切削原理與刀具1課件

1、金屬切削原理與刀具Metal Cutting Method And The Design of Cutting Tools（2007本科課程版）機械設計制造及其自動化專業(yè)主干課程1金屬切削原理與刀具機械設計制造及其自動化專業(yè)主干課程1歡迎大家學習金屬切削原理與刀具課2歡迎大家學習金屬切削原理與刀具課2一、本課程的性質金屬切削原理與刀具在工科院校與機制有關的專業(yè)中占有重要的地位，因此一直列為考試課，在我院的數(shù)控、機制、機電等專業(yè)自然也是考試課。二、本課程的內容金屬切學原理與刀具分為兩部分，原理部分討論的是金屬切削加工過程中的主要物理現(xiàn)象的變化規(guī)律，以及對規(guī)律的控制及應用；刀具部分是要我們學習常用

2、金屬切削刀具的選擇、使用以及常用非標準刀具的設計，如成形車刀、成形銑刀和拉刀等。三、本課程的特點（1）涉及知識面廣（2）實驗理論多（3）實踐性強金屬切削原理與刀具課程簡介本課程的性質、內容和任務3一、本課程的性質金屬切削原理與刀具課程簡介本課程的性質、內容金屬切削原理與刀具課程簡介課程宗旨了解金屬切削原理與刀具領域的最新成就和發(fā)展趨勢。 掌從理論上認識金屬切削過程一般現(xiàn)象和基本規(guī)律，能按具體的加工條件選擇合理的刀具材料、刀具切削部分的幾何參數(shù)及切削用量，并能運用所學知識，分析和解決生產中出現(xiàn)的一些有關問題。 初步掌握金屬切削課程實驗、生產等實踐環(huán)節(jié)訓練，培養(yǎng)分析和解決機械制造工程問題的能力。4

3、金屬切削原理與刀具課程簡介課程宗旨了解金屬切削原理與刀具領域金屬切削原理與刀具課程簡介主要內容金屬切削原理部分 金屬切削原理基本定義（6學時） 刀具材料（12學時） 金屬切削變形過程（10學時）金屬切削過程切削力（12學時） 切削熱和切削溫度（12學時） 刀具磨損、破損和使用壽命（6學時） 5金屬切削原理與刀具課程簡介主要內容金屬切削原理部分 金屬切削 切削用量的選擇（12學時） 磨削加工（6學時）金屬切削原理與刀具課程簡介主要內容金屬切削原理部分 工件材料的切削加工性（6學時） 已加工表面質量（12學時） 刀具合理幾何參數(shù)的選擇（12學時）6 切削用量的選擇（12學時）金屬切削原理與刀具課程

4、簡介主要內金屬切削原理與刀具課程簡介主要內容二，刀具部分 銑刀（12學時）拉刀（6學時） 齒輪刀具（6學時） 車刀（12學時） 成型車刀（10學時） 孔加工刀具（12學時）7金屬切削原理與刀具課程簡介主要內容二，刀具部分 銑刀（12學課程簡介學習方式考核方法課程特點與學習方法 綜合性注意聯(lián)系和綜合應用以往所學知識 實踐性注意理論聯(lián)系生產實際，重視實踐性環(huán)節(jié) 靈活性掌握基本原理，活學活用 期末考查70 作業(yè)及課堂紀律20，實驗10 課堂講授講授重點、難點 自學課程內容20自學，通過作業(yè)、答疑保證效果 實踐環(huán)節(jié)作業(yè)、練習、實驗8課程簡介學習方式考核方法課程特點與學習方法 綜合性注意聯(lián)主要參考教材與

5、參考文獻主要參考教材主要參考文獻1 天津大學先進制造技術實驗室，機械制造技術基礎實驗指導書，20042 張冠偉等，機械制造技術基礎習題集，20043 張世昌主編，機械制造技術基礎網絡課程，高教音像出版社，20034 Mikell P. Groover. Fundamentals of Modern Manufacturing. JOHN WILEY & SONS, INC. 2002 周澤華主編，金屬切削原理，上?？茖W技術出版社. 袁哲俊主編，金屬切削刀具，上?？茖W技術出版社.第2版9主要參考教材與參考文獻主要參考教材主要參考文獻1 天津 刀具材料 金屬切削變形過程 切削力 切削熱和切削溫度

6、工件材料的切削加工性 刀具磨損、破損和使用壽命課程導航 金屬切削原理基本定義10 刀具材料 金屬切削變形過程 切削力 切削熱和切削溫度 工件 一、明代發(fā)展成與近代相類似的切削加工方法，如車、銑、刨、磨削等。 二、建國以來，我國的機械制造業(yè)不斷壯大，金屬切削加工技術也得到了飛速發(fā)展。大力推廣先進的切削方法；在金屬切削變形、切削力、切削熱、刀具磨損和刀具耐用度、以及加工質量等方面都取得了一定水平的科研成果；廣泛推廣應用了機夾重磨刀具和可轉位刀具。 三、80年代以后，我國金屬切削技術達到較高的水平，計算機已在切削理論研究和刀具設計中應用，各種先進的測試儀器已應用于切削機理的分析和研究中，并取得一系列

7、科研成果。 切削原理與刀具我國金屬切削加工技術的發(fā)展、 概況11 一、明代發(fā)展成與近代相類似的切削加工方法，如車、銑、 學習本課程主要做到重視實踐知識，善于抓住問題的本質，善于比較，要建立正確的空間概念。學習過程中，要求達到以下幾點：1 、基本掌握切削過程中的主要物理現(xiàn)象的變化規(guī)律和應用及控制方法，具有解決實際生產問題的能力。2 、具有正確圖示和選擇刀具合理幾何參數(shù)的能力。3、具有根據具體要求選擇使用常用刀具，以及設計一般非標準刀具的能力。4、要求課上認真聽講，抓住重點，做好筆記，課下復習，輔導與自學相結合。本課程的學習要求切削原理與刀具12 學習本課程主要做到重視實踐知識，善于抓住問題的切削

8、原理與刀具第1章 機械制造過程基礎知識Fundamental of Mechanical Manufacturing Process1-1 切削運動、加工表面和切削用量三要素Movements of Cutting ,Cutting Surfaces And Three Main factors of Cutting13切削原理與刀具第1章 機械制造過程基礎知識1-1 切削運動切削原理與刀具一，車削運動和工件上的加工表面車削加工是一種最典型、最常見的切削加工方法。普通外圓車削加工中的切削運動是由兩種運動單元組合而成的：其一是工件的回轉運動，它是切除多余金屬以形成工件新表面的基本運動；其二是車刀

9、的縱向進給運動，他保證了切削工作的連續(xù)進行。即不斷把余量投入切削的運動。14切削原理與刀具一，車削運動和工件上的加工表面14切削時形成的表面進給運動主運動待加工表面過渡表面已加工表面切削原理與刀具15切削時形成的表面進給運動主運動待加工表面過渡表面已加工表面切切削原理與刀具在這兩個運動合成的切削運動作用下，工件表面的一層金屬不斷地被車刀切下來并轉變?yōu)榍行?，從而加工出所需要的工件新表面。在新表面形成過程中，工件上有三個依次變化著的表面：（1）待加工表面：加工時即將被切除的工件表面（2）已加工表面；已被切去多余金屬而形成符合要求的工件新表面。（3）過渡表面（切削表面）：加工時由切削刃在工件上正在切

10、削的那個表面，位于待加工表面和已加工表面之間的表面。待加工表面、過渡表面和已加工表面16切削原理與刀具在這兩個運動合成的切削運動作用下，工件表面的一切削原理與刀具17切削原理與刀具172-2 刀具切削部分的幾何角度一、外圓車刀切削部分的組成前面主后面副后面主切削刃副切削刃刀尖刀桿刀頭切削原理與刀具182-2 刀具切削部分的幾何角度一、外圓車刀切削部分的組成前面1.1.1 零件表面形成方法 軌跡法 成形法 相切法 展成法flashflashflashflasha）軌跡法 b）成形法c）相切法 d）展成法圖2-6 零件表面成形方法191.1.1 零件表面形成方法 軌跡法flashflash主運動

11、指直接切除工件上的余量形成加工表面的運動。主運動的速度即切削速度，用v（m/s）表示。 主運動和進給運動是實現(xiàn)切削加工的基本運動，可以由刀具來完成，也可以由工件來完成；可以是直線運動（用 T 表示），也可以是回轉運動（用 R 表示）。正是由于上述不同運動形式和不同運動執(zhí)行元件的多種組合，產生了不同的加工方法。進給運動 指為不斷把余量投入切削的運動。進給運動的速度用進給量（fmm/r）或進給速度（vf mm/min）表示。定位和調整運動 使工件或刀具進入正確加工位置的運動。如調整切削深度，工件分度等。1.1.2 切削加工的成形運動 20主運動 主運動和進給運動是實現(xiàn)切削加工的基 外圓磨無心磨車銑

12、加工滾壓加工銑削成形磨（橫磨）主運動進給運動表2-2 外圓表面加工方法 刀 具T/ RT主運動進給運動 工 件表 面 成 形 原 理 圖RRRRRTRRT/ R車削成形車削拉削研磨1.1.3 典型表面加工方法21 外圓磨無心磨車銑加工滾壓加工銑削成形磨（橫磨）主運動表2-3 內圓表面加工方法表 面 成 形 原 理 圖鉆擴鉸鏜拉擠行星式內圓磨主運動進給運動刀 具主運動進給運動工 件RRTRRT/ RTRTRTTRTT內圓磨無心磨1.1.4 典型表面加工方法22表2-3 內圓表面加工方法表 面 成 形 原 理主運動進給運動表2-4 平面加工方法刀 具主運動進給運動工 件表 面 成 形 原 理 圖R

13、TRTTT刨插周銑端銑平磨端面平磨車拉T1.1.5 典型表面加工方法23主運動進給運動表2-4 平面加工方法刀 具主運動進給車螺紋板牙主運動進給運動表2-5 螺紋加工方法刀 具主運動進給運動工 件表 面 成 形 原 理 圖RTRRTTR滾壓絲錐銑螺紋梳形銑刀旋風銑磨螺紋RR1.1.6 典型表面加工方法24車螺紋板牙主運動進給運動表2-5 螺紋加工方法刀 具主運主運動進給運動表2-6 齒形加工方法刀 具主運動進給運動工 件表 面 成 形 原 理 圖RTRTTR/TRRR/T銑齒指狀銑刀銑齒成形磨齒滾齒剃齒插齒蝸桿砂輪磨齒碟形砂輪磨齒錐形砂輪磨齒1.1.7 典型表面加工方法25主運動進給運動表2-

14、6 齒形加工方法刀 具主運動進給運動1.1.8 切削用量三要素主運動（切削速度）指直接切除工件上的余量形成加工表面的運動。主運動的速度即切削速度，用v（m/s）表示。進給運動 （進給速度）指為不斷把余量投入切削的運動。進給運動的速度用進給量（fmm/r）或進給速度（vf mm/min）表示。背吃刀量主刀刃與工件切削表面接觸長度在主運動方向及進給運動方向所組成的平面的法線方向上測量的值。用（ap mm）表示。261.1.8 切削用量三要素主運動（切削速度）進給運動 （進1.1.8 切削用量與切削層截面參數(shù)切削用量 切削速度vc若主運動為往復運動時，其平均速度為： （2-2）式中 n 主運動轉速（

15、r/s）； d 刀具或工件的最大直徑（mm）。式中 nr 主運動每秒鐘往復次數(shù)（str/s）； l 往復運動行程長度（mm）。 （2-3）進給量：工件或刀具每轉一周時(或主運動一循環(huán)時)，兩者沿進給方向上相對移動的距離，單位為mm/r。背吃刀量：主刀刃與工件切削表面接觸長度在主運動方向及進給運動方向所組成的平面的法線方向上測量的值。 271.1.8 切削用量與切削層截面參數(shù)切削用量 切削速度v2.3.4 切削用量與切削層截面參數(shù)切削層截面參數(shù) 切削厚度 （2-4）切削寬度 （2-5）圖2-7 切削層截面bDhD = ffdwDmapa）rhDbD = apb）c）282.3.4 切削用量與切削

16、層截面參數(shù)切削層截面參數(shù) 切削切削原理與刀具1-2 刀具切削部分的基本定義Fundamental Concepts of The Cutting parts of The Cutting Tools2.6 刀具切削部分的結構要素The Structure factors of The Cutting parts of The Cutting Tool29切削原理與刀具1-2 刀具切削部分的基本定義2.6 刀具切2.6.1 刀具結構 車刀a）焊接式車刀b）整體式車刀c）機夾式車刀圖2-47 車刀的結構 外圓車刀是最基本、最典型的刀具，由刀頭和刀體組成。 車刀的切削部分由3個刀面（前刀面、主后刀面

17、和副后刀面），2個刀刃（主切削刃和副切削刃）和1個刀尖組成。302.6.1 刀具結構 車刀a）焊接式車刀b）整體式車刀c）機2.6.1 刀具結構 刨刀、銑刀、鉆頭等其他刀具可視為車刀的演變或組合圖2-48 各種刀具切削部分的形狀312.6.1 刀具結構 刨刀、銑刀、鉆頭等其他刀具可視為車刀的2.6.2 刀具幾何角度 刀具標注角度坐標系（主剖面坐標系）主切削刃主后刀面前刀面副切削刃主剖面 PoA1）基面 Pr ：通過切削刃選定點與主運動方向垂直的平面?；媾c刀具底面平行。切削平面 Ps基面 Pr圖2-49 車刀主剖面坐標系2）切削平面 Ps：通過切削刃選定點與主切削刃相切且垂直于基面Pr的平面。

18、3）主剖面 Po：通過切削刃選定點垂直于基面Pr和切削平面 Ps的平面。322.6.2 刀具幾何角度 刀具標注角度坐標系（主剖面坐標系基面Pr假定主運動方向主切削刃上選定點刀柄底面平面2.6.2 刀具幾何角度 33基面Pr假定主運動方向主切削刃上選定點刀柄底面平面2.6.2主剖面Po： Ps P基面P： PVc 刀具安裝面（車刀）切削平面Ps: 與 S相切 且 P假定主運動方向Vc主剖面參考系（Pr-Ps-Po)主切削刃上選定點2.6.2 刀具幾何角度 34主剖面Po： 基面P： PVc 切削平面Ps: 1）前角o 在主剖面內測量，是前刀面與基面的夾角。通過選定點的基面位于刀頭實體之外時o定為

19、正值；位于刀頭實體之內時o定為負值。o影響切削難易程度。增大前角可使刀具鋒利，切削輕快。但前角過大，刀刃和刀尖強度下降，刀具導熱體積減小，影響刀具壽命。ArA 向f圖2-50 車刀的主要角度0000rrs02.6.2 刀具幾何角度 刀具標注角度 用硬質合金車刀切削鋼件，o取1020；切削灰鑄鐵，o取515；切削鋁及鋁臺金，o取2535；切削高強度鋼，o取-5 -10。351）前角o o影響切削難易程度。增大前角可使刀ArA 向f圖2-50 車刀的主要角度0000rrs2）后角o 后角o在主剖面內測量，是主后刀面與切削平面的夾角。 后角的作用是為了減小主后刀面與工件加工表面之間的摩擦以及主后刀面

20、的磨損。但后角過大，刀刃強度下降，刀具導熱體積減小，反而會加快主后刀面的磨損。02.6.2 刀具幾何角度 粗加工和承受沖擊載荷的刀具，為了使刀刃有足夠強度，后角可選小些，一般為46；精加工時切深較小，為保證加工的表面質量，后角可選大一些，一般為812。36ArA 向f圖2-50 車刀的主要角度000 主偏角應根據加工對象正確選取，車刀常用的主偏角有45、60、75、90幾種。3）主偏角r 在基面內測量，是主切削刃在基面上投影與假定進給方向的夾角。r的大小影響刀具壽命。減小主偏角，主刃參加切削的長度增加，負荷減輕，同時加強了刀尖，增大了散熱面積，使刀具壽命提高。r的大小還影響切削分力。減小主偏角

21、使吃刀抗力增大，當加工剛性較弱的工件時，易引起工件變形和振動。2.6.2 刀具幾何角度 ArA 向f圖2-50 車刀的主要角度0000rrsr37 主偏角應根據加工對象正確選取，車刀常用的主偏角有45、6rAA 向f圖2-50 車刀的主要角度0000rrs4）副偏角r r在基面內測量，是副切削刃在基面上的投影與假定進給反方向的夾角。 副偏角的作用是為了減小副切削刃與工件已加工表面之間的摩擦，以防止切削時產生振動。副偏角的大小影響刀尖強度和表面粗糙度。2.6.2 刀具幾何角度 r 在切深、進給量和主偏角相同的情況下，減小副偏角可使殘留面積減小，表面粗糙度降低。38rAA 向f圖2-50 車刀的主

22、要角度000a）b）c）圖2-51 刃傾角對排屑方向的影響2.6.2 刀具幾何角度 5）刃傾角s切削平面內測量，是主切削刃與基面的夾角。當?shù)都馐乔邢魅凶罡唿c時,s定為正值；反之位負。 s影響刀尖強度和切屑流動方向。粗加工時為增強刀尖強度，s常取負值；精加工時為防止切屑劃傷已加工表面，s常取正值或零。39a）b）c）圖2-51 刃傾角對排屑方向的影響2.6.2法剖面Pn：PnS基面P： PVc 刀具安裝面（車刀）切削平面Ps: 與 S相切 且 P假定主運動方向Vc法剖面參考系（ Pr-Ps-Pn ）90主切削刃上選定點2.6.2 刀具幾何角度 40法剖面Pn：PnS基面P： PVc 切削平面Ps

23、刀具工作角度刀具安裝對工作角度的影響圖2-52 車刀安裝高度對工作角度的影響re=r0e=0a） 0e0b） 0e0c） rer rer 2.6.2 刀具幾何角度 41刀具工作角度刀具安裝對工作角度的影響圖2-52 車刀安裝刀具安裝高低時42刀具安裝高低時42刀桿中心面（線）不垂直于進給運動方向的影響2.6.2 刀具幾何角度 43刀桿中心面（線）不垂直于進給運動方向的影響2.6.2 刀具刀具工作角度 式中角是主運動方向與合成切削速度方向間的夾角。 進給運動對工作角度的影響橫切（圖2-53）0e=0-0e=0+ 0PsPes圖2-53 切斷刀的工作角度fx0（2-8）2.6.2 刀具幾何角度 （

24、2-8a）44刀具工作角度 式中角是主運動方向與合成切削速度方向間的夾角 縱切（圖2-54） 在進給剖面，有：將其換算到主剖面內得到：在主剖面內：（2-9）OO圖2-54 外圓車刀工作角度ffoeoedwooforACAO vf B C B f O dwffeffe2.6.2 刀具幾何角度 45 縱切（圖2-54） 在進給剖面，有對刀具切削部分材料的要求1）高的硬度和耐磨性2）足夠的強度和韌性3）較好的熱硬性4）良好的工藝性5）經濟性2.6.3 刀具材料 刀具材料的發(fā)展46對刀具切削部分材料的要求1）高的硬度和耐磨性2.6.3 刀2.6.3 刀具材料 圖2-55 刀具材料的發(fā)展與切削加工高速化

25、的關系切削速度（m/min）200010005002001005020101800 1850 1900 1950 2000 年代碳素工具鋼合金工具鋼WC系硬質合金高速鋼WC-TiC系硬質合金涂層硬質合金TiAlN涂層硬質合金DLC涂層硬質合金TiC-TiN金屬陶瓷聚晶立方氮化硼 （PCBN）陶瓷聚晶金剛石（PCD）472.6.3 刀具材料 圖2-55 刀具材料的發(fā)展與切削加工2.6.3 刀具材料 天然金剛石PCBNPCD氧化物陶瓷氮化物陶瓷硬質合金涂層WC硬質合金涂層超細粒狀硬金屬涂層高速鋼TiN涂層高速鋼斷裂韌性耐磨性圖2-56 刀具材料的耐磨性與斷裂韌性482.6.3 刀具材料 天然金剛石

26、PCBNPCD氧化物陶瓷氮刀具材料種類很多，常用的有工具鋼（包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼）、硬質合金、陶瓷、金剛石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具鋼和合金工具鋼，因其耐熱性很差，目前僅用于手工工具。 高速鋼 高速鋼是一種加入了較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。 特點：1）強度高，抗彎強度為硬質合金的23倍；2）韌性高，比硬質合金高幾十倍；3）硬度HRc63以上，且有較好的耐熱性；4）可加工性好，熱處理變形較小。 應用：常用于制造各種復雜刀具（如鉆頭、絲錐、拉刀、成型刀具、齒輪刀具等）。2.6.3 刀具材料 常用刀具材料49刀具材料種類很多，常用的有工具鋼（包括碳素工具鋼

27、、合金工具鋼表2-9 常用高速鋼牌號及其應用范圍類別牌 號主 要 用 途普通高速鋼W18Cr4V廣泛用于制造鉆頭、絞刀、銑刀、拉刀、絲錐、齒輪刀具等W6Mo5Cr4V2用于制造要求熱塑性好和受較大沖擊載荷的刀具，如軋制鉆頭等W14Cr4VmnRe用于制造要求熱塑性好和受較大沖擊載荷的刀具，如軋制鉆頭等高性能高速鋼高碳95W18 Cr4V用于制造對韌性要求不高，但對耐磨性要求較高的刀具高礬W12Cr4V4 Mo用于制造形狀簡單，對耐磨性要求較高的刀具超硬W6Mo5Cr4V2Al用于制造復雜刀具和難加工材料用的刀具W10Mo4Cr4V3Al耐磨性好，用于制造加工高強度耐熱鋼的刀具W6Mo5Cr4V

28、5SiNbAl用于制造形狀簡單的刀具，如加工鐵基高溫合金的鉆頭W12Cr4V3 Mo3Co5Si耐磨性、耐熱性好，用于制造加工高強度鋼的刀具W2Mo9Cr4VCo8（M42）用作難加工材料的刀具，因其磨削性好可作復雜刀具，價格昂貴2.6.3 刀具材料 50表2-9 常用高速鋼牌號及其應用范圍類別牌 號主 要 硬質合金 超硬刀具材料包括天然金剛石、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼三種。金剛石刀具主要用于加工高精度及粗糙度很低的非鐵金屬、耐磨材料和塑料，如鋁及鋁合金、黃銅、預燒結的硬質合金和陶瓷、石墨、玻璃纖維、橡膠及塑料等。立方氮化硼主要用于加工淬硬鋼、噴涂材料、冷硬鑄鐵和耐熱合金等。 天然金剛石是自

29、然界最硬的材料，根據其質量的不同，硬度范圍為HK800012000（HK，Knoop硬度，單位kgf/mm2），密度為3.483.56。由于天然金剛石是一種各向異性的單晶體，因此，在晶體上的取向不同，耐磨性及硬度也有差異，其耐熱性為700800。天然金剛石的耐磨性極好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半徑可達0.01m左右，刀具壽命可長達數(shù)百小時。但天然金剛石價格昂貴，因此主要用于制造加工精度和表面粗糙度要求極高的零件的刀具，如加工磁盤、激光反射鏡、感光鼓、多面鏡等。金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵。聚晶金剛石是由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，因此不存在各向異性，其硬度比天然金剛石低，為HK6500800

30、0，價格便宜，焊接方便，可磨削性好，因此成為當前金剛石刀具的主要材料，可在大部分場合替代天然金剛石刀具。用等離子CVD法開發(fā)的金剛石涂層刀具，其基體材料為硬質合金或氮化硅陶瓷，用途和聚晶金剛石相同。由于可在形狀復雜的刀具（如硬質合金麻花鉆、立銑刀、成形刀具及帶斷屑槽的刀片等）上進行涂層，故具有廣闊的發(fā)展前途。 聚晶立方氮化硼是由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。由于成份及粒度的不同，聚晶立方氮化硼刀片的硬度在HV 30004500間變動，其耐熱性達1200左右，化學惰性很好，在1000的溫度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發(fā)生化學反應。主要用于加工淬硬工具鋼、冷硬鑄鐵、耐熱合金及噴焊材料等。用于高

31、精度銑削時可以代替磨削加工。由于陶瓷、金剛石和立方氮化硼等材料韌性差、硬度高，因此要求使用這類刀具的機床剛性好、速度高、功率足夠、主軸偏擺小，并且要求機床一夾具一工件一刀具系統(tǒng)的剛性好。只有這樣才能充分發(fā)揮這些先進刀具材料的作用，取得良好的使用效果。 硬質合金是用高硬度、高熔點的金屬碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等）粉末和金屬粘結劑（如Co、Ni、Mo等）經高壓成型后，再在高溫下燒結而成的粉末冶金制品。 硬質合金的硬度、耐磨性、耐熱性都很高，允許的切削速度遠高于高速鋼，且能切削諸如淬火鋼等硬材料。硬質合金的不足是與高速鋼相比，其抗彎強度較低、脆性較大，抗振動和沖擊性能也較差。 硬質合金

32、因其切削性能優(yōu)良而被廣泛用來制作各種刀具。在我國，絕大多數(shù)車刀、面銑刀和深孔鉆都采用硬質合金制造，目前，在一些較復雜的刀具上，如立銑刀、孔加工刀具等也開始應用硬質合金制造。2.6.3 刀具材料 51 硬質合金 硬質合金是用高硬度、高熔點的金屬碳化物（如W 超硬刀具材料包括天然金剛石、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼三種。金剛石刀具主要用于加工高精度及粗糙度很低的非鐵金屬、耐磨材料和塑料，如鋁及鋁合金、黃銅、預燒結的硬質合金和陶瓷、石墨、玻璃纖維、橡膠及塑料等。立方氮化硼主要用于加工淬硬鋼、噴涂材料、冷硬鑄鐵和耐熱合金等。 天然金剛石是自然界最硬的材料，根據其質量的不同，硬度范圍為HK80001200

33、0（HK，Knoop硬度，單位kgf/mm2），密度為3.483.56。由于天然金剛石是一種各向異性的單晶體，因此，在晶體上的取向不同，耐磨性及硬度也有差異，其耐熱性為700800。天然金剛石的耐磨性極好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半徑可達0.01m左右，刀具壽命可長達數(shù)百小時。但天然金剛石價格昂貴，因此主要用于制造加工精度和表面粗糙度要求極高的零件的刀具，如加工磁盤、激光反射鏡、感光鼓、多面鏡等。金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵。聚晶金剛石是由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，因此不存在各向異性，其硬度比天然金剛石低，為HK65008000，價格便宜，焊接方便，可磨削性好，因此成為當前金剛石刀具的主要

34、材料，可在大部分場合替代天然金剛石刀具。用等離子CVD法開發(fā)的金剛石涂層刀具，其基體材料為硬質合金或氮化硅陶瓷，用途和聚晶金剛石相同。由于可在形狀復雜的刀具（如硬質合金麻花鉆、立銑刀、成形刀具及帶斷屑槽的刀片等）上進行涂層，故具有廣闊的發(fā)展前途。 聚晶立方氮化硼是由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。由于成份及粒度的不同，聚晶立方氮化硼刀片的硬度在HV 30004500間變動，其耐熱性達1200左右，化學惰性很好，在1000的溫度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發(fā)生化學反應。主要用于加工淬硬工具鋼、冷硬鑄鐵、耐熱合金及噴焊材料等。用于高精度銑削時可以代替磨削加工。由于陶瓷、金剛石和立方氮化硼等材料韌

35、性差、硬度高，因此要求使用這類刀具的機床剛性好、速度高、功率足夠、主軸偏擺小，并且要求機床一夾具一工件一刀具系統(tǒng)的剛性好。只有這樣才能充分發(fā)揮這些先進刀具材料的作用，取得良好的使用效果。表2-10 各種硬質合金的應用范圍牌 號應 用 范 圍YG3X鑄鐵、有色金屬及其合金精加工、半精加工，不能承受沖擊載荷YG3鑄鐵、有色金屬及其合金精加工、半精加工，不能承受沖擊載荷YG6X普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工、半精加工YG6鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工和粗加工YG8鑄鐵、有色金屬及合金、非金屬材料粗加工，也可用于斷續(xù)切削YG6A冷硬鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工，亦可用于高錳鋼、淬硬鋼的半

36、精加工和精加工YT30碳素鋼、合金鋼的精加工YT15碳素鋼、合金鋼在連續(xù)切削時的粗加工、半精加工，亦可用于斷續(xù)切削時的精加工YT14同YT15YT5碳素鋼、合金鋼的粗加工，也可以用于斷續(xù)切削YW1高溫合金、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料及普通鋼料、鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工和精加工YW2高溫合金、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料及普通鋼料、鑄鐵、有色金屬及其合金的粗加工和半精加工抗彎強度、韌性、進給量 硬度、耐磨性、切削速度抗彎強度、韌性、進給量 硬度、耐磨性、切削速度抗彎強度、韌性、進給量 硬度、耐磨性、切削速度2.6.3 刀具材料 52表2-10 各種硬質合金的應用范圍牌 號應 用 超硬刀具材

37、料包括天然金剛石、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼三種。金剛石刀具主要用于加工高精度及粗糙度很低的非鐵金屬、耐磨材料和塑料，如鋁及鋁合金、黃銅、預燒結的硬質合金和陶瓷、石墨、玻璃纖維、橡膠及塑料等。立方氮化硼主要用于加工淬硬鋼、噴涂材料、冷硬鑄鐵和耐熱合金等。 天然金剛石是自然界最硬的材料，根據其質量的不同，硬度范圍為HK800012000（HK，Knoop硬度，單位kgf/mm2），密度為3.483.56。由于天然金剛石是一種各向異性的單晶體，因此，在晶體上的取向不同，耐磨性及硬度也有差異，其耐熱性為700800。天然金剛石的耐磨性極好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半徑可達0.01m左右，刀具壽命可長達

38、數(shù)百小時。但天然金剛石價格昂貴，因此主要用于制造加工精度和表面粗糙度要求極高的零件的刀具，如加工磁盤、激光反射鏡、感光鼓、多面鏡等。金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵。聚晶金剛石是由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，因此不存在各向異性，其硬度比天然金剛石低，為HK65008000，價格便宜，焊接方便，可磨削性好，因此成為當前金剛石刀具的主要材料，可在大部分場合替代天然金剛石刀具。用等離子CVD法開發(fā)的金剛石涂層刀具，其基體材料為硬質合金或氮化硅陶瓷，用途和聚晶金剛石相同。由于可在形狀復雜的刀具（如硬質合金麻花鉆、立銑刀、成形刀具及帶斷屑槽的刀片等）上進行涂層，故具有廣闊的發(fā)展前途。 聚晶立方氮化硼是由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。由于成份及粒度的不同，聚晶立方氮化硼刀片的硬度在HV 3