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1、机械加工基础知 识 第三章 切削加工常识 第一节 刀具材料及刀具构造1.1.刀具材料应具备的性能刀具在工作中要承受很大的压力和冲击力。同时，由于切削时产生的工件塑性变形以及在刀具，切屑、工件相互接触表面间产生的强烈摩擦使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力因此作为摩擦，使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力。因此，作为刀具材料应具备以下特性： 1 、高的硬度刀具材料必须具备高于被加工材料的硬度，一般刀具材料的常温硬度都在62HRC以上。（最少要比被加工材料高出2030HRC）。 2 、高的耐磨性耐磨性是刀具抗磨损的能力。它是刀具材料力学性能、组织结构和化学性能的综合反映。 1 机械
2、加工基础知 识 3 、足够的强度和韧性为能承受很大的压力，以及冲击和振动，刀具材料应具有足够的强度和韧性。一般强度用抗弯强度表示，韧性用冲击值表示。 4 、高的耐热性耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能的性能。5 、良好的热物理性能和耐热冲击性。 6 、良好的工艺性这里指的是锻造性能、热处理性能、高温塑变性能和磨削加工性能等。7 、经济性。 2 机械加工基础知识1.2.常用的刀具材料在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷材料等。 手工刀具的刀具材料：碳素工具钢（T10A 含C 0.71.2的优质钢）和合金工具钢（9SiCr，即碳素工
3、具钢中加入 Cr、w、Mn、Si等元素） 机加工用刀具材料高速钢（ W18Cr4V）和 硬质合金（ YG YT ）机加工用刀具材料：高速钢（W18Cr4V）和硬质合金（ YG、YT）等。他们是应用最广泛的刀具材料。1）高速钢是含W、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢。它的硬度、耐磨性和耐热性低于硬质合金，但强度和韧性却高于硬质合金，工艺性能较硬质合金好，而且价格比较便宜。广泛地应用于制造形状较为复杂的各种刀具。 3 机械加工基础知识2.2.硬质合金是以高硬度、高熔点的金属碳化物（WC、TiC）作基体，以金属 Co等作粘结剂，用粉末冶金的方法制成的一种合金。其硬度高，耐磨性好，耐高温，允许的切削
4、速度比高速钢高数倍，但强度、韧性和工艺性不如高速钢。常制成各种形式的刀片。国产硬质合金材料（ YG、YT ）一般分为两大类：钨钴类（YG）和钨 国产硬质合金材料（ YG ）般分为两大类：钨钴类（YG）和钨 钛钴类（ YT）。钨钴类（ YG类：WCCO ），主要牌号有： YG3、YG6、YG8，其中数字为CO的百分含量，含 CO少，材质较脆，但较耐磨。YG类刀具切塑性材料时，耐磨性差，适用于加工铸铁，青铜等脆性材料。钨钛钴类（ YT类：WCTiCCO ），主要牌号有： YT5、YT15、YT30，其中数字为 TiC的百分含量， TiC含量多，韧性差，但耐磨，耐高温。YT类刀具适用于加工钢件。 4
5、 机械加工基础知 识 2、硬质合金的种类牌号及其性能：按ISO（国际标准化组织）的硬质合金种类、牌号及其性能，规定了硬质合金刀具材料分类牌号及其应用范围。规定将切削用硬质合按用 分为ISO513-1975（E）规定将切削用硬质合金按用途分为：P、K、M三类。 P类主要加工钢件，包括铸钢；（长铁屑类） K类主要加工铸铁、有色金属和非金属材料；（属短铁屑类） M类主要加工钢（包括奥氏体钢、锰钢等）以及铸铁、有色金属等（属中间类） 5 机械加工基础知 识 3、各类硬质合金的牌号及使用条件类别牌号 加工材料精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1
6、 页，共 4 页使用条件 常用刀头牌号 精车、精镗。高速度，小切削截 YT30 YN5 P01 钢、铸钢的精加工面，高尺寸精度和表面质量工作无振 T40 YN501 动车削、仿形车，切螺纹及铣削，高 P10 钢、铸钢 YN10，YT15 速度，小或中等切削截面车削，铣削，中等切削截面或小切 P20 钢、铸钢、长铁屑可锻铸铁 YT14 削截面的刨削车、铣、刨，中等或低切削速度， P P30 钢、铸钢、长铁屑可锻铸铁中等或大切削截面，可在不利条件下加 YT5 工。 车、铣、插削，低切削速度，在P40 钢、有砂眼和缩孔的铸钢不利条件下用大切削截面和大的切削角 YC35 度加工，用于自动车床。用于要求
7、高韧度硬质合金的工序， YC45 钢、有砂眼和缩孔的中等或低车、刨、插削。低切削速度，大截面， P50 YT540 抗拉强度的铸钢 在不利条件下可用大的切削角度加工， YT535 用于自动车床。 6 机械加工基础知 识类别 牌号 加工材料 使用条件 常用刀头牌号钢、铸钢、锰钢、灰铸车削，中等或高切削速度，小 YW1，YN01 M10 铁，合金铸铁 或中等切削截面 YW3 钢、铸钢、奥氏体钢、车削、铣削，中等切削速度， YW2 M20 锰钢、灰铸铁 中等切削截面。 YG8NM 钢、铸钢、奥氏体钢、车、铣、刨削，中等切削速 M30 灰铸铁、高温合金度，中等或大切削截面。软钢、低强度钢、有色 M40
8、 车削、切断，特别适于自动车床 1 金属和轻合金 高硬度灰铸铁，肖氏 YG3 硬度35以上的冷硬铸铁， K K01 车削，精车，镗削，铣削，刮削 YG3X 高硅铝合金，淬硬钢，高 0 YG600 耐磨塑料，硬纸板，陶瓷 7 机械加工基础知识类别 牌号 加工材料 使用条件 常用刀头牌号 220HBW以上的灰铸 YG6 铁、短铁屑可锻铸铁，淬 YG6X K10 硬钢，硅铝合金铜合金车、铣、钻、镗、拉、刮削 YG6A 塑料玻璃硬橡胶硬纸板 YG6010 陶瓷石头 K 220HBW以上的灰铸铁 车、铣、钻、镗、拉削，要求 YG8、YG8C K20 有色金属，铜，黄铜，铝高韧度硬质合金的场合 YG8N
9、低硬度灰铸铁，低强度车、铣、刨、插削，在不利条 1 K30 钢，压缩木材件下加工，并允许用大切削角度 YG546 车、铣、刨、插削，在不利条 K40 软木或硬木，有色金属件下加工，并允许用大切削角度 8 机械加工基础知识4、其它刀具材料介绍：4.1.陶瓷刀具材料：刀具用的陶瓷有氧化铝（Al2O3）基陶瓷和氮化硅（ Si3N4）基陶瓷两大类。为了提高强度和使用性能，在氧化铝碳化物系陶瓷中添加粘结金属（如Ni、Mo、Co、W等）形成金属系陶瓷，适用于断续切削和使用切削液的场合，目前还在不断发展中。陶瓷刀具材料的性能与特点与硬质合金刀具比较氧化陶瓷刀具材料的性能与特点：与硬质合金刀具比较，氧化铝基陶
10、瓷有下列特点：1 、有很好的硬度和耐磨性：陶瓷刀具的硬度达到9195HRC，超过硬质合金（ 7679）。2 、有很高的高温性能：陶瓷刀具在1200以上的高温下仍能进行切削，这时陶瓷的硬度与 200600时的硬质合金相当。如果加入一定的稳定剂和采用热压技术，可使陶瓷在高达 1800的高温下仍能保持一定的强度和耐磨性。陶瓷刀具的切削速度可达200700米/分 9 机械加工基础知 识 3 、有良好的抗粘结性能。 4、化学稳定性好。即使熔化，也不和钢相互作用；抗氧化性好，切削刃即使处于赤热状态，也能长时间连续使用。 5 、有较低的摩擦系数。陶瓷刀具的最大缺点是脆性大，抗弯强度（一般为500700MPa
11、）和冲击韧度（ 2KJ/m2）都比较差，耐热冲击性差，适合精加工。（最适合长轴的连续精车加工）。 4.2.超硬刀具材料 1 、金刚石硬度高 HV10000，有极高的耐磨性，加工精度在几微米以内，粗糙度达到0.50.2微精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页米。可以加工硬质合金、宝石、陶瓷、砂轮、铜、铝等有色金属和铸铁。缺点：不耐高温，超过 700800时变成石墨。与铁有很强的化学亲和力，在高温时金刚石中的碳原子会扩散到铁中去，因此，金刚石不适合加工纯铁和低碳钢。 10 机械加工基础知 识 2 、立方碳化硼是利用超高压高温
12、技术获得的一种超硬材料，硬度仅次于金刚石，但它耐高温，其耐热性可达 14001500。化学稳定性好，与铁系材料直至12001300也不易起化学作用，所以适合加工超硬的钢铁材料。（切削淬硬钢的切削速度达130米/分钟，切削铝合金 1000米/分钟以上）。 3 、涂层刀片在高速钢或硬质合金刀具表面涂上一层几微米厚的耐磨性高的难溶金属（或非金属）化合物，提高刀具材料的耐磨性而不降低其韧度。在刀具上涂层主要有：化学气相沉积法（ CVD）及物理气相沉积法（ PVD）。涂层刀片的应用使切削速度大幅提升，有些产品达到 300500米/分钟。 11 机械加工基础知 识 第二节刀具构造一、各种机械加工的方法 1
13、2 机械加工基础知 识二、各种切削刀具： 13 机械加工基础知 识三、车刀的组成及结构形式1、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。主面是与工件切削表面相对的表面。主后刀面是与 件 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。 14 机械加工基础知识车刀切削部分的构造要素 15 机械加工基础知 识 2.车刀的结构形式最
14、常用的车刀结构有整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹可转位等几种。（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。结构简单、紧凑，抗振性能好，制造方便使用灵活，但刀片易产生应力和裂纹。焊接的硬质合金车刀，可用于高速切削。活但刀片易产生应力和裂纹焊接的硬质合金车刀可用于高速切削 a）焊接式车刀 b）整体式车刀 c）机夹式车刀 16 机械加工基础知识（3）硬质合金机夹重磨式不同种类的车刀可使用不同形状的特制刀片用专用的固定方式固定在特制的专用刀杆上，刀片可以拆卸更换，刀片可以重磨
15、。避免焊接引起的缺陷，提高了刀具耐用度；刀杆可重复使用利用率较高。但结构复杂、不能完全避免由于刃磨而可能引起刀片的裂纹。（ 4）硬质合金机夹可转位式不同种类的车刀可使用不同形状的特制刀片用专用的固定方式固定在特制的专用刀杆上，刀片可以拆卸更换，刀片可以转位，不需刃磨，刀片材料能较好地保持原有力学性能、切削性能、硬度和抗弯强度。减少了刃磨、换刀、调刀所需的辅助时间，提高了生产效率。可使用涂层刀片，提高刀具耐用度。 17 机械加工基础知识145 弯头车刀； 290 外圆车刀； 3外螺纹车刀； 475 外圆车刀； 5成形车刀； 690 外圆车刀； 7切断刀； 8内圆切槽刀； 9内螺纹车刀； 10盲孔镗刀； 11通孔镗刀 18 机械加工基础知 识四、车刀的主要角度及其作用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。 19 机械加工基础知 识车刀切削部分的组成精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页车刀切削部分由下列要素组成 20 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页