切削刀具及其材料(精)

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硬质合金切削刀具材料介绍和基本知识

常见的粘结金属一般是周期表中的铁族元素： Co、Ni、Fe
1.5 碳化物的一些主要性质
碳化物晶格类型
Cr3C2 Mo2C WC
VC NbC TaC TiC ZrC HfC
斜方晶格密排六方简单六方面心立方面心立方面心立方面心立方面心立方面心立方
密度 g/cm3 6.68 9.18 15.7 5.36 7.56 14.48
WC-TiC-TaC（NbC）-Co硬质合金
在WC-TiC-Co硬质合金中加入适当的TaC，可提高其抗弯强度（显著增加刀刃强度）、疲劳强度和冲击韧性，提高耐热性、高温硬度、高温强度和抗氧化能力，提高其耐磨性，增加抗月牙洼磨损和抗后刀面磨损能力。这类合金兼有WC-TiCCo及WC-TaC-Co合金的大部分最佳性能，它既可用于加工钢料（主要用途），又可用于加工铸铁和有色金属，故常被称为通用合金（代号 YW）。这类合金通常用于加工各种高合金钢、耐热合金和各种合金铸铁、特硬铸铁等难加工材料。如果适当提高含钴量，这类硬质合金便具有更高的强度和韧性，可用于对各种难加工材料的粗加工和断续切削。
几种材料的物理机械性能
材料
熔点密度 (°C) (g/cm³)
硬度 (HV)
弹性模量抗高温 (kN/mm²) 氧化性能
TiC
3067 4.93
3200
470
TiN
2950 5.40
2500
590
Al2O3
2047 3.98
2100
400
硬质合金
1400~1800
高速钢 1500 7.8
900
一般一般很好
4.9 6.73 12.2
显微硬度弹性模量导热率

金属切削刀具及选择

同样条件下可以采用较大的前角，提高了刀具耐用度。
主要用于硬质合金刀具和陶瓷刀具，加工铸铁等脆性材料。
• C、负前角平面型（右图） • 特点：切削刃强度较好，
但刀刃较钝，切削变形大。
• 主要用于硬脆刀具材料。加工高强度高硬度材料，如淬火钢。
• 图示类型负前角后部加有正前角，有利于切屑流出。
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。
因含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好的金属碳化物，硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性都很高。硬度可达HRA89 ～93，在800～1000 °C还能承担切削，耐用度较高速钢高几十倍。当耐用度相同时，切削速度可提高 4～10倍。
14金属切削刀具及选择数控加工工艺刀具材料刀具材料刀具材料应具备的性能刀具材料的种类其他刀具材料在切削过程中刀具直接切除工件上的余量并形成已加工表面刀具材料对金属切削的生产率成本质量有很大的影响因此要重视刀具材料的正确选择与合理使用
刀具材料
刀具材料
在切削过程中，刀具直接切除工件上的余量并形成已加工表面，刀具材料对金属切削的生产率、成本、质量有很大的影响，因此要重视刀具材料的正确选择与合理使用。
(3) 副后刀面(副后面)：刀具上与工件已加工表面相对并相互作用的表面
(4) 主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。承担主要切削工作，它在工件上切出过渡表面。 (5) 副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。 (6) 刀尖：主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小的线段或圆弧。刀尖按其连接过渡部分形状不同，分为点状刀尖、修圆刀尖、倒角刀尖，如图1-5所示。刀尖是刀具切削部分工作条件最恶劣的部位之一。

机械加工刀具基础知识

切削要素
切削层参数(parameters of undeformed chip)
机械加工刀具基础知识
1.1 切削运动及切削要素
二、切削运动及切削用量 1.主运动和切削速度主运动(primary motion) 是使刀具和工件之间产生相对运动，促使刀具接近工件而实现切削的运动。
机械加工刀具基础知识
机械加工刀具基础知识
1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度
背吃刀量和进给量一定时，主偏角愈小，切削层公称宽度愈大而公称厚度愈小，即切下宽而薄的切屑。
机械加工刀具基础知识
1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度
主、副偏角小时，已加工表面残留面积的高度hc亦小，因而可减小表面粗糙度的值，并且刀尖强度和散热条件较好，有利于提高刀具寿命。
机械加工刀具基础知识
1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度 (2)车刀的主要角度
车刀设计、制造、刃磨及测量时，必须考虑的主要角度，如图所示。 1)主偏角kr在基面中测量的主切削平面与假定工作平面间的夹角。 2)副偏角k’r在基面中测量的副切削平面与假定工作平面间的夹角。
机械加工刀具基础知识
1.2 切削刀具及其材料
二、刀具材料 1.刀具材料应具备的性能
较高的硬度和耐磨性
足够的强度和韧度
较高的耐热性
良好的工艺性和经济性
机械加工刀具基础知识
1.2 切削刀具及其材料
二、刀具材料 2.常用的刀具材料
常用刀具材料基本性能
机械加工刀具基础知识
1.2 切削刀具及其材料
二、刀具材料 2.常用的刀具材料

数控刀具材料及选用

数控刀具材料及选用，再也不用盲目选刀加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。

随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。

一. 刀具材料应具备基本性能刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。

刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。

因此，刀具材料应具备如下一些基本性能：(1) 硬度和耐磨性。

刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。

刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。

(2) 强度和韧性。

刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。

(3) 耐热性。

刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。

(4) 工艺性能和经济性。

刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。

二.刀具材料的种类、性能、特点、应用1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。

金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。

尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。

可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。

⑴金刚石刀具的种类①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002靘，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauinediamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。

各种刀片用途及钢料

各种刀片用途及钢料刀片是一种常见的切割工具，广泛应用于不同领域，包括日常生活中的厨房刀具、手术刀、行业中的工艺刀具和工业切割工具等。

不同的刀片使用不同的钢材制成，以满足各种不同的应用需求。

以下是几种常见的刀片和它们的用途以及使用的钢料。

1.厨房刀片厨房刀片用于食物的切割和加工，一般分为切菜刀、剁刀、刨刀、水果刀等。

这些刀片通常使用不锈钢制成，因为它具有耐腐蚀性能，不会对食物产生有害物质。

常用的不锈钢材料有420不锈钢、440不锈钢等。

2.医疗手术刀片手术刀片用于医疗领域的手术操作，要求具有尖锐度和消毒性能。

医疗手术刀片一般使用高碳不锈钢材料制成，如17-4PH不锈钢或440C不锈钢。

这些钢材具有高硬度和耐腐蚀性能，适合进行手术操作。

3.工艺刀具工艺刀具广泛应用于手工艺品制作、纸艺、编织、剪纸等领域。

常见的工艺刀具包括割刀、雕刻刀、裁缝剪等。

这些刀片通常使用高碳钢或合金钢制成，提供良好的切削性能和耐磨性。

4.工业切割工具工业切割工具用于工业生产中的金属切削和加工，包括圆锯片、金属刀片、铣刀等。

这些刀片通常使用硬质合金制成，如钨钛合金、维氏硬质合金等。

这些合金钢具有高硬度和耐磨性，可以进行高速切削和长时间使用。

除了上述常见的刀片和钢材，还有一些特殊应用的刀片和钢材。

例如：5.石材切割刀片石材切割刀片用于石材的切割和加工，常见的刀片有连续刀片和分割刀片。

这些刀片通常使用硬质合金制成，以应对石材高硬度和高磨损的特点。

6.纸张切割刀片纸张切割刀片用于印刷和纸加工领域，要求刀片锋利度高且不易磨损。

这些刀片通常使用高速钢制成，因为高速钢具有高硬度和热稳定性。

总体而言，不同的刀片具有不同的用途和要求，因此需要使用不同材料制作以满足需求。

选择适当的刀片和合适的钢材对于切削质量和使用寿命都非常重要。

车床常用的刀具材料及其用途

车床常用的刀具材料及其用途车床常用的刀具材料及其用途车床车刀切削部分在切削过程中连续经受强烈的摩擦，切削温度很高，并同时承受很大的切削力及冲击力，所以作为车刀切削部分的材料必须真备良好的切削性能，要具有硬度高（冷硬性）、耐磨性好、耐高温（红硬性），并具有足够的强度和韧性。

(1）高速钢高速钢是一种含有钨（W）、铬（Cr)、钒（V）、钼（Mo）等合金元素的高合金工其钢。

高速钢刀具制造简单，刃磨方便，切削刃锋利，而且韧性较好，能承受较大的冲击万，因此常用子加工一些冲击性较犬、形状不规则的工件。

高速钢也常作为精加工车刀(如宽刃天进给的车刀、梯形螺纹精车力等）以及成型车力的材料。

但高速钢的耐热性较差（600~660℃），因此不能用子高速切削。

常见的普通高速钢有两种，钨系高速钢典型牌号为W18Cr4V和钨钼系高速钢典型牌号为W6Mo5Cr4V2。

(2）硬质合金硬质合金是高硬度、难熔的金属化合物粉末，加钴（Co）、钼(Mo）等作为黏结剂烧结而成的粉末冶金制品。

硬质合金能耐高温，即使在100o℃左右仍能保持良好的切削性能，耐磨性也很好，常温下硬度很高，而且具有一定的使用强度，是目前我国应用泛的刀具材料之一。

硬质合金按其成分不同，可分为钨钴类、钨钛钴类、钨但钴类和钨钛但钴类。

①钨钴类硬质合金:它的以YG表示。

这类硬质合金的韧性较好，硬度和耐热性较低，因此适合于加工铸铁、青铜等脆性材料或冲击性较大的工件。

钨钴类硬质合金按不同的含钴量，分为YG3、YG6、YG8等多种牌号。

YG8适合于粗加工，YG6适谷子半精加工，YG3适合于精加工。

②钨钛钴类硬质合金:它的以YT表示。

这类硬质合金的耐磨性较好，能承受较高的切削温度，所以适合于加工碳钢、合金钢等塑性金属或其他韧性较大的塑性材料。

因为它性脆，不耐冲击，所以不宜加工脆性材料。

钨钛钴类硬质合金按不同的含碳化钛量，分为YT5、YT15、YT3o等几种牌号。

YT5适合子粗加工，YT15适合于半精加工和精加工，YT3o适合于精加工。

刀具材质及加工参数

生氧化钛膜，减小摩擦及刀具磨损。
2 、 TiN 涂层：在高温时能产生氧化膜，与铁基材料摩擦系数
较小，抗粘结性能好，并能有效降低切削温度。
3 、 TiC—TiN 复合涂层：第一层涂 TiC ，与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂TiN,减少表面层与工件间的摩擦。 4 、 TiC-Al203 复合涂层：第一层涂 TiC, 与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂Al203可使刀具表面具有良好的化学稳定性和抗氧化性能。目前单涂层刀片已很少应用，大多采用TiC-TiN复合涂层或TiC-Al2O3-TiN三复合涂层。
上，涂覆一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而制成的。
涂层硬质合金一般采用化学气相沉积法，沉积温度在
1000℃左右；涂层高速钢刀具一般采用物理气相沉积法，沉
积温度在500℃左右。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。涂层厚度：硬质合金为4～5 μm，表层硬度可达HV2500～ 4200；高速钢为2 μm，表层硬度可达HRC 80。
二、金刚石（C）应用：目前主要用于磨具及磨料，可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、高耐磨的材料，可用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达 65 ～ 70HRC 的材料。也可用于加工高硬度的非金属材料，如石材、压缩木材、玻璃等，还可加工有色金属，如铝硅合金材料以及复合难加工材料的精加工或超精加工。用作刀具材料时，多用于在高速下精细车削或镗削有色金属及非金属材料。加工铝合金、铜合金时，切速可达 800～3800 m／min。
2.5 其它刀具材料
一、陶瓷
※陶瓷：以氧化铝（Al2O3）或以氮化硅（Si3N4）为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。特点：优点：硬度高，耐磨性、耐高温性能好，有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散能力强；缺点：是脆性大、抗弯强度低，冲击韧性差，易崩刃，所以使用范围受到限制；应用：可用于钢、铸铁类零件的车削、铣削加工。高速切削加工的精加工阶段。

刀具材料及刀具构造

金切基础：刀具材料及刀具构造刀具是由切削部分和夹持部分组成。

夹持部分是用来将刀具夹持在机床上的部分，要求它能保证刀具正确的工作位置，传递所需要的运动和动力，并且夹固可靠，装卸方便。

切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分，刀具切削性的优劣，取决于切削部分的材料、角度和结构。

一.刀具材料1.对刀具材料的基本要求刀具材料是指切削部分的材料。

它在高温下工作，并要承受较大的压力、摩擦、冲击和振动等，因此应具备以下基本性能。

（1）较高的硬度刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温硬度一般在60HRC以上。

（2）有足够的强度和韧性，以承受切削力、冲击和振动。

（3）有较好的耐磨性，以抵抗切削过程中的磨损，维持一定的切削时间。

（4）较高的耐热性，以便在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬性或热硬性。

（5）有较好的工艺性，以便于制造各种刀具。

工艺性包括锻造、轧制、焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。

目前尚没有一种刀具材料能全面满足上述要求。

因此，必须了解常用刀具材料的性能和特点，以便根据工件材料的性能和切削要求，选用合适的刀具材料。

2. 常用的刀具材料目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷材料等。

（1）碳素工具钢含碳量较高的优质钢，淬火后硬度较高、价廉，但耐热性较差。

（2）合金工具钢在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素，形成合金工具钢。

常用来制造一些切削速度不高或手工工具，如锉刀、锯条、铰刀等。

目前生产中应用最广的刀具材料是高速钢和硬质合金。

（3）高速钢它是含W、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢。

它的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质合金，但强度和韧度却高于硬质合金，工艺性较硬质合金好，而且价格也比硬质合金低。

W18Cr4V是国内使用最为普遍的刀具材料，广泛地用于制造各种形状较为复杂的刀具，如麻花钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具等。

（4）硬质合金它是以高硬度、高熔点的金属碳化物（WC、TiC等）作基体，以金属Co等作粘结剂，用粉末冶金的方法而制成的一种合金。

机械加工基础知识(ppt 48页)

一、磨料与磨具珩磨、超精加工及钳工使用的磨具为油石
油石的形状
第一章机械加工基础知识
1.4 磨具与磨削过程
二、磨削过程
比较凸出的和比较锋利的磨粒起切削作用
凸出高度较小或较钝的磨粒起刻划作用
磨钝的或比较凹下的磨粒与工件表面产生滑擦，起摩擦抛光作用
比较锋利且凸出的单个磨粒，其切削过程大致也可分为三个阶段
1.3 切削过程及控制
3、切削用量的合理选择
所谓“合理”的切削用量是指充分利用切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。
(1)选择背吃刀量ap (2)选择进给量f
(3)选择切削速度vc 切削用量选择的基本原则是：粗加工时在保证合理的刀
具寿命的前提下，首先选尽可能大的背吃刀量ap，其次选尽可能大的进给量f，最后选取适当的切削速度vc；精加工时，主要考虑加工质量，常选用较小的背吃刀量和进给量，较高的切削速度，只有在受到刀具等工艺条件限制不宜采用高速切削时才选用较低的切削速度。
切削温度的高低取决于切削热的产生和传散情况。影响切削温度的主要因素有
切
切削液
乳化液
切削油
第一章机械加工基础知识
1.3 切削过程及控制
五、刀具磨损和刀具寿命 1.刀具磨损形态
后刀面磨损
• 后刀面磨损量以后刀面上磨损宽度值VB表示
前刀面磨损
• 前刀面的磨损量以月牙洼的最大深度KT表示
积屑瘤的形成与脱落
第一章机械加工基础知识
1.3 切削过程及控制
一、积屑瘤 2.积屑瘤对切削加工的影响
粗加工时可利用积屑瘤；精加工时应尽量避免积屑瘤产生
3.积屑瘤的控制影响积屑瘤形成的主要因素有：工件材料的力学性能、

刀具及切削参数选择

刀具及切削参数选择在进行切削加工时，刀具及切削参数的选择是非常重要的。

刀具的选择取决于工件的材料、加工方式和所需的加工质量，而切削参数的选择则直接影响到切削效率、加工质量和工具寿命。

下面将详细介绍刀具及切削参数的选择要点。

首先，刀具的选择应根据工件的材料来确定。

不同材料的硬度、耐磨性和塑性等性质会对刀具的选择产生影响。

常用的刀具材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等。

高速钢刀具适用于切削低硬度的材料，如铸铁、铝等。

硬质合金刀具具有较好的耐磨性和硬度，适用于切削高硬度材料，如钢和钛合金等。

陶瓷刀具具有良好的高温硬度和耐磨性，适用于切削高硬度和高温材料。

其次，根据加工方式来选择刀具的类型。

常见的刀具类型有立铣刀、立铣刀、钻头、螺纹刀和车刀等。

立铣刀适用于平面和立面的铣削加工。

立铣刀适用于开槽和切割加工。

钻头适用于孔加工。

螺纹刀适用于螺纹加工。

车刀适用于车削加工。

再次，切削参数的选择要考虑切削效率、加工质量和刀具寿命的平衡。

常见的切削参数有切削速度、进给速度和切削深度等。

切削速度是刀具切削的线速度，影响切削热的产生和刀具寿命。

一般来说，当工件材料硬度较高时，切削速度应适当降低。

进给速度是工件在单位时间内移动的距离，影响切削力和加工质量。

一般来说，较高的进给速度可以提高切削效率，但过高的进给速度会增加切削力和工具磨损。

切削深度是刀具在每次切割时进入工件的距离，影响切削力和切削热的产生。

较大的切削深度可以提高切削效率，但会增加切削力和工具磨损。

此外，还应考虑冷却润滑剂的选择和使用。

合适的冷却润滑剂可以降低切削热的产生，减小工具磨损，提高加工质量。

综上所述，刀具及切削参数的选择需要考虑工件材料、加工方式和所需加工质量。

合理选择刀具类型和切削参数可以提高切削效率、加工质量和工具寿命。

在实际应用中，还需要根据具体情况进行调整和优化。

超精密切削加工与金刚石刀具(精密加工

2.5 切削刃锋锐度对切削变形、加工表面质量的影响
三、切削刃锋锐度对切削变形和切削力的影响
2021/5/1
锋锐车刀切削变形系数明显低于较钝的车刀。刀刃锋锐度不同，切削力明显不同。刃口半径增大，切削力增大，即切削变形大。背吃刀量很小时，切削力显著增大。因为背吃刀量很小时，刃口半径造成的附加切削变形已占总切削变形的很大比例，刃口的微小变化将使切削变形产生很大的变化。所以在背吃刀量很小的精切时，应采用刃口半径很小的锋锐金刚石车刀。
(FN ) Ff cos FP sin
A点为极限临界点，极限最小切削厚度 hDmin 应为
hDmin rn(1 cos ) rn1
2021/5/1
第2章超精密切削与金刚石刀具
2.1超精密切削时刀具的切削速度、磨损和耐用度 2.2超精密切削时积屑瘤的生成规律 2.3切削参数变化对加工表面质量的影响 2.4刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响 2.5超精密切削时的最小切削厚度 2.6金刚石刀具晶面选择对切削变形和加工表面质
2021/5/1
2.2 超精密切削时刀具的磨损和寿命
后刀面前刀面
2021/5/1
图2-2：切削刃正常磨损；
图 2-3 ：图 a 是刀刃磨损的正常情况，图b是剧烈磨损情况，可以看到磨损后成层状，即刀具磨损为层状微小剥落；
图2-4：图中所示沿切削速度方向出现磨损沟槽，由于金刚石和铁、镍的化学和物理亲和性而产生的腐蚀沟槽；
2.3 超精密切削时积屑瘤的生成规律
2、进给量f和背吃刀量 p的影响
• 由图2-7可以看出在进给量很小时，积屑瘤的高度很大，在 f＝5μm/r时，h0值最小，f值再增大时，h0值稍有增加。

车刀基本知识

一、车刀材料在切削过程中，刀具的切削部分要承受很大的压力、摩擦、冲击和很高的温度。

因此，刀具材料必须具备高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性，还需具有高的耐热性（红硬性），即在高温下仍能保持足够硬度的性能。

常用车刀材料主要有高速钢和硬质合金。

1.高速钢高速钢又称锋钢、是以钨、铬、钒、钼为主要合金元素的高合金工具钢。

高速钢淬火后的硬度为HRC63～67，其红硬温度550℃～600℃,允许的切削速度为25～30m/min。

高速钢有较高的抗弯强度和冲击韧性，可以进行铸造、锻造、焊接、热处理和切削加工，有良好的磨削性能，刃磨质量较高，故多用来制造形状复杂的刀具，如钻头、铰刀、铣刀等，亦常用作低速精加工车刀和成形车刀。

常用的高速钢牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2两种。

2.硬质合金硬质合金是用高耐磨性和高耐热性的WC（碳化钨）、TiC（碳化钛）和Co（钴）的粉末经高压成形后再进行高温烧结而制成的，其中Co起粘结作用，硬质合金的硬度为HRA89～94（约相当于HRC74～82），有很高的红硬温度。

在800～1000℃的高温下仍能保持切削所需的硬度，硬质合金刀具切削一般钢件的切削速度可达100～300m/min，可用这种刀具进行高速切削，其缺点是韧性较差，较脆，不耐冲击，硬质合金一般制成各种形状的刀片，焊接或夹固在刀体上使用。

常用的硬质合金有钨钴和钨钛钴两大类：（1）钨钴类（YG）由碳化钨和钴组成，适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。

常用牌号有YG3、YG6、YG8等，后面的数字表示含钴量的百分比，含钴量愈高，其承受冲击的性能就愈好。

因此，YG8常用于粗加工，YG6和YG3常用于半精加工和精加工。

（2）钨钛钴类（YT）由碳化钨、碳化钛和钴组成，加入碳化钛可以增加合金的耐磨性，可以提高合金与塑性材料的粘结温度，减少刀具磨损，也可以提高硬度；但韧性差，更脆、承受冲击的性能也较差，一般用来加工塑性材料，如各种钢材。

常用刀具材料及其特性

常用刀具材料的种类及其特性碳素工具钢优点：碳素工具钢生产成本较低，原材料来源方便；易于冷、热加工，在热处理后可获得相当高的硬度；在工作受热不高的情况下，耐磨性也较好。

缺点：淬透性差，需要用水、盐水或碱水淬火，畸变和开裂倾向性大，耐磨性和热强度都很低。

常用牌号：T7、T8、T8Mn、T10、T11、T12。

应用：碳含量较低的T7钢具有良好的韧性，但耐磨性不高，适于制作切削软材料的刃具和承受冲击负荷的工具，如木工工具、镰刀、凿子、锤子等。

T8钢具有较好的韧性和较高的硬度，适于制作冲头、剪刀，也可制作木工工具。

锰含量较高的T8Mn钢淬透性较好，适于制作断口较大的木工工具、煤矿用凿、石工凿和要求变形小的手锯条、横纹锉刀。

T10钢耐磨性较好，应用范围较广，适于制作切削条件较差、耐磨性要求较高的金属切削工具，以及冷冲模具和测量工具，如车刀、刨刀、铣刀、搓丝板、拉丝模、刻纹凿子、卡尺和塞规等。

T12钢硬度高、耐磨性好，但是韧性低，可以用于制作不受冲击的，要求硬度高、耐磨性好的切削工具和测量工具，如刮刀、钻头、铰刀、扩孔钻、丝锥、板牙和千分尺等。

T13钢是碳素工具钢中碳含量最高的钢种，其硬度极高，但韧性低，不能承受冲击载荷，只适于制作切削高硬度材料的刃具和加工坚硬岩石的工具，如锉刀、刻刀、拉丝模具、雕刻工具等。

高速钢优点：避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。

高速钢强度、韧性均好，刃磨后切削刃锋利，质量稳定强度较好，可磨性好，可用普通钢玉砂轮磨削。

缺点：价格高，耐热性中等，热塑性差。

主要种类：高速钢是一种复杂的钢种,含碳量一般在0.70～1.65%之间。

含合金元素量较多，总量可达10～25%。

按所含合金元素不同可分为：①钨系高速钢（含钨9～18%）；②钨钼系高速钢（含钨5～12%,含钼2～6%）；③高钼系高速钢（含钨0～2%,含钼5～10%）；④钒高速钢，按含钒量的不同又分一般含钒量（含钒1～2%)和高含钒量(含钒2.5～5%)的高速钢；⑤钴高速钢（含钴5～10%）。

刀具的材料及其应具备的性能

刀具的材料及其应具备的性能刀具是一种用于切割、加工、修整和雕刻物体的工具。

不同的刀具需要具备不同的性能来满足其特定的用途。

刀具的性能主要与其材料有关，下面将介绍几种常见的刀具材料以及它们应具备的性能。

1. 碳钢（Carbon Steel）：碳钢是最常见的刀具材料之一，由含有约0.6-1.5%的碳和其他合金元素组成。

碳钢具有下列性能：-高硬度：碳钢具有较高的硬度，使其能够保持边缘的锋利性。

-良好的切削性能：碳钢能够轻松切削不同的材料，如木材、塑料和金属等。

-易锻造和加工：碳钢易于锻造和加工成各种形状和尺寸的刀具。

-容易锈蚀：碳钢容易受潮气的侵蚀，所以需要定期保养和防锈处理。

2. 不锈钢（Stainless Steel）：不锈钢是含有铬和其他合金元素的钢材，具有以下性能：-抗腐蚀性：不锈钢具有较强的耐腐蚀能力，能够在潮湿和酸性环境下保持刀具的品质。

-高硬度：通过添加其他合金元素，不锈钢能够提高其硬度，使刀具更耐磨损。

-容易磨削：不锈钢容易磨削成锋利的边缘，保持切削效果。

-昂贵：不锈钢价格较高，通常比碳钢刀具更昂贵。

3. 高速钢（High-Speed Steel）：高速钢是一种特殊的钢材，其中添加了钨、钼、钴、铬等合金元素，具有如下性能：-高硬度和耐磨性：高速钢具有较高的硬度和耐磨性，适用于高速切削和切割工具。

-耐高温性：高速钢可以工作在高温下而不失去硬度，适用于高温切割和冷剪切。

-良好的韧性：高速钢具有较好的韧性，能够承受较大的冲击和压力，不易折断。

此外，还有一些刀具常用的材料，如陶瓷、金刚石和刚玉等，它们具有特殊的性能和用途，适用于特定的切削和加工需求。

总的来说，刀具的材料应具备一定的硬度、切削性能、耐磨损性和耐腐蚀性，以保持刀具的长期使用寿命和工作效率。

不同材料的刀具适用于不同的工艺和材料，用户在选择刀具时应根据具体需求和应用场景来进行选择。

同时，对于不同材料的刀具，还需要注意保养和维护，以延长其使用寿命。

刀具材料应具备的性能及常用材料

刀具材料应具备的性能及常用材料刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。

使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右；20世纪初出现了高速钢刀具材料，切削速度提高到每分钟几十米；30年代出现了硬质合金，切削速度提高到每分钟一百多米至几百米；当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现，使切削速度提高到每分钟一千米以上；被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。

一刀具材料应具备的性能性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。

刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。

高硬度和高耐磨性刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。

刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。

足够的强度与冲击韧性强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。

一般用抗弯强度来表示。

冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。

硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。

高耐热性耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。

它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。

良好的工艺性和经济性为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。

当然在制造和选用时应综合考虑经济性。

当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。

因此在选用时一定要综合考虑。

二常用刀具材料常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的为高速钢和硬质合金。

高速钢高速钢是一种加人了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高合金工具钢，有良好的综合性能。

车刀材料3

1-3 刀具材料和切削用量
（3）切削速度为提高工件的表面质量，用硬质合金车刀精车时，采用切削速度＞ 80m/min；用高速钢车削时，切削速度＜ 5m/min
1-4切削过程与控制
一.切削的形成及种类在切削过程中，刀具推挤工件，首先使工件上的一层金属产生弹性变形，刀具继续进给时，在切削力的作用下，金属产生不能恢复原状的滑移（即塑性变形）。当塑性变形超过金属的强度极限时，金属就从工件上断裂下来成为切屑。随着切削继续进行，切屑不断地产生，逐步形成已加工表面。
例已知工件待加工表面直径为95mm，现在一次车削至直径为87mm 求背吃刀量？解：根据公式1-1

aP=(d -d )/2=（95-87）/材料和切削用量
2.进给量f 工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距离。单位为 mm/r 3.切削速度VC 车削时，刀具切削刃上某选定点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度 VC=πdn/1000≈dn/318 (1-2)
1-3 刀具材料和切削用量
一、车刀切削部分应具备的基本性能车刀切削部分在很高的温度下工作，经受连续强烈的摩擦，并承受很大的切削力和冲击，所以车刀切削部分的材料必须具备下列性能：
1-3 刀具材料和切削用量
1.较高的硬度 2.较高的耐磨性 3.足够的强度 4.较高的耐热性 5.较好的导热性 6.良好的工艺性和经济性
切削液切削液又称为冷却润滑液，是在车削过程中为改善切削效果而使用的液体。在车削过程中，在切屑、刀具与加工表面间存在着剧烈的摩擦，并产生很大的切削力和大量的切削热。合理地使用切削液，不仅可以减小表面粗糙度，减小切削力，而且还会使切削温度降低，从而延长刀具寿命，提高劳动生产率和产品质量。

切割刀片的材质分类和说明介绍

切割刀片的材质分类和说明介绍国外高速切削刀具材料的进展和应用高速切削时, 对不同的工件材料选用与其合理匹配的刀具材料和允许的切削条件, 才能取得最佳的切削效果。

据此, 针对目前生产中普遍应用的铝合金、铸铁、钢及合金和耐热合金等的高速切削, 已发展的刀具材料主要有: 金刚石、立方氮化硼、陶瓷刀具、涂层刀具和TiC (N) 基硬质合金刀具(金属陶瓷) 等。

金刚石刀具金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。

天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度和导热系数。

但由于价钱昂贵, 加工、焊接都超级困难, 除少数特殊用途外( 如腕表精密零件、光饰件和首饰雕刻等加工) , 很少作为切削工具应用在工业中。

随着高技术和超精密加工日趋发展, 例如微型机械的微型零件, 原子核反映堆及其它高技术领域的各类反射镜、导弹或火箭中的导航陀螺, 计算机硬盘芯片、加速器电子枪等超精密零件的加工, 单晶天然金刚石能知足上述要求。

最近几年来开发了多种化学机理研磨金刚石刀具的方式和保护气氛钎焊金刚石技术, 使天然金刚石刀具的制造进程变得比较简易, 因此, 在超精密镜面切削的高技术应用领域, 天然金刚石起到了重要作用。

20 世纪50 年代利用高温高压技术人工合成金刚石粉以后, 70 年代制造出金刚石基的切削刀具即聚晶金刚石(PCD) , PCD 晶粒呈无序排列状态, 不具方向性, 因此硬度均匀。

它有很高的硬度(8000~ 12000HV) 和导热性, 低的热胀系数, 高的弹性模量和较低的摩擦系数, 刀刃超级锋利。

它可加工各类有色金属和极耐磨的高性能非金属材料, 如铝、铜、镁及其合金、硬质合金、纤维增塑材料、金属基复合材料、木材复合材料等。

PCD 刀具所含金刚石晶粒平均尺寸不同, 对性能产生的影响也不同, 晶粒尺寸越大, 其耐磨性越高。

在相近的刃口加工量下, 晶粒尺寸越小, 则刃口质量越好。

例如, 选用晶粒尺寸10~ 25Lm 的PCD刀具, 可以500~ 1500m/ min的高速粒尺寸8~ 9Lm 的PCD 加工Si 含量小于12% 的铝合金; 晶粒尺寸4~ 5Lm 的PCD 加工塑料、木材等。

常用刀具材料分类、特点及应用

常用刀具材料分类、特点及应用机自12-2班120401140203赵海燕常用刀具材料分类、特点及应用刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面质量和加工成本等，所以正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。

1、刀具材料应具备的性能金属切削时，刀具切削部分直接和工件及切屑相接触，承受着很大的切削压力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度，即刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。

因此，刀具切削部分材料应具备以下基本性能。

1.1 高的硬度和耐磨性硬度是刀具材料应具备的基本特性。

刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大。

耐磨性是材料抵抗磨损的能力。

一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。

组织中硬质点（碳化物、氮化物等）的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越高。

但刀具材料的耐磨性实际上不仅取决于它的硬度，而且也和它的化学成分、强度、纤维组织及摩擦区的温度有关。

1.2 足够的强度和韧性要使刀具在承受很大压力，以及在切削过程中通常要出现的冲击和振动的条件下工作，而不产生崩刃和折断，刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。

1.3 高的耐热性耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。

它是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。

1.4 导热性好刀具材料的导热性越好，切削热越容易从切削区散走，有利于降低切削温度。

刀具材料的导热性用热导率表示。

热导率大，表示导热性好，切削时产生的热量就容易传散出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损。

1.5 具有良好的工艺性和经济性既要求刀具材料本身的可切削性能、耐磨性能、热处理性能、焊接性能等要好，且又要资源丰富，价格低廉。

2、常用刀具的种类、牌号及主要性能刀具材料可分为工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等五大类。

常用刀具材料的主要性能及用途见表常用刀具材料的主要性能种类常用牌号硬度HRC（HRA）抗弯强度（GPa）热硬性（°C）工艺性能用途碳素工具钢T8A、T10A、T12A60～64（81～83）2.45～2.75200～250可冷热加工成形，刃磨性能好用于手动工具，如锉刀、锯条、錾子等合金工具钢9siCr、CiWMn60～65（81～84）2.45～2.75250～300可冷热加工成形，刃磨性能好，热处理变形小用于低速成形刀具，如丝锥、板牙、铰刀等高速钢W9Mo3Cr4V、W6Mo5CrV263～69（82～87）3.43～4.41550～600可冷热加工成形，刃磨性能好，热处理变形小用于机动复杂的中速刀具，如钻头、铣刀、齿轮刀具等硬质合金（YG类）K类（YT类）P类（YW类）M类69～81（89～93）1.08～2.16800～1100粉未冶金成形，只能磨削加工不能热处理，多镶片使用，较脆用于机动简单的高速切削刀具，如车刀、刨刀、铣刀刀片陶瓷SG4、AT6（93～94）1500～2100HV0.4～1.1151200压制烧结成形，只能磨削加工，不需热处理，脆性略大于硬质合金多用于车刀，适宜精加工连续切削立方碳化硼（CBN）FD、LBN-Y7300～7400HV0.57～0.811200～1500高温高压烧结成形，硬度高于陶瓷，极脆，可用金刚石砂轮磨削，不需用于加工高硬度、高强度材料（特别是铁族材料）热处理人造金刚石10000HV0.42～1.0700～800硬度高于CBN，极脆用于有色金属的高精度、低粗糙度切削，也用于非金属精密加工，不切削铁族金属3、常用道具的介绍高速钢普通高速钢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（简称W18）。

刀具知识

（1）高的硬度和耐磨性（2）足够的强度和韧性（3）高的耐热性与化学稳定性（4）有锻造、焊接、热处理、磨削加工等良好的工艺性（5）导热性好，有利于切削热传导，降低切削区温度，
延长刀具寿命，便于刀具的制造，资源丰富，价格低廉。
2. 常用刀具材料
工具钢硬质合金陶瓷
包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。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。推广使用新型刀具材料如涂层刀具、陶瓷刀具、天然金刚石、聚晶金刚石、立方氮化硼等。
2)后角αo 后面与切削平面之间的夹角。
说明：以上标注角度是在刀尖与工件回转轴线等高、刀杆纵向轴线垂直于进给方向，以及不考虑进给运动的影响等条件下确定的。
（四）刀具工作角度
1．刀具工作参考系的建立
刀具在工作参考系中确定的角度称为刀具工作角度。研究刀具工作角度的变化趋势，对刀具的设计、改进、革新有重要的指导意义。
二、刀具角度的选择
1.前角γO
（1）功用
γO
刀刃锋利，切屑变形
切削力和切削功率刀具寿命
刀刃和刀尖强度
，散热体积
Pr
γo2
γo1
（2）选择
取决于：工件材料、刀具材料及加工要求。
•工件材料强度、硬度较低时，应取较大前角，反
之应取较小的前角。 •加工塑性材料时，应取较大前角，加工脆性材料时，应取较小的前角。 •刀具材料韧性好（高速钢），取较大前角，反之（硬质合金）取较小前角。 •粗加工时，取较小前角，精加工时，取较大前角。
•加工一般钢料和铸铁，无冲击时：
粗车λs ＝ 0°〜－5°，精车λs ＝ 0°〜+5°；有冲击时：λs ＝－5°〜－15°；特别大时：λs ＝－30°〜－45°。 •切削加工高强度钢、冷硬钢时： λs ＝－30°〜－45°。