机械加工原理与方法―――孙希禄

刃倾角的符号

三、刀具材料

1.材料应当具备的性能 （1） 高的硬度和耐磨性

刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在HRC62以上；耐磨性表示抵抗磨损的能力，它取决于组织中硬质点的硬度、数量和分布。 （2）足够的强度和韧性

为了承受切削中的压力冲击和韧性，避免崩刀和折断，刀具材料应具有足够的强度和韧性。

（3）高耐热性

刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性得能力。 （4）良好的工艺性

为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性。如，切削加工性、铸造性、锻造性和热

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处理性等。

（5）良好的经济性

2.刀具材料的种类

所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼（CBN）刀具和金刚石刀具等；

（1） 高速钢

定义：是一种加入较多的钨、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。

性能：有较高的热稳定性；有较高的强度、韧性、硬度和耐磨性；制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，可锻造。是制造钻头、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等的主要材料。 分类：

1）通用型高速钢

钨钢：典型牌号为W18Cr4V，有良好的综合性能，可以制造各种复杂刀具。

钨钼钢：典型牌号为W6Mo5Cr4V2，可做尺寸较小、承受冲击力较大的刀具；热塑性特别好，更适用于制造热轧钻头等；磨加工性好，目前各国广泛应用。 2）高性能高速钢

典型牌号为高碳高速钢9W18Cr4V、高钒高速钢W6MoCr4V3、钴高速钢W6MoCr4V2Co8和超硬高速钢W2Mo9Cr4Co8等。适合于加工高温合金、钛合金和超高强度钢等难加工材料。 3）粉末冶金高速钢

用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水，直接得到细小的高速钢粉末，高温下压制成致密的钢坯，而后锻压成材或刀具形状。适合于制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具（如滚刀、插齿刀）、精密刀具、磨加工量大的复杂刀具、高动载荷下使用的刀具等。 （2）硬质合金

由难熔金属化合物（如WC、TiC）和金属粘结剂（Co）经粉末冶金法制成。

硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料（约占50%）。如大多数的车刀、端铣刀以至深孔钻、铰刀、拉刀、齿轮刀具等。

具有高耐磨性和高耐热性，但抗弯强度低、冲击韧性差，很少用于制造整体刀具。它还可用于高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料。

ISO将切削用的硬质合金分为三类：（各种牌号的应用范围见p16表1.1） 1）YG(K)类，即WC-Co类硬质合金 2）YT(P)类，即WC-TiC-Co类硬质合金

3） YW(M)类，即WC-TiC-TaC-Co类硬质合金

（3）其它刀具材料 1、 涂层刀具

2、 陶瓷：硬度高、耐用度高，还可用于冲击负荷下的粗加工，切削效率显著提高。 3、 金刚石 4、 立方氮化硼

四、金属的切削过程

金属切削过程是机械制造过程的一个重要组成部分。金属切削过程是指将工件上多余的金属层，通过切削加工被刀具切除而形成切屑并获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的过程。在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。对这些现象进行研究，揭示其内在的机理，探索和掌握金属切削过程的基本规律，从而主动地加以有效的控制，对保证加工精度和表面质量，提高切削效率，降低生产成本和劳动强度具有十分重大的意义。总之，金属切削过程的优劣，直接影响机械加工的质量、生产率与生产成本。因此，必须进行深入的研究。 1、切屑形成过程及切屑的种类

（1）切削变形 金属的切削过程与金属的挤压过程很相似。金属材料受到刀具的作用以后，开始产生弹性变形；虽着刀具继续切入，金属内部的应力、应变继续加大，当达到材