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刀具各部分的名称与角度

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后角

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车刀几何角度的选择方法

车刀几何角度的选择方法车刀几何角度是指车刀切削部分各几何要素之间，或它们与参考平面之间构成的两面角或线、面之间的夹角。它们分别决定着车刀的切削刃和各刀面的空间位置。根据“一面二角”理论可知，车刀的独立标注角度有六个，它们分别是：确定车刀主切削刃位置的主偏角Kr和刃倾角λs；确定车刀前刀面Ar与后刀面Aa的前角ro和后角ao；确定副切削刃及副后刀面Aa′的副偏角Kr′和副后角ao′。这些几何角度对车削过程影响很大，其中尤其以主偏角Kr、前角ro、后角ao和刃倾角λs的影响更为突出，科学合理地选择车刀的几何角度，对车削工艺的顺利实施起着决定性作用。下面就从车刀几何角度对切削力、切削热和刀具的耐用度的影响分析着手，本着使切削轻便、质量稳定，延长刀具使用寿命的宗旨，确定科学的车刀几何角度的一般性原则。一、车刀几何角度对切削力的影响在金属切削时，刀具切入工件，将多余材料从工件上切除会产生强烈的力的作用，这些力统称为切削力。切削力主要来源于被加工材料在发生弹性和塑性变形时的抗力和刀具与切屑及工件表面之间的摩擦作用。根据切削力产生的作用效果的不同，可将切削力分解成三个相互垂直方向的分力。它们分别是：主切削力Fz，进给抗力Fx和切深抗力Fy，其中Fz是切削总力Fr沿主运动切向分解而得，是计算车刀强度，设计机床零件，确定机床功率的主要依据；Fx也叫轴向力，它是Fr 沿工件轴向的分力，是设计进给机构，计算车刀进给功率所必需的；Fy也叫径向力，它是Fr沿着工件径向的分力，它不消耗机床功率，但是当机床或工艺系统刚度不

足时，易引起振动。 1、前角ro对切削力的影响前角ro增大，剪切角Φ随着增大，金属塑性变形减小，变形系数ξ减小，沿前刀面的摩擦力减小，因此切削力减小。但对于脆性材料而言，前角ro的变化则不会对车削力产生较大的影响，这是因为脆性材料在车削时，切屑变形和加工硬化都很小，变形抗力自然会随之减小。同时，实验还证明，前角ro的增大，对切削分力Fx、Fy的影响程度也不一样，当主偏角Kr较大时，对Fx的影响较明显，而当主偏角Kr较小时，则对Fy的降低幅度更大些。 2、主偏角Kr对切削力的影响主偏角Kr的改变，使得切削面积的形状和切削分力Fxy的作用方向改变，从而使切削力也随之变化。实验证明，主偏角Kr增大，切削厚度也随之增大，切削变厚，切削层的变形减小，因此主切削力也随之减小，如图3所示。但当Kr增大到60°－75°后，Fz又随着Kr的增大而有所回升，这是因为此时刀尖圆弧所占的切削工作比例增大，使切屑变形和排屑阻力增大，又使主切削力Fz增大。根据切削力分解公式：Fy＝FxycosKr；Fx＝FxysinKr可知，主偏角Kr增大，使Fy减小，Fx增大，这有利于减轻工件的变形和系统的振动。因此，在工程上我们往往采用较大主偏角的车刀切削细长轴类零件，来减小径向分力Fy。 3、刃倾角λs对切削力的影响刃倾角λs对主切削力Fz影响很小，但对进给抗力Fx和切深抗力Fy的影响较大。当λs减小时，使刀具受到的正压力的方向发生了变化，从而改

常用刀具材料分类、特点及应用

常用刀具材料分类、特点及应用刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面质量和加工成本等，所以正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要容之一。 1.刀具材料应具备的性能金属切削时，刀具切削部分直接和工件及切屑相接触，承受着很大的切削压力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度，即刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。因此，刀具切削部分材料应具备以下基本性能。 1.1 高的硬度和耐磨性硬度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大。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、强度、纤维组织及摩擦区的温度有关。 1.2 足够的强度和韧性要使刀具在承受很大压力，以及在切削过程常要出现的冲击和振动的条件下工作，而不产生崩刃和折断，刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。 1.3 高的耐热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。 1.4 导热性好刀具材料的导热性越好，切削热越容易从切削区散走，有利于降低切削温度。刀具材料的导热性用热导率表示。热导率大，表示导热性好，切削时产生的热量就容易传散出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损。

1.5 具有良好的工艺性和经济性既要求刀具材料本身的可切削性能、耐磨性能、热处理性能、焊接性能等要好，且又要资源丰富，价格低廉。 2.常用刀具材料分类、特点及应用刀具材料可分为工具钢、高速钢、硬质合金、瓷和超硬材料等五大类。常用刀具材料的主要性能及用途见表2-1。

硬质合金车刀几何角度选择原则

●硬质合金车刀合理前角、后角的参考值 (1)前角的选择增大前角，可减小切削变形，从而减小切削力、切削热，降低切削功率的消耗，还可以抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高加工质量。但增大前角，会使楔角减小、切削刃与刀头强度降低，容易造成崩刃，还会使刀头的散热面积和容热体积减小，使切削区局部温度上升，易造成刀具的磨损，刀具耐用度下降。选择合理的前角时，在刀具强度允许的情况下，应尽可能取较大的值，具体选择原则如下： 1)加工塑性材料时，为减小切削变形，降低切削力和和切削温度，应选较大的前角，加工脆性材料时，为增加刃口强度，应取较小的前角。工件的强度低，硬度低，应选较大的前角，反之，应取较小的前角。用硬质合金刀具切削特硬材料或高强度钢时，应取负前角。 2)刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较高时，应取较大的前角。如高速钢刀具的前角比硬质合金刀具的前角要大；陶瓷刀具的韧性差，其前角应更小。 3)粗加工、断续切削时，为提高切削刃的强度，应选用较小的前角。精加工时，为使刀具锋利，提高表面加工质量，应选用较大的前角。当机床的功率不足或工艺系统的刚度较低时，应取较大的前角。对于成形刀具和在数控机床、自动线上不宜频繁更换的刀具，为了保证工作的稳定性和刀具耐用度，应选较小的前角或零度前角。 (2)后角的选择增大后角，可减小刀具后刀面与已加工表面间的摩擦，减小磨损，还可使切削刃钝圆半径减小，提高刃口锋利程度，改善表面加工质量。但后角过大，将削弱切削刃的强度，减小散热体积使散热条件恶化，降低刀具耐用度。实验证明，合理的后角主要取决于切削厚度。其选择原则如下： 1)工件的强度、硬度较高时，为增加切削刃的强度，应选较小后角。工件材料的塑性、韧性较大时，为减小刀具后刀面的摩擦，可取较大的后角。加工脆性材料时，切削力集中在刃口附近，应取较小的后角。 2)粗加工或断续切削时，为了强化切削刃，应选较小的后角。精加工或连续切削时，刀具的磨损主要发生在刀具后刀面，应选用较大的后角。 3)当工艺系统刚性较差，容易出现振动时，应适当减小后角。在一般条件下，为了提高刀具耐用度，可增大后角，但为了降低重磨费用，对重磨刀具可适当减小后角。为了使制造、刃磨方便，一般副后角等于主后角。下表1给出了硬质合金车刀合理后角的参考值。表1 硬质合金车刀合理前角、后角的参考值

刀具分类

一、刀具分类刀具材料的种类很多，常用的材料有工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料四大类。 1、碳素工具钢碳素工具钢是指碳的质量分数为0.65％～1.35％的优质高碳钢。用做刀具的牌号一般是T10A和T12A。常温硬度60～64HRC。当切削刃热至200～250℃时，其硬度和耐磨性就会迅速下降，从而丧失切削性能。碳素工具钢多用于制造低速手用工具，如锉刀、手用锯条等。 2、合金工具钢为了改善碳素工具钢的性能，常在其中加入适量合金元素如锰、铬、钨、硅和钒等，从而形成了合金工具钢。常用牌号有9SiCr、GCrl5、CrWMn等。合金工具钢与碳素工具钢相比，其热处理后的硬度相近，而耐热性和耐磨性略高，热处理性也较好。但与高速钢相比，合金工具钢的切削速度和使用寿命又远不如高速钢，使其应用受到很大的限制。因此，合金工具钢一般仅用于取代碳素工具钢，作一些低速、手动刀具，如手用丝锥、手动铰刀、圆板牙、搓丝板等。 3、高速钢高速钢是一种含钨、铝、铬、钒等合金元素较多的高合金工具钢。高速钢主要优点是具有高的硬度、强度和耐磨性，且耐热性和淬透性良好，其允许的切削速度是碳素工具钢和合金工具钢的两倍以上。高速钢刃磨后切削刃锋利，故又称之为“锋钢”和“白钢”。高速钢是一种综合性能好、应用范围较广的刀具材料，常用来制造结构复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀。拉刀、齿轮刀具等。高速钢按其用途和性能不同，可分普通高速钢和高性能高速钢；按其化学成分不同，又可分为钨系高速钢和钨钼系高速钢。 1) 普通高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢。常用牌号有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。 ① W18Cr4V属钨系高速钢，它具有性能稳定，刃磨及热处理工艺控制方便等优点，但因钨价较高，且使用寿命短故使用较少。 ② W6Mo5Cr4V2属钨钼系高速钢，它的碳化物分布均匀，抗弯强度，冲击韧度和高温塑性都比W18Cr4V好，但磨削工艺略差。因其使用寿命长、价格低，故被广泛使用。 2) 高性能高速钢是在普通高速钢中再加入一些合金元素，以进一步提高它的耐热性、耐磨性。其切削速度可达50～lOOm／min。主要用于不锈钢、耐热钢、高强度钢等难加工材料的切削加工。有高钒高速钢和超硬高速钢等。 ①高矾高速钢(W12Cr4V4Mo)由于钒、碳含量的增加提高了耐磨性，刀具寿命比普通高速钢提高2～4倍，但是随着钒含量的提高使其磨削性能变差。故使用较少。 ②超硬高速钢是为了加工一些难以加工的材料而发展起来的。其常温硬度。高温硬度、耐热性和耐磨性都比普通高速钢高，具有良好的综合性能，可以加工

刀具角度的变化与工件材料的关系

一刀具角度的变化与工件材料的关系 1、加工灰铸铁材料时刀具角度的选择加工灰铸铁材料时，有利于切削加工的条件是：硬度低（一般为HB=170～241范围内）、抗拉强度低、塑性小，因此切屑变形和切削抗力小。不利于切削加工的条件是：铸件表面有带型砂的硬皮和氧化层，局部的白口铁，铸造过程中砂眼气孔缩松等缺陷，这些对刀具的耐用度是很有害的。根据铸件表面的缺陷，必须增加刀具切削部分的强度，前角应选得小些（前角选择范围10°～0°之间）。又因为灰铸铁切削时呈碎状切屑，切削抗力全集中在切削刃上，刀尖区域内散热性差，为了增加散热面积，应选择较小的主偏角（选择范围75°～45°之间）。在不影响刀具强度条件下，应适当加大后角（选择范围6°～12°之间），以减少后面的磨损。2、加工不锈钢（1Cr18Ni9Ti）材料时刀具角度的选择由于不锈钢材料又粘又硬，切削时不利因素较多，困难较大。根据不锈钢又粘又硬的特点：首先选择合理的刀具材料：YG8、YW1、YW2。由于不锈钢材料的塑性大，因此切屑变形大，切削力也大，为了便于加工，应选择较大的前角（选择范围15°～30°之间）。为了增加刀具强度，加前角负倒棱。为了减少切削刀具后面与工件间的摩擦，又不影响刀具强度，后角应选在8°～10°范围内。不锈钢冷硬性强，塑性变形大，故应选择较大的主偏角（选择范围90°～75°之间），可根据加工余量选择，加工余量大时，主偏角小些，加工余量小时，主偏角大些。

不锈钢材料粘结磨损比较严重，应增加刀头部分的表面光洁度。选用合适的润滑冷却液，防止刀瘤的产生，减少刀具磨损，延长使用寿命。先进刀具举例——不锈钢（1Cr18Ni9Ti）外圆粗车刀〔刀具特点〕（1）由卷屑槽形成的前角r=20°～25°，因前角较大，功率消耗较少。（2）刀刃带有2°～3°、宽为0.2～0.3的棱边，增强了刀刃，适于大余量加工。（3）刀刃低于刀面0.15～0.25。使切屑向前卷曲时碰在主后面上，自动断屑。（4）由于卷屑槽较大，故不太耐冲击，所以仅适于加工余量较均匀的不锈钢。（5）加工表面光洁度可达▽4。〔使用条件〕（1）适用于C620或C630车床。（2）切削用量：切削速度v =50～100米/分，切削深度t =2～10毫米，走刀量s =0.2～0.3毫米。（3）加工直径Φ50～Φ120毫米。〔注意事项〕（1）卷屑槽宽度3～5毫米，随切削深度的大小选定，随t增大而增大。（2）λ=0°～8°加工零件余量不匀时，λ宜采用大值，余量均匀时选用小值。（3）只有刀刃比刀前面低时，方能断屑。（4）由于不锈钢切削力较大，故刀具不能离刀架太长，否则会发颤。（5）为增加刀具寿命，减少粘刀现象，最好刃磨后进行研磨。 3、加工铸造黄铜材料时刀具角度的选择黄铜材料加工特点是：强度硬度低，塑性小，切削抗力很小，看来这是有利于加工的条件，但是如果思想上疏忽，也会引出坏的结果。由于黄铜材料强度低、硬度低、塑性小，材料表面硬而光滑加上内部组织粗松，在切削过程中，当选用较大的前角，切削刃锋利时，容易产生“扎刀”现象。因此，刀具前角应选得小些（选择范围10°～3°之间）。黄铜材料的导热性较好，热量大部分由切屑和工件传递出去，所以刀具主偏角可选择大些（选择范围60°～90°之间）。 4、加工铝合金材料时刀具角度的选择加工铝合金材料时，有利的条件比较多：①它的强度硬度低，因此切削力很少，又

[车刀基本角度]车刀基本知识

[车刀基本角度]车刀基本知识 1、车刀基本知识——车刀的组成车刀由刀头和刀体两部分组成。刀头用于切削，刀体用于安装。刀头一般由三面，两刃、一尖组成。前刀面是切屑流经过的表面。主后刀面是与工件切削表面相对的表面。副后刀面是与工件已加工表面相对的表面。主切削刃是前刀面与主后刀面的交线，担负主要的切削工作。副切削刃是前刀面与副后刀面的交线，担负少量的切削工作，起一定的修光作用。刀尖是主切削刃与副切削刃的相交部分，一般为一小段过渡圆弧。 2、车刀基本知识——车刀的结构形式最常用的车刀结构形式有以下两种： (1)整体车刀刀头的切削部分是靠刃磨得到的，整体车刀的材料多用高速钢制成，一般用于低速切削。 (2)焊接车刀将硬质合金刀片焊在刀头部位，不同种类的车刀可使用不同形状的刀片。焊接的硬质合金车刀，可用于高速切削。 3、车刀基本知识——车刀的主要角度及其作用车刀的主要角度有前角(γ0)、后角(α0)、主偏角(kr)、副

偏角(kr’)和刃倾角(λs)。为了确定车刀的角度，要建立三个坐标平面：切削平面、基面和主剖面。对车削而言，如果不考虑车刀安装和切削运动的影响，切削平面可以认为是铅垂面;基面是水平面;当主切削刃水平时，垂直于主切削刃所作的剖面为主剖面。 (1)前角γ0在主剖面中测量，是前刀面与基面之间的夹角。其作用是使刀刃锋利，便于切削。但前角不能太大，否则会削弱刀刃的强度，容易磨损甚至崩坏。加工塑性材料时，前角可选大些，如用硬质合金车刀切削钢件可取γ0=10～20，加工脆性材料，车刀的前角γ0应比粗加工大，以利于刀刃锋利，工件的粗糙度小。 (2)后角α0在主剖面中测量，是主后面与切削平面之间的夹角。其作用是减小车削时主后面与工件的摩擦，一般取α0=6～12°，粗车时取小值，精车时取大值。 (3)主偏角kr在基面中测量，它是主切削刃在基面的投影与进给方向的夹角。其作用是： 1)可改变主切削刃参加切削的长度，影响刀具寿命。 2)影响径向切削力的大小。小的主偏角可增加主切削刃参加切削的长度，因而散热较好，对延长刀具使用寿命有利。但在加工细长轴时，工件刚度不足，小的主偏角会使刀具作用在工件上的径向力增大，易产生弯曲和振动，因此，主偏角应选大些。车刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°等几种，其中45°多。 (4)副偏角kr’在基面中测量，是副切削刃在基面上的投影与进给反方向的夹角。其主要作用是减小副切削刃与已加工表面之

刀具角度选用原则

刀具几何角度的作用及选择原则答： 1是前角； 2是后角； 3是副偏角； 4是刀尖角； 5是主偏角； 6是副后角； 7是副前角； 8是刃倾角名称：前角作用：加大前角，刀具锋利，切削层的变形及前面摩擦阻力小，切削力和切削温度可减低，可抑制或消除积屑瘤，但前角过大，刀尖强度降低；选择原则：

（1）工件材料的强度、硬度低，塑性好时，应取较大的前角；反之应取较小的前角；加工特硬材料（如淬硬钢、冷硬铸铁等）甚至可取负的前角（2）刀具材料的抗弯强度及韧性高时，可取较大的前角（3）断续切削或精加工时，应取较小的前角，但如果此时有较大的副刃倾角配合，仍可取较大的前角，以减小径向切削力（4）高速切削时，前角对切屑变形及切削力的影响较小，可取较小前角（5）工艺系统钢性差时，应取较大的前角名称：后角作用：减少刀具后面与工件的切削表面和已加工表面之间的摩擦。前角一定时，后角愈锋利，但会减小楔角，影响刀具强度和散热面积。选择原则：（1）精加工时，切削厚度薄，磨损主要发生在后刀面，宜取较大后角；粗加工时，切削厚度大，负荷重，前、后面均要发生磨损、宜取较小后角（2）多刃刀具切削厚度较薄，应取较大后角

（3）被加工工件和刀具钢性差时，应取较小后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少或消除振动（4）工件材料的强度、硬度低、塑性好时，应取较大的后角，反之应取较小的后角；但对加工硬材料的负前角刀具，后角应稍大些，以便刀刃易于切入工件；（5）定尺寸刀具（如内拉刀、铰刀等）应取较小后角，以免重磨后刀具尺寸变化太大；（6）对进给运动速度较大的刀具（如螺纹车刀、铲齿车刀等），后角的选择应充分考虑到工作后角与标注后角之间的差异；（7）铲齿刀具（如成形铣刀、滚刀等）的后角要受到铲背量的限制，不能太大，但要保证侧刃后角不小于2°。名称：主偏角作用：（1）改变主偏角的大小可以调整径向切削分力和轴向切削分力之间的比例，主偏角增大时，径向切削分力减小，轴向切削分力增大；（2）减小主偏角可减小削厚度和切削刃单位长度上的负荷；同时主切削刃工作长度和刀尖角增大，刀具的散热得到改善，但主偏角过小会使径向切削分力增加，容易引起振动。选择原则：

刀具角度

第二章金属切削原理第一节金属切削加工基本知识二、刀具切削部分基本定义金属切削刀具的种类很多，结构、性能各不相同，但就其单个刀齿而言，可以看成是由外圆车刀的切削部分演变而来的，下面以外圆车刀为例，介绍刀具切削部分的基本定义。（一）刀具切削部分的组成刀具切削部分由刀面、切削刃构成。 1．前面（前刀面）Aγ刀具上切屑流过的表面。 2．后面（后刀面）Aα与工件上过渡表面相对的表面。 3．副后面（副后刀面）Aα′与已加工表面相对的表面。 4．主切削刃S前刀面与后刀面的交线。它承担主要切削任务。 5．副切削刃S切削刃上除主切削刃以外刀刃，它承担部分切削任务。 6．刀尖主、副切削刃汇交的一小段切削刃。（二）刀具的标注角度参考系标注角度参考系或静止参考系：在刀具设计、制造、刃磨、测量时用于定义刀具几何参数的参考系称为。在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。建立刀具标注角度参考系时不考虑进给运动的影响，且假定车刀刀尖与工件中心等高，车刀刀杆中心线垂直于工件轴线。刀具标注角度参考系由下列参考平面所构成： 1．基面p r过切削刃选定点垂直于该点切削速度方向的平面，车刀的基面可理解为平行刀具底面的平面。 2．切削平面p s过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。 3．正交平面p o与正交平面参考系过切削刃选定点同时垂直于切削平面与基面的平面称为正交平面。 p 、p s、p o组成一个正交的正交平面参考系。 r 4．法平面 5．假定工作平面p f、背平面p p 二、刀具切削部分基本定义（三）刀具的标注角度在上述三种不同的刀具标注角度参考系内，均可定义相应的刀具角度，但一般以采用正交平面参考系兼用法平面参考系较多。 1、正交平面参考系内的标注角度（1）前角γo正交平面中测量的前面与基面间的夹角。（2）后角αo正交平面中测量的后面与切削平面间的夹角。（3）主偏角κr基面中测量的主切削平面与假定工作平面间夹角。

刀具主要几何角度及选择

--- ---- 嶺Sr吵叶#-------------------------- 刀具主要几何角度及选择金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等刀具有许多共同的特征。如图1，各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把斧头的刀头。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。图 1 刀具的切削部分 1?车刀切削部分的组成车刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成（如图2）

TJJt 左厨刀而图2 硬质合金外园车刀 (1)前刀面刀具上切屑流过的表面 (2)主后刀面刀具上与工件上的加工表面相对着并且相互作用的表面，称为主后刀面 (3)副后刀面刀具上与工件上的已加工表面相对着并且相互作用的表面，称为副后刀面 (4)主切削刃刀具上前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃 (5)副切削刃刀具上前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃

= ”*-F” F = - = - FF ” - - F r””*”彳 F = * = -”-* = ”= -F- F== - . H- (6) 刀尖主切削刃与副切削刃的交点称为刀尖。刀尖实际是一小段曲线或直线，称修圆刀尖和倒角刀尖。 2?车刀切削部分的主要角度 (1 )测量车刀切削角度的辅助平面赧定主运动方向运动方向基百Pr

= ”*-F” F = - = - FF ” - - F r””*”彳 F = * = -”-* = ”= -F- F== - . H-

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常用刀具材料分类特点及应用

金属切削原理读书报告常用刀具材料分类特点及应用姓名：班级：学号： 2014年5月7日

摘要本文在阅读有关论文和专著的基础上对现阶段常用的刀具材料进行了总结和分析，总结出了碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方碳化硼等刀具材料的特点及应用范围，同时针对几种常见的切削工序中刀具材料的应用做了简单的分析。

目录摘要 (1) 1刀具材料的发展历史 (2) 2 常用刀具材料及特点 (2) 2.1 碳素工具钢 (2) 2.2 合金工具钢 (3) 2.3 高速钢 (4) 2.4 硬质合金 (5) 2.5 陶瓷 (7) 2.6 超硬材料 (9) 3 刀具材料的典型应用 (10) 3.1 工件材料与刀具材料 (10) 3.2 加工条件与刀具材料 (11) 4 总结 (11) 5 参考文献 (12)

1刀具材料的发展历史[1] 刀具材料的发展在人类的生活、生产中有着很大的重要性。 18世纪中叶, 在欧洲出现了工业革命以后, 切削刀具一直是用碳素工具钢制造, 其成分与现代的T10、T12相近。1865年，英国罗伯特?墨希特发明了合金工具钢，其牌号有9CrSi、CrWMn等。随着对加工效率要求的提高，新的刀具材料在不断更新。1898年，美国机械工程师泰勒和冶金工程师怀特发明了高速钢。进入20世纪，人们不断寻求新型刀具材料。20世纪20年代中期到30年代初，出现了钨钴类和钨钛类硬质合金。然而硬质合金刀具仍不能满足现代高硬度工件材料的超精密加工的要求，于是更新的刀具材料相继出现。20世纪30年代出现了氧化铝陶瓷，后来又有氦化硅陶瓷到50年代和60年代又制造出人造立方氮化硼和人造聚晶金刚石。总而言之，20世纪中，刀具材料发展的速度比过去快得多，其种类、类型、数量和性能均有大幅度的发展。 2 常用刀具材料及特点对于金属切削刀具来说，切削过程中要承受很大的压力，同时会与工件、切屑相互接触的表面产生摩擦力，切削产生的热量使得刀具温度上升，产生一定的热应力。因此刀具材料应能满足这样几个要求：高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、良好的热物理性能和耐热冲击性能、良好的工艺性以及经济性。目前在机械加工中常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。[2]不同刀具材料的性能有所不同，因此在应根据具体的切削条件选择合适的刀具材料。下面将分别介绍每种刀具材料。 2.1 碳素工具钢按照GB/T13304《钢分类》第1部分“钢按化学成分分类”，碳素工具钢属于非合金钢。按照标准第2部分“钢按主要质量等级和主要性能及使用特性分类”，碳素工具钢属于特殊质量非合金钢。碳素工具钢牌号及化学成分见表1

实验一_刀具几何角度的测量

实验一刀具几何角度的测量一、实验目的： 1．学习测量车刀几何角度的方法及仪器使用。 2．加深对车刀几何角度的定义和理解。二、实验内容和要求 1．使用车刀量角台，测量给定外圆车刀的前角γo 、后角α 0 、主偏角K r 和副偏角'r K ，并将测量结果记入实验报告；了解刃倾角λs 定义和作用。 2．每人测两把车刀，切断刀和外圆各一把。 ⒊ 根据测量结果，绘制车刀简图，并回答问题。三、仪器及工具图1 BR-CLY 车刀量角仪８７摇　臂　轴定位螺钉序号名称车刀量角台序号名称底盘支脚小刻度盘工作台导条小指针指针转动轴螺钉螺钉轴大刻度盘大指针升降螺母滑体立柱定位块

2、所配车刀规格：配四把车刀：400车刀(车外圆、平端面、倒角)、900车刀(精车刀、车外圆、平端面)、750车刀(精车刀、车外圆、平端面)、切断刀(切断、切槽)。精度：7～8级左右四、车刀量角台结构介绍与测量方法 l．量角台的主要测量参数及其范围车刀量角台能够测量主剖面和法剖面内的前角、后角、主偏角、副偏角及刃倾角。测量范围：前角测量范围0-45度后角测量范围0-30度刃倾角测量范围0-45度主（副偏测量范围0-45度。外形尺寸（㎜） 185×250×240 2．车刀量角仪的使用方法（以40°外圆车刀为例）（1）测量主偏角：主偏角是在基面上测量的主切削刃与车刀进给方向之间的夹角。测量时，车刀放在工作台上，用刀台的侧面和底面定位。此时刀台底面表示基面，刀台侧面表示车刀轴线，量刀板正面表示车刀进给方向。以顺时针方向旋转矩形工作台，同时推动车刀沿刀台侧面（紧贴）前进，使主切削刃与量刀板正面密合。此时工作台指针指向盘形工作台上的刻度值即为主偏角。（如图所示）

常用刀具材料分类、特点、应用及发展

金属切削原理读书报告《常用刀具材料分类、特点及应用》姓名学号班级学院二○一五年五月

摘要机械制造工业是制造业最重要的组成之一，它担负着向国民经济的各个部门提供机械装备的任务。我国现代化建设的发展速度在很大程度上要取决于机械制造工业的发展水平，因此，从这个意义上说，机械制造工业的发展水平是关系全局的。机械制造中的加工方法很多，其中材料去除加工精度较高、表面质量较好，有很强的加工适应性，是目前机械制造中应用最广泛的加工方法。材料去除加工时，刀具在工作时，要承受很大的压力。同时，由于切削产生的金属塑性变形以及各部的摩擦，使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力，在这样的条件下，刀具将迅速磨损或破损。因此刀具材料性能应满足；高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性、良好的热物理性能和耐热冲击性能、良好的工艺性能和经济性等要求。常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、涂层刀具以及其他刀具材料包括陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。其中陶瓷材料和超硬刀具材料对常规刀具材料的竞争越来越激烈，且所占比重快速增长。随着上述刀具材料的发展，使车削加工的切削速度提高了100多倍，而且新刀具材料出现的周期也越来越短。但在较长时间内，各种刀具材料将仍是相互补充，相互竞争。关键词：刀具材料性能，刀具材料分类，刀具材料特点，刀具材料应用

目录引言 (3) 第一章绪论 (3) 1.1金属切削技术的发展概况 (3) 1.2金属切削材料的研究意义 (4) 第二章刀具材料性能 (4) 2.1刀具切削环境 (4) 2.2刀具材料性能要求 (4) 2.3刀具材料主要性能 (6) 第三章刀具材料分类 (7) 3.1高速钢 (7) 3.1.1 普通高速钢 (8) 3.1.2高性能高速钢 (8) 3.1.3粉末冶金高速钢 (9) 3.2硬质合金 (9) 3.2.1钨钴类硬质合金 (10) 3.2.2钨钛钴类硬质合金 (10) 3.2.3钨钛钽（铌）钴类硬质合金 (11) 3.2.4硬质合金的选用 (11) 3.3涂层刀具 (12) 3.4其它刀具材料 (13) 3.4.1陶瓷材料 (13) 3.4.2金刚石 (14) 3.4.3立方氮化硼（简称CBN） (15) 第四章刀具材料发展 (15) 参考文献 (16)

刀具的几何角度教案

刀具的几何角度及选择教案【授课班级】：数控班；【教学目的】：1、掌握切削用量和车刀切削部分的组成； 2、掌握车刀的几何角度及选择方法；【教学方法】：讲解法、提问法、讨论法；【教学准备】：多媒体课件、刀具；【教学重点】：切削加工的相关知识（切削运动、切削用量）；【教学难点】：车刀切削部分的组成、车刀的几何角度及选择；【导入新课】：刀具按加工方法和具体用途可分为车刀、铣刀、拉刀、绞刀、孔加工刀具、齿轮刀具等几大类型。【新授】：一、概述切削加工：用切削刀具，在工具（刀具）与工件的相对运动中，切除工件上的多余材料，得到预想的工件形状、尺寸和表面质量的加工方法。二、零件表面的形成及切削运动 a)车外圆面b)磨外圆面c)钻孔d)车床上镗孔 e)刨平面f)铣平面g)车成形面h)铣成形面 1、表面的形成零件的表面主要有以下几种组成：外圆面、内圆面、平面、和成形面

(1)外圆面和内圆面是以某一直线为母线，以圆为轨迹，作旋转运动时所形成的表面。 (2)平面是以一直线为母线，以另一条直线为轨迹，作平移运动所形成的表面。 (3)成形面是以曲线为母线，以圆或直线为轨迹，作旋转或平移运动时所形成的表面。 2、切削运动 (1)主运动――主要完成切削的运动，消耗功率最多，一种加工主运动只有一个。 (2)进给运动――使切削加工保持连续进行，一种加工可以有一种（或以上）的进给运动。（进给运动可以是连续的也可以是间歇的）实际的切削运动是一个合成运动。合成切削速度：三、切削用量 1、切削速度ν：在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向的相对位移。（m/s或m/min）,车削时一般算工件最大切削直径处的线速度。计算公式： ν=πdw n/1000×60 （m/s）或ν=πdw n/1000（m/min） dw——待加工表面直径（mm）；n——工件转速(r/min) 2、进给量f：刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，车削时为（mm/r）；刨削时为（mm/str）(毫米/往复行程)，其他切削加工也可以用进给速度（mm/s、mm/min、m/min），和每齿进给量（mm/z）来衡量。 3、背吃刀量（切削深度）ap:工件已加工表面和待加工表面的垂直距离（mm）。四、车刀切削部分的几何形状 1、车刀切削部分的组成（以外圆车刀为例）由三个刀面，两条切削刃和一个刀尖组成。（1）前刀面――刀具上切屑流过的表面（AУ）。（2）后刀面――刀具上与过渡表面相对的是主后刀面( Aа)。与已加工表面相对的是副后刀面(Aа’)。（3）切削刃――前刀面与主后刀面相交形成的交线称为主切削刃（S），它完成主要的切削工作。前刀面与副后刀面相交形成的是副切削刃( S’) 它完成部分的切削工作，并最终形成己加工表面。（4）刀尖――主、副切削刃的连接部位。 2、车刀的主要角度及选用（1）刀具静止参考系――选定适当组合的基准坐标平面作为参考系。

刀具角度

精心整理 1.2.1刀具切削部分的基本定 *刀具结构及其几何形状刀具分类：按工种：车刀、铣刀、刨刀、滚刀等按功能：车刀、切断刀、螺纹刀、偏刀、尖刀、镗孔刀、成形刀等刀具的形式：整体式、焊接式、机械安装式（压板压紧）切削部分 ????在金属切削加工中,刀具虽然种类繁多,形状各不相间,但它们切削部分的几何形状与要素总是以普通外圆车刀切削部分的几何形状为基本形态。无论刀具结构如何复杂,都是由普通外圆车刀切削部分演变或组合而成的。（1）前刀面(Aγ),直接作用于被切金属层,并控制切屑经过时流出方向的刃面,简称前面。（2）主后刀面(Aα)同工件的加工表面相互作用和相对着的刀面,简称后面, （3）副后刀面(Aα′)同工件已加工表面相互作用和相对着的刀面,简称副后面, （4）主切削刃(S)前刀面与主后刀面的交线,简称主刃。它担负着主要切削工作。（5）副切削刃(S′)前刀面与副后刀面的交线,简称副刃。它配合主刃完成切削工作,并最终形成已加工表面。（6）刀尖主切削刃与副切削刃的联接部位,或者是切削刃(刃段)之间转折的尖角过渡部分。它是切削负荷最重、条件最恶劣的地方。为了增加刀尖的强度与耐磨性,多数刀具都在刀尖处磨出直线或圆孤形过渡刃。 *刀具的静止参考系（Pr—Ps—Po系—正交平面参照系）（1）静止参照系的假设条件：假定运动条件：进给量f=0 假定安装条件：刀尖与工件回转中心等高；刀杆方向与进给方向垂直。（2）辅助平面：切削平面Ps：过切削刃上一点，与加工表面相切的平面。基面Pr：过切削刃上同一点，与切削速度相垂直的平面。正交平面Po（主剖面）：过切削刃上同一点，与切削平面和基面相垂直的平面。辅助平面 *刀具标角度的定义：刀具的标注角度是指静止状态下，在工程图上标注的刀具角度。（下面以车刀为例介绍刀具的标注角度）1.刀具标注前角γ0：在正交平面内测量的，前刀面与基面的夹角。前角的标注 *前角的作用：前角↑切屑变形↓切削力↓刃口强度↓前刀面磨损↓导热体积↓ *刀具前角的选用：加工塑性材料选大前角

刀具几何角度的选择刀具切削部分的几何角度

刀具几何角度的选择刀具切削部分的几何角度刀具几何角度的选择刀具切削部分的几何角度，对于不锈钢切削加工的生产率、刀具耐用度、被加工表面粗糙度、切削力以及加工硬化等方面都有很大的影响，合理选择和改进刀具几何参数是保证加工质量、提高效率、降低成本的有效途径。 (1)车刀前角γ0的选择前角的大小决定刀刃的锋利与强度。增大前角可以减小切屑的变形，从而减小切削力和切削功率，降低切削温度，提高刀具耐用度。但是增大前角会使楔角减小，降低刀刃强度，造成崩刃，使刀具耐用度下降。车削不锈钢时，在不降低刀具强度的条件下，应把前角适当取大一些。在刀具前角大时其塑性变形小，切削力和切削热降低，减轻加工硬化趋势，提高刀具耐用度，一般刀具前角宜取12?,20?。 (2)车刀后角α0的选择在切削过程中，后角可以减小后刀面与切削表面的摩擦。若后角过大，则楔角减小，使散热条件恶化，刀具刃口强度下降，降低刀具耐用度;若后角过小，摩擦严重，则会使刃口变钝，增大切削力，增高切削温度，加剧刀具磨损。在一般情况下，后角变化不大，但必须有一个合理的数值，以利于提高刀具的耐用度。车削不锈钢时，由于不锈钢的弹性和塑性都比普通碳素钢大，所以刀具后角过小会使切断表面与车刀后角的接触面积增大，摩擦产生的高温区集中于车刀后角，加快车刀磨损，降低被加工表面光洁度，所以车削不锈钢时的车刀后角要比车削普通碳钢时稍大一些，但后角过大又会降低刀刃强度，直接影响车刀的耐用度，因此，一般情况下车刀后角宜取6?,10?。 (3)车刀主偏角Kr的选择当切削深度ap和进给量f不变时，减小主偏角Kr可使散热条件得到改善，减少刀具损坏，使刀具切入、切出平稳。但主偏角减小又会

刀具材料及刀具构造

切削过程中，直接完成切削工作的是刀具。无论哪种刀具，一般都由切削部分和夹持部分组成。夹持部分是用来将刀具夹持在机床上的部分，要求它能保证刀具正确的工作位置，传递所需要的运动和动力.并且夹持可靠，装卸方便。切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分，刀具切削性能的优劣，取决于切削部分的材料、角度和结构。一.刀具材料 1.常用的刀具材料目前，生产中所用的刀具材料以高速钢和硬质合金居多。碳素工具钢（如T10A、T12A）、工具钢（如9SiCr、CrWMn）因耐热性差，仅用于一些手工或切削速度较低的刀具。高速钢是一种加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。有较高的热稳定性，较高的强度、韧性、硬度和耐磨性；其制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，可锻造，这对于一些形状复杂的工具，如钻头、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等尤为重要，是制造这些刀具的主要材料。高速钢按用途分为通用型高速钢和高性能高速钢；按制造工艺不同分为熔炼高速钢和粉末高速钢。 2．硬质合金由难熔金属化合物（如WC、TiC）和金属粘结剂（Co）经粉末冶金法制成。因含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好的金属碳化物，硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性都很高。硬度可达HRA89～93，在800～1000 °C还能承担切削，耐用度较高速钢高几十倍。当耐用度相同时，切削速度可提高4～10倍。唯抗弯强度较高速钢低，冲击韧性差，切削时不能承受大的振动和冲击负荷。碳化物含量较高时，硬度高，但抗弯强度低；粘结剂含量较高时，抗弯强度高，但硬度低。硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料（约占50％）。如大多数的车刀、端铣刀以至深孔钻、铰刀、齿轮刀具等。它还可用于加工高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料。二.刀具角度 1.刀具切削部分的组成 (1)前面（前刀面):刀具上与切屑接触并相互作用的表面。 (2)主后面（主后刀面):刀具上与工件过渡表面接触并相互作用的表面。 (3)副后面（副后刀面):刀具上与工件已加工表面接触并相互作用的表面。 (4)主切削刃:前刀面与主后刀面的交线，它完成主要的切削工作。 (5)副切削刃:前刀面与副后刀面的交线，它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。 (6)刀尖:连接主切削刃和副切削刃的一段刀刃，它可以是小的直线段或圆弧。其它各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀等，都可看作是车刀的演变和组合。如上图所示，刨刀切削部分的形状与车刀相同(图a);钻头可看作是两把一正一反并在一起同时车削孔壁的车刀，因而有两个主切削刃，两个副切削刃，还增加了一个横刃(图b);铣刀可看作由多把车刀组合而成的复合刀具，其每一个刀齿相当于一把车刀． 2.要确定和测量刀具角度，必须引入三个相互垂直的参考平面： (1)切削平面：通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面 (2)基面:通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。淘宝特卖频道左

机械加工常用金属材料及特性

机械加工常用金属材料及特性 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

简介：1. 45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢。主要特征: 最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。应用举例 1. 45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢。主要特征: 最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。应用举例: 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。 2. Q235A（A3钢）——最常用的碳素结构钢。主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。 3. 40Cr——使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢。主要特征: 经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。应用举例:调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回

刀具角度的选择

刀具角度的选择摘要：刀具合理几何参数的选择是切削刀具理论与实践的重要课题。中国有句谚语说：“工欲善其事，必先利其器”，刀具正是切削加工的直接作用工具，它的完善程度对切削加工的现状和发展起着决定性的作用。由于刀具结构和几何参数的改进，刀具使用寿命每隔十年几乎提高二倍。刀具的合理几何参数包含以下四个方面基本内容： 1.刃形， 2.切削刃刃区的剖面型式及参数， 3.刀面型式及参数， 4.刀具角度。所以在此我从刀具四个几何参数中选取刀具角度做专题报告，探讨如何正确的选取刀具的角度。正文：刀具切削部分有6个基本角度，它们是前角γO、后角αo、副后角αoˊ、主偏角κr、副偏角κr ˊ和刃倾角λs。如图所示。主偏角κr:主切削刃在基面上的投影与进给运动速度v f方向之间的夹角。副偏角κr ˊ :副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。前角γO ：主切削刃上任意一点的前角，是在主剖面内，该点的前刀面与基面之间的夹角。后角αo : 主切削刃上任意一点的后角，是在主剖面内，该点后面与切削平面之间的夹角。副后角αoˊ :在副剖面内，该点副后刀面与切削平面之间的夹角。刃倾角λs : 主切削刃与基面之间的夹角。

一、前角、后角的选择 1、前角和后角的作用车刀是否锋利主要取决于前角的大小，它直接影响切削能否顺利地切下来。增大前角可以减小切削变形，并减少切屑与车刀前面的摩擦，从而使切削力减少，切削热降低，所以前角应尽可能选择大一些。但前角不能过大，否则会降低道具的强固性。后角的作用主要是减少刀具的后面与工件之间的摩擦，减少刀具后面的摩擦，提高刀的耐用度，但后角过大也会削弱刀具的强度。 2、前角、后角选择的原则（1）加工硬度高、强度大以及脆性材料时，应选择较小的前角和后角，加工硬度低，强度小及较软的材料时，应选较大的前角和后角。（2）粗加工时，一般工件表面不规则且工余量大，选取较小的前角、后角一便增加刀头的强度。精加工时，选取较大的前角和后角，使刀具锋利并减少后刀面与工件的摩擦，以利于工件的精度和光洁度。（3）刀具材料韧性差时（例如硬质合金刀具），为了防止崩刀，前角

实验一_刀具几何角度的测量

实验一刀具几何角度的测量一、实验目的： 1．学习测量车刀几何角度的方法及仪器使用。2．加深对车刀几何角度的定义和理解。二、实验容和要求 1．使用车刀量角台，测量给定外圆车刀的前角 γo 、后角α0、主偏角K r 和副偏角'r K ，并将测量结果记入实验报告；了解刃倾角λs 定义和作用。 2．每人测两把车刀，切断刀和外圆各一把。⒊ 根据测量结果，绘制车刀简图，并回答问题。三、仪器及工具 1、BR-CLY 车刀量角仪（如图1）图1 BR-CLY 车刀量角仪７８８７摇　臂　轴定位螺钉序号名称车刀量角台序号名称底盘支脚小刻度盘工作台导条小指针指针转动轴螺钉螺钉轴大刻度盘大指针升降螺母滑体立柱定位块

2、所配车刀规格：配四把车刀：400车刀(车外圆、平端面、倒角)、900车刀(精车刀、车外圆、平端面)、750车刀(精车刀、车外圆、平端面)、切断刀(切断、切槽)。精度：7～8级左右四、车刀量角台结构介绍与测量方法 l．量角台的主要测量参数及其围车刀量角台能够测量主剖面和法剖面的前角、后角、主偏角、副偏角及刃倾角。测量围：前角测量围0-45度后角测量围0-30度刃倾角测量围0-45度主（副偏测量围0-45度。外形尺寸（㎜） 185×250×240 2．车刀量角仪的使用方法（以40°外圆车刀为例）（1）测量主偏角：主偏角是在基面上测量的主切削刃与车刀进给方向之间的夹角。测量时，车刀放在工作台上，用刀台的侧面和底面定位。此时刀台底面表示基面，刀台侧面表示车刀轴线，量刀板正面表示车刀进给方向。以顺时针方向旋转矩形工作台，同时推动车刀沿刀台侧面（紧贴）前进，使主切削刃与量刀板正面密合。此时工作台指针指向盘形工作台上的刻度值即为主偏角。（如图所示）