机械制造技术 吉卫喜编 第一章 金属切削基本知识

1、金属切削加工的目的：金属切削加工的目的： 金属切削过程金属切削过程就是刀具从工件上切除多余的金属，使工件获得就是刀具从工件上切除多余的金属，使工件获得规定的加工精度与表面质量。规定的加工精度与表面质量。 金属切削加工要切除工件上多余的金属，金属切削加工要切除工件上多余的金属，形成已加工表面，必须具备两个基本条件：形成已加工表面，必须具备两个基本条件：切削切削运动运动(造型运动造型运动)和刀具和刀具(几何形态几何形态)。造型运动的造型运动的复杂程度将影响机床的结构。刀具的复杂程度将复杂程度将影响机床的结构。刀具的复杂程度将影响刀具刃磨制造的难易程度，同时也会促进刀影响刀具刃磨制造的难易程度，同时

2、也会促进刀具材料、刀具制造工艺的发展。具材料、刀具制造工艺的发展。+车+铣+刨+磨+镗第一节第一节 切削运动与切削要素切削运动与切削要素 一一. 切削运动切削运动切削切削运动运动主运主运动动进给运进给运动动 （1） 主运动主运动由机床或人力提供的刀具与由机床或人力提供的刀具与工件之间主要的相对运动工件之间主要的相对运动, , 它使刀具切削刃及其邻近的它使刀具切削刃及其邻近的刀具表面切入工件材料，使刀具表面切入工件材料，使被切削层转变为切屑被切削层转变为切屑, , 从而从而形成工件的新表面形成工件的新表面。在切削。在切削运动中，主运动速度最高、运动中，主运动速度最高、耗功最大，是切下切屑所必耗功

3、最大，是切下切屑所必须的基本运动须的基本运动。主运动方向主运动方向切削刃上选定点相对于工件切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运动方向。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切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速于工件的主运动的瞬时速度。度。切削刃上选定点相对于工件切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运动方向。的瞬时主运动方向。 切削刃上选定点相对切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速于工件的主运动的瞬时速度。度。主运动方向：主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬是指切削刃选定点相对于工件的瞬时主运动方向。时主运动方向。主运动速度：主运动速度：也就是切削速度，是指切削刃选定

4、也就是切削速度，是指切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，用点相对于工件的主运动的瞬时速度，用vcvc表示，表示， 单位：单位：m m/ /minmin（或或m m/ /s s）。）。 外圆车削时，切削速度的计算公式为：外圆车削时，切削速度的计算公式为：1000wcndv 刀具与工件之间附加的相对运动, 它配合主运动依次地或连续不断地切除切屑, 从而形成具有所需几何特性的已加工表面。 进给运动可由刀具完成(如车削)，也可由工件完成(如铣削)，可以是间歇的（如刨削）, 也可以是连续的（如车削）。 （2） 进给运动进给运动进给运动方向进给运动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

5、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速度。主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。（3）合成切削运动）合成切削运动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进给运动的瞬时速度。主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。+进给运动进给运动进给运动方向：进给运动方向：是指切削刃选定点相对于是指切削刃选定点相对于工件的瞬时进给运动方向。工件的瞬时进给运动方向。进给运动速度：进给运动速度：指切削刃选定点相对于工指切削刃选定点相对于工件进给运动的瞬时速度，用件进给运动的瞬时速度，用vf表示，单表示，单位常取为位常取为(mm / s)或或(mm / min)

6、 切削刃相对于工件的运动过程切削刃相对于工件的运动过程, , 就就是表面形成过程。是表面形成过程。在这个过程中在这个过程中, , 切削刃相对于工件切削刃相对于工件的运动轨迹面就是工件上的加工表面的运动轨迹面就是工件上的加工表面和已加工表面。和已加工表面。二、切削加工过程中的工件表面二、切削加工过程中的工件表面 车削加工是一种最常见的、典型的切削加工方法。车削加工过程中工件上有三个不断变化着的表面。（1）待加工表面待加工表面工件上待切除的表面。（2）已）已加工表面加工表面工件上经刀具切削后产生的新表面。（3）过渡表面）过渡表面工件上切削刃正在切削的表面。它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。

7、三、切削要素三、切削要素切削要素主要指控制切削过程的切削用量要素和在切削过程中由余量变成切屑的切削层参数。（1）切削用量要素）切削用量要素切削速度切削速度对切削运动定量描述的重要指标之一。外圆车削的切削速度为vc =dwn/1000进给量进给量是指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。 当主运动是回转运动时，进给量指工件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r； 当主运动是直线运动时，进给量指刀具或工件每往复直线运动一次，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/str或mm/单行程； 背吃刀量背吃刀量a ap p在基面上垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺寸,外圆车削: a

8、p(dw-dm)/2 v vc c、f f、a ap p 构成了普通外圆车削的构成了普通外圆车削的切削用量三要素切削用量三要素。材料切除率，用材料切除率，用Q Qz z表示表示三要素的乘积作为衡量指标，单位为mm3/min， Qz=1000vcfap1. 切削速度切削速度 v (m/s 或或 m/min) 主运动为旋转运动主运动为旋转运动 v =d n/1000 切削用量三要素切削用量三要素2. 进给量进给量 f (mm/r 或或 mm/双行程双行程) 进给速度进给速度 vf=n f = n fz z （mm/s 或或 mm/min)3. 背吃刀量背吃刀量（切削深度）（切削深度） ap 车削外

9、圆车削外圆时时 ap = (dw-dm)/2 钻孔时钻孔时 ap = dm/2 例题：例题： 车外圆时工件加工前直径为车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为，加工后直径为56mm，工件转速为，工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm，工件加工长度为工件加工长度为110mm。求。求v、f、ap解：解： v =dn/1000 = 624/1000 = 0.779 m/sf = vf /n = 2/4 = 0.5 mm/rap = (dw-dm)/2=(62-56)/2=3 mm（2 2）切削层参数切削层参数 切削层是指在切削过程中，切削层是指在切削过程中

10、，由刀具在切削部分的一个单一由刀具在切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工过渡表面的动作）所切除的工件材料层件材料层（图图1 12 2）。（2 2）切削层参数切削层参数切削层公称厚度切削层公称厚度h hD D 垂直于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。h hD Df fsinKsinKr r切削层公称宽度切削层公称宽度b bD D平行于正在加工的表平行于正在加工的表面（过渡表面）度量面（过渡表面）度量的切削层参数。的切削层参数。b bD Da ap psinKsinKr r切削

11、层公称横截面积切削层公称横截面积A AD D在切削层参数平面内在切削层参数平面内度量横截面积。度量横截面积。A AD Dh hD Db bD D= =a ap pf f切切削削层层参参数数切削层公称切削层公称厚度厚度hD在过渡表面法线方向测量的切削层尺寸，即相邻两过渡表面之间的在过渡表面法线方向测量的切削层尺寸，即相邻两过渡表面之间的距离。距离。hD反映了切削刃单位长度上的切削负荷。由图得：反映了切削刃单位长度上的切削负荷。由图得：hD=fsinkr其中：其中：hD切削层公称厚度，切削层公称厚度，(mm)；f进给量，进给量，(mm/r）；）；kr车刀主偏角，车刀主偏角，(。)。切削层公称切削层

12、公称宽度宽度bD 沿过渡表面测量的切削层尺寸。沿过渡表面测量的切削层尺寸。bD反映了切削刃参加切削的工作长反映了切削刃参加切削的工作长度。由图得：度。由图得：bD=ap/sinkr其中：其中：bD切削层公称宽度，切削层公称宽度，(mm)。切削层公称切削层公称横截面积横截面积AD切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积。由图得：切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积。由图得：AD=hD*bD=fsinkr*ap/sinkr=f*ap其中其中:AD切削层公称横截面积，切削层公称横截面积，(mm2)。第二节第二节 刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的几何参数一一 刀具的构成刀具的构成 由工作部分和非工作部

13、分构成。由工作部分和非工作部分构成。车刀的车刀的工作部分比较简单，只由切削部分构成，非工作部分比较简单，只由切削部分构成，非工作部分就是车刀的柄部工作部分就是车刀的柄部( (或刀杆或刀杆) )。不论刀。不论刀具结构如何复杂，就其单刀齿切削部分，都具结构如何复杂，就其单刀齿切削部分，都可以看成由外圆车刀的切削部分演变而来，可以看成由外圆车刀的切削部分演变而来，本节以外圆车刀为例来介绍其几何参数。本节以外圆车刀为例来介绍其几何参数。车刀切削部分的组成要素车刀切削部分的组成要素1、刀面前面主后面副后面(1)前面：前面： 直接作用于被切削的金属层，并控制切屑沿其排出的刀面。直接作用于被切削的金属层，并

14、控制切屑沿其排出的刀面。主后面主后面：是指与工件上加工表面相对着的刀面；是指与工件上加工表面相对着的刀面； 副后面副后面：是与工件上已加工表面相对着的刀面是与工件上已加工表面相对着的刀面。 2. 2.刀刃刀刃（1 1）主切削刃）主切削刃S S 前面与主后面在空间的交线。前面与主后面在空间的交线。（2 2）副切削刃）副切削刃SS 前面与副后面在空间的交线。前面与副后面在空间的交线。 3 3刀尖刀尖 三个刀面在空间的交点，也可理解三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃二条刀刃汇交的一为主、副切削刃二条刀刃汇交的一小段切削刃。小段切削刃。 在实际应用中，为增加刀尖的在实际应用中，为增加刀尖的强

15、度与耐磨性，一般在刀尖处磨出强度与耐磨性，一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。直线或圆弧形的过渡刃。车刀的组成：车刀的组成：三面三面 前面前面A 主后面主后面A 副后面副后面A 两刃两刃 主切削刃主切削刃 S 副切削刃副切削刃 S一尖一尖 过渡刃过渡刃 刀具角度是为刀具设计、制造、刃磨和测量时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削部分几何形状（各表面空间位置）的重要参数。 用于定义和规定刀具角度的各基准坐标面称为参考系; 参考系可分为刀具静止参考系和刀具工作参考系两类。 三三 刀具角度刀具角度在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参考系称

16、为刀具参数的参考系称为刀具静止参考系或标注角度参考系静止参考系或标注角度参考系。1 1刀具静止参考系刀具静止参考系在该参考系中定义的角度称为刀具的在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。标注角度。静止参考系中最常用的刀具标注角度参考系静止参考系中最常用的刀具标注角度参考系是是正交平面参考系正交平面参考系, ,其它参考系有其它参考系有法平面参考法平面参考系、假定工作平面参考系等。系、假定工作平面参考系等。 刀具的参考平面刀具的参考平面 2.正交平面参考系由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成。图14(1)基面基面p pr r通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。通常平行于车刀的安装

17、面（底面）。(2)切削平面切削平面p ps s 通过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切削刃相切的平面。(3)正交平面正交平面p po o 通过切削刃上选定点，同时与基面和切削平面垂直的平面。 图1-4 正交平面参考系刀具的几何角度刀具的几何角度（三）正交平面参照系刀具的标注角度（三）正交平面参照系刀具的标注角度（1 1）基面中测量的刀具角度）基面中测量的刀具角度1）主偏角主偏角r 主切削刃在基面上的投影与进给主切削刃在基面上的投影与进给运动速度运动速度vf 方向之间的夹角。方向之间的夹角。（三）正交平面参照系刀具的标注角度（三）正交平面参照系刀具的标注角度（1 1）基面中测量的刀具角度）基面中

18、测量的刀具角度2）副偏角副偏角r 副切削刃在基面上的投影与进给副切削刃在基面上的投影与进给运动速度运动速度vf反方向之间的夹角反方向之间的夹角。（三）正交平面参照系刀具的标注角度（三）正交平面参照系刀具的标注角度（1 1）基面中测量的刀具角度）基面中测量的刀具角度3）刀尖角刀尖角r 主、副切削刃在基面上的投影之主、副切削刃在基面上的投影之间的夹角，它是派生角度。间的夹角，它是派生角度。r=180-(r r)r是标注角度是否正确的验证公式之一。是标注角度是否正确的验证公式之一。（三）正交平面参照系刀具的标注角度（三）正交平面参照系刀具的标注角度（1 1）基面中测量的刀具角度）基面中测量的刀具角度

19、4）主切削刃和副切削刃之间的过渡刃参数将改变刀尖）主切削刃和副切削刃之间的过渡刃参数将改变刀尖的几何形状的几何形状,用刀尖圆弧半径用刀尖圆弧半径r描述，当描述，当r=0时为时为尖角过渡，尖角过渡，r0时为圆角过渡，直线过渡时用时为圆角过渡，直线过渡时用 和和 b参数描述参数描述。图1-6 各种刀尖和过渡刃a)直线过渡刃 b)圆弧过渡刃 c)修光刃（2）切削平面中测量的刀具角度）切削平面中测量的刀具角度1）刃倾角s 主切削刃与基面之间的夹角。它在切削平面内标注或测量，但有正负之分。当主切削刃与基面平行时s=0；当刀尖点相对基面处于主切削刃上的最高点时s 0；反之s 0。 （3 3）正交平面中测量

20、的刀具角度）正交平面中测量的刀具角度1)前角O 前面与基面之间的夹角。2)后角o 后面与切削平面之间的夹角。3)楔角o 前面与后面之间的夹角，它是个派生角。 它与前角、后角有如下的关系：o90(Oo)o也是判断标注是否正确的验证式之一。 3.其它刀具标注参考系其它刀具标注参考系（1 1）法平面）法平面p pn n与法平面参考系与法平面参考系 1)法平面 通过切削刃上选定点并垂直于切削刃的平面2)法平面参考系 pr、ps、pn组成的参考系。 （图1-4） 刀具角度标注见图1-5。（2 2）假定工作平面）假定工作平面p pf f、及其参考系及其参考系1)1)假定工作平面假定工作平面 通过切削刃上选

21、定点并垂直通过切削刃上选定点并垂直于该点基面以及其方位平行于假定进给运动方于该点基面以及其方位平行于假定进给运动方向的平面向的平面。3)3)假定工作平面参考系假定工作平面参考系 p pr r、p pf f、p pp p组成的参组成的参考系。考系。六六 刀具工作角度刀具工作角度刀具在工作参考系中确刀具在工作参考系中确定的角度称为刀具工作定的角度称为刀具工作角度。角度。 研究刀具工作角度研究刀具工作角度的变化趋势，对刀具的的变化趋势，对刀具的设计、改进、革新有重设计、改进、革新有重要的指导意义要的指导意义。1 1刀具工作参考系的建立刀具工作参考系的建立 与静态系统中正交平面参考系建立的定义和与静态

22、系统中正交平面参考系建立的定义和程序相似，不同点就在于它以合成切削运动程序相似，不同点就在于它以合成切削运动e e或刀具安装位置条件来确定工作参考系的基面或刀具安装位置条件来确定工作参考系的基面p prere。 由于工作基面的变化，将带来工作切削平由于工作基面的变化，将带来工作切削平面面p psese的变化，从而导致工作前角的变化，从而导致工作前角oeoe、工作后角工作后角oeoe 的变化。的变化。刀具工作参考系刀具工作参考系(1)工作基面pre 通过切削刃上的考查点，垂直于合成切削运动速度方向的平面。(2)工作切削平面pse通过切削刃上的考查点，与切削刃相切且垂直于工作基面的平面。(3)工作

23、正交平面poe通过切削刃上的考查点，同时垂通过切削刃上的考查点，同时垂直于工作基面、工作切削平面的直于工作基面、工作切削平面的平面平面。2 2刀具工作角度的分析刀具工作角度的分析 在工作正交平面参考系中，一般考核刀具工作角度在工作正交平面参考系中，一般考核刀具工作角度(oe 、oe 、re、re、oe 、se)的变化，对刀具角度设计补偿量以及对切削加工过程的变化，对刀具角度设计补偿量以及对切削加工过程的影响情况。的影响情况。 在车削在车削(切断、车螺纹、车丝杠切断、车螺纹、车丝杠)、镗孔、铣削等加工中，通常因刀具工、镗孔、铣削等加工中，通常因刀具工作角度的变化，对工件已加工表面质量或切削性能造

24、成不利影响。作角度的变化，对工件已加工表面质量或切削性能造成不利影响。1 1）纵向进给运动对工作前、后角的影响）纵向进给运动对工作前、后角的影响 纵向进给车外圆时，合成切削运动产生的加工轨迹是阿基米德螺旋线，从而使工作前角oe增大、工作后角oe 减小(图1-9) 。v用刃倾角s=0车刀车削外圆时，由于车刀的刀尖高于工件中心，使其基面和切削平面的位置发生变化，工作前角oe增大，而工作后角oe减小。v若切削刃低于工件中心，则工作角度的变化情况正好相反。v加工内表面时，情况与加工外表面相反。如图2-11所示。（2 2）刀具安装位置对刀具工作角度的影响）刀具安装位置对刀具工作角度的影响1)1)刀尖安装

25、高低对工作前、后角的影响刀尖安装高低对工作前、后角的影响图图111+ 图图111 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v当刀杆中心线与进给运动方向不垂直且逆时针转动G角时，工作主偏角将增大，工作副偏角将减小。如图1-12所示。3 3）刀杆安装偏斜对工作主、副偏角的影响）刀杆安装偏斜对工作主、副偏角的影响第三节第三节 刀具材料刀具材料 金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还要求金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还要求刀具材料对工件要有良好的切削性能。刀具材料对工件要有良好的切削性能。 刀具切削性能的优劣，不仅取决于刀具切削部分的几何参数刀具切削性能的优劣

26、，不仅取决于刀具切削部分的几何参数，还取决于刀具切削部分所选配的刀具材料。，还取决于刀具切削部分所选配的刀具材料。 金属切削过程中的加工质量、加工效率、加金属切削过程中的加工质量、加工效率、加工成本，在很大程度上取决于刀具材料的合理选工成本，在很大程度上取决于刀具材料的合理选择。因此，材料、结构和几何形状是构成刀具切择。因此，材料、结构和几何形状是构成刀具切削性能评估的三要素。削性能评估的三要素。刀具的切削性能决定于刀具结构、切削部分的材料和几何参数刀具的切削性能决定于刀具结构、切削部分的材料和几何参数（一）刀具材料必须具备的性能（一）刀具材料必须具备的性能 1. 高的硬度和耐磨性高的硬度和耐

27、磨性 常温硬度常温硬度60HRC以上，耐磨性是硬度、以上，耐磨性是硬度、 组织组织 结构及化结构及化 学性能等的综合反映。学性能等的综合反映。 2. 足够的强度和冲击韧性足够的强度和冲击韧性3. 高耐热性高耐热性 高温硬度、强度、耐磨性，抗氧化性、抗扩散粘结性等高温硬度、强度、耐磨性，抗氧化性、抗扩散粘结性等4. 良好的工艺性良好的工艺性 锻造性能、磨削性能、热处理性能等锻造性能、磨削性能、热处理性能等5. 经济性经济性1. 刀具材料的基本要求刀具材料的基本要求+刀具是从工件上去除材料，刀具是从工件上去除材料，所以刀具材料所以刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。的硬度必须高于工件材料的硬度。

28、+刀具材料最低硬度应在刀具材料最低硬度应在60HRC以上。以上。+对于对于碳素工具钢材料碳素工具钢材料，在室温条件下硬度，在室温条件下硬度应在应在62HRC以上；以上；高速钢高速钢硬度为硬度为63HRC70HRC；硬质合金刀具硬质合金刀具硬度为硬度为89HRC93HRC。+刀具材料在切削时受到很大的切削力与冲击刀具材料在切削时受到很大的切削力与冲击力。力。+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切削力达到到4000N，可见，刀具材料必须具有较高的，可见，刀具材料必须具有较高的强度和较强的韧性。强度和较

29、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击韧度aK表示，反表示，反映刀具材料抗脆性和崩刃能力。映刀具材料抗脆性和崩刃能力。+A、刀具耐磨性是刀具抵抗磨损能力。、刀具耐磨性是刀具抵抗磨损能力。+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（如碳化物、氮化物等）越多，颗粒越小，分布越均匀，则刀具等）越多，颗粒越小，分布越均匀，则刀具耐磨性越好耐磨性越好。+B、刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主、刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志，通常用高温下保持高硬度的性能来要标志，通常用高温下保持高硬度的

30、性能来衡量，也称衡量，也称热硬性热硬性。+刀具材料刀具材料高温硬度越高，则耐热性高温硬度越高，则耐热性越好，越好，在在高温抗塑性变形能力、抗磨损能力越强。高温抗塑性变形能力、抗磨损能力越强。+刀具导热性好，表示切削产生的热量容易刀具导热性好，表示切削产生的热量容易传导出去，降低了刀具切削部分温度，减传导出去，降低了刀具切削部分温度，减少刀具磨损。少刀具磨损。+刀具材料导热性好，其抗耐热冲击和抗热刀具材料导热性好，其抗耐热冲击和抗热裂纹性能也强。裂纹性能也强。 +刀具不但要有良好的切削性能，本身还应刀具不但要有良好的切削性能，本身还应该易于制造，这要求刀具材料有较好的该易于制造，这要求刀具材料有

31、较好的工工艺性艺性，如锻造、热处理、焊接、磨削、高，如锻造、热处理、焊接、磨削、高温塑性变形等功能。温塑性变形等功能。+经济性也是刀具材料的重要指标之一，选经济性也是刀具材料的重要指标之一，选择刀具时，要择刀具时，要考虑经济效果考虑经济效果，以降低生产，以降低生产成本。成本。 2. 常用刀具材料常用刀具材料工具钢工具钢包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。硬质合金硬质合金有钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金和钨钛钽（铌）类硬质合金。陶瓷陶瓷超硬刀具材料超硬刀具材料 推广使用新型刀具材料如涂层刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼等。 +布氏硬度的含意：用一定直径的淬布氏硬度的含意：用一定直径的淬硬钢球，在一定

32、的载荷（硬钢球，在一定的载荷（p）作用下，）作用下，压入试件表面，停留一段时间，然压入试件表面，停留一段时间，然后除去载荷，测量压痕的面积，压后除去载荷，测量压痕的面积，压痕越小表示抵抗塑性变形能力（即痕越小表示抵抗塑性变形能力（即硬度）越大，用硬度）越大，用“HB”来表示。来表示。 +洛氏硬度的含意：在规定的外加载荷下，洛氏硬度的含意：在规定的外加载荷下，将钢球或金刚石压头垂直压入试件表面，将钢球或金刚石压头垂直压入试件表面，产生压痕，测试压痕深度，利用洛氏硬产生压痕，测试压痕深度，利用洛氏硬度计算公式度计算公式HR=（K-H)/C便可计算出洛氏便可计算出洛氏硬度。简单说就是压痕越浅，硬度。

33、简单说就是压痕越浅，HR值越大，值越大，材料硬度越高。用材料硬度越高。用HRC来表示。比如来表示。比如HRC60，即代表在试验载荷为，即代表在试验载荷为150kg下，下，使用顶角为使用顶角为120度的金刚石圆锥压头时，度的金刚石圆锥压头时，试件的压痕深度为试件的压痕深度为0.08mm。+维氏硬度的含意：是利用顶角为维氏硬度的含意：是利用顶角为136度的度的金刚石四方角锥体作压头，在一定的载金刚石四方角锥体作压头，在一定的载荷下压入试件表面，留下方形压痕，根荷下压入试件表面，留下方形压痕，根据对角线的长度，即可查出硬度值，用据对角线的长度，即可查出硬度值，用“HV”来表示。来表示。 一般都是用洛

34、氏硬度来衡一般都是用洛氏硬度来衡量刀刃的硬度，也就是量刀刃的硬度，也就是HRC值，通常一把值，通常一把好刀的刀刃硬度应在洛氏硬度好刀的刀刃硬度应在洛氏硬度50s以上，以上，60s以下，简而言之，硬度越高，抗磨损以下，简而言之，硬度越高，抗磨损能力越高，但脆性也越大。能力越高，但脆性也越大。常用的刀具材料常用的刀具材料(工具钢工具钢) 1.碳素工具钢碳素工具钢 含含c%为为0.71.3%。加工性好、。加工性好、刃易磨锋利。淬火后刃易磨锋利。淬火后HRC6164，价格低。，价格低。 在在200以上失去原有硬度，使刀刃烧损，切削速度以上失去原有硬度，使刀刃烧损，切削速度不能提高，淬火时易产生裂纹和变

35、形，适应于做锉刀、不能提高，淬火时易产生裂纹和变形，适应于做锉刀、手用铰刀等。牌号手用铰刀等。牌号T10、T10A 2.合金工具钢合金工具钢 在碳素工具钢中加入一定的在碳素工具钢中加入一定的W、 Cr、Mn而成。加入这些元素可提高刀具材料的耐磨性、耐而成。加入这些元素可提高刀具材料的耐磨性、耐热性、韧性、减少热处理时的变形。热性、韧性、减少热处理时的变形。 淬火后淬火后HRC6165，耐，耐250300高温，用于制造高温，用于制造铰刀、拉刀等。铰刀、拉刀等。 3.高速钢高速钢 合金钢中含较多合金钢中含较多W、 Cr耐磨性耐磨性，耐，耐热性热性。高速钢约含。高速钢约含 Cr4%、W1020%、V

36、1% 。 高速钢高速钢它是一种加入较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高它是一种加入较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金钢。合金钢。热处理后硬度可达热处理后硬度可达62626666HRC, HRC, 抗弯强度约抗弯强度约3.33.3GPaGPa，有较高的热稳定性有较高的热稳定性 、耐磨性、耐磨性 、耐热性。切削温度、耐热性。切削温度在在500500650650C C时仍能进行切削。时仍能进行切削。l由于热处理变形小、能锻易磨，所以特别由于热处理变形小、能锻易磨，所以特别适合于制造结构和刃型复杂的刀具，如成适合于制造结构和刃型复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、切齿刀、螺纹刀具形车刀、铣刀、钻头、切齿

37、刀、螺纹刀具和拉刀等。和拉刀等。按用途可分为：通用高速钢和高性能高速钢。按制造工艺可分为: 熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和表面涂层高速钢。按基本化学成份可分为: 钨系和钼系。 （1 1）高速钢的分类）高速钢的分类 等。等。高速钢高速钢（1 1）通用型高速钢）通用型高速钢（含碳量含碳量0.70.70.9%0.9%，626266 HRC66 HRC） 钨系高速钢钨系高速钢 W18Cr4VW18Cr4V W14Cr4MnREW14Cr4MnRE 钼系高速钢钼系高速钢 W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2 高温塑性好高温塑性好 主要用于一般材料的常规加工，速度不高于主要用于一般材料的常规加工，速度不

38、高于50m/min.50m/min.（2 2）高性能高速钢）高性能高速钢（增加碳量钒量，添加钴铝等增加碳量钒量，添加钴铝等666670HRC70HRC） 9 9W18Cr4V W6Mo5Cr4VW18Cr4V W6Mo5Cr4V3 3 W6Mo5Cr4V2 W6Mo5Cr4V2Co8Co8 W W2 2MoMo9 9Cr4Cr4VCo8VCo8 W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2AlAl W W1010MoMo4 4Cr4VCr4V3Al3Al 主要用于难加工材料的加工，加工普通材料可达主要用于难加工材料的加工，加工普通材料可达90m/min.90m/min.粉末冶金化，表面处理及涂层等

39、粉末冶金化，表面处理及涂层等（2）常用高速钢的牌号与性能）常用高速钢的牌号与性能硬质合金以其优良的性能被广泛用作刀具材料。硬质合金以其优良的性能被广泛用作刀具材料。大多数车刀、端铣刀等均由硬质合金制造；大多数车刀、端铣刀等均由硬质合金制造；硬质合金是由高硬度和高熔点的金属碳化物硬质合金是由高硬度和高熔点的金属碳化物( (碳化碳化钨钨WCWC、碳化钛碳化钛TiCTiC、碳化钽碳化钽TaCTaC、碳化铌碳化铌NbCNbC等等) )和金和金属粘结剂属粘结剂( (CoCo、MoMo、NiNi等等) )用粉末冶金工艺制成。用粉末冶金工艺制成。硬质合金刀具常温硬度为硬质合金刀具常温硬度为89899393H

40、RAHRA，化学稳定性化学稳定性好，热稳定性好，耐磨性好，耐热性达好，热稳定性好，耐磨性好，耐热性达80080010001000C C。硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢刀具高硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢刀具高5 51010倍倍 。 2 2硬质合金硬质合金+2硬质合金硬质合金+（1）硬质合金组成硬质合金组成+硬质合金是由难熔金属碳化物和金属粘结剂经粉末硬质合金是由难熔金属碳化物和金属粘结剂经粉末冶金方法制成。冶金方法制成。+（2）硬质合金的）硬质合金的性能特点性能特点+硬质合金硬质合金优点优点：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量高，热熔性好含量高，热熔性好

41、 ,热硬性好，切削速度高。热硬性好，切削速度高。+硬质合金硬质合金缺点缺点：脆性大，抗弯强度和抗冲击韧性不：脆性大，抗弯强度和抗冲击韧性不强。抗弯强度只有高速钢的强。抗弯强度只有高速钢的1/31/2，冲击韧性只，冲击韧性只有高速钢的有高速钢的1/41/35。+硬质合金硬质合金力学性能：力学性能：主要由组成硬质合金碳化物的主要由组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘化剂的含量决定。种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘化剂的含量决定。 钨钴类（钨钴类（WC+Co）；）；钨钛钴类（钨钛钴类（WC+TiC+Co）；）；添 加 稀 有 金 属 碳 化 物 类添 加 稀 有 金 属 碳 化 物 类（

42、WC+TiC+TaC+（NbC）+Co）；）；碳化钛基类（碳化钛基类（TiC+WC+Ni+Mo）。）。（1 1）硬质合金硬质合金的分类的分类 +普通硬质合金的种类、牌号及适用范围普通硬质合金的种类、牌号及适用范围+按其化学成分的不同按其化学成分的不同可分为可分为 ：+、钨钴类钨钴类（WC+Co）（合金代号为（合金代号为YG，对应于国标对应于国标K类类 ）+合金钴含量越高，韧性越好，适于粗加合金钴含量越高，韧性越好，适于粗加工；工；+钴含量低，适于精加工。钴含量低，适于精加工。 +钨钛钴类钨钛钴类（WC+TiC+Co）（合金代号为（合金代号为YT，对应于国标对应于国标P类类 ）+此类合金有较高的

43、硬度和耐热性，主要此类合金有较高的硬度和耐热性，主要用于加工切屑成呈状的钢件等塑性材料。用于加工切屑成呈状的钢件等塑性材料。 +合金中合金中TiC含量高，则耐磨性和耐热性提高，含量高，则耐磨性和耐热性提高，但强度降低但强度降低 粗加工一般选择粗加工一般选择TiC含量少的含量少的牌号，精加工选择牌号，精加工选择TiC含量多的牌号。含量多的牌号。+钨钛钽（铌）钴类钨钛钽（铌）钴类（WC+TiC+TaC（Nb）+Co）（）（合金代号为合金代号为YW，对应于国标，对应于国标M类）类）+适用于加工冷硬铸铁、有色金属及合金适用于加工冷硬铸铁、有色金属及合金半精加工，也能用于高锰钢、淬火钢、半精加工，也能用

44、于高锰钢、淬火钢、合金钢及耐热合金钢的半精加工和精加合金钢及耐热合金钢的半精加工和精加工。工。金属碳化物金属碳化物(WC、TiC、TaC、 NbC等等)金属粘接剂金属粘接剂 (Co、Ni等等) 高压成形后，高温烧结而成。高压成形后，高温烧结而成。 硬度、耐热性、耐磨性很高，切削速度远高于高速钢硬度、耐热性、耐磨性很高，切削速度远高于高速钢 抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差分分类类 YG (K) 类类 YT (P)类类 YW (M)类类短切屑黑色金属短切屑黑色金属 加工长切屑的加工长切屑的 钢材、铸铁等钢材、铸铁等有色金属非金属有色金属非金属 黑色金属黑色

45、金属 有色金属非金属有色金属非金属 WC+ Co WC+ TiC+ Co WC+ TiC+ TaC+ Co 常用硬质合金的牌号及其性能常用硬质合金的牌号及其性能+超细晶粒硬质合金多用于超细晶粒硬质合金多用于YG类合金，它类合金，它的硬度和耐磨性得到较大提高，抗弯强的硬度和耐磨性得到较大提高，抗弯强度和冲击韧度也得到提高，已接近高速度和冲击韧度也得到提高，已接近高速钢。钢。+适合做小尺寸铣刀、钻头等，并可用于适合做小尺寸铣刀、钻头等，并可用于加工高硬度难加工材料。加工高硬度难加工材料。+（1）概念：概念：涂层刀具是在韧性较好的硬质合金基体涂层刀具是在韧性较好的硬质合金基体上或高速钢刀具基体上，涂覆一层耐磨性较高的难熔上或高速钢刀具基体上，涂覆一层耐磨性较高的难熔金属化合物而制成。金