机械制造工艺技术(刀具角度)课件

1、机械制造工艺技术机械制造工艺技术（1） 湖南大学湖南大学 鄢鄢 锉锉 1.1 基本定义基本定义 金属切削过程金属切削过程刀具从工件上切除多余的金属材料，使工件获刀具从工件上切除多余的金属材料，使工件获得规定的得规定的加工精度加工精度与与表面质量表面质量的过程的过程。 加工精度加工精度：尺寸、形状、位置精度。：尺寸、形状、位置精度。 表面质量表面质量：表面粗糙度、表面层的物理机械性能。：表面粗糙度、表面层的物理机械性能。 切削运动切削运动工件与刀具之间的相对运动（完成切削过程所需要工件与刀具之间的相对运动（完成切削过程所需要 的）的） 机械加工系统机械加工系统：机床、夹具、工件、刀具。：机床、夹

2、具、工件、刀具。 1.1.1 切削运动与切削用量切削运动与切削用量待加工表面待加工表面：工件上即将被切去金属层的表面（面积由大：工件上即将被切去金属层的表面（面积由大小）小） 加工表面加工表面：切削刃正在切削着的表面。：切削刃正在切削着的表面。 （待加工表面（待加工表面加工表面加工表面已加工表面）。已加工表面）。 已加工表面已加工表面：刀具切削后在工件上形成的新表面（面积由小：刀具切削后在工件上形成的新表面（面积由小大）。大）。 图图1.1 车削时的表面与切削运动车削时的表面与切削运动分析图分析图1.2中三种加工方法中的三个表面中三种加工方法中的三个表面图图1.2 刨、钻、铣削加工刨、钻、铣削

3、加工 1.1.1.1 切削运动切削运动切削运动切削运动分类：分类： 按运动形式分：按运动形式分：直线运动、回转运动。直线运动、回转运动。 按运动在切削加工中的作用分：按运动在切削加工中的作用分：主运动主运动、进给运动进给运动。 (1) 主运动主运动切削金属所必须的最主要的运动。切削金属所必须的最主要的运动。只有一个，且速度最快、消耗机床功率最多。只有一个，且速度最快、消耗机床功率最多。刀具与工件之间主要的相对运动。刀具与工件之间主要的相对运动。使刀具切削刃及其邻近的刀具表面切入工件材料。使刀具切削刃及其邻近的刀具表面切入工件材料。 使被切削层转变为切屑，从而形成工件的新表面。使被切削层转变为切

4、屑，从而形成工件的新表面。切削运动中，主运动切削运动中，主运动速度最高速度最高，消耗功率最多消耗功率最多。主运动主运动方向方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运动方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运动方向。切削速度切削速度Vc切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。(2) 进给运动进给运动使新的金属不断投入切削的运动。使新的金属不断投入切削的运动。有一个或多个，可为连续运动或间歇运动。有一个或多个，可为连续运动或间歇运动。机床进给运刀具与工件之间附加的相对运动。机床进给运刀具与工件之间附加的相对运动。配合主运动依次地或连续不断地切除切屑。配合主

5、运动依次地或连续不断地切除切屑。可由刀具完成可由刀具完成车削、工件完成车削、工件完成铣削铣削可以是间歇的可以是间歇的刨削、连续的刨削、连续的车削车削 进给运动进给运动方向方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给方向。切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给方向。 进给速度进给速度Vf切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度速度(3) 合成运动与合成运动速度合成运动与合成运动速度合成运动合成运动刀具切削刃上某一点相对工件的运动。刀具切削刃上某一点相对工件的运动。主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。合成运动合成

6、运动= =主运动主运动+ +进给运动。进给运动。合成切削速度：合成切削速度：fcevvv图图1.3 合成切削速度合成切削速度 主运动刨刀的直线运动 进给运动工件移动 进给运动车刀轴向运动主运动主运动砂轮旋转砂轮旋转 进给运动进给运动工件转动，砂轮轴向移动工件转动，砂轮轴向移动主运动主运动铣刀旋转铣刀旋转 进给运动进给运动工件移动工件移动主运动主运动刀具旋转（绕工件轴线）刀具旋转（绕工件轴线） 进给运动进给运动刀具径向移动刀具径向移动1.1.1.2 切削用量三要素：Vc、f、ap (1) 切削速度切削速度Vc切削加工时，切削刃上切削加工时，切削刃上选定选定点点相对于工件主运动的速度相对于工件主运

7、动的速度( (主运动的线速主运动的线速度度) )。 选定点选定点不同点，不同点，Vc c可能不同可能不同(取取MaxVc)。 主运动为回转运动时主运动为回转运动时：回目录页(m / )1000(m /min)1000ccdnvsdnv(2)进给速度、进给量和每齿进给量进给速度、进给量和每齿进给量进给速度进给速度Vf切削加工时，切削刃上切削加工时，切削刃上选定选定点点相对于工件进给运动的速度，或单位时间相对于工件进给运动的速度，或单位时间的进给量的进给量(mm/s或或mm/min)。进给量进给量f主运动每回转一周或每一行程主运动每回转一周或每一行程时工件和刀具沿进给运动方向的相对位移时工件和刀具

8、沿进给运动方向的相对位移(mm/r或或mm/双行程双行程)。每齿进给量每齿进给量fz每一个刀齿的进给量每一个刀齿的进给量(即后即后一个刀齿相对前一个刀齿的进给量，一个刀齿相对前一个刀齿的进给量，mm/z)。进给速度进给速度Vf、进给量进给量f、每齿进给量、每齿进给量fz之间的之间的关系关系回目录页nZfnfvzf图图1.4 周铣和端铣周铣和端铣(3)背吃刀量背吃刀量ap(切削深度切削深度)定义定义在垂直于主运动方向和进给运动方向在垂直于主运动方向和进给运动方向的工作平面内测量的刀具切削刃与工件切削的工作平面内测量的刀具切削刃与工件切削表面的接触长度表面的接触长度 (mm)。对车削、刨削，背吃刀

9、量对车削、刨削，背吃刀量ap等于工件上已加工等于工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离。表面和待加工表面间的垂直距离。车削时的背吃刀量车削时的背吃刀量ap钻削（盲孔）时的背吃刀量钻削（盲孔）时的背吃刀量ap回目录页)mm(2mwpdda)mm(2mpda mpl AVf at 图图1.5 车削外圆切削时间车削外圆切削时间faVQpCZ1000（mm3/min）1.1.2 刀具切削部分的基本定义刀具切削部分的基本定义 1.1.2.1刀具切削部分的构造要素刀具切削部分的构造要素刀具切削部分的基本形态：外圆车刀的切削部分刀具切削部分的基本形态：外圆车刀的切削部分前刀面前刀面Ar：切屑流过的表面切屑

10、流过的表面后刀面后刀面: 主后刀面主后刀面A：与工件上加工表面相对的刀具表与工件上加工表面相对的刀具表面。面。 副后刀面副后刀面：与工件上已加工表面相对的刀具与工件上已加工表面相对的刀具表面表面。切削刃：切削刃： 主切削刃主切削刃前刀面与主后刀面相交的锋边前刀面与主后刀面相交的锋边 切削刃切削刃前刀面与副后刀面相交的锋边前刀面与副后刀面相交的锋边。刀尖刀尖主、副切削刃相交的交点或一小段切削刃主、副切削刃相交的交点或一小段切削刃。回目录页外圆车刀构造外圆车刀构造回目录页图图1.6 外圆车刀切削部分构成外圆车刀切削部分构成回目录页1.1.2.2 刀具标注角度的参考系刀具标注角度的参考系 刀具刀具工

11、作角度工作角度刀具在使用状态下的角度刀具在使用状态下的角度( (与工与工件和具体切削运动有关）。件和具体切削运动有关）。刀具刀具标注角度标注角度刀具处于尚未使用状态下的角度刀具处于尚未使用状态下的角度( (刀具与工件和切削运动的关系尚未确定，即在刀具与工件和切削运动的关系尚未确定，即在假设的运动条件和刀具安装条件下确定的刀具角假设的运动条件和刀具安装条件下确定的刀具角度）。度）。假设运动条件：只考虑主运动影响，而不考虑进给运假设运动条件：只考虑主运动影响，而不考虑进给运动影响。动影响。假设安装条件：刀具标注角度的参考系的诸平面与刀假设安装条件：刀具标注角度的参考系的诸平面与刀具上便于制造、刃磨

12、和测量时定位与调整的具上便于制造、刃磨和测量时定位与调整的平面或轴平面或轴线线。车刀底面、车刀刀杆轴线、铣刀和钻头的轴线等车刀底面、车刀刀杆轴线、铣刀和钻头的轴线等刀具标注角度的用途：刀具的设计、制造、刃磨、测量刀具标注角度的用途：刀具的设计、制造、刃磨、测量用。用。回目录页刀具标注角度的参考系组成刀具标注角度的参考系组成 (1) 基面基面Pr通过切削刃上某通过切削刃上某选定点选定点，垂直于，垂直于假定主假定主运动方向运动方向的平面。的平面。图图1.7 车刀的基面车刀的基面图图1.8 钻头的基面钻头的基面回目录页(2) 切削平面Ps通过切削刃上某选定点，与主切削刃相切，并垂直于基面Pr的平面(

13、与工件上的加工表面相切的平面)，即由主切削刃与切削速度方向构成的平面。图图1.9 主剖面与法剖面参考系主剖面与法剖面参考系图图1.10 进给、背平面参考系进给、背平面参考系回目录页(3) 主剖面主剖面Po和和主剖面参考系主剖面参考系主剖面主剖面Po通过切削刃上某通过切削刃上某选定点选定点，并与主切削刃在基面并与主切削刃在基面Pr上的投影相垂直上的投影相垂直的平面的平面(Po同时垂直于同时垂直于 Pr和和Ps) 。主剖面参考系主剖面参考系: :由由Pr 、Ps和和Po构成的正交参考系。构成的正交参考系。图图1.9 主剖面与法剖面参考系主剖面与法剖面参考系回目录页(4) 法剖面法剖面Pn和和法剖面

14、参考系法剖面参考系法剖面法剖面Pn通过切削刃上某通过切削刃上某选定点选定点，且垂直于切削刃且垂直于切削刃的平面。的平面。法剖面参考系法剖面参考系: :由由Pr 、 Ps和和Pn构成的参考系构成的参考系(Pn不一定垂直于不一定垂直于Pr) 。图图1.9 主剖面与法剖面参考系主剖面与法剖面参考系回目录页(5)进给剖面进给剖面Pf和和背平面背平面Pp及其组成的及其组成的进给、背平面参考系进给、背平面参考系进给剖面进给剖面Pf通过切削刃上某通过切削刃上某选定点选定点，平行于进给运动方向平行于进给运动方向并垂直于基面并垂直于基面Pr的平面。的平面。背平面背平面Pp通过切削刃上某通过切削刃上某选定点选定点

15、，同时垂直于基面同时垂直于基面Pr和和Pf的平面。的平面。进给、背平面参考系进给、背平面参考系: :由由Pr 、 Pf和和Pp构成的正交参考系。构成的正交参考系。图图1.10 进给、背平面参考系进给、背平面参考系回目录页1.1.2.4 刀具的标注角度刀具的标注角度在刀具标注角度参考系中确定的刀具切削刃和刀面的方位角度。主剖面参考系(Pr、 Ps、 Po)里的标注角度及其定义：前角o在主剖面Po中测量的前刀面与基面Pr之间的夹角。它表征了前刀面的倾斜程度（“+”、“0”、“-”），副刃前角后角 o在主剖面Po中测量的后刀面与切削平面Ps之间的夹角。它表征了主后刀面的倾斜程度（“+” ），副刃后角

16、主偏角r在基面Pr中测量的主切削刃与进给运动方向的夹角（“+” ），副偏角刃倾角s在切削平面Ps中测量的主切削刃与基面Pr之间的夹角。它表征了主切削刃的倾斜程度（“+”、“0”、“-” ），副刃倾角 (o，s ) =前刀面的方位 (r ， o) =后刀面的方位 (r ，s ) =主切削刃的方位 与副切削刃及其相关前、后刀面关联的角度： o 、 o 、 r 、 s 外圆车刀独立的标注角度： o、 o 、 r 、 s 、 o 、 r 。 s三个刀面、两条刀刃、六个独立角度三个刀面、两条刀刃、六个独立角度回目录页刀具角度标注实例刀具角度标注实例刀具的派生角度：楔角楔角o在主剖面在主剖面Po中测量的前

17、刀面与后刀面之间的夹角中测量的前刀面与后刀面之间的夹角刀尖角刀尖角r在基面在基面Pr中测量的主切削刃与副切削刃之间的夹中测量的主切削刃与副切削刃之间的夹角。角。o=90-(o + o)r =180-( r + r )图图1.11 主剖面系标注的刀具角度主剖面系标注的刀具角度图图1.11 主剖面系标注的刀具角度主剖面系标注的刀具角度图图1.12 刀具角度大小刀具角度大小1.1.2.3 刀具工作角度的参考系刀具工作角度的参考系刀具工作角度的参考系刀具工作角度的参考系同时考虑主运动和进给运动的影响，即用同时考虑主运动和进给运动的影响，即用合成切削运动方向合成切削运动方向ve取代主运动方向取代主运动方

18、向vc，并考虑刀具实际安装位置所，并考虑刀具实际安装位置所确定的参考系。确定的参考系。(1)实际基面实际基面Pre通过切削刃上某通过切削刃上某选定点选定点，垂直于合成切削运动方向垂直于合成切削运动方向ve的平面。的平面。(2)实际切削平面实际切削平面Pse通过切削刃上某通过切削刃上某选定点选定点，并与工件上的实际加并与工件上的实际加工表面相切的平面工表面相切的平面。(3)实际主剖面实际主剖面Poe通过切削刃上某通过切削刃上某选定点选定点，同时垂直于，同时垂直于 Pre和和Pse的的平面。平面。刀具的工作角度刀具的工作角度由刀具工作角度参考系由刀具工作角度参考系(Pre 、 Pse 、 Poe)

19、所确定的所确定的刀具角度。刀具角度。分析图分析图1.13的刀具工作角度的刀具工作角度oe及其对加工的影响。及其对加工的影响。图图1.13 刀具的工作角度刀具的工作角度1.1.4 刀具工作角度刀具工作角度同时考虑主运动和进给运动（合成运动）同时考虑主运动和进给运动（合成运动）考虑刀具的实际安装情况。考虑刀具的实际安装情况。vfvc(通常情况通常情况) 刀具工作角度刀具工作角度刀具标注角度刀具标注角度(误差误差无需计算工作无需计算工作角度角度只有在刀具角度变化值较大时（如车螺纹、铲背、钻孔只有在刀具角度变化值较大时（如车螺纹、铲背、钻孔等），才需计算刀具工作角度等），才需计算刀具工作角度。1.1.

20、4.1 进给运动对工作角度的影响进给运动对工作角度的影响（1）横车横车(切断、切槽加工切断、切槽加工) oe o + oeo 合成切削速度角合成切削速度角。(vc与与ve之夹角之夹角) 可见可见：d= = oe ( oe有可能变为负值有可能变为负值)回目录页dfvvcftan图图1.14横向进给运动对工作角度的影响横向进给运动对工作角度的影响（2）纵车纵车(车螺纹或丝杠车螺纹或丝杠) 在工件进给剖面内的工作角度为在工件进给剖面内的工作角度为： fe f + fef 合成切削速度角合成切削速度角。上述角度变化换算至主剖面内，有上述角度变化换算至主剖面内，有： oe o +0 oeo 0 式中式中

21、回目录页dwfvvcftanrsintantan0图图1.15外圆车刀的工作角度外圆车刀的工作角度1.1.4.2 刀具安装对工作角度的影响刀具安装对工作角度的影响（1）刀尖安装高低刀尖安装高低对工作角度的影响对工作角度的影响回目录页图图1.16 刀尖安装高低对工作角度的影响刀尖安装高低对工作角度的影响由图由图1.16可以看出：在刀具背平面内，有可以看出：在刀具背平面内，有式中式中换算至工作主剖面内，有：换算至工作主剖面内，有：式中式中符号规定：当刀尖符号规定：当刀尖高于高于工件中心时，取上方符号；工件中心时，取上方符号； 当刀尖当刀尖低低于于工件中心时，取下方符号。工件中心时，取下方符号。注意

22、：注意：镗孔镗孔时，符号规定与外圆车削时，符号规定与外圆车削相反相反。回目录页rcostantan0pppepppe222tanhdhwpoooeoooe（2）刀杆安装倾斜对工作角度的影响刀杆安装倾斜对工作角度的影响 当车刀刀杆与进给运动方向不垂直（如车圆锥面）时，当车刀刀杆与进给运动方向不垂直（如车圆锥面）时，G进给运动方向的垂线与车刀刀杆中心线间的夹角。进给运动方向的垂线与车刀刀杆中心线间的夹角。符号规定：符号规定：当刀杆中心线向进给运动反方向倾斜时，取上方符号；当刀杆中心线向进给运动反方向倾斜时，取上方符号；反之，取下方符号。反之，取下方符号。回目录页GGrrerre图图1.17 刀杆中

23、心线不垂直于进给方向刀杆中心线不垂直于进给方向思考题：思考题：1、在正交平面参考系内绘出切断、镗孔时在正交平面参考系内绘出切断、镗孔时刀具的标注角度。刀具的标注角度。2、举例说明工作角度和标注角度有何区别举例说明工作角度和标注角度有何区别和联系？和联系？1.1.5 切削层参数与切削形式切削层参数与切削形式1.1.5.1 切削层切削层切削层切削层刀具正在切削的材料（金属）层。刀具正在切削的材料（金属）层。在基面在基面Pr内观察和测量切削层形状和尺寸。内观察和测量切削层形状和尺寸。 切削层参数：切削层参数：(1) 切削厚度切削厚度hD垂直于加工表面度量的切削层尺垂直于加工表面度量的切削层尺寸。寸。

24、外圆纵车外圆纵车(s0)时：时：(2) 切削宽度切削宽度bD沿加工表面度量的切削层尺寸。沿加工表面度量的切削层尺寸。外圆纵车外圆纵车(s0)时：时：回目录页cosDrhfrpDabsin/图图1.18 外圆纵车时切削层的参数外圆纵车时切削层的参数 图图1.19可见：当可见：当ap、f一定时，一定时，r=hD、bD。当主切削刃为曲线时，不同点的当主切削刃为曲线时，不同点的hD也不同也不同（图图1.20）。回目录页图图1.19 r不同时不同时hD、bD的变化的变化图图1.20 曲线切削刃工作时的曲线切削刃工作时的hD、bD回目录页1.2 刀具材料刀具材料刀具材料刀具材料是指刀具切削部分的材料（承受

25、切削压力、切削温度、是指刀具切削部分的材料（承受切削压力、切削温度、摩擦、振动）。刀具材料影响：摩擦、振动）。刀具材料影响： （1）切削加工生产率切削加工生产率（2）刀具耐用度刀具耐用度（3）刀具消耗和加工刀具消耗和加工（4）加工精度和表面质量加工精度和表面质量1.2.1 刀具材料应具备的性刀具材料应具备的性能能（1）高的高的硬度和耐磨性硬度和耐磨性：H刀具刀具H工件工件, ,常温硬度常温硬度HRC62。 耐磨性耐磨性抵抗磨损的能力。取决于硬质点的硬度、数量、大抵抗磨损的能力。取决于硬质点的硬度、数量、大小、分布状况。小、分布状况。（2）足够的足够的强度和韧性强度和韧性：以抵抗切削力冲击和振动

26、。：以抵抗切削力冲击和振动。（3）高的高的耐热性耐热性（热稳定性）（热稳定性）, ,耐热性（红硬性）耐热性（红硬性）刀具材料刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。（4）良好的良好的工艺性工艺性刀具材料的可加工性（切削加工性、铸造刀具材料的可加工性（切削加工性、铸造性、锻造性、焊接、热处理性能）性、锻造性、焊接、热处理性能）=便于制造便于制造。（5）良好的良好的经济性经济性（性价比高、本国资源、单件成本与多件效益）（性价比高、本国资源、单件成本与多件效益）（6）可可预测性预测性（适应自动化或柔性制造）（适应自动化或柔性制造）。回目录页1.

27、2.2 1.2.2 常用的刀具材料常用的刀具材料碳素工具钢碳素工具钢(T10A、T12A)、合金工具钢、合金工具钢(9SiCr、CrWMn等等)、高速钢、硬质合金高速钢、硬质合金、陶瓷、陶瓷、CBN、金刚石等。、金刚石等。1.2.2.1 高速钢高速钢加入较多钨、钼、铬、钒等合金元素的加入较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。高合金工具钢。n高速钢的特点高速钢的特点：较高的热稳定性：切削温度高达较高的热稳定性：切削温度高达500-650，与碳素工具，与碳素工具钢，合金工具钢相比，切削速度提高钢，合金工具钢相比，切削速度提高1-3倍，耐用度提高倍，耐用度提高10-40倍，可加工有色金属至高温

28、合金（范围广）。倍，可加工有色金属至高温合金（范围广）。高强度，韧性：抗弯强度为硬质合金的高强度，韧性：抗弯强度为硬质合金的2-3倍数，是陶瓷倍数，是陶瓷的的5-6倍，韧性比它们高几十倍。倍，韧性比它们高几十倍。一定的硬度一定的硬度（HRC63-70）：耐磨性好，适合各类切削刀：耐磨性好，适合各类切削刀具的要求，也可用于在刚性较差的机床上加工。具的要求，也可用于在刚性较差的机床上加工。刀具制造工艺简单：能锻造，制作形状复杂刀具，大型成刀具制造工艺简单：能锻造，制作形状复杂刀具，大型成型刀具（如钻头、丝锥、成型刀具、拉刀、齿轮刀具。型刀具（如钻头、丝锥、成型刀具、拉刀、齿轮刀具。材料性能较硬质合

29、金和陶瓷稳定，在自动机床上使用可靠。材料性能较硬质合金和陶瓷稳定，在自动机床上使用可靠。n高速钢的高速钢的分类分类按按用途用途：通用型高速钢、高性能高速钢。：通用型高速钢、高性能高速钢。按按制造工艺制造工艺：熔炼高速钢、粉末冶金高速钢。：熔炼高速钢、粉末冶金高速钢。1、通用型高速钢通用型高速钢（普通）：分钨钢，钨钼钢两类（普通）：分钨钢，钨钼钢两类(1)钨钢：钨钢：W18Cr4V（1841）此牌号国内普遍使用，性能稳定，此牌号国内普遍使用，性能稳定，刃磨、热处理工艺控制较方便，国外钨价高，很少使用。刃磨、热处理工艺控制较方便，国外钨价高，很少使用。 简称：简称：W18(18%、4% Cr、1%

30、V) 综合性能好，综合性能好，600，HRC48.5，用以制造各种复杂刀具。用以制造各种复杂刀具。优点：优点：1)淬火时过热倾向淬火时过热倾向小小。 2）含钒含钒少少，磨加工性好。，磨加工性好。 3）碳化物含量碳化物含量高高，塑性变形抗力较大。，塑性变形抗力较大。缺点：缺点：1）碳化物分布碳化物分布不均匀不均匀，剩余碳化物颗粒大，剩余碳化物颗粒大（最大最大30m），），影响薄刃刀具或小截面刀具的耐用度。影响薄刃刀具或小截面刀具的耐用度。 2）强度和韧性显得强度和韧性显得不够不够，30mm棒料棒料，抗弯强度，抗弯强度33.5GPa , ,而而6080mm棒料，抗弯强度为棒料，抗弯强度为22.3G

31、Pa ，对小截面，对小截面刀具，此时强度，韧性才较满意。刀具，此时强度，韧性才较满意。 3）热塑性热塑性差差，很难用作热成形法制造的刀具（如热轧钻，很难用作热成形法制造的刀具（如热轧钻头）。头）。（2）钨钼钢钨钼钢在钨钢中用钼取代部分钨而得到的高速钢。在钨钢中用钼取代部分钨而得到的高速钢。典型牌号：典型牌号： W6Mo5Cr4V2（6W、5%Mo、4%Cr、2V），），简称简称M2。优点：优点： 1）合金元素合金元素少少，减少了碳化物数量分布不均匀性，有利于提，减少了碳化物数量分布不均匀性，有利于提高高温塑性、抗弯强度、冲击韧性，抗弯强度比高高温塑性、抗弯强度、冲击韧性，抗弯强度比W18高高1

32、015% %，韧，韧性高性高5060%。 2）可加大截面刀具，可做尺寸较大，承受冲击力较大的刀具。可加大截面刀具，可做尺寸较大，承受冲击力较大的刀具。缺点：缺点： 淬火温度范围窄，脱碳，过热敏感性大，主要用于热轧刀具（麻淬火温度范围窄，脱碳，过热敏感性大，主要用于热轧刀具（麻花钻）花钻）回目录页2、高性能高速钢：高性能高速钢：在通用型高速钢中再增加在通用型高速钢中再增加C、V、Co、 Al等元素。等元素。耐热性好耐热性好(在在630650时时HRC60) 高热稳定性高速钢高热稳定性高速钢典型牌号：典型牌号：9W18Cr4V( (高碳高速钢高碳高速钢): ): C = =强度强度 ，韧性，韧性

33、。 W6MoCr4V3(高钒高速钢高钒高速钢): V =磨加工性磨加工性 。W6MoCr4V2Co8( (钴高速钢钴高速钢): ): Co =成本成本 。W2Mo9Cr4VCo8(超硬高速钢超硬高速钢): : V =磨加工性磨加工性 ，Co =成成本本 。比通用型高速钢具有更比通用型高速钢具有更好的切削性能好的切削性能，适合于奥氏体不锈钢、，适合于奥氏体不锈钢、高温合金、钍合金和高强度铡等高温合金、钍合金和高强度铡等难加工材料的加工难加工材料的加工。 3、粉末冶金高速钢：粉末冶金高速钢：采用粉末冶金方法，得到细小均匀采用粉末冶金方法，得到细小均匀 的碳的碳化物组织化物组织= = 机械性能机械性

34、能。性能：性能：强度和韧性高强度和韧性高, ,强度是熔炼高速钢的强度是熔炼高速钢的2 2倍，韧性是其倍，韧性是其2.5倍倍; ;磨磨加工性好加工性好; ;物理机械性能各向同性好，淬火变形小。耐磨性好：物理机械性能各向同性好，淬火变形小。耐磨性好： 2030。用途：用途：适合于制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具适合于制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具( (如滚刀等如滚刀等) )、精密刀具、复杂刀具、高压动载荷下使用的刀具等。精密刀具、复杂刀具、高压动载荷下使用的刀具等。高速钢的表面处理与涂层高速钢的表面处理与涂层（1）表面化学处理表面化学处理：提高刀具的切削性能：提高刀具的切削性能 氧氮化处

35、理：将刀具成品置于氨气和水蒸气的混和体中，氧氮化处理：将刀具成品置于氨气和水蒸气的混和体中，540560保温保温12小时，形成小时，形成0.003mmFe3O4氧化膜，内层为氧、氧化膜，内层为氧、氮、碳扩散层：厚氮、碳扩散层：厚0.03-0.05mm。HV1000以上，耐用度提高以上，耐用度提高60%-70%。（2）涂层涂层：物理气相沉积：物理气相沉积TiN涂层涂层 5 5 0 以 下 高 真 空 下 进 行 ， 钛 气 化 与 氮 反 应 ， 生 成以 下 高 真 空 下 进 行 ， 钛 气 化 与 氮 反 应 ， 生 成 T i N（0.002mm），），HRC80以上，切削力，切削温度下

36、降以上，切削力，切削温度下降25%，Vf提高提高一倍，耐用度显著提高。重磨后，性能仍优于普通高速钢。一倍，耐用度显著提高。重磨后，性能仍优于普通高速钢。回目录页1.2.2.2 硬质合金硬质合金由由难熔金属化合物难熔金属化合物(如如WC、TiC)和和金属粘结剂金属粘结剂 (Co)经粉经粉末冶金方法制造而成。末冶金方法制造而成。性能：性能：耐用度比高速钢耐用度比高速钢高高几十倍，切削速度比高速钢几十倍，切削速度比高速钢提高提高410倍。倍。硬度高：硬度高：HRA8993。耐热性好：工作温度可达到耐热性好：工作温度可达到8001000。耐磨性好。抗弯强度耐磨性好。抗弯强度，冲击韧性差。，冲击韧性差。

37、原因：原因：含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好的金属碳化物。定性好的金属碳化物。金属碳化物和金属粘结剂含量对硬质合金刀具性能的影金属碳化物和金属粘结剂含量对硬质合金刀具性能的影响：响：碳化物含量碳化物含量= 硬度硬度, , 抗弯强度抗弯强度。粘结剂含量粘结剂含量= 硬度硬度, , 抗弯强度抗弯强度 。回目录页硬质合金刀具分类硬质合金刀具分类(ISO)（1）YG(K)类类：WCCo类硬质合金类硬质合金性能：韧性性能：韧性，耐磨性，耐磨性，导热性导热性。典型牌号：典型牌号：YG6、YG8、YG3X、YG6X等。等。数字数字含含钴量钴量。钴量。

38、钴量 粗加工；含钴量粗加工；含钴量 精加工。精加工。X细晶粒细晶粒。适应适应加工加工：脆性材料脆性材料和和有冲击载荷的加工有冲击载荷的加工情况。情况。脆性材料脆性材料( (崩碎切屑崩碎切屑): ): 铸铁、有色金属及其合金、导热系数低的不锈钢铸铁、有色金属及其合金、导热系数低的不锈钢，如灰如灰铸铁、耐热合金、铜铝合金等铸铁、耐热合金、铜铝合金等有冲击载荷的加工有冲击载荷的加工：如铣削。：如铣削。（2）YT(P)类类：WCTiCCo类硬质合金类硬质合金性能：性能： TiC ,Co 硬度硬度、耐磨性、耐磨性、抗粘结扩散能力、抗粘结扩散能力、 抗氧化能力抗氧化能力、 抗弯强度抗弯强度、磨削性能、磨削

39、性能、导热系数、导热系数、 冲击韧性冲击韧性 。典型牌号：典型牌号：YT5、YT14、YT15、YT30等。等。 数字数字含含TiC量量，Co含量依次降低含量依次降低（10，8，6，4）。含钴量含钴量 粗加工；含钴量粗加工；含钴量 精加工。精加工。适应加工适应加工： 长切屑的塑性金属材料如普通碳钢、合金钢等长切屑的塑性金属材料如普通碳钢、合金钢等。注意注意: : Ti元素亲和力元素亲和力 粘刀粘刀 刀具磨损刀具磨损 YT类硬质合金类硬质合金，不适合于不适合于加工不锈钢和钛合金。加工不锈钢和钛合金。回目录页（3）YW(M)类类：WCTiCTaCCo类硬质合金类硬质合金性能性能： TaC (NbC

40、) 抗弯强度抗弯强度、疲劳强度、疲劳强度、冲击韧性、冲击韧性、 高温硬度高温硬度、强度、强度、抗氧化能力、抗氧化能力、耐磨性、耐磨性。典型牌号：典型牌号：YW1、YW2（前者（前者WC稍高，硬度也稍高）等。稍高，硬度也稍高）等。适应加工对象：适应加工对象： 具有较好的综合切削性能，适宜加工长切屑或短切屑的金属具有较好的综合切削性能，适宜加工长切屑或短切屑的金属材料，如普通碳钢、铸钢、冷硬铸铁、耐热钢、高锰钢、有色材料，如普通碳钢、铸钢、冷硬铸铁、耐热钢、高锰钢、有色金属等。金属等。YW(M)类硬质合金类硬质合金通用通用硬质合金。硬质合金。YG、YT、YW类硬质合金类硬质合金WC基基硬质合金。硬

41、质合金。YN类硬质合金类硬质合金TiC基基硬质合金。以硬质合金。以TiC为主（有些加碳或氮为主（有些加碳或氮化物）的化物）的TiCNiMo合金。合金。硬度高（达陶瓷水平），很高的耐磨性和抗月牙洼磨损能力，较硬度高（达陶瓷水平），很高的耐磨性和抗月牙洼磨损能力，较高的耐热性和抗氧化能力，化学稳定性好，与材料亲合力、摩高的耐热性和抗氧化能力，化学稳定性好，与材料亲合力、摩擦小，抗粘结力较强。擦小，抗粘结力较强。1.2.2.3 硬质合金硬质合金刀具刀具选用选用YG类类：主要加工铸铁、有色金属及非金属材料。：主要加工铸铁、有色金属及非金属材料。 切屑呈崩碎块粒，对刀具冲击大，切削力、切削热集中于刀尖切

42、屑呈崩碎块粒，对刀具冲击大，切削力、切削热集中于刀尖YG类类合金抗弯强度合金抗弯强度和冲击韧性较高，导热性较好，可和冲击韧性较高，导热性较好，可 切削崩刃，传出切削热，切削崩刃，传出切削热， 切削温度。切削温度。 低速中速范围切削，低速中速范围切削， YG类耐用度比类耐用度比YT类高。类高。 YG YG类类磨加工性磨加工性较好，可磨出较锐的刃，适合加工有色金属和纤维层压材料。较好，可磨出较锐的刃，适合加工有色金属和纤维层压材料。 因因YGYG类类耐热耐热性性1200）。切削速度快：比硬质合金高。切削速度快：比硬质合金高25倍。倍。化学稳定性好：与金属亲合力小，抗粘结、抗扩散能力好。化学稳定性好

43、：与金属亲合力小，抗粘结、抗扩散能力好。脆性大，抗弯强度脆性大，抗弯强度 ，冲击韧性，冲击韧性 = = 崩刃。崩刃。回目录页（3）金刚石金刚石 性能：硬度高性能：硬度高（HV10000），耐磨性好，耐磨性好； 刀具耐用度高：比硬质合金提高几倍至几百倍。刀具耐用度高：比硬质合金提高几倍至几百倍。可可用于加工高硬度、高用于加工高硬度、高耐磨性的材料（如硬质合金、陶瓷、高硅铝合金）。耐磨性的材料（如硬质合金、陶瓷、高硅铝合金）。 切削刃锋利切削刃锋利= 加工冷硬现象少。加工冷硬现象少。 摩擦系数小摩擦系数小=不产生粘结，不产生积屑瘤。不产生粘结，不产生积屑瘤。 热稳定性差热稳定性差=切削温度切削温度不宜于加工黑色金属。不宜于加工黑色金属。 强度低，脆性大强度低，脆性大=对振动敏感。对振动敏感。（4）立方氮化硼立方氮化硼（CBN）性能：性能： 硬度高硬度高（HV80009