刀具切削部分几何参数课件

第2章切削过程及其控制第2章切削过程及其控制12.1金属切削的基本知识一、切削运动二、工件加工表面三、切削用量四、刀具几何参数五、切削层参数六、刀具材料主运动、进给运动三个变化的表面三要素刀具组成切削厚度、切削宽度、切削面积性能、高速钢、硬质合金计算选择刀参考系几何角度2.1金属切削的基本知识一、切削运动主运动、进给运动三个变化22.1基

本

概

念

金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。刀具要从工件上切去一部分金属，并在保证高生产率和低成本的前提下，使工件得到符合图样要求的形状、尺寸精度和表面质量。为了实现这一过程，必须具备以下三个条件：工件与刀具之间要有相对运动，即切削运动；刀具材料必须具有一定的切削性能；

刀具必须具有适当的几何形状，

即切削角度。

2.1基本概念金属切削过程是工件和刀具相32.1.1切削加工成形运动

以图2—1所示外圆车削为例，要切除工件表面多余金属层，刀具与工件间必须有相对运动，即工件必须作回转运动，刀具作直线运动。依其作用的不同，可把切削运动分为主运动与进给运动。2.1.1切削加工成形运动以图2—1所示外圆4图2-1车削运动和加工表面1-待加工表面2-过渡表面3-已加工表面图2-1车削运动和加工表面5

1)主运动

直接切除工件上的切削层，以形成工件新表面的基本运动。主运动通常是切削运动中速度最高、消耗功率最多的运动，且主运动只有一个。主运动的速度以Vc表示，称作切削速度。

1)主运动直接切除工件上的切削层，以形成工件新表面的基6

2)进给运动

是指不断地把切削层投入切削的运动。它的速度较低。进给运动可能是连续性的运动，也可能是间歇性的。进给运动有时仅有一个，但也可能有几个或没有。进给运动的速度用进给量f或进给速度Vf表示。

2)进给运动是指不断地把切削层投入切削的运动。它7切削加工的主运动与进给运动往往是同时进行的，因此刀具切削刃上某一点与工件的相对运动是上述两运动的合成。其合成速度Ve＝Vc+Vf。合成切削运动切削加工的主运动与进给运动往往是同时进行的，因此刀83)定位和调整运动

使工件或刀具进入正确加工位置的运动。如调整切削深度，工件分度等。

3)定位和调整运动使工件或刀具进入正确加工位置的运动。如9

主运动和进给运动是实现切削加工的基本运动。可以由刀具完成，也可以由工件完成，还可以由刀具和工件共同完成。同时，主运动和进给运动可以是直线运动(平动)，也可以是回转运动(转动)，还可以是平动和转动的复合运动。由于上述不向运动形式和不同运动执行元件的多种组合，产生了不同的加工方法。主运动和进给运动是实现切削加工的基本运10

外圆磨无心磨车铣加工滚压加工铣削成形磨（横磨）主运动进给运动表2-2外圆表面加工方法刀具T/RT主运动进给运动工件表面成形原理图RRRRRTRRT/R车削成形车削拉削研磨典型表面加工方法外圆磨无心磨车铣加工滚压加工铣削成形磨（横磨）主运动11表2-3内圆表面加工方法表面成形原理图钻扩铰镗拉挤行星式内圆磨主运动进给运动刀具主运动进给运动工件RRTRRT/RTRTRTTRTT内圆磨无心磨典型表面加工方法表2-3内圆表面加工方法表面成形原理12主运动进给运动表2-4平面加工方法刀具主运动进给运动工件表面成形原理图RTRTTT刨插周铣端铣平磨端面平磨车拉T典型表面加工方法主运动进给运动表2-4平面加工方法刀具主运动进给13车螺纹板牙主运动进给运动表2-5螺纹加工方法刀具主运动进给运动工件表面成形原理图RTRRTTR滚压丝锥铣螺纹梳形铣刀旋风铣磨螺纹RR典型表面加工方法车螺纹板牙主运动进给运动表2-5螺纹加工方法刀具主运14主运动进给运动表2-6齿形加工方法刀具主运动进给运动工件表面成形原理图RTRTTR/TRRR/T铣齿指状铣刀铣齿成形磨齿滚齿剃齿插齿蜗杆砂轮磨齿碟形砂轮磨齿锥形砂轮磨齿典型表面加工方法主运动进给运动表2-6齿形加工方法刀具主运动进给运动152.1.1工件加工表面

在工件上形成所要求的新表面过程中，工件上有三个不断变化着的表面（见图2-1）：

1．待加工表面——工件上有待切削金属层的表面；

2．已加工表面——工件上经刀具切削后形成的表面；

3．过渡表面(加工表面)——已加工与待加工表面间的切削刃正在切除的表面。上述关于切削运动、工件表面的基本定义均适用与其它切削加工。2.1.1工件加工表面16图2-1车削运动和加工表面1-待加工表面2-过渡表面3-已加工表面图2-1车削运动和加工表面17切削用量用来衡量切削运动。2.1.2切削用量三要素切削用量用来衡量切削运动。2.1.2切削用量三要素181.切削速度v：主运动速度即为切削速度

(m/s或m/min)

主运动为旋转运动:刀具或工件以最大直径处的切削速度来计算v=πdn/1000

式中：n-主运动速度（r/s）

d-刀具或工件的最大直径（mm）

主运动为往复运动:平均速度：v=2Lnr/1000L-往复运动行程长度（mm）nr-主运动每秒钟往复次（str/s）2.1.2切削用量三要素1.切削速度v：主运动速度即为切削速度(m/s或19切削用量三要素2.进给量f

(mm/r或

mm/双行程)

指工件或刀具每转一周时（或主运动一循环时），两者沿进给方向上相对移动的距离。

当刀具齿数z>1时（如：钻削），每个刀齿相对于工件在进给方向上的位移量，即每齿进给量，以ƒz表示，单位为mm/z。进给速度

vf=nf

=nfzz

（mm/s或mm/min)

因为进给运动是由刀具完成的，故习惯上又称走刀运动。其大小称进给量或走刀量。切削用量三要素2.进给量f20切削用量三要素车削外圆时

ap=(dw-dm)/2

钻孔时

ap=dm/2

dw-待加工表面直径

dm-已加工表面直径

3.背吃刀量（切削深度）

ap背吃刀量ap是指主刀刃与工件切削表面接触长度，在主运动方向及进给所组成的平面的法线方向上测量的值切削用量三要素车削外圆时21图2-2切削用量a)车外圆b)车端面c)切槽图2-2切削用量22例题：

车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为56mm，工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm，工件加工长度为110mm，切入长度为3mm，求v、f、ap解：

v=πdn/1000=π·62·4/1000

=0.779m/sf=vf/n

=2/4=0.5mm/rap=(dw-dm)/2=(62-56)/2=3mm例题：解：f=vf/n=2/4=0.5mm232.1.3切削层参数由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层在垂直于主运动方向的截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的负荷和切屑尺寸的大小，还影响切削力和刀具磨损、表面质量和生产效率。通常在基面Pr内度量。2.1.3切削层参数由切削刃正在切削的这一层24

1.切削厚度hD：在垂直于切削刃的方向上度量的切削层截面的尺寸。hD反映了切削刃单位长度上工作负荷的大小

hD＝

fsinκr

2.切削宽度bD

：沿切削刃方向度量的切削层截面的尺寸。bD影响刀具的散热情况bD＝ap/sinκr

3.切削层面积AD=hDbD=faP

Κr为车刀主偏角，当工艺参数进给量f与背吃刀量ap确定后，主偏角Κr越大，切削厚度越大hD

，切削宽度越小bD

，当Κr=90°时，hD＝

f

bD＝ap1.切削厚度hD：在垂直于切削刃的方向上度量的切削层截25图2-11外圆纵车时切削层参数

a)直线刃时b)曲线刃时当切削刃为直线时，切削刃上各点处的hD相等；切削刃为曲线时，刃上各点的hD是变化的图2-11外圆纵车时切削层参数

a)直线刃时26基准设计基准工艺基准工序基准定位基准测量基准装配基准粗基准精基准附加基准基准分类归纳如下：2.4基准基准设计基准工艺基准工序基准定位基准测量基准装配基准粗基27一、基准

基准是机械制造中是用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那些点，线或面。从设计和工艺两个方面看基准，可把基准分为两大类，即设计基准和工艺基准。基准设计基准工艺基准一、基准基准设计基准工艺基准28（一）设计基准设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关系以及零件结构要素之的相互位置关系，确定标注尺寸（或角度）的起始位置。这些尺寸（或角度）的起始位置作设计基准。设计图样上所采用的基准就是设计基准。设计基准可以是点，也可以是线或者面。（一）设计基准29刀具切削部分几何参数ppt课件30刀具切削部分几何参数ppt课件31刀具切削部分几何参数ppt课件32（二）工艺基准零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。工艺基准又可进一步分为：工序基准，定位基准，测量基准和装配基准。工艺基准工序基准定位基准测量基准装配基准粗基准精基准附加基准（二）工艺基准工艺基准工序基准定位基准测量基准装配基准粗基准331．工序基准在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。1．工序基准34刀具切削部分几何参数ppt课件35

在设计工序基准时，主要应考虑如下三个方面的问题：1）应尽量用设计基准作为工序基准；2）工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检查；3）当采用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必须可靠的保证零件设计尺寸的技术要求。在设计工序基准时，主要应考虑如下三个方面的问题：36由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差。图2-30所示工件以底面定位铣台阶面，要求保证尺寸a，即工序基准为工件顶面。如刀具已调整好位置，则由于尺寸b的误差会使工件顶面位置发生变化，从而使工序尺寸a产生误差。bΔDWa图2-30由于基准不重合引起的定位误差工序基准

定位基准定位误差

由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准372．定位基准在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。2．定位基准38刀具切削部分几何参数ppt课件39刀具切削部分几何参数ppt课件40

（1）粗基准和精基准:未经机械加工的定位基准称为粗基准，经过机械加工的定位基准称为精基准。机械加工工艺规程中第一道机械加工工序所采用的定位基准都是粗基准。（2）固有基准:零件上原来就有的表面作为定位基准.附加基准:零件上根据机械加工工艺需要而专门制造出来的定位基准，称为辅助基准。例如。轴类零件常用顶尖孔定位，顶尖孔就是专为机械加工工艺而设计的辅加基准。（1）粗基准和精基准:未经机械加工的定位基准称为粗基准，41

3．测量基准在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差，测量时所采用的基准，称为测量基准。

3．测量基准在加工中或加工后用来测量工件的形424．装配基准在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准，称为装配基准。4．装配基准在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位43刀具切削部分几何参数ppt课件44刀具切削部分几何参数ppt课件45基准设计基准工艺基准工序基准定位基准测量基准装配基准粗基准精基准辅加基准基准分类归纳如下：基准设计基准工艺基准工序基准定位基准测量基准装配基准粗基462.2切削刀具基本定义金属切削加工的刀具种类繁多，但刀具切削部分的组成却有共同点。车刀的切削部分可看作是各种刀具切削部分最基本的形态。2.2.1车刀切削部分的组成车刀由切削部分和刀柄组成。刀具中起切削作用的部分称切削部分，夹持部分称刀柄，图2-3表示了车刀的组成部分和各部分的名称。2.2切削刀具基本定义金属切削加工的刀具47刨刀、铣刀、钻头等其他刀具可视为车刀的演变或组合。刨刀、铣刀、钻头等其他刀具可视为车刀的演变或组合。48车刀a）焊接式车刀b）整体式车刀c）机夹式车刀图2-3车刀的结构车刀的切削部分由3个刀面（前刀面、主后刀面和副后刀面），2个刀刃（主切削刃和副切削刃）和1个刀尖组成。车刀a）焊接式车刀b）整体式车刀c）机夹式车刀图2-3车49切屑流出时经过的刀面切削部分：由不同刀面和切削刃构成。切屑流出时经过的刀面切削部分：由不同刀面和切削刃构成。50与过渡表面相对的刀面，也称主后刀面与过渡表面相对的刀面，也称主后刀面51与已加工表面相对的刀面与已加工表面相对的刀面52前刀面与后刀面的交线。在切削加工过程中，它担负着主要的切削工作前刀面与后刀面的交线。在切削加工过程中，它担负着主要的切削53前刀面与副后刀面的交线。它担负少量切削工作，配合主切削刃完成切削工作并最终形成工件上的已加工表面前刀面与副后刀面的交线。它担负少量切削工作，配合主切削刃完成54刀尖是主、副切削刃连接部位，或者是主、副切削刃的交点刀尖是主、副切削刃连接部位，或者是主、副切削刃的交点55尖刀尖b)倒圆刀尖c)倒角刀尖刀尖结构尖刀尖b)倒圆刀尖c)倒角刀尖刀尖结构56图2-1车削运动和加工表面1-待加工表面2-过渡表面3-已加工表面图2-1车削运动和加工表面57刀具切削部分的构成切削部分由不同刀面和切削刃构成。定义如下：

(1)前刀面Aγ

切屑沿其流出的刀面。

(2)后刀面Aα与加工表面相对的刀面。同前刀面相交形成主切削刃的表面，

(3)副后刀面Aα′与已加工表面相对的表面。同前面相交形成副切削刃的表面，

(4)主切削刃S

前刀面与后刀面的交线。它担负着主要的切削工作。

(5)副切削刃S′前刀面与副后刀面的交线。它担负少量切削工作。

(6)刀尖主、副切削刃连接处相当少的一部分切削刃。刀具切削部分的构成切削部分由不同刀面和切削刃构成。定义如下：582.2.2刀具坐标系与刀具几何角度

刀具几何角度：是用来表示前、后刀面和切削刃的空间位置的。各刀面和切削刃的空间位置对刀具的切削性能、加工质量和切削效率有很大影响。确定刀具几何角度有工作坐标系(刀削层参数坐标系)和标注坐标系。2.2.2刀具坐标系与刀具几何角度刀具592.2.2.1刀具标注角度坐标系在设计与制造刀具时，需确定刀具角度值的大小，此时还不知道合成切削速度的方向。所以，只能在某些合理的假定条件下建立坐标系，这就是刀具标注角度坐标系，在此坐标系中所确定的刀具角度称为刀具标注角度。2.2.2.1刀具标注角度坐标系60车削时的假设条件有：①主切削刃处在水平面上，刀尖恰在工件中心高度上：②刀柄中心线垂直于工件轴线(假定进给方向)；③主运动方向与刀具底面垂直(不考虑进给运动)；④工件已加工表面的形状为圆柱面。车削时的假设条件有：①主切削刃处在水平面上，刀尖恰在工件中心61确定刀具角度的坐标参考系：主运动方向静止参考系进给运动方向刀具安装位置确定刀具角度的坐标参考系：622.2.2刀具标注角度坐标系参考坐标平面:基面和主切削平面测量平面:正交平面、法平面、假定工作平面及背平面。2.2.2刀具标注角度坐标系参考坐标平面:基面和主切削平63图3-3车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动方向，vf表示假定的进给运动方向）图3-3车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动方向642.6.2刀具几何角度

刀具标注角度坐标系（主剖面坐标系）主切削刃主后刀面前刀面副切削刃主剖面PoA1）基面Pr：通过切削刃选定点与主运动方向垂直的平面。基面与刀具底面平行。切削平面Ps基面Pr图2-49车刀主剖面坐标系2）切削平面Ps：通过切削刃选定点与主切削刃相切且垂直于基面Pr的平面。3）主剖面Po：通过切削刃选定点垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面。2.6.2刀具几何角度刀具标注角度坐标系（主剖面坐标系651.刀具标注坐标系构成刀具标注坐标系的基准平面有六个：（1）

基面Pr

：通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面。

车刀的基面平行于刀体底面。钻头、铣刀等旋转体类刀具的基面为通过切削刃上选定点，包含刀具轴线的平面。1.刀具标注坐标系构成刀具标注坐标系的基准平面有六66基面Pr：通过切削刃上选定点，垂直于该点合成切削运动方向的平面。(一)基面Pr：通过切削刃上选定点，垂直于该点合成切削运动方向的平671.刀具标注坐标系系

(2)

切削平面Ps

：通过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面。也就是通过切削刃上选定点，切于工件加工表面的平面(不考虑进给运动)。1.刀具标注坐标系系(2)

切削平面Ps

：通过切68切削平面Ps

：通过切削刃上选定点，包含该点合成切削速度方向，同时相切于主切削刃的平面(一)切削平面Ps：通过切削刃上选定点，包含该点合成切削速度方向691.刀具标注坐标系(3)

正交平面Po

：通过切削刃选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面。1.刀具标注坐标系(3)

正交平面Po

：通过切削刃70正交平面（主剖面）Po：切削刃上选定点的正交平面是过该点并同时垂直于基面和切削平面的平面(一)正交平面（主剖面）Po：切削刃上选定点的正交平面是过该点并同71正交平面（主剖面）Po：切削刃上选定点的正交平面是过该点并同时垂直于基面和切削平面的平面(一)正交平面（主剖面）Po：切削刃上选定点的正交平面是过该点并同72法平面（法剖面）Pn：切削刃上选定点的法平面是过该点并与切削刃垂直的平面(二)法平面（法剖面）Pn：切削刃上选定点的法平面是过该点并与切削73切深剖面（背平面）Pp：通过主切削刃上选定点，垂直于基面的平面，与进给方向垂直的平面(三)切深剖面（背平面）Pp：通过主切削刃上选定点，垂直于基面的平74假定工作平面

Pf：通过主切削刃上选定点，垂直于基面的平面，与进给方向平行的平面(三)假定工作平面Pf：通过主切削刃上选定点，垂直于基面的平面，751.刀具标注坐标系由基准平面Pr

—

Ps

—

Po组成的静止参考系称为刀具的正交平面参考系。1.刀具标注坐标系由基准平面Pr

76图3-3车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动方向，vf表示假定的进给运动方向）图3-3车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动方向77刀具几何角度分类1、刀具标注角度刀具标注角度是在标注坐标系内确定。是在刀具制造工作图上所要标注的角度，即刀具在制造、刃磨和测量时要控制的角度。刀具几何角度分类1、刀具标注角度78刀具切削部分几何参数ppt课件792.刀具的标注角度刀具在正交平面Po中定义的静态角度有：（1）前角

go：在正交平面Po上测量的刀具前刀面Ag与基面Pr之间的夹角。通过选定点的基面若位于刀体的实体之外，前角为正值；若基面位于实体之内,则前角为负值。2.刀具的标注角度801）前角γo

在主剖面内测量，是前刀面与基面的夹角。通过选定点的基面位于刀头实体之外时γo定为正值；位于刀头实体之内时γo定为负值。γo影响切削难易程度。增大前角可使刀具锋利，切削轻快。但前角过大，刀刃和刀尖强度下降，刀具导热体积减小，影响刀具寿命。2.6.2刀具几何角度

刀具标注角度用硬质合金车刀切削钢件，γo取10～20°；切削灰铸铁，γo取5～15°；切削铝及铝台金，γo取25～35°；切削高强度钢，γo取-5～-10°。1）前角γoγo影响切削难易程度。增大前角可使刀812.刀具的标注角度（2）后角ao：在正交平面Po上测量的刀具后刀面Ag与切削平面Ps之间的夹角。（3）楔角bο：楔角bο是在正交平面Po上测量的前刀面Ag与后刀面Aa之间的夹角。bο=

90°--（go+ao）

2.刀具的标注角度（2）后角ao：在正交平面Po上测量的刀822）后角αo

后角αo在主剖面内测量，是主后刀面与切削平面的夹角。后角的作用是为了减小主后刀面与工件加工表面之间的摩擦以及主后刀面的磨损。但后角过大，刀刃强度下降，刀具导热体积减小，反而会加快主后刀面的磨损。2.6.2刀具几何角度

粗加工和承受冲击载荷的刀具，为了使刀刃有足够强度，后角可选小些，一般为4°～6°；精加工时切深较小，为保证加工的表面质量，后角可选大一些，一般为8°～12°。2）后角αo后角的作用是为了减小主后刀面与工件加832.刀具的标注角度刀具在基面Pr中测量中测量的静态角度有：（4）主偏角kr：在基面Pr上测量的切削平面Ps与假定进给方向（假定工作平面Pf）之间的夹角。即主切削刃在基面上的投影与假定进给方向之间的夹角.2.刀具的标注角度刀具在基面Pr中测量中测量的静态角度有：843）主偏角κr

在基面内测量，是主切削刃在基面上投影与假定进给方向的夹角。κr的大小影响刀具寿命。减小主偏角，主刃参加切削的长度增加，负荷减轻，同时加强了刀尖，增大了散热面积，使刀具寿命提高。κr的大小还影响切削分力。减小主偏角使吃刀抗力增大，当加工刚性较弱的工件时，易引起工件变形和振动。2.6.2刀具几何角度

主偏角应根据加工对象正确选取，车刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°几种。3）主偏角κrκr的大小影响刀具寿命。减小主偏角，主刃852.刀具的标注角度（5）副偏角

kr’

：副偏角

kr’是在基面Pr上测量的副切削平面Ps’

与假定进给方向（假定工作平面Pf）之间的夹角。

副偏角

kr’一般为锐角。2.刀具的标注角度（5）副偏角

kr’

：副偏角

kr’是864）副偏角κr′

κr′在基面内测量，是副切削刃在基面上的投影与假定进给反方向的夹角。副偏角的作用是为了减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦，以防止切削时产生振动。副偏角的大小影响刀尖强度和表面粗糙度。2.6.2刀具几何角度

在切深、进给量和主偏角相同的情况下，减小副偏角可使残留面积减小，表面粗糙度降低。4）副偏角κr′副偏角的作用是为了减小副切削刃与工872.刀具的标注角度（6）刀尖角er：刀尖角er是在基面Pr上的测量切削平面Ps与副切削平面之间的夹角。即主切削刃与副切削在基面上投影之间的夹角。

er=

180°--（

kr

+kr’）2.刀具的标注角度（6）刀尖角er：刀尖角er是在基面P88（7）刃倾角λs在切削平面Ps内测量的，主切削刃S与基面Pr间的夹角称刃倾角。有正负之分，刀尖位于切削刃的最高点时定为“+”、反之为负“-”，它影响切屑流向和刀尖强度。切削平面Ps内的角度（7）刃倾角λs切削平面Ps内的角度892.刀具的标注角度切削刃的选定点、刃倾角和主偏角这三个参数，确定了主切削刃在参考系中的位置。当ls=0时，主切削刃与切削速度垂直，称直角切削或正切削。而ls≠0的切削为斜角切削或斜切削。ls为正或负会改变切屑流出的方向。2.刀具的标注角度切削刃的选定点、刃倾角和主偏角这三个参数90直角切削：λs＝0的切削，主切削刃与切削速度方向垂直斜角切削：λs≠0的切削，主切削刃与切削速度方向不垂直直角切削：λs＝0的切削，主切削刃与切削速度方向垂直915．刃倾角的功用及其选择5．刃倾角的功用及其选择92a）b）c）图2-51刃倾角对排屑方向的影响2.6.2刀具几何角度

λs影响刀尖强度和切屑流动方向。粗加工时为增强刀尖强度，λs常取负值；精加工时为防止切屑划伤已加工表面，λs常取正值或零。a）b）c）图2-51刃倾角对排屑方向的影响2.6.2932.刀具的标注角度在副正交平面Po’上测量（8）副后角ao’

：副后角ao’

是在副正交平面Po’上测量的副后面Aa’与副切削平面Ps’

之间的夹角。（9）副前角go’：前刀面与基面之间的夹角

2.刀具的标注角度在副正交平面Po’上测量942.刀具的标注角度上述7个角度（go、ao、kr、ls、kr’、ao’、go’）是在正交平面参考系中，确定车刀三个刀面（前面Ag、后面Aa、副后面Aa’）、两个刀刃（主切削刃S、副切削刃S’）的位置所必需的7个独立的刀具角度。

2.刀具的标注角度上述7个角度（go、ao、kr、95基本角度(κr，κrˊ，λs，γo，αo)确定了主切削刃及前、后刀面的方位。其中γo

，λs确定前刀面方位，κr，αo确定后刀面方位，κr，λs确定主切削刃的方位。

基本角度(κr，κrˊ，λs，γo，αo)确定了主切削刃及前96刀具切削部分几何参数ppt课件97在正交平面内确定刀具几何角度时，首先画出表示切削刃和刀面主位的两个基本视图：在基面Pr和切削平面Ps上的投影图在正交平面内确定刀具几何角度时，首先画出表示切削刃和刀面主位98刀具切削部分几何参数ppt课件99刀具切削部分几何参数ppt课件100刀具切削部分几何参数ppt课件101D、派生角度（I）刀尖角εr在基面Pr内测量的，主切削平面Ps与副切削平面Psˊ间的夹角。

（II）余偏角Ψr在基面Pr内测量的主切削平面Ps与背平面Pp间的夹角。

（III）楔角βo在正交平面Po内测量的前刀面Ar与后刀面Aα间的夹角。D、派生角度102（2）法平面参考系中的刀具标注角度基本角度：（1）主偏角κr（2）刃倾角λs（3）法前角γn（4）法后角αn（5）副偏角κrˊ派生角度：（1）刀尖角εr（2）余偏角Ψr（3）法楔角βn（2）法平面参考系中的刀具标注角度基本角度：派生角度：103基本角度：（1）主偏角κr（2）进给前角γf（3）进给后角αf（4）背前角γp（5）背后角αp（6）副偏角κrˊ（3）进给切深平面参考系中的刀具标注角度派生角度：（1）刀尖角εr（2）余偏角Ψr（3）背楔角βp（4）进给楔角βf基本角度：（3）进给切深平面参考系中的刀具标注角度派生角度：104坐标平面参考系坐标平面参考系105二、刀具的标注角度确定刀具角度的坐标参考系：主运动方向静止参考系进给运动方向刀具安装位置实际合成切削运动方向工作参考系进给运动方向刀具实际安装位置二、刀具的标注角度确定刀具角度的坐标参考系：106工作角度是刀度工作状态下的角度。它的大小与切削运动和刀具安装位置有关刀具切削部分几何参数ppt课件1071)刀具工作(切削参数)坐标系1)切削参数坐标系切削参数坐标系又称刀具工作坐标系，它是在刀具实际工作状态下建立的坐标系，因而与合成切削速度ve相联系。刀具切削参数坐标系的三个坐标平面分别是：①工作基面Pre—通过切削刃某选定点，垂直于合成切削速度ve的平面。

②工作切削平面Pse—通过切削刃某选定点，与工件加工表面相切的平面。

合成切削速度被包含在切削平面之中，切削平面与基面相互垂直。1)刀具工作(切削参数)坐标系1)切削参数坐标系切削参数坐108三、刀具的工作角度[例1]基面Pr与工作基面Pre的比较：基面Pr是通过切削刃上选定点且垂直于假定主运动方向的平面；而工作基面Pre是通过切削刃上选定点，垂直于合成切削运动方向的平面。二者的不同点在于前者的主运动方向是假定的，而后者的合成切削运动方向是实际存在的。三、刀具的工作角度[例1]基面Pr与工作基面Pre的109③工作正交平面Poe—垂直于切削刃在基面上的投影的平面。

④工作副正交平面P′oe—垂直于副切削刃在基面上的投影的平面。③工作正交平面Poe—垂直于切削刃在基面上的投影的平面110刀具切削部分几何参数ppt课件111图2．28所示为横向切入车削时的切削平面和基面。横车的加工表面为阿基米德螺旋面。可见基面并非是一个水平面，而是切削运动轨迹圆的法平面。切削平面也不是一个垂直面，而是切削运动轨迹面的切平面。它们与相应的前刀面及后刀面组成了夹角。图2．28所示为横向切入车削时的切削1122.2.4刀具的工作角度

1．进给运动的影响

1）横车

切断刀切断工件时（图2-9），若不考虑进给运动，切削刃上选定A的运动轨迹是一圆，因此该点的基面是过A点的工作径向平面Pγ，切削平面为过A点与Pγ垂直的切平面Ps，其前后角γo、αo（图2-9）。当考虑进给运动后，切削刃上A点的运动轨迹已是一阿基米德螺旋线，这时的切削平面Pse已是过A点的阿氏螺线的切线，基面Pre已是A点的与Pse垂直的平面，在这个测量坐标平面内的前角γoe、后角也不是原来的标注角度γo、αo，此时

2.2.4刀具的工作角度1．进给运动的影响113

(2-4)式中μ––––横向进给运动对工作角度的影响；

f––––刀具相对工件的横向进给量，mm/r；

dω––––切削刃上选定点A处的工作直径，mm。切削刃越接近工作中心，dω值越小，γoe越大，而αoe越小，甚至变为零或负值，对刀具的切削就越不利。γoe=γo＋μαoe=αo-μ(2-3)μ角是主运动方向与合成切削速度方向间的夹角。

114刀具工作角度

式中μ角是主运动方向与合成切削速度方向间的夹角。◆进给运动对工作角度的影响横切（图2-53）α0e=α0-μγ0e=γ0+μ

μγ0μPsPes图2-53切断刀的工作角度fxα0（2-8）2.6.2刀具几何角度

（2-8a）刀具工作角度式中μ角是主运动方向与合成切削速度方向间的夹角115图2-9横向进给运动对工作角度的影响

图2-9横向进给运动对工作角度的影响1162)纵车

若先不考虑进给运动的影响,如图2-23所示。

当考虑进给运动后，在进给剖面内，合成切削运动速度vef方向相对于主运动v方向转动了一个uf角；因而，工作基面Pre、工作切削平面Pse也相对于Pr、Ps面转过了同样的u角。于是Pre、Pse和Poe构成了工作坐标系，则正交平面内的工作角度为2)纵车若先不考虑进给运动的影响,如图2-23所示。117γoe=γo＋μαoe=αo-μ而在进给剖面(平行进给方且垂直于基面)中，根据螺旋线展开后的关系，可得换算到正交平面内得：

γoe=γo＋μ118μ值不仅与进给量f有关，也与加工直径dω有关，在车削螺纹或蜗杆，尤其是导程大的多头螺纹时，uf值很大。因此，对于右旋工件应将螺纹刀左切削刃的后角磨大一些；而右切削刃的后角磨得小一些μ值不仅与进给量f有关，也与加工直119刀具切削部分几何参数ppt课件120

纵切（图2-54）

在进给剖面，有：将其换算到主剖面内得到：在主剖面内：（2-9）O—O图2-54外圆车刀工作角度μffγoeαoeπdwμγooαμfoκrACAO

vf

B

C

B

f

O

dwαffeαγfγfe2.6.2刀具几何角度

纵切（图2-54）在进给剖面，有1212.刀尖位置高低的影响安装刀具时，刀尖不一定在机床中心高度上。如刀尖高于机床中心高度（图2-10），此时选定点A的基面和切削平面已变为过A点的径向平面Pγe和与之垂直的切削平面Pse，其工作前角和后角分别为γPe、αPe。可见，刀具工作前角γpe比标注前角γP增大了，工作后角αPe比标注后角αP减小了，可写成：

2.刀尖位置高低的影响安装刀具时，刀尖122γpe=γp+θpαpe=αp-θp(2-5)(2-6)式中θp——刀尖位置变化引起前后角的变化值（弧度）。

h——刀尖高于机床中心的数值，mm。

dw——工件直径，mm。γpe=γp+θpαpe=αp-θp123图2-10刀尖位置高时的刀具工作角度图2-10刀尖位置高时的刀具工作角度124刀具工作角度◆刀具安装对工作角度的影响图2-52车刀安装高度对工作角度的影响γre=γrα0e=α0a）α

0e＜α0b）α

0e＞α0c）γre＜γrγre＞γr

2.6.2刀具几何角度

刀具工作角度◆刀具安装对工作角度的影响图2-52车刀安装125三、刀具的工作角度2.刀具安装位置对工作角度的影响

2)刀杆轴线与进给方向不垂直的影响

kre==

kr±

Gr

kre’==

kr’-（±

Gr）

三、刀具的工作角度2.刀具安装位置对工作角度的影响kre1262.3刀具材料2.3.1刀具材料应具备的性能1.高硬度刀具材料的硬度必须高于被切工件的硬度，常温硬度必须在HRC62以上。2.高耐磨性刀具在切削时承受着剧烈摩擦，因此刀具材料应具有较强的耐磨性，它取决于材料本身的硬度、化学成分和金相组织。3.足够的强度和韧度刀具切削时要承受很大的压力、冲击和振动，刀具材料必须具有足够的抗弯强度σbb和冲击韧度αK。2.3刀具材料2.3.1刀具材料应具备的性能1274.高耐热性指在高温下保持材料硬度的性能，用高温硬度或红硬性表示。耐热性越好，允许的切削速度越高。因此它是衡量刀具材料性能的重要指标。5.具有良好的工艺性和经济性即要求刀具材料本身的可切削性能、磨削性能、热处理性能、焊接性能等要好，且又要资源丰富，价格低廉。

刀具材料的种类：有工具钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料四大类，其主要物理力学性能见表2-1。表2-1各类刀具材料的物理力学性能4.高耐热性指在高温下保持材料硬度的性能，用高温硬度或红128材料种类密度ρ/g/cm3硬度HRC（HRA）[HV]抗弯强度σbb/GPa冲击韧度αK/(MJ/m2)导热系数K/[W/（m·K）]耐热性/℃切削速度大致比值工具钢碳素工具钢7.6～7.860～65(81.2～84)2.16-～41.87200～2500.32～0.4合金工具钢7.7～7.960～65(81.2～84)2.35-～41.87300～4000.48～0.6高速钢8.0～8.863～70(83～86.6)1.96～4.41-16.75～25.1600～7001～1.2硬质合金钨钴类14.3～15.3(89～91.5)1.08～2.160.098～0.58875.4～87.98003.2～4.8钨钛钴类9.35～13.2(89～92.5)0.882～1.370.019～0.05920.9～62.89004～4.8含有碳化钽、铌类-(～92)～1.470.0029～0.0068-1000～11006～10碳化钛基类5.56～6.3(92～93.3)0.78～1.08--11006～10陶瓷氧化铝陶瓷3.6～4.7(91～95)0.44～0.686-4.19～20.9312008～12氧化铝碳化物混合陶瓷0.71～0.880.0049～0.011711006～10氮化硅陶瓷3.26[5000]0.735～0.53-37.681300-超硬材料立方氮化硼3.44～3.49[8000～9000]～0.294-75.551400～1500-人造金刚石3.47～3.56[1000]0.21～0.48-146.54700～800～25材料种类密度ρ硬度HRC抗弯强度冲击韧度导热系数K/耐热性1292.6.3刀具材料

刀具材料的发展2.6.3刀具材料刀具材料的发展1302.6.3刀具材料

图2-55

刀具材料的发展与切削加工高速化的关系切削速度（m/min）2000100050020010050201018001850190019502000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）2.6.3刀具材料图2-55刀具材料的发展与切削加工131刀具材料种类很多，常用的有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金、陶瓷、金刚石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具钢，因其耐热性很差，目前仅用于手工工具。◆高速钢高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。特点：1）强度高，抗弯强度为硬质合金的2～3倍；2）韧性高，比硬质合金高几十倍；3）硬度HRc63以上，且有较好的耐热性；4）可加工性好，热处理变形较小。应用：常用于制造各种复杂刀具（如钻头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具等）。2.6.3刀具材料

常用刀具材料刀具材料种类很多，常用的有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢132加工材料范围广泛，如钢、铁和有色金属等。高速钢按化学成分可分为钨系、钼系（含Mo的质量分数2%以上）；按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢。刀具切削部分几何参数ppt课件1331.普通高速钢指用来加工一般工程材料的高速钢，常用的牌号有：(1)W18Cr4V

属钨系高速钢，具有较好的切削性能，使用最为普遍。(2)W6Mo5Cr4V2

属钨钼系高速钢、碳化物分布均匀性、韧性和高温塑性均超过W18Cr4V，但磨削性能较差，目前主要用于热轧刀具，如麻花钻等。(3)W9Mo3Cr4V

它是国内新近使用的一种高速钢，综合性能好，刀具耐用度有所提高，可代替W6Mo5Cr4V2使用。普通高速钢具有一定的硬度和耐磨性，较高的强度和韧性，较好的塑性，可制造各种刀具，尤其是复杂刀具。1.普通高速钢指用来加工一般工程材料的高速钢，常用的牌号有：1342.高性能高速钢在普通高速钢内增加C、V的含量和添加Co、Al等合金元素就得到高性能高速钢。它可进一步提高耐热性和耐磨性。2.高性能高速钢在普通高速钢内增加C、135(1)钴高速钢（W2Mo9Cr4VCo8）具有良好的综合性能，加入钴可提高它的高温硬度，在600℃时硬度为HRC55，故允许的切削速度较高，有一定韧性，可磨削性好，加工耐磨合金钢、不锈钢时，刀具耐用度明显提高。但钴含量较多成本较贵。

(2)铝高速钢（W6Mo5Cr4V2Al、W10Mo4Cr4V3Al）加入了少量的铝不但提高了钢的耐热性和耐磨性，而且还能防止含碳量高引起的强度和韧性下降。加工HRC30~40的调质钢时，刀具耐用度提高3~4倍，但磨削性能差，热处理温度控制困难。(1)钴高速钢（W2Mo9Cr4VCo8）具有良好的综合性能1363.粉末冶金高速钢将高频感应炉熔炼的钢液用高压惰性气体（如氩气）雾化成粉末，再经冷压或热压（同时烧结）制成刀坯或钢坯，最后经轧制成锻制成材。优点是韧性、硬度较高，可磨削性能好，材质均匀，热处理变形小，质量稳定可靠，故刀具耐用度高，可切削各种难加工材料，特别适宜制造精密刀具和复杂刀具。粉末冶金化，表面处理及涂层等3.粉末冶金高速钢将高频感应炉熔炼的钢液用高压惰性气体（137表2-9常用高速钢牌号及其应用范围类别牌号主要用途普通高速钢W18Cr4V广泛用于制造钻头、绞刀、铣刀、拉刀、丝锥、齿轮刀具等W6Mo5Cr4V2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W14Cr4VmnRe用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的刀具，如轧制钻头等高性能高速钢高碳95W18Cr4V用于制造对韧性要求不高，但对耐磨性要求较高的刀具高矾W12Cr4V4Mo用于制造形状简单，对耐磨性要求较高的刀具超硬W6Mo5Cr4V2Al用于制造复杂刀具和难加工材料用的刀具W10Mo4Cr4V3Al耐磨性好，用于制造加工高强度耐热钢的刀具W6Mo5Cr4V5SiNbAl用于制造形状简单的刀具，如加工铁基高温合金的钻头W12Cr4V3Mo3Co5Si耐磨性、耐热性好，用于制造加工高强度钢的刀具W2Mo9Cr4VCo8（M42）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

2.6.3刀具材料

表2-9常用高速钢牌号及其应用范围类别牌号主要138

2.硬质合金金属碳化物(WC、TiC、TaC、NbC等)＋金属粘接剂(Co、Ni等)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抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差分类

YG

(K)

类

YT

(P)类

YW(M)类短切屑黑色金属加工长切屑的钢材、铸铁等有色金属非金属黑色金属有色金属非金属

WC+CoWC+TiC+CoWC+TiC+TaC+Co2.硬质合金金属碳化物(WC、TiC、TaC、NbC等1392.3.3硬质合金1.硬质合金性质硬质合金是由硬度很高的金属碳化物（如Wc、TiC、TaC、NbC等）、金属粘结剂（如Co、Ni、Mo等）以粉末冶金法制成的。由于硬质合金中含有大量金属碳化物，其硬度、熔点都很高，化学稳定性也好，因此硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高，硬度可达HRA89~93，在800~1000℃时仍能进行切削，允许切削速度为100m/min(1.67m/S)。但抗弯强度和冲击韧度较差。硬质合金由于切削性能优良，已成为主要的刀具材料，不但绝大部分车刀采用硬质合金，端铣刀和一些形状复杂的刀具如麻花钻、齿轮滚刀、铰刀、拉刀等也日益广泛采用此材料。2.3.3硬质合金1.硬质合金性质硬质合金是由硬度很140

2.硬质合金的种类和牌号硬质合金成分和性能见表2-3。(1)钨钴类（Wc-Co）牌号用YG表示。主要牌号有YG3、YG6、YG8，后缀数字表示钴的质量百分含量。相当于ISO的“K”类。表中：Y—硬质合金；G—钴，其后数字表示含钴量（质量）；X—细晶粒；T—TiC，其后数字表示TiC含量（质量）；A一含TaC(NbC)的钨钴类合金；N—以镍、钼作粘结剂的TiC基合金。2.硬质合金的种类和牌号硬质合金成分和性能见表2-3。141(2)钨钛钴类（WC—TiC—Co）牌号用YT表示，常用牌号有YT5、YT14、YT15、YT30，后缀数字表示TiC的质量百分含量。相当于ISO中的“P”类。(3)钨钴钽（铌）类（WC—TaC(NbC)—Co）牌号用YGA表示，常用牌号YGA6，后缀数字表示Co的质量百分含量，相当于K类。(4)钨钛钴钽（铌）类（WC—TiC—TaC(NbC)-Co）牌号用YW表示，常用牌号YW1、YW2。相当于ISO中的M类。刀具切削部分几何参数ppt课件1423.硬质合金的选用YG类硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属及非金属材料。(低速切削)切削上述材料时，呈崩碎切屑，切削热、切削力集中在刀尖附近，冲击力大。由于YG类硬质合金抗弯强度、冲击韧度好，故可减少崩刃。它又具有较好的导热性，切削热传出快，可降低刀尖温度。但它的耐热性差，不宜采用较高的切削速度。YG类的韧性和可磨削性好，可磨出较锐利的切削刃，适用加工有色金属和纤维层压材料。3.硬质合金的选用YG类硬质合金主要用143由于硬质合金中的钛元素和被加工材料中的钛元素之间产生亲和力使粘结现象严重，导致切削温度升高，摩擦系数增大，加剧了刀具磨损，故加工含钛的不锈钢（1Cr18Ni9Ti）和钛合金时宜选用YG类硬质合金

加工淬火钢、高强度钢、奥氏体钢和高温合金时，切削力大，切削力集中在刀尖附近，易崩刃，故选用强度较高、韧性较好、热导率大的YG类硬质合金。由于硬质合金中的钛元素和被加工材料中的144

YT类适用于加工塑性材料如钢料等。高速切削钢料加工该类材料时，摩擦严重，切削温度高。YT类具有较高的硬度和耐磨性，尤其具有高的耐热性，在高速切削钢料时，刀具磨损小，刀具耐用度高。低速切削时，因韧性差，易崩刃，不如YG类好。硬质合金中含钴量增多，WC、TiC含量减少时，抗弯强度和冲击韧度提高，硬度、耐热性降低，适用于粗加工，

含钴量减少，WC、TiC增加时，硬度、耐磨性和耐热性增加，强度、韧性降低，适用于精加工。刀具切削部分几何参数ppt课件145YW类硬质合金综合性能较好，除可加工铸铁、有色金属和钢料外，主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。YW类硬质合金综合性能较好，除可加工铸铁、有色金属和钢料外，146牌号应用范围YG3硬度、抗弯耐磨强度、性、韧性、切削进给速度量铸铁、有色金属、高温合金的精、半精加工，无冲击YA6冷硬铸铁、淬硬钢、有色金属及合金的精、半精加工YG6X铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精、半精加工，YG6铸铁、有色金属、高温合金的半精加工和粗加工YG8铸铁、有色金属、高温合金粗加工，可用于断续切削YT30硬度、抗弯耐磨强度、切削韧性、速度进给碳素钢、合金钢的精加工YT15碳钢、合金钢连续切时粗、半精加工，断续切精加工YT5碳素钢、合金钢的粗加工，可用于断续切削YW1同上高强度钢、碳钢、铸铁、有色金属等的精、半精加工YW2高强度钢、碳钢、铸铁、有色金属等的半精与粗加工YN05同上碳钢、合金钢的高速精车，系统刚性好的细长轴精车YN10碳钢、合金钢、淬硬钢连续表面的精加工牌号应用范围YG3硬度、抗弯铸铁、有色金属、1474.其它硬质合金（1）碳化钛基硬质合金它是以碳钛化为硬质相，镍、钼为粘结相的硬质合金。牌号用YN表示，是介于碳化钨基硬质合金与陶瓷之间的一种刀具材料。其优点是硬度高，抗粘结力、抗磨损能力都很强，耐磨性接近陶瓷。目前主要用于精加工或半精加工长切屑材料，代表牌号是YN10。（2）超细晶粒硬质合金指碳化物颗粒的平均尺寸在1μm以下的钨钴类硬质合金，主要用于冷硬铸铁、淬硬钢、不锈钢及高温合金等加工。代表牌号有YG10H、YH1、YH2、YH3等。4.其它硬质合金（1）碳化钛基硬质合金它是以碳钛化为硬1482.3.5刀具材料的表面涂覆层在高速钢、硬质合金等材料制成的刀具上，在高温真空中以化学气体涂覆法使其沉积极薄（5～12μm）的一层高硬度、耐磨和难熔的金属碳化钛（TiC）、氮化钛（TiN），涂层呈金黄色。涂层固有的硬度高（HRC80），摩擦系数低，使刀具的摩损显著降低，涂层还具有抗氧化能力和抗粘结性能好的特点。切削速度可提高30%～50%，刀具总寿命可提高数倍至十倍。具有涂覆层的刀具材料目前有两种：1.涂层高速钢耐磨性显著提高，主要用于钻头、丝锥、成形铰刀、齿轮加工刀具等。2.涂层硬质合金常涂在韧性较好的钨钴类硬质合金刀片表面，广泛用于不可转位片。2.3.5刀具材料的表面涂覆层在1492.3.4其它刀具材料1.陶瓷刀具材料

（硬、脆、价格低）主要有两大类，即氧化铝（Al2O3）基陶瓷材料和氮化硅（Si3N4）基陶瓷材料。陶瓷刀具有很高的硬度（HRA91～95）和耐磨性、耐热性高，在1200℃时仍保持HRA80；化学稳定性好，与钢不易亲和，抗粘结、抗扩散能力较强；具有较低的摩擦系数。加工表面粗糙度较小。但抗弯强度低、韧度差，抗冲击性能差。主要用于高速精加工和半精加工冷硬铸铁、淬硬钢等。缺点:性脆、抗冲击韧性差、抗弯强度低。2.3.4其它刀具材料1.陶瓷刀具材料（硬、脆、价格1502.金刚石（最硬、耐磨性好，耐热性较差800℃）金刚石分天然和人选两种，都是碳的同素异形体。天然金刚石由于价格昂贵用得很少。人造金刚石是在高温高压下由石墨转化而成的，其硬度接近于10000HV，故可用于高速精加工有色金属及硬合金、加工陶瓷、非金属硬脆材料。它不适合加工铁族材料，因为高温时极易氧化、碳化，与铁发生化学反应，刀具极易损坏。目前主要用作磨牙具和磨料。2.金刚石（最硬、耐磨性好，耐热性较差800℃）1513.立方氮化硼立方氮化硼CBN是由六方BN（hBN）在合成金刚石的相同条件下加入氮化剂转变而成。其硬度高达8000～9000HV，耐磨性好，耐热性好，高达1400℃。主要用于对淬硬工具钢、冷硬铸铁、耐热合金进行半精加工和精加工。3.立方氮化硼立方氮化硼CBN是由六方BN（hBN）在合1522.6.3刀具材料

刀具材料种类合金高速钢硬质合金陶瓷天然

聚晶金刚石聚晶立方氮工具钢W18Cr4VYG6Si3N4

金刚石

PCD

化硼

PCBN材料性能硬度HRC65HRC66HRA90HRA93HV10000

HV7500

HV4000抗弯强度2.4GPa3.2GPa1.45GPa0.8GPa0.3GPa2.8GPa1.5GPa导热系数40-50

20-30

70-100

30-40

146.5

100-12040-100热稳定性350℃620℃1000℃1400℃800℃

600-800℃＞1000℃化学惰性低惰性大惰性小惰性小惰性大耐磨性低低较高高最高最高很高一般精度Ra≤0.8高精度Ra=0.4-0.2加工质量Ra≤0.8IT7-8Ra=0.1-0.05IT5-6IT7-8IT5-6可替代磨削加工对象低速加工一般钢材、铸铁一般钢材、铸铁粗、精加工一般钢材、铸铁粗、精加工高硬度钢材精加工硬质合金、铜、铝有色金属及其合金、陶瓷等高硬度材料淬火钢、冷硬铸铁、高温合金等难加工材料表2-11

普通刀具材料与超硬刀具材料性能与用途对比2.6.3刀具材料刀具材料种类合金高1532.6.3刀具材料

天然金刚石PCBNPCD氧化物陶瓷氮化物陶瓷硬质合金涂层WC硬质合金涂层超细粒状硬金属涂层高速钢TiN涂层高速钢断裂韧性耐磨性图2-56刀具材料的耐磨性与断裂韧性2.6.3刀具材料天然金刚石