式中：ηm为机床的传动效率，一般取为0.75～0.85，大值适用于新机床，小值适用于旧机床。任务4切削热与刀具磨损任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命一、切削热的产生用刀具切削工件而产生的热称为切削热。切削热产生于三个变形区，相对应的三个发热区域为：剪切面；切屑与前刀面接触区；后刀面与过渡表面接触区。切削过程中，三个变形区内的金属变形与摩擦是产生切削热的根本原因，切削过程中变形与摩擦所消耗的功，绝大部分转化为切削热。切削热产生的部位及传散情况如图2-10所示。任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命图2-10切削热的产生与传散区域任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命切削热产生的多少及三个变形区产生热量的比例随切削条件不同而不同。加工塑性金属材料时，当后刀面磨损量不大，而切削厚度又较大时，第一变形区内产生的热量最多；当刀具磨损量较大，而切削厚度较小时，第三变形区生热的比例将增大。用硬质合金刀具加工镍、铬、钼、钒、钢时，三个变形区产生热量的比例与切削厚度有关系，如图2-11所示。任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命加工铸铁等脆性材料时由于形成崩碎切屑，刀-屑接触长度小，前刀面上的摩擦小，第一、第二变形区产生切削热比例下降，第三变形区产生切削热的比例会相对增加。任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命图2-11加工镍、铬、钼、钒、钢时，三个变形区产生热量的比例与切削厚度的关系任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命切削时所消耗的能量，有98％～99％转化为热能，大量的切削热使得切削温度升高，这将直接影响切削的各种性能。切削热向切屑、工件、刀具以及周围的介质传散，使它们的温度上升，从而导致切削区内的切削温度上升。任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命二、切削热的传递切削热由切屑、工件、刀具及周围的介质（空气、切削液）向外传递。影响其传递的主要因素有以下几点。

1.工件材料的导热性能

2.刀具材料的导热性能

3.切屑与其刀具接触时间的长短

4.周围介质

5.切削速度任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命三、切削温度1.切削温度的分布（1）剪切面上各点温度几乎相同；（2）前刀面和后刀面上的最高温度都不在刀刃上，而是在离刀刃有一定距离的地方；（3）在剪切区域中，垂直剪切面方向上的温度梯度很大；任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命（4）在切屑靠近前刀面的一层（简称底层）上温度梯度很大，离前刀面0.1～0.2mm，温度就可能下降一半；（5）后刀面的接触长度较小，因此温度的升降是在极短时间内完成的。（6）工件材料塑性越大，则前刀面上的接触长度愈大，切削温度的分布也就较均匀些；反之，工件材料的脆性愈大，则最高温度所在的点离刀刃愈近；任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命（7）工件材料的导热系数愈低，则刀具的前、后刀面的温度愈高。2.影响切削温度的主要因素（1）工件材料的影响（2）切削用量的影响（3）刀具几何参数的影响（4）刀具磨损的影响（5）切削液的影响任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命一、刀具磨损1.刀具正常磨损（1）前刀面磨损（又称月牙洼磨损）（2）后刀面磨损

（3）边界磨损任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命2.刀具的破损（又称为非正常磨损）在切削加工中，刀具有时没有经过正常磨损阶段，而在很短时间内突然损坏，这种情况称为“刀具破损”（又称非正常磨损）。磨损是逐渐发展的过程，而破损是突发的。破损的突然性很容易在生产过程中造成较大的危害和经济损失。（1）脆性破损：崩刃、脆断、切削刃剥落和热裂纹。任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命（2）塑性破损在刀具的前刀面与切屑、后刀面与工件之间的接触面上，由于过高的温度和压力的作用，刀具表层材料将因发生塑性流动而丧失切削能力，这就是刀具的“塑性破损”。任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命二、刀具磨损的原因1.机械作用的磨损刀具材料虽比工件材料硬度大，但从微观上看，在工件材料中包含有氧化物，碳化物等硬质点。这些硬质点的硬度很高，它们象切削刃一样，在刀面上划出一条条沟纹而形成机械作用磨损。任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命2.热—化学作用（1）冷焊磨损（又称粘结磨损）（2）扩散磨损（3）氧化磨损或化学磨损（4）相变磨损任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命三、刀具磨损过程和磨损标准1、刀具磨损过程（1）初期磨损阶段（2）正常磨损阶段（3）急剧磨损阶段任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命2.刀具磨损标准刀具磨损到一定限度就不能继续使用了，这个磨损限度称为刀具的磨损标准。因为一般刀具的后刀面都会发生磨损，对加工质量影响大，而且测量也比较容易，因此国际标准ISO统一规定以1/2背吃刀量处后刀面上测量的磨损带宽度VB作为刀具的磨损标准。任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命自动化生产中使用的精加工刀具，从保证工件尺寸精度考虑，常以刀具的径向尺寸磨损量NB（如图2-14所示）作为衡量刀具的磨损标准。任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命四、刀具寿命刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨损标准为止所经历的总切削时间，称为“刀具寿命”（又称“刀具耐用度”），用T（min或s）表示，刀具寿命大，表示刀具磨损慢。试验结果表明，切削速度是影响刀具磨损的主要因素。任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命切削速度对刀具寿命的影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。这与它们对切削温度的影响顺序完全一致，表明切削温度与刀具寿命之间有着紧密的内在联系。任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命制订合理的刀具寿命时，还应具体考虑以下几点原则。（1）刀具构造复杂、制造和刃磨费用高时，刀具寿命应规定得高些。（2）多刀车床上的车刀，组合机床上的钻头、丝锥和铣刀，自动机床及自动线上的刀具，因为调整复杂，刀具寿命应规定得高些。任务4切削热与刀具磨损活动一切削热与切削温度活动二刀具磨损与刀具寿命（3）某工序的生产成为生产线上的瓶颈时，刀具寿命应定得低些，这样可以选用较大的切削用量，以加快该工序生产节拍；某工序单位时间的生产成本较高时刀具寿命应规定得低些，这样可以选用较大的切削用量，缩短加工时间。（4）精加工大型工件时，刀具寿命应规定得高些，至少保证在一次走刀中不换刀。THANKS谢谢观看项目三切削基本理论的应用电子课件目录任务1切屑的控制任务2

改善工件材料的切削加工性任务3合理选择切削液任务4刀具几何参数的合理选择任务5切削用量的合理选择任务1切屑的控制任务1切屑的控制活动一切屑卷曲与折断活动二切屑形状的分类一、切屑的流向二、切屑的卷曲和折断三、断屑措施任务1切屑的控制活动一切屑卷曲与折断活动二切屑形状的分类一、生产中常见切屑形状的形成在实际生产过程中，根据工件材料、刀具几何参数和切削用量等的不同情况，一般切屑形状有：带状屑、C形屑、崩碎屑、宝塔状卷屑、发条状卷屑、长紧螺卷屑、螺卷屑等，如图3-12所示。任务1切屑的控制活动一切屑卷曲与折断活动二切屑形状的分类任务2改善工件材料的切削加工性任务2改善工件材料的切削加工性活动一材料切削加工性指标活动二改善材料切削加工性的途径一、衡量材料切削加工性的主要指标

1、以已加工表面质量衡量切削加工性

2、以切削力或切削温度衡量切削加工性

3、以切屑控制或断屑的难易衡量切削加工性

4、以刀具耐用度衡量切削加工性任务2改善工件材料的切削加工性活动一材料切削加工性指标活动二改善材料切削加工性的途径一、影响工件材料切削加工性的主要因素1、材料物理力学性能的影响（1）硬度和强度（2）塑性（3）韧性（4）导热性任务2改善工件材料的切削加工性活动一材料切削加工性指标活动二改善材料切削加工性的途径2、材料化学成分的影响材料的物理机械性能对切削加工性影响很大，但物理机械性能是由材料的化学成分决定的。任务2改善工件材料的切削加工性活动一材料切削加工性指标活动二改善材料切削加工性的途径3、材料金相组织的影响（1）铁素体（2）渗碳体（3）珠光体（4）索氏体和托氏体（5）马氏体（6）奥氏体任务2改善工件材料的切削加工性活动一材料切削加工性指标活动二改善材料切削加工性的途径二、改善材料切削加工性的主要途径

1、调整工件材料的化学成分（在不影响使用性能的前提下

2、通过热处理改变工件材料的金相组织和物理力学性能

3、合理选择刀具材料

4、合理选用切削用量和刀具几何参数任务2改善工件材料的切削加工性活动一材料切削加工性指标活动二改善材料切削加工性的途径5、其他途径（1）保持切削系统具有足够的刚性；（2）选用高效切削液及有效的浇注方式；（3）采用新的切削加工技术：加热切削、低温切削、振动切削等。任务2改善工件材料的切削加工性活动一材料切削加工性指标活动二改善材料切削加工性的途径二、衡量材料切削加工性的常用指标

1、刀具寿命指标

2、材料的相对加工性指标

3、工件材料的性能指标任务3合理选择切削液任务3合理选择切削液活动一切削液的作用与种类活动二切削液的合理选择一、切削液的作用

1、冷却作用

2、润滑作用

3、清洗作用

4、防锈作用任务3合理选择切削液活动一切削液的作用与种类活动二切削液的合理选择二、切削液的分类

1、水溶液

2、乳化液

3、切削油任务3合理选择切削液活动一切削液的作用与种类活动二切削液的合理选择一、选择原则切削液的选择必须满足切削性能和使用性能的要求。即应具备良好的润滑、冷却、防锈和清洗性能，在加工过程中能满足工艺要求，减少刀具损耗，降低加工表面粗糙度值，降低功率消耗，提高生产效率。同时还应考虑使用的安定性，无刺激性气味、不损坏工人皮肤及具有良好的环保性能。任务3合理选择切削液活动一切削液的作用与种类活动二切削液的合理选择二、选择方法应当根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求，选用不同的切削液。如选择不当，就得不到应有效果。1、根据工件材料选择工件材料的可切削性对切削液的选择具有重要的意义。切削加工的具体情况和要求不同，切削加工的难易程度就不同。任务3合理选择切削液活动一切削液的作用与种类活动二切削液的合理选择粗加工时，要求刀具的磨损慢和加工生产率高；精加工时，要求工件有高的精度和较小的表面粗糙度。任务3合理选择切削液活动一切削液的作用与种类活动二切削液的合理选择2、根据刀具材料进行选择（1）工具钢刀具（2）高速钢刀具（3）硬质合金刀具（4）陶瓷刀具、金刚石刀具、立方氮化硼刀具任务3合理选择切削液活动一切削液的作用与种类活动二切削液的合理选择3、根据加工方法和加工要求选择较高切削速度的粗加工中（例如：车削、铣削、钻削），要求切削液具有良好的冷却性能，这时应选用水基切削液以及低浓度乳化液；在一些精密的高强度加工中（例如：拉削、攻丝、深孔钻削、齿轮加工），此时需要切削液具有优异的润滑性能，可选用极压切削油和高浓度乳化液。任务4刀具几何参数的合理选择任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨一、前角的选择

1、根据刀具材料选择前角

2、根据工件材料选择前角

3、根据加工条件选择前角任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨二、后角的选择

1、根据加工条件选择后角

2、根据工件材料选择后角三、主偏角和副偏角的选择1、主偏角的作用2、副偏角的作用3、主偏角和副偏角的合理选择任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨一、前角的选择

1、根据刀具材料选择前角

2、根据工件材料选择前角

3、根据加工条件选择前角任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨四、刃倾角的合理选择1、刃倾角的作用2、刃倾角的合理选择任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨五、刀尖修磨形式

1、修圆刀尖

2、倒角刀尖

3、倒角带修光刃六、前刀面型式及刃区形状

1、正前角锋刃平面型

2、带倒棱的正前角平面型任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨

3、负前角平面型

4、曲面型

5、钝圆切削刃型任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨七、后刀面的型式

为减少刃磨后面的工作量，提高刃磨质量，在硬质合金刀具和陶瓷刀具上通常把后面做成双重后面，如图3-20a所示。沿主切削刃和副切削刃磨出的窄棱面被称为刃带。对定尺寸刀具磨出刃带的作用是为制造刃磨刀具时有利于控制和保持尺寸精度，同时在切削时提高切削的平稳性和减小振动。任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨一般刃带宽在ba1＝0.1～0.3mm范围，超过一定值将增大摩擦，降低表面加工质量。如当工艺系统刚性较差，容易出现振动时，可以在车刀后面磨出ba1＝0.1～0.3mm，αo＝-5°～-10°的消振棱，如图3-20b所示。任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨a）双重后角

b）负后角刃带消振图3-20后刀面型式任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨一、刃磨时砂轮的选择

1、高速钢刀具

2、硬质合金刀具

3、陶瓷材料刀具

4、超硬材料刀具任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨二、刃磨工艺的选择切削刀具刃磨的目的之一是获取性价比高的切削刃口质量，而质量好坏的关键在于刃磨砂轮粒度的选择。砂轮粒度越细，切削刃崩口越小，而磨削效率越低。为此应根据刀具切削刃的精度、用途或其失效程度，将切削刀具刃磨工艺分为粗、精、细三个加工阶段，根据具体情况制订合理刃磨工艺可大幅度提高加工效率。任务4刀具几何参数的合理选择活动一刀具几何参数的合理选择活动二刀具的刃磨粗加工对刃口要求不高，可选电加工或磨削加工。电加工效率高，宜用于加工复杂刀具，如印刷电路板用钻头、切削强化木地板用成型铣刀等。磨削加工时可选粗粒度砂轮，刃磨时接触面积大、磨削力高（300～400N），可快速去除多余的加工余量；细加工时选用细粒度砂轮，刃磨时接触面积小、磨削力低（100～200N）、磨削发二、刃磨工艺的选择任务5切削用量的合理选择任务5切削用量的合理选择活动一切削用量的选择原则活动二切削用量的选择方法一、影响切削用量选择的因素二、切削用量与生产效率、刀具寿命的关系三、切削用量的选择原则任务5切削用量的合理选择活动一切削用量的选择原则活动二切削用量的选择方法一、影响切削用量选择的因素二、切削用量与生产效率、刀具寿命的关系三、切削用量的选择原则THANKS谢谢观看项目四刀具材料电子课件目录任务1

刀具材料概述任务2

高速钢任务3

硬质合金任务4

其他刀具材料任务1刀具材料概述任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型刀具材料一般是指刀具切削部分的材料。在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受了很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此要求刀具切削部分的材料应具备以下基本性能。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型一、高硬度硬度是指材料表面抵抗其他更硬物体压入的能力，是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度高。切削金属所用刀具的切削刃的硬度，一般要求常温下不低于60HRC。目前室温下刀具材料硬度都大于或者等于60HRC。其中高速钢在63～70HRC左右，硬质合金在74～90HRC左右，陶瓷的硬度略高于硬质合金，人造金刚石约10000HV。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型二、高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。组织中硬质点（碳化物、氮化物等）的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越高。但刀具材料的耐磨性实际上不仅取决于它的硬度，而且也和它的化学成分（化学稳定性）、强度、显微组织及摩擦区的温度有关。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型三、高强度和韧性强度是指材料在静载荷作用下，抵抗永久变形和断裂的能力。刀具材料的强度一般指抗弯强度。而韧性是指金属材料在冲击载荷作用下，金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。金属的韧性通常用冲击韧度表示。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型切削过程中，刀具总是受到切削力、冲击、振动的作用，当刀具材料有足够的强度的韧性，就可避免刀具的断裂和崩刃。刀具材料应具有的强度和韧性。一般用抗弯强度、冲击韧性值表示。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型四、高耐热性（热稳定性）耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。刀具材料的高温硬度愈高，则刀具的切削性能愈好，允许的切削速度也愈高，有利于改善加工质量和提高生产率，有利于延长刀具寿命。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型除高温硬度外，刀具材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及良好的抗粘结和抗扩散能力，即刀具材料应具有良好的化学稳定性。这就要求刀具材料具有足够的耐热性，它是衡量刀具材料综合切削性能的主要指标。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型五、工艺性优良工艺性指材料的可加工性。为了便于刀具制造，要求刀具材料有较好的可加工性，包括锻、轧、焊接、切削加工、可磨削性和热处理特性等。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型六、良好的导热性和小的膨胀系数导热性越好，刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和提高刀具的使用寿命。膨胀系数小，有利于减小刀具的热变形。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型七、经济性经济性是刀具材料的重要指标之一。刀具材料的发展应结合本国资源。有的刀具（如超硬材料刀具）虽然单件成本很贵，但因其使用寿命很长，分摊到每个零件的成本不一定很高。因此在选用时要考虑经济效果。此外，在切削加工自动化和柔性制造系统中，也要求刀具的切削性能比较稳定和可靠，有一定的可预测性和高度的可靠性。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型选择刀具材料时，很难找到各方面的性能都是最佳的，因为材料性能之间有的是相互制约的。只能根据工艺需要保证主要需求的性能，如粗加工锻件毛坯，需保持有较高的强度与韧性，而加工硬材料需有较高的硬度等。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型一、刀体材料一般刀体材料均用普通碳钢或合金钢制作。如焊接车刀、镗刀的刀柄，钻头、铰刀的刀体常用45钢或40Cr制作。尺寸较小的刀具或切削负荷较大的刀具宜用合金钢或高速钢整体制作，如螺纹刀具、成形铣刀等。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型对于一些尺寸较小的精密孔加工刀具，如小直径镗、绞刀，为保证刀体有足够的刚度，宜选用整体硬质合金制作，以提高刀具的切削用量。机夹、可转位硬质合金刀具、镶硬质合金钻头、可转位铣刀等可用合金工具钢制作，如9SiCr或GCr15等任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型二、切削部位材料常用的有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具钢（如Tl0A、T12A）和合金工具钢（9SiCr、CrWMn），因其耐热性较差，仅用于手工工具。陶瓷、金刚石和立方氮化硼则由于材料性能较脆、工艺性差及价格昂贵等原因，目前只在较小的范围内使用。任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型一般机加工使用最多的刀具材料为高速钢和硬质合金。各类刀具材料所适应的切削范围如图4—1所示。图4—1

各类刀具材料所适应的切削范围任务1刀具材料概述活动一刀具材料的性能活动二刀具材料的类型任务2高速钢任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点一、高速钢性能概述高速钢是一种加入了钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢，俗称白钢或锋钢，是综合性能较好、应用范围最广的一种刀具材料。它的耐热性较碳素工具钢和一般合金工具钢有显著提高，允许的切削速度比碳素工具钢和合金工具钢提高两倍以上，有较高的热稳定性，耐热性为500oC～650oC。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点高速钢具有较高的强度、韧性和耐磨性，热处理后硬度达62～66HRC，抗弯强度约3.3GPa，其制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃。虽然高速钢的硬度和耐热性不如硬质合金，但由于用这种材料制作的刀具的刃口强度和韧性比硬质合金高，能承受较大的冲击载荷，能用于刚性较差的机床，而且这种刀具材料的工艺性能较好，容易磨出锋利的刃口，因此到目前为止，高速钢仍是任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点应用较广泛的刀具材料，约占刀具材料总量的50％～60％，尤其是结构复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀、拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具等。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点二、高速钢的牌号及物理力学性能

常用高速钢的牌号及其物理力学性能如表4—2所示。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点按基本化学成分，高速钢可分为钨系和钨钼系。按切削性能分，则有普通高速钢和高性能高速钢。按制造方法分，则有熔炼高速钢、粉末冶金高速钢及表面涂层高速钢。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点一、通用高速钢通用高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢，这类高速钢应用最为广泛，约占高速钢总量的75％。按其化学成分有钨系高速钢和钨钼系高速钢。主要牌号有：

W18Cr4V属于钨系高速钢，具有较好的综合性能。其淬火后的硬度为HRC63～66，耐热性可达620oC，抗弯强度b=3430MPa。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点磨削性能好，热处理工艺控制方便，是我国高速钢中用得比较多的一个牌号。其缺点是碳化物分布不均匀，不宜作大截面的刀具。热塑性较差。又因钨价格高，国内使用逐渐减少，国外已很少采用。

W6Mo5Cr4V2（钨钼系高速钢），是国内外普遍应用的牌号,减少了钢中的合金元素，降低钢中碳化物的数量及分布的不均匀性，有利于提高热塑性、抗弯强度与韧度。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点其高温塑性及韧性优于W18Cr4V，故可用于制造热轧刀具。如：麻花钻等。主要缺点是淬火温度范围窄，脱碳过热敏感性大。

W9Mo3Cr4V（钨钼系高速钢），是根据我国资源研制的牌号。其抗弯强度与韧性均比W6Mo5Cr4V2好。高温热塑性好，而且淬火过热、脱碳敏感性小，有良好的切削性能。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点二、高性能高速钢高性能高速钢是在通用高速钢中再加入一些合金元素（碳、钒、钴或铝）的新钢种，其常温硬度可达67～70HRC，耐磨性与耐热性有显著的提高。这种高速钢的切削速度可达50～100m／min，具有比通用高速钢更高的生产率与刀具使用寿命；同时还能切削不锈钢、耐热钢、高强度钢等难加工的材料。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点高钒高速钢（W12Cr4V4Mo）这种高速钢由于含钒（V）、碳（C）量的增加，提高了耐磨性，刀具寿命比通用高速钢可提高2～4倍，但是，随着钒质量分数的提高，使磨削性能变差，刃磨困难。高钴高速钢和高铝高速钢是近年来为了加工高温合金、钛合金、难熔合金、超高强度钢、奥氏体不锈钢等难加工材料而发展起来的。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点高钴高速钢（W2Mo9Cr4VCo8）具有良好的综合性能，加入钴可提高它的高温硬度，在600℃时硬度为55HRC，故允许的切削速度较高，有一定韧性，可磨削性好，加工耐磨合金钢、不锈钢时，刀具耐用度明显提高。但钴含量较多成本较贵。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点高铝高速钢（W6Mo5Cr4V2Al、W10Mo4Cr4V3Al）加入了少量的铝不但提高了钢的耐热性和耐磨性，而且还能防止含碳量高引起的强度和韧性下降。加工30～40HRC的调质钢时，刀具耐用度提高3～4倍，但磨削性能差，热处理温度控制困难。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点三、粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢是将高频感应炉熔炼的钢液用高压惰性气体（如氩气）雾化成粉末，再经冷压或热压（同时烧结）制成刀坯或钢坯，最后经轧制成锻制成材。粉末冶金高速钢与熔炼高速钢相比有很多优点：任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点

1、可以有效地解决一般熔炼高速钢在铸造时要产生的粗大碳化物共晶偏析，得到细小均匀的结晶组织。这就其具有良好的力学性能，强度是熔炼钢的2倍，而韧性可以达到2.5～3倍，硬度值可达69～70HRC。

2、粉末冶金高速钢的磨加工性很好，磨削表面粗糙度可显著减小。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点

3、由于粉末冶金高速钢物理力学性能的各向同性，可减小热处理时的内应力和变形（只及熔炼钢的1/2～1/3）。

4、粉末冶金钢的耐磨性可提高20%～30%。。

5、适用于制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具（如滚刀和插齿刀）、精密刀具和磨削加工量大的复杂刀具。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点四、高速钢的表面处理高速钢刀具经过表面化学处理后，可提高刀具的切削性能。处理方法有：用盐浴氮碳共渗、气体氮碳共渗、辉光离子氮化和离子注入等。还可用真空溅射的方法在高速钢刀具表面沉积一层TiN或TiC等材料。经过表面处理或涂层后，刀具的耐磨性和耐用度可以得到显著提高。任务2高速钢活动一高速钢刀具材料的性能活动二高速钢刀具材料的类型及特点五、常用高速钢牌号及其应用范围常用高速钢牌号及其应用范围如表4—3所示任务3硬质合金任务3硬质合金活动一硬质合金的组成与性能活动二硬质合金的类型及特点一、硬质合金的组成硬质合金是用粉未冶金法制造的合金材料，它是由硬度和熔点很高的碳化物（如Wc、TiC、TaC、NbC等，称为硬质相）和金属（如Co、Ni、Mo等，称粘结相）组成。硬质合金的物理力学性能取决于合金的成分、粉末颗粒的粗细及合金的烧结工艺。任务3硬质合金活动一硬质合金的组成与性能活动二硬质合金的类型及特点二、硬质合金的性能含高硬度、高溶点的硬质相愈多，合金的硬度与高温硬度愈高。含粘结剂愈多，强度也就愈高。常用的硬质合金牌号中含有大量的WC、TiN，因此硬度、耐磨性、耐热性均高于工具钢。常温硬度可达89～94HRA，耐热性可达800～1000℃。切削钢时能采用比高速钢高几倍甚至十几倍的切削速度，可达220m/min左右。任务3硬质合金活动一硬质合金的组成与性能活动二硬质合金的类型及特点在合金中加入熔点更高的TaC、NbC，可使耐热性提高到1000～1100℃，切削钢时，切削速度可进一步提高到200～300m/min。它的不足之处是抗弯强度和冲击韧度较高速钢低，刃口不能磨得象高速钢刀具那样锋利。当Co的质量分数较多，C的质量分数较少时，则硬度较低，但抗弯强度较高，反之，则抗弯强度较低，而硬度、耐磨性和耐热性较高。任务3硬质合金活动一硬质合金的组成与性能活动二硬质合金的类型及特点这个特点决定了我们可以根据不同的加工性质和加工材料来选用不同的硬质合金。硬质合金由于切削性能优良，已成为主要的刀具材料，不但绝大部分车刀采用硬质合金，端铣刀和一些形状复杂的刀具如麻花钻、齿轮滚刀、铰刀、拉刀等也日益广泛采用此材料。任务3硬质合金活动一硬质合金的组成与性能活动二硬质合金的类型及特点三、常用硬质合金的物理力学性能常用硬质合金的牌号、化学成分及物理力学性能如表4—4所示。任务3硬质合金活动一硬质合金的组成与性能活动二硬质合金的类型及特点任务3硬质合金活动一硬质合金的组成与性能活动二硬质合金的类型及特点常用硬质合金按其化学成分和使用特性可分为四类：钨钴类（YG）、钨钛钴类（YT）、钨钛钽钴类（YW）和碳化钛基类（YN）。任务3硬质合金活动一硬质合金的组成与性能活动二硬质合金的类型及特点一、钨钴类硬质合金钨钴类硬质合金（WC+Co），合金代号YG，对应于GB2075-87标准中的K类。它是由硬质相碳化钨WC和粘结剂钴Co组成的，其韧性、磨削性能和导热性好。主要适用于与加工脆性材料如铸铁、有色金属及非金属材料。代号YG后的数值表示钴Co的含量，合金中含钴量越高，其韧性越好，适用于粗加工；含钴量少的，用于精加工。任务3硬质合金活动一硬质合金的组成与性能活动二硬质合金的类型及特点二、钨钛钴类硬质合金钨钛钴类硬质合金（WC+TiC+Co），合金代号YT，对应于GB2075-87标准中P的类。它是由硬质相WC、碳化钛TiC和粘结剂Co组成的，由于在合金中加入了碳化钛（TiC），从而提高了合金的硬度和耐磨性，但是抗弯强度、耐磨削性能和热导率有所下降；低温脆性较大，不耐冲击，因此，这类合金适用于高速切削一般钢材。任务3硬质合金活动一硬质合金的组成与性能活动二硬质合金的类型及特点代号YT后的数值表示碳化钛TiC的含量，当刀具在切削过程中承受冲击、振动而容易引起崩刃时，有应选用TiC含量少的牌号，而当切削条件比较平稳，要求强度和耐磨性高时，应选用TiC含量多的刀具牌号。任务3硬质合金活动一硬质合金的组成与性能活动二硬质合金的类型及特点三、钨钛钽钴类硬质合金钨钛钽（铌）钴类硬质合金（WC+TiC+TaC（Nb）+Co），合金代号为YW，对应于GB2075-87标准中的M类。在钨钛钴类硬质合金中加入适量的碳化钽（TaC）或碳化妮（NbC）稀有难熔金属碳化物，可提高合金的高温硬度、强度、耐磨性、粘结温度和抗氧化性，同时，韧性也有所增加，具有较好的综合切削性能，所以人们常称它为“万能合金”。但是，这类合金的价格比较贵，主要用于加工难切削材料。任务3硬质合金活动一硬质合金的组成与性能活动二硬质合金的类型及特点四、碳化钛基类硬质合金碳化钛基类硬质合金（WC+TiC+Ni+Mo），合金代号为YN，对应于GB2075-87标准中的P01类。它是由碳化钛作为硬质相，镍、钼作为粘结剂而组成的，所以硬度高达HRA90～95。有高的耐磨性，在1000C以上的高温下，它仍能进行切削加工，适合对较高硬度的合金钢、工具钢、