第三章金属切削过程及其控制(1-2)

1、1材料、结构和几何形材料、结构和几何形状状是构成是构成刀具切削性能刀具切削性能评估的三要素。评估的三要素。设计或选择刀具时应考虑哪些因素？设计或选择刀具时应考虑哪些因素？刀具切削性能的优劣取决于哪些因素刀具切削性能的优劣取决于哪些因素?工欲善其事，必先利其器工欲善其事，必先利其器 刀具材料刀具材料的选择对刀具寿的选择对刀具寿命、加工质量、生产效率影命、加工质量、生产效率影响极大。响极大。 2解决两个问题解决两个问题: :l 刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能l 常用的刀具材料、性能、应用常用的刀具材料、性能、应用3.3.3 常用刀具材料常用刀具材料31. 1. 刀具材料应具备的性能刀具材

2、料应具备的性能切削时刀具要承受：切削时刀具要承受：高温、高压、摩擦高温、高压、摩擦和和冲击冲击的作用的作用刀具材料要完成切削加工，必须满足以下基本要求：刀具材料要完成切削加工，必须满足以下基本要求： 1 1） 高的硬度高的硬度刀具是从工件上去除材料刀具是从工件上去除材料，42）足够的强度与韧性）足够的强度与韧性 如车削如车削45钢，在背吃刀量钢，在背吃刀量ap4，进给量，进给量f 0.5/r的条件下，刀片所承受的的条件下，刀片所承受的切削力达到切削力达到4000N。刀具材料必须具有较高的强度和较强的韧性，刀具材料必须具有较高的强度和较强的韧性，一般刀具材料的韧性用冲击韧度一般刀具材料的韧性用冲

3、击韧度aK表示，反映刀具材表示，反映刀具材料抗脆性和崩刃能力。料抗脆性和崩刃能力。53）较强的耐磨性和耐热性）较强的耐磨性和耐热性 一般刀具一般刀具硬度硬度越高，越高，耐磨性耐磨性越好。越好。 刀具金相组织中刀具金相组织中硬质点硬质点（如碳化物、氮化物等）越（如碳化物、氮化物等）越多，颗粒越小，分布越均匀，则刀具多，颗粒越小，分布越均匀，则刀具耐磨性越好耐磨性越好。刀具材料刀具材料高温硬度越高，则耐热性越好，高温硬度越高，则耐热性越好，在高温抗塑在高温抗塑性变形能力、抗磨损能力越强。性变形能力、抗磨损能力越强。 保证刀具的尺寸精度保证刀具的尺寸精度 高的耐磨性高的耐磨性A、刀具耐磨性是刀具抵抗

4、磨损能力。、刀具耐磨性是刀具抵抗磨损能力。B、刀具材料耐热性：、刀具材料耐热性：，也称热稳定性。也称热稳定性。6l刀具导热性好刀具导热性好，表示切削产生的，表示切削产生的热量容易热量容易传导出去传导出去，降低了刀具切削部分温度，降低了刀具切削部分温度，减减少刀具磨损少刀具磨损。l刀具材料导热性好刀具材料导热性好，其，其抗耐热冲击抗耐热冲击和和抗热抗热裂纹性能裂纹性能也强也强，5）良好的热物理性能和耐热冲击性能）良好的热物理性能和耐热冲击性能76）良好的工艺性与经济性）良好的工艺性与经济性l 刀具不但要有良好的切削性能，本身还应该刀具不但要有良好的切削性能，本身还应该易于易于制造制造，这要求刀具

5、材料有较好的，这要求刀具材料有较好的工艺性工艺性。 如如锻造、热处理、焊接、切削及磨削、高温塑锻造、热处理、焊接、切削及磨削、高温塑性变形性变形等功能。等功能。l 经济性也是刀具材料的重要指标之一，选择刀具经济性也是刀具材料的重要指标之一，选择刀具时，要时，要考虑经济效果考虑经济效果，以降低生产成本。，以降低生产成本。（1）刀具材料发展结合本国资源，资源丰富，则成）刀具材料发展结合本国资源，资源丰富，则成本极低；本极低；（2）有的刀具材料（超硬刀具材料）虽然单件成本）有的刀具材料（超硬刀具材料）虽然单件成本贵，但寿命长，分摊到每个零件的成本不一定高，贵，但寿命长，分摊到每个零件的成本不一定高，

6、要注重经济效益。要注重经济效益。8刀具材料的发展与切削加工高速化的关系切削速度（m/min）200010005002001005020101800 1850 1900 1950 2000 年代碳素工具钢合金工具钢WC系硬质合金高速钢WC-TiC系硬质合金涂层硬质合金TiAlN涂层硬质合金DLC涂层硬质合金TiC-TiN金属陶瓷聚晶立方氮化硼 （PCBN）陶瓷聚晶金刚石（PCD）9工具钢工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）硬质合金、硬质合金、陶瓷、陶瓷、金刚石金刚石（天然和人造）（天然和人造）立方氮化硼立方氮化硼等。等。碳素工具钢碳素工具钢(如如T10A

7、、T12A)及及合金工具钢合金工具钢(如如9SiCr、CrWMn)，因耐热性较差，因耐热性较差通常仅用于手工工具通常仅用于手工工具和切削速度较低的刀具和切削速度较低的刀具陶瓷、金刚石和立方氮化硼陶瓷、金刚石和立方氮化硼等目前仅用于较为等目前仅用于较为有限有限的场合的场合。l常用刀具材料常用刀具材料10 特点特点3.3GPa 分类分类 按制造工艺可分为按制造工艺可分为: : 熔炼高速钢、粉末冶金高速熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和表面涂层高速钢。钢和表面涂层高速钢。普通高速钢普通高速钢和和高性能高速钢高性能高速钢。12（1）、钨钢：）、钨钢：W18Cr4V，此牌号国内普遍使用，性此牌号国内普遍使用，

8、性能稳定，刃磨、热处理工艺控制较方便，国外钨价高，能稳定，刃磨、热处理工艺控制较方便，国外钨价高，很少使用。很少使用。 简称：简称：W18、18%W、4% Cr、1%V 综合性能好，综合性能好，600，HRC48.5，用以制造各种复杂，用以制造各种复杂刀具。刀具。 特点：特点：（1）含钒少，磨削性能好。）含钒少，磨削性能好。 （2）碳化物含量高，塑性变形抗力较大。）碳化物含量高，塑性变形抗力较大。（3）强度和韧性，显得不够，适宜做小截面刀具。）强度和韧性，显得不够，适宜做小截面刀具。（4）热塑性差，很难用作热成形法制造的刀具（如热）热塑性差，很难用作热成形法制造的刀具（如热轧钻头）。轧钻头）。

9、普通高速钢普通高速钢（含碳量（含碳量0.70.9%，6266 HRC）13（2）、钨钼钢）、钨钼钢 W6M05Cr4V2，为缺钨而产生为缺钨而产生简称：简称： （M2）优 点 ：优 点 ： （ 1） 合 金 元 素 少 ， 减 少 了 碳 化 物 数 量） 合 金 元 素 少 ， 减 少 了 碳 化 物 数 量 及分布不均匀性，有利于提高高温塑性、抗弯强度、及分布不均匀性，有利于提高高温塑性、抗弯强度、冲击韧性，抗弯强度比冲击韧性，抗弯强度比 W18高高1015%，韧性高，韧性高5060%。 （2）可加大截面刀具，可做尺寸较大，承）可加大截面刀具，可做尺寸较大，承 受冲击力较大的刀具。受冲击力

10、较大的刀具。缺点：缺点：淬火温度范围窄，脱碳，过热敏感性淬火温度范围窄，脱碳，过热敏感性 大，大，主要用于热轧刀具（热轧麻花钻）主要用于热轧刀具（热轧麻花钻）通用型高速钢主要用于通用型高速钢主要用于一般材料的一般材料的常规加工常规加工，速度，速度不高于不高于50m/min.14高性能高速钢高性能高速钢 高性能高速钢是指在高性能高速钢是指在普通型高速钢普通型高速钢中增加中增加碳、钒、钴碳、钒、钴或铝或铝等合金元素，使其等合金元素，使其常温硬度常温硬度可达可达6770HRC，耐耐磨性与热稳定性磨性与热稳定性进一步提高。进一步提高。典型牌号有：典型牌号有：W6Mo5Cr4V2Co8 、 W6Mo5C

11、r4V2Al 。主要用于主要用于加工不锈钢、高温合金、钛合金、耐热钢加工不锈钢、高温合金、钛合金、耐热钢和和高强度钢等难加工材料高强度钢等难加工材料，加工普通材料可达，加工普通材料可达90m/min.（1 1）高碳高速钢）高碳高速钢 含碳量提高到含碳量提高到0.91.05%，其典型牌号为，其典型牌号为95W18Cr4V。由于含碳量提高，使钢中的。由于含碳量提高，使钢中的合金元素全部形合金元素全部形成碳化物成碳化物，从而，从而提高钢的硬度、耐磨性和耐热性提高钢的硬度、耐磨性和耐热性，但其，但其强强度和韧性略有下降度和韧性略有下降。（2 2）高钒高速钢）高钒高速钢 含钒量提高到含钒量提高到35%，

12、其典型牌号为，其典型牌号为W12Cr4V4Mo。由于碳化钒量的增加，。由于碳化钒量的增加，提高了钢的耐磨性提高了钢的耐磨性，一般用于一般用于切削高强度钢切削高强度钢。但此种钢。但此种钢刃磨比普通高速钢困难刃磨比普通高速钢困难。（3 3）钴高速钢）钴高速钢 其典型牌号为其典型牌号为W2Mo9CrVCo8，普通高速钢，普通高速钢中加入钴，从而中加入钴，从而提高了钢的高温硬度和抗氧化能力提高了钢的高温硬度和抗氧化能力，它有，它有良好的良好的综合性能综合性能，用于切削，用于切削高温合金、不锈钢等难加工材高温合金、不锈钢等难加工材料效果很好料效果很好。钴高速钢在国外使用较多，我国。钴高速钢在国外使用较多

13、，我国钴原料价格钴原料价格较贵，使用量尚不多较贵，使用量尚不多。16（4 4）铝高速钢）铝高速钢 其典型牌号为其典型牌号为W6Mo5Cr4V2Al，普通高速钢中加入少量的普通高速钢中加入少量的铝铝，从而提高了钢的，从而提高了钢的耐耐热性热性和和耐磨性耐磨性，它是我国独创的新型高速钢，有，它是我国独创的新型高速钢，有良好的良好的综合性能综合性能。它达到了钴高速钢的切削性能，。它达到了钴高速钢的切削性能，可加工性好可加工性好，价格低廉价格低廉，与普通高速钢的价格接，与普通高速钢的价格接近。但近。但刃磨性差，热处理工艺要求较严格刃磨性差，热处理工艺要求较严格。粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢 粉末冶金高

14、速钢是用粉末冶金高速钢是用高压氩气高压氩气或或纯氮气纯氮气雾雾化化熔融的高速钢钢水熔融的高速钢钢水而得到细小的高速钢而得到细小的高速钢粉粉末末，然后再，然后再热压锻轧热压锻轧制成。制成。 适用于制造适用于制造精密刀具精密刀具、大尺寸大尺寸( (滚刀、插齿滚刀、插齿刀刀) )刀具、复杂成形刀具、拉刀等。刀具、复杂成形刀具、拉刀等。涂层高速钢涂层高速钢。 是采用物理气相沉积（是采用物理气相沉积（PVD）方法，刀具表面生成）方法，刀具表面生成TiN，其厚度一般为，其厚度一般为28 m。p特点：特点：切削力、切削温度约下降切削力、切削温度约下降25%，切削速度、，切削速度、进给量和刀具寿命显著提高。进

15、给量和刀具寿命显著提高。p适合在适合在钻头、丝锥、成形铣刀和切齿刀具钻头、丝锥、成形铣刀和切齿刀具上应用。上应用。1920牌号牌号常温硬常温硬度度/HRC/HRC抗弯强抗弯强度度/GPa/GPa冲击韧冲击韧性性/ /MJ/ m2高温硬度高温硬度/HRC/HRC500C C600C CW18Cr4V2W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4VCo8W6Mo5Cr4V2Al636663666668676933.43.543.02.93.90.180.320.30.40.30.230.3565556-6048.54748545521通用型高速钢通用型高速钢 ： 不适合不适合高速切削高速切削和和硬的材料切

16、削硬的材料切削。 高性能高速钢高性能高速钢： 加工奥氏体不锈钢、高温合金、加工奥氏体不锈钢、高温合金、 钛合金、超高强度钢等难加工材料钛合金、超高强度钢等难加工材料。 提示提示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类别类别牌牌 号号主主 要要 用用 途途普通普通高速钢高速钢W18Cr4V广泛用于制造加工一般广泛用于制造加工一般钢材和铸铁钢材和铸铁的钻头、的钻头、铰、铣刀、拉刀、丝锥、齿轮刀具等铰、铣刀、拉刀、丝锥、齿轮刀具等整体刀整体刀具具。切削速度低。切削速度低。W6Mo5Cr4V2用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的刀具，如轧制钻头等，

17、刀具，如轧制钻头等，用于加工奥氏体不锈用于加工奥氏体不锈钢、高温合金、钛合金。钢、高温合金、钛合金。高高性性能能高高速速钢钢高矾高矾W12Cr4V4 Mo用于制造形状简单，对耐磨性要求较高的刀用于制造形状简单，对耐磨性要求较高的刀具具超硬超硬W6Mo5Cr4V2Al用于制造用于制造复杂刀具复杂刀具和和难加工材料难加工材料用的刀具用的刀具W10Mo4Cr4V3Al耐磨性好，用于制造耐磨性好，用于制造加工高强度耐热钢的刀加工高强度耐热钢的刀具具W6Mo5Cr4V5SiNbAl用于制造形状简单的刀具，如用于制造形状简单的刀具，如加工铁基高温加工铁基高温合金的钻头合金的钻头W2Mo9Cr4VCo8（M

18、42）用作难加工材料的刀具，因其磨削性好可作用作难加工材料的刀具，因其磨削性好可作复杂刀具，价格昂贵复杂刀具，价格昂贵 23是用具有是用具有高耐磨性高耐磨性和和高耐热性高耐热性的的金属碳化物粉末金属碳化物粉末(WC、TiC、TaC、 NbC等等) )金属粘接剂金属粘接剂 ( (Co、Ni等等) ) 高压高压成形成形后后高温高温烧结烧结而成。而成。iaoi抗抗振动性能差振动性能差24硬质合金可分为硬质合金可分为K、P、M三个主要类别三个主要类别K类硬质合金类硬质合金(旧牌号旧牌号YG类类) P类硬质台金类硬质台金(旧牌号旧牌号YT类类) M类硬质合金类硬质合金(旧牌号旧牌号YW类类) 分类分类2

19、5钨钴类硬质合金钨钴类硬质合金 YG 牌 号应 用 范 围YG3X铸铁、有色金属及其铸铁、有色金属及其合金和合金淬火钢合金和合金淬火钢高速精加工高速精加工YG3铸铁、有色金属及其合金铸铁、有色金属及其合金精加工、半精加工精加工、半精加工，不能承受冲击载荷不能承受冲击载荷YG6X普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工、半精加工精加工、半精加工YG6铸铁、有色金属及其合金的铸铁、有色金属及其合金的连续切削时的连续切削时的粗加工、粗加工、间断切削时的间断切削时的半精加工半精加工YG8铸铁、有色金属及合金、非金属材料铸铁、有色金属及合金、非金属材料粗加工粗加工，主要用于，主

20、要用于断续切削断续切削抗弯抗弯强度强度、韧性韧性、进给进给量量 硬度硬度、耐磨耐磨性、性、切削切削速度速度常用硬质合金的牌号及其应用范围常用硬质合金的牌号及其应用范围钨钛钴类硬质合金钨钛钴类硬质合金 长切屑的长切屑的 牌牌 号号应应 用用 范范 围围YT30碳素钢、合金钢的碳素钢、合金钢的精加工精加工YT15碳素钢、合金钢在连续切削时的碳素钢、合金钢在连续切削时的粗加工、半精加工粗加工、半精加工，亦可用于断，亦可用于断续切削时的续切削时的精加工精加工YT14同同YT15YT5碳素钢、合金钢的碳素钢、合金钢的粗加粗加工，也可以用于工，也可以用于断续切削断续切削YW1高温合金、高锰钢、不锈钢等难加

21、工材料及普通钢料、铸铁、高温合金、高锰钢、不锈钢等难加工材料及普通钢料、铸铁、有色金属及其合金的有色金属及其合金的半精加工和精加工半精加工和精加工YW2高温合金、高锰钢、不锈钢等难加工材料及普通钢料、铸铁、高温合金、高锰钢、不锈钢等难加工材料及普通钢料、铸铁、有色金属及其合金的有色金属及其合金的粗加工和半精加工粗加工和半精加工抗抗弯弯强强度度、韧韧性性进进给给量量 硬度硬度、耐磨耐磨性、性、切削切削速度速度抗弯抗弯强度强度、韧性韧性、进给进给量量 硬度硬度、耐磨耐磨性、性、切削切削速度速度常用硬质合金的牌号及其应用范围常用硬质合金的牌号及其应用范围钨钛钽（铌）类硬质合金钨钛钽（铌）类硬质合金

22、牌号：牌号： 特点：特点：用途用途镍钼钛类硬质合金镍钼钛类硬质合金YN类（类（TiCNiMo）牌号：牌号： 30特特 点：点：外硬内韧，耐磨性、耐热性、抗氧化性和抗外硬内韧，耐磨性、耐热性、抗氧化性和抗粘结性粘结性，但锋利性、抗剥落性和抗崩刃性，但锋利性、抗剥落性和抗崩刃性，成本，成本比较高。比较高。 在韧牲较好的在韧牲较好的刀具基体刀具基体上，涂覆一层耐磨上，涂覆一层耐磨性好的性好的难熔金属化合物难熔金属化合物，既能提高刀具材料的，既能提高刀具材料的耐磨性耐磨性，又不降低其韧性。，又不降低其韧性。涂层方法：涂层方法：化学气相沉积法（化学气相沉积法（CVD法，法，1000）和和物理气相沉积法物

23、理气相沉积法（PVD法，法，500）。：TiC、TiN、Al203及其复合材料及其复合材料等等, , 涂层厚度随刀具材料不同而异。涂层厚度随刀具材料不同而异。31 陶瓷刀具是以陶瓷刀具是以氧化铝氧化铝（Al2O3）或以）或以氮化硅氮化硅（Si3N4）为基体，添加少量金属在高温下为基体，添加少量金属在高温下烧结烧结而成的。而成的。特点：特点： 高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。常温硬度达常温硬度达9195HRC，可以切，可以切削削60HRC以上的硬材料。以上的硬材料。 高的耐热性。高的耐热性。高温下强度、韧性降低较少。高温下强度、韧性降低较少。 高的化学稳定性。高的化学稳定性。在高温下有较好的抗氧

24、化、抗黏在高温下有较好的抗氧化、抗黏结性能。结性能。 低的摩擦因数。低的摩擦因数。切屑不易粘刀，不易产生积屑瘤。切屑不易粘刀，不易产生积屑瘤。 强度和韧性低。强度和韧性低。承受冲击载荷的能力较差。承受冲击载荷的能力较差。 热导率低。热导率低。抗热冲击性能较差。抗热冲击性能较差。32 可加工硬度高达可加工硬度高达65HRC的高硬度难加工；的高硬度难加工；可进行扒荒粗车及铣、刨等大冲击间断切削；可进行扒荒粗车及铣、刨等大冲击间断切削；刀具寿命可提高几倍至几十倍；刀具寿命可提高几倍至几十倍；切削效率提高切削效率提高310倍倍，可实现以车铣代磨。，可实现以车铣代磨。 与传统硬质合金相比，有下列优点：与

25、传统硬质合金相比，有下列优点：用途：用途：适用于适用于高速精细加工高速精细加工硬材料硬材料，新型的陶瓷刀具也，新型的陶瓷刀具也能半精、粗加工多种难加工材料。能半精、粗加工多种难加工材料。 33立方氮化硼立方氮化硼（CBN）是一种人工合成的新型刀具材是一种人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化料，它由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化而成。而成。特点：特点：它有很高的硬度及耐磨性（它有很高的硬度及耐磨性（7000HV）；）； 可耐可耐13001500的高温，热稳定性好；的高温，热稳定性好； 化学惰性大，与铁系金属在化学惰性大，与铁系金属在1300时不易时不易 起化

26、学反应；起化学反应； 导热性好，摩擦系数低。导热性好，摩擦系数低。用途：用途：）可用于冷硬铸铁、淬硬钢的粗车和精车加工。）可用于冷硬铸铁、淬硬钢的粗车和精车加工。）高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其它难加工）高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其它难加工材料的高速切削材料的高速切削34 聚晶立方氮化硼聚晶立方氮化硼(PCBN)是由是由CBN作为主要成分作为主要成分与结合剂在高温高压下烧结而成的聚晶体，结合与结合剂在高温高压下烧结而成的聚晶体，结合剂主要有金属型剂主要有金属型(以以CO、Ni为代表为代表)或陶瓷型或陶瓷型(以以TiC、TiN、Al2O3为代表为代表)。特点：特点：1. 1. 具有较高

27、的硬度和耐磨性具有较高的硬度和耐磨性 硬度一般为硬度一般为30005000HV。在切削耐磨材料时其耐磨。在切削耐磨材料时其耐磨性是硬质合金刀具的性是硬质合金刀具的50倍、涂层硬质合金刀具的倍、涂层硬质合金刀具的30倍、倍、陶瓷刀具的陶瓷刀具的25倍。倍。 353. 3. 具有优良的化学稳定性具有优良的化学稳定性 CBN的化学惰性特别大，在的化学惰性特别大，在12001300时也不时也不与铁系材料发生化学反应，在中性、还原性的气体与铁系材料发生化学反应，在中性、还原性的气体中，对酸、碱都是稳定的；其对各种材料的粘结、中，对酸、碱都是稳定的；其对各种材料的粘结、扩散作用比硬质合金小得多，因此扩散作

28、用比硬质合金小得多，因此PCBN刀具刀具特别适特别适合加工钢铁材料合加工钢铁材料。 2. 2. 具有很高的热稳定性具有很高的热稳定性 PCBN在在800时的硬度还时的硬度还高于高于陶瓷和硬质合金陶瓷和硬质合金的的常温硬度。常温硬度。 因此因此PCBN刀具适于刀具适于加工淬硬钢、铸铁、高温合金加工淬硬钢、铸铁、高温合金钢等高硬度耐磨材料钢等高硬度耐磨材料。36 金刚石是碳的同素异形体，是目前最硬的物质，其显微硬度金刚石是碳的同素异形体，是目前最硬的物质，其显微硬度达达10000HV。（1）天然单晶金刚石刀具）天然单晶金刚石刀具 主要用于非铁材料及非金属的精密加工。主要用于非铁材料及非金属的精密加

29、工。特点：特点：单晶金刚石结晶界面有一定的方向，不同晶面上硬度单晶金刚石结晶界面有一定的方向，不同晶面上硬度与耐磨性有较大的差异，与耐磨性有较大的差异，刃磨时须注意选择刃磨平面刃磨时须注意选择刃磨平面。（2）人造聚晶金刚石）人造聚晶金刚石 （PCD）人造金刚石是通过人造金刚石是通过合金触媒合金触媒的作用，在的作用，在高温高压高温高压下由下由石墨转化石墨转化而成。而成。特点：特点：人造聚晶金刚石人造聚晶金刚石抗冲击强度高抗冲击强度高，可选用较大的切削用，可选用较大的切削用量。结晶面无固定方向，可量。结晶面无固定方向，可自由刃磨自由刃磨。37（3）金刚石烧结体）金刚石烧结体 在硬质合金基体上烧结一

30、层约在硬质合金基体上烧结一层约0.5mm厚的聚晶金刚厚的聚晶金刚石。石。特点：特点：强度较好，能进行断续切削，可多次刃磨。强度较好，能进行断续切削，可多次刃磨。l主要用于主要用于有色金属的高速精细切削。有色金属的高速精细切削。l金刚石不是碳的稳定状态，金刚石不是碳的稳定状态，遇热易氧化和石墨化遇热易氧化和石墨化，用金刚石刀具进行切削时须对用金刚石刀具进行切削时须对切削区进行强制冷却切削区进行强制冷却。l金刚石刀具金刚石刀具不宜加工铁族元素不宜加工铁族元素，因为金刚石中的碳，因为金刚石中的碳原子和铁族元素的亲和力强，刀具寿命低。原子和铁族元素的亲和力强，刀具寿命低。 常用刀具材料可切削的主要工件

31、材料常用刀具材料可切削的主要工件材料 刀具材料刀具材料结构钢结构钢合金钢合金钢铸铁铸铁淬硬钢淬硬钢冷硬铸冷硬铸铁铁镍基高镍基高温合金温合金钢钢钛合金钛合金铜铝等铜铝等有色合有色合金金非金属非金属 高速钢高速钢 硬硬质质合合金金K类类(YG) P类类(YT) M类类(YW) 涂层硬质合金涂层硬质合金 Ti(N) 基硬质基硬质合金合金 陶瓷陶瓷Al2O3基基 Si3N4基基 超硬超硬 材料材料金刚石金刚石 立方氮立方氮化硼化硼 39 应当指出，加工一般材料大量使用的仍是应当指出，加工一般材料大量使用的仍是普通高普通高速钢及硬质合金速钢及硬质合金，只有在加工难加工材料时，才考只有在加工难加工材料时，

32、才考虑选用虑选用新牌号合金或高性能高速钢新牌号合金或高性能高速钢，在加工高硬度，在加工高硬度材料或精密加工时，才考虑选用材料或精密加工时，才考虑选用超硬材料超硬材料。在熟悉工件与刀具材料特性的基础上，使被选用的在熟悉工件与刀具材料特性的基础上，使被选用的刀具材料刀具材料与与工件材料相互工件材料相互“匹配匹配”。 既做到充分发挥刀具特性，又能较经济的满足既做到充分发挥刀具特性，又能较经济的满足加工要求加工要求。40l刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？能？l 高速钢和硬质合金各主要用来制造哪些刀高速钢和硬质合金各主要用来制造哪些刀具？具？l 粗、精加工钢料

33、和铸铁时，各应选择什么粗、精加工钢料和铸铁时，各应选择什么牌号的普通硬质合金？为什么牌号的普通硬质合金？为什么? ?41 磨料、粒度、结磨料、粒度、结合剂、硬度、合剂、硬度、 组织、及形状组织、及形状尺寸尺寸3.3.4 磨料与磨具磨料与磨具42是构成砂轮的主要成分是构成砂轮的主要成分, ,直接担负切削直接担负切削工作。工作。磨料磨料1 1磨料磨料磨料应具备的特点：磨料应具备的特点：l具有具有高硬度高硬度、高耐热性高耐热性和一定的和一定的韧性韧性，l在磨削过程中受力破碎后在磨削过程中受力破碎后还要能还要能形成锋利形成锋利的的几何形状几何形状。l磨料的种类分为磨料的种类分为: : 氧化物系氧化物系

34、、碳化物系碳化物系和和超硬磨料系超硬磨料系43表表3-3 磨料的特性和使用范围磨料的特性和使用范围44氧化物系氧化物系碳化物系碳化物系超硬材料超硬材料棕刚玉棕刚玉白刚玉白刚玉普通钢材普通钢材淬火钢淬火钢 、高速钢高速钢黑碳化硅黑碳化硅绿碳化硅绿碳化硅铸铁、有色金属铸铁、有色金属硬质合金等硬脆硬质合金等硬脆材料材料人造金刚石人造金刚石立方氮化硼立方氮化硼高硬材料高硬材料难加工材料难加工材料4546即磨料颗粒的大小即磨料颗粒的大小, 对加工表面粗糙度和磨削对加工表面粗糙度和磨削生产率影响较大生产率影响较大。分为两个级别：分为两个级别：2.粒度 磨粒磨粒（40m） 微粉微粉（40m）每英寸筛网长度上

35、的筛孔数表示每英寸筛网长度上的筛孔数表示以颗粒最大尺寸的微米数表示以颗粒最大尺寸的微米数表示（表（表3 34 4）常用粒度及使用范围）常用粒度及使用范围 类类别别粒度粒度颗粒尺寸颗粒尺寸 (m)应用范围应用范围 微微粉粉W40W2840282820珩磨珩磨研磨研磨W20W1420141410研磨研磨超精加工超精加工超精磨削超精磨削W10W510753.5研磨研磨超精加工超精加工镜面磨削镜面磨削类类别别 粒度粒度颗粒尺寸颗粒尺寸 (m)应用范围应用范围 磨磨粒粒12#36#20001600500400荒磨荒磨打毛刺打毛刺46#80#400315200160粗磨粗磨半精磨，半精磨，精磨精磨100#

36、 280#1601255040精磨，精磨，珩磨珩磨 磨削磨削硬度低硬度低、塑性大塑性大的工件材料的工件材料和和磨削面积较大磨削面积较大时时，为避免砂轮堵塞，可采用，为避免砂轮堵塞，可采用粗粒度粗粒度的的砂轮砂轮 。48将磨粒粘结成有一定将磨粒粘结成有一定强度强度和和形形状状的砂轮的砂轮分为：分为：3.结合剂陶瓷结合剂陶瓷结合剂树脂结合剂树脂结合剂橡胶结合剂橡胶结合剂金属结合剂金属结合剂结合剂的作用结合剂的作用49（表（表3 38 8）常用结合剂的性能及选用）常用结合剂的性能及选用 结结合合剂剂代代号号特特 性性适用范围适用范围陶陶瓷瓷V耐热，耐蚀，气孔多，耐热，耐蚀，气孔多，易保持轮廓，易保持

37、轮廓，弹性差弹性差V 轮轮 35m/s 的磨削，的磨削，最常用，适于各类磨最常用，适于各类磨削削;树树脂脂B弹性好，强度比弹性好，强度比V高，高，耐热性差耐热性差V 轮轮 50m/s 的高速磨削，的高速磨削，能制成薄片砂轮切断，开槽能制成薄片砂轮切断，开槽,刃磨刀具、高精度磨削。刃磨刀具、高精度磨削。橡橡胶胶R弹性更好，强度更高，弹性更好，强度更高，气孔少，气孔少，耐热性差耐热性差适用于切断，开槽，适用于切断，开槽，及作无心磨的导轮及作无心磨的导轮青青铜铜J强度最高，型面保持性强度最高，型面保持性好，磨耗少，好，磨耗少，自锐性差自锐性差适用于金刚石砂轮适用于金刚石砂轮50磨粒在磨削力的作用下从

38、砂轮表面脱落的难易程度磨粒在磨削力的作用下从砂轮表面脱落的难易程度反映了磨粒与粘合剂的粘结强度和自砺性。反映了磨粒与粘合剂的粘结强度和自砺性。4. 硬度砂轮硬度高砂轮硬度高磨未淬硬钢磨未淬硬钢 LN 磨淬硬钢磨淬硬钢 HK磨硬质合金磨硬质合金 HJ 精密磨精密磨 KL超软超软软软中软中软中中中硬中硬硬硬超硬超硬DEFGHJKLMNP QRS TY砂轮硬度低砂轮硬度低 磨粒易脱落磨粒易脱落磨粒不易脱落磨粒不易脱落51工件工件硬度较低硬度较低时，应选用较时，应选用较硬硬的砂轮；的砂轮；砂轮与工件砂轮与工件接触面较大接触面较大时，选用时，选用较软较软的砂轮；的砂轮；磨磨薄壁件薄壁件及及导热性差导热性

39、差的工件时选用的工件时选用较软较软的砂轮；的砂轮；精磨和成形磨时，应选用精磨和成形磨时，应选用较硬较硬的砂轮；的砂轮；砂轮粒度号大时，应选用砂轮粒度号大时，应选用较软较软的砂轮。的砂轮。砂轮硬度选择原则砂轮硬度选择原则 ：52组织组织磨料、结合剂、气孔三者之间的比例关系磨料、结合剂、气孔三者之间的比例关系磨料所占比例越大，磨料所占比例越大，组织越紧密，气孔少组织越紧密，气孔少 反之，反之，组织疏松，组织疏松， 气孔多气孔多5.组织 组织号越大组织号越大磨粒所占体积越小磨粒所占体积越小砂轮越疏松砂轮越疏松气孔气孔就越多就越多砂轮不易被切屑堵塞砂轮不易被切屑堵塞冷却液或空气带入磨冷却液或空气带入磨

40、削区削区散热条件改善。散热条件改善。53 砂轮砂轮组织的选择：组织的选择：通常粗磨和磨削较软金属时，砂轮易堵塞，通常粗磨和磨削较软金属时，砂轮易堵塞，应选应选用疏松组织用疏松组织的砂轮；的砂轮；成型磨削和精密磨时，为保持砂轮的几何形状和成型磨削和精密磨时，为保持砂轮的几何形状和得到较好的粗糙度，应选用得到较好的粗糙度，应选用较紧密组织较紧密组织的砂轮；的砂轮；磨削机床导轨和硬质合金工具时，为减少工件热磨削机床导轨和硬质合金工具时，为减少工件热变形，避免烧伤裂纹，宜采用变形，避免烧伤裂纹，宜采用较疏松组织较疏松组织的砂轮；的砂轮；磨削热敏性大的材料、有色金属、非金属材料宜磨削热敏性大的材料、有色

41、金属、非金属材料宜采用大于采用大于12#组织组织的砂轮。的砂轮。 54砂轮名称砂轮名称代号代号断断 面面 简简 图图基基 本本 用用 途途平形砂轮平形砂轮P根据不同尺寸，分别用于外圆磨、内圆根据不同尺寸，分别用于外圆磨、内圆磨、平面磨、无心磨、工具磨和砂轮机磨、平面磨、无心磨、工具磨和砂轮机上上双斜边砂轮双斜边砂轮PSX主要用于磨主要用于磨齿轮齿面齿轮齿面和磨单线和磨单线螺纹螺纹双面凹砂轮双面凹砂轮PSA主要用于外圆磨削和刃磨刀具，还可用主要用于外圆磨削和刃磨刀具，还可用作无心磨的磨轮和导轮作无心磨的磨轮和导轮薄片砂轮薄片砂轮PB主要用于切断和开槽等主要用于切断和开槽等筒形砂轮筒形砂轮N用于立

42、式平面磨床用于立式平面磨床 6. 6. 砂轮的形状、用途及选择砂轮的形状、用途及选择55砂轮名称代号断 面 简 图基 本 用 途杯形砂轮B B主要用其端面刃磨刀具，也可用圆周磨平面和内孔碗形砂轮BWBW通常用于刃磨刀具，也可用于磨机床导轨碟形砂轮D适于磨铣刀、绞刀、拉刀等，大尺寸的一般用于磨齿轮的齿面5657P-3005075-A60L5V-35m/sP砂轮形状代号：砂轮形状代号：平形砂轮平形砂轮砂轮的标志实例砂轮的标志实例：300 砂轮外径：砂轮外径：300mm50 厚厚 度：度：50mm75 内内 径：径：127mmA 磨磨 料：料：棕刚玉棕刚玉60 粒粒 度：度：60#L 硬硬 度：度：中软中软5 组组 织织 号：号：5号（中等）号（中等）V 结结 合合 剂：剂：树脂（树脂（V）35 最高线速度：最高线速度：35m/s工件材料的性质、要求的表面粗糙工件材料的性质、要求的表面粗糙度和金属磨除率。度和