切削刀具材料选择
金属切削刀具及选择
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。
金属切削加工刀具材料的选择
金属切削加工刀具材料的选择金属切削加工刀具分为：车刀、铣刀、刨刀、钻头等。
下面我们就针对这些做出说明。
（一）车刀车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。
车刀是切削加工中应用最广的刀具之一。
车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。
车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面和副后刀面，刀尖角成。
车刀的切削部分和柄部(即装夹部分)的结合方式主要有整体式、焊接式、机械夹固式和焊接-机械夹固式。
机械夹固式车刀可以避免硬质合金刀片在高温焊接时产生应力和裂纹，并且刀柄可多次使用。
机械夹固式车刀一般是用螺钉和压板将刀片夹紧，装可转位刀片的机械夹固式车刀。
刀刃用钝后可以转位继续使用，而且停车换刀时间短，因此取得了迅速发展。
车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前面、后面和副后面等组成。
它的几何形状由前角γo、后角αo、主偏角κr、刃倾角γ S、副偏角κ惤和刀尖圆弧半径rε所决定。
车刀几何参数的选择受多种因素影响，必须根据具体情况选取。
前角γo根据工件材料的成分和强度来选取，切削强度较高的材料时，应取较小的值。
例如，硬质合金车刀在切削普通碳素钢时前角取10°～15°；在切削铬锰钢或淬火钢时取-2°～-10°。
一般情况下后角取6°～10°。
主偏角κr根据工艺系统的刚性条件而定,一般取30°～75°,刚性差时取较大的值，在车阶梯轴时，由于切削方式的需要取大于或等于90°。
刀尖圆弧半径rε和副偏角κ惤一般按加工表面粗糙度的要求而选取。
刃倾角γ S则根据所要求的排屑方向和刀刃强度确定。
车刀前面的型式主要根据工件材料和刀具材料的性质而定。
最简单的是平面型，正前角的平面型适用于高速钢车刀和精加工用的硬质合金车刀，负前角的平面型适用于加工高强度钢和粗切铸钢件的硬质合金车刀。
四大材料刀具的性能与选择
四大材料刀具的性能与选择刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。
本文介绍了切削中所使用的金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等刀具材料的性能及适用范围。
刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础，刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据，要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料，才能获得良好的切削效果。
就活塞在切削加工时的刀具材料选用作了阐述。
高速钢：活塞加工中铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀，钻油孔用钻头等都为高速钢材料。
硬质合金：YG、YD系列硬质合金刀具被广泛应用于铝活塞加工的各个工序中，特别是活塞粗加工和半精加工工序。
立方氮化硼：立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中。
同时也应用于活塞立体靠模的加工中。
金刚石：金刚石刀具可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。
在切削铝合金时，PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍，是目前铝活塞精密加工的理想刀具，已经应用于精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面及精车活塞燃烧室等精加工工序中。
刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。
切削加工时，直接担负切削工作的是刀具的切削部分。
刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。
切削加工生产率和刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等，在很大程度上都取决于刀具材料的合理选择。
正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。
每一品种刀具材料都有其特定的加工范围，只能适用于一定的工件材料和切削速度范围。
不同的刀具材料和同种刀具加工不同的工件材料时刀具寿命往往存在很大的差别，例如：加工铝活塞时，金刚石刀具的寿命是YG类硬质合金刀具寿命的几倍到几十倍；YG类硬质合金刀具加工含硅量高、中、低的铝合金时其寿命也有很大的差别。
刀具材料及选用
刀具材料应具有的基本性能
1）硬度-----最基本特性 高硬高温高压下保持几何形状。 最差的碳素工具钢62HRC以上
高速钢63～67 HRC 、硬质合金更硬
2）足够的强度、韧性------承受切削力和抗冲击力 强度用刀具材料的抗弯强度σbb表示，韧性αk。
3）耐磨性和耐热性-----抗磨损、高温下保持高硬度
DX25,UM20,DTU DX3,DTU,UMS
UM40 KG03
KG10,KT9,CR1 KT9,CR1,KG20
KG30,LF12
SIF S10M S25M S35M S60M S10M H15,S25
M HX,S35M
S60M
H15,890 883,HX
ISO分类
P10
P 类
P20 P30
刀具材料选用
高速钢刀具----韧性好，一般做成整体式，数控常用。 主要特征有：淬火温度极高（1200℃）而淬透性极好，使刀具
整体的硬度一致。回火时有明显的二次硬化现象，甚至比淬 火硬度更高且耐回火软化性较高，在600℃仍能保持较高的硬 度，较之其他工具钢耐磨性好且比硬质合金韧度高，但压延 性较差，热加工困难，耐热冲击较弱。
抗弯 强度
1300 1500 1750 1950 2200
抗压 强度
4600 1800 5000 4900 4000
W12MO3Cr4V3CO5Si 、 W6MO5Cr4V2Al 粉末冶金高速钢
刀具材料选用
硬质合金刀具：韧性差，抗弯强度低，很少做成整体式， 一般为镶焊或制成刀片形式。
K类（YG）WC+CO 用于短切屑黑色、有色金属、 非金属脆性材料加工， 如铸铁、青铜等。
P类（YT） WC+TiC 用于塑性好的长切屑黑色金属 加工。
刀具材料与选择
刀具材料与选择第1章、刀具材料与选择一、填空1.在金属切削过程中，刀具切削部分是在高温、高压、和剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。
2.刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。
3.常用的刀具材料分为碳素工具钢、合金工具钢、高速钢及硬质合金四类。
4.碳素工具钢及合金工具钢的耐热性较差，故只用于制造低切削速度的切削刀具和手用刀具，如锉刀、手用铰刀、手用丝锥和板牙。
5.普通高速钢的硬度不高、其耐热温度为550～600℃，通常允许的最大切削速度为15～25m/min。
6.制造形状复杂的刀具通常用高速钢材料。
7.普通高速钢按钨、钼质量分为钨系高速钢和钼系高速钢，主要牌号有W18Cr4V 、 W6Mo5Cr4V2。
8.硬质合金的主要缺点是抗弯强度、冲击韧度较低、硊性大，因此不耐冲击和振动。
9.硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性都高于高速钢，耐热温度可达800～1000℃，切削速度为高速钢的数倍。
10.常用硬质合金分为钨钴类YG 、钨钛类YT 和钨钛钽（铌）类YW 等。
其中YG类适合用于铸铁等脆性工件，YT 类适用于加工钢类等普通塑性工件。
11.各类硬质合金牌号中，含钴量越多，抗冲击越好；含碳化物越多，硬度、耐磨性越高。
粗加工时应选用含钴多的硬质合金刀具。
12.陶瓷刀具材料以氧化铝或复合氧化铝为主要成分。
13.陶瓷材料的优点是高硬度与耐磨性、高耐热性、高化学稳定性及抗粘结性好，一般适用于精加工和半精加工硬材料。
14.超硬刀具材料主要有陶瓷和金刚石、立方氮化硼三种。
15.由于金刚石与铁原子的亲和性强，易使其丧失切削能力，故不宜用于加工铁族材料。
16.金刚石的主要缺点是耐热性差、强度低、脆性大，故对冲击、振动敏感，因而对机床的精度、刚度要求高，一般只适宜作非铁合金的精加工。
二、判断题1.刀具切削部分的材料影响刀具切削性能的好坏。
（√）2.刀具材料硬度越高，强度和韧性越低。
（√）3.刀具材料的工艺性是指可加工性、可磨削性和热处理特征等。
切削高锰钢如何选择刀具材料
切削高锰钢如何选择刀具材料1、高锰钢的类别与性能锰含量约为11％～18％的钢称高锰钢。
常用的铸造高锰钢ZMn13的化学成分为：Mn含量11％～14％，c含量1.0％～1.4％，Si含量0.3％～1.0％，P含量<0.03％，S含量<0.05％。
可分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢和高锰耐热钢。
高锰钢是一种耐磨钢，经过水韧处理的高锰钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。
高锰钢具有很高的耐磨性，虽然它的硬度只有HB210，但它的屈服点σs较低，只有σb的40％，因此具有较高的塑性和韧性。
高锰钢在受到外来压力和冲击载荷时，会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象，钢被剧烈强化，硬度显著提高，可达HB450～550，因此有了较高的耐磨性。
2、高锰钢的切削加工性能(1)加工硬化严重：高锰钢在切削过程中，由于塑性变形大，奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织，从而产生严重的硬化现象。
加工前硬度一般为HB200～220，加工后表面硬度可达HB450～550，硬化层深度0.1～0.3 mm，其硬化程度和深度要比45号钢高几倍。
严重的加工硬化使切削力增大，加剧了刀具磨损，也容易造成刀具崩刃而损坏。
(2)切削温度高：由于切削功率大，产生的热量多，而高锰钢的导热系数比不锈钢还低，只有中碳钢的1/4，所以切削区温度很高。
当切削速度Vc<50 m/min时，高锰钢的切削温度比45号钢高200℃～250 ℃，因此，刀具磨损严重，耐用度降低。
(3)断屑困难：高锰钢的韧性是45号钢的8倍，切削时切屑不易拳曲和折断。
(4)尺寸精度不易控制：高锰钢的线膨胀系数与黄铜差不多，在高的切削温度下，局部产生热变形，尺寸精度不易控制。
切削高锰钢时，应先进行粗加工，工件冷却后再进行精加工，以保证工件的尺寸精度。
3、切削高锰钢时各种刀具材料的特点高锰钢属难加工材料，对刀具材料要求较高。
一般来说，要求具材料红硬性高、耐磨性好，有较高的强度、韧性和导热系数。
目前常用的切削刀具的材料
目前常用的切削刀具的材料
切削刀具是机械加工中不可或缺的一种工具，广泛应用于机床加工、模具加工、数控
加工等领域。
根据不同的工件材料和加工工艺，切削刀具的材料也存在多种选择。
目前常
用的切削刀具的材料有以下几种。
1.高速钢
高速钢是一种高合金的不锈钢，主要组成成分为碳素、钨、钒、铬、锰等元素。
由于
高速钢具有良好的热稳定性和耐磨性，因此被广泛应用于各种机械加工领域，如车削、铣削、钻削、刨削等。
高速钢刀具的优点是成本低、加工效率高，但脆性大，容易发生断裂。
2.硬质合金
硬质合金是由钨、钴、铁等金属粉末按一定比例混合，经加压、烧结而成。
硬质合金
具有高硬度、高强度、良好的耐磨性和抗腐蚀等特点，因此被广泛应用于切削领域。
硬质
合金刀具的优点是硬度高、耐磨性好，但成本较高。
3.陶瓷
陶瓷刀具是指由氧化铝、氮化硅等陶瓷材料制成的刀具。
陶瓷刀具具有高硬度、高耐
磨性、耐高温等特点，被广泛应用于高硬度材料如铸铁、钢铁等的加工中。
陶瓷刀具的优
点是切削自锐性好、耐磨性强、耐高温，但成本高，易破碎。
4.CBN
5.PCD
PCD是聚晶金刚石的简称，由人造金刚石微晶粉末，与金属粉末经高温高压处理而成。
PCD刀具具有高硬度、高耐磨性、良好的导热性和稳定性等特点，在加工铸铁、铝合金、
钛合金等材料中效果较好。
PCD刀具的优点是硬度高、耐磨性好，但成本较高。
总之，随着工艺的不断发展，切削刀具的材料也不断有新的材料涌现，未来的切削刀
具将更加科技化和高效化。
金属切削刀具材料的选择
金属切削刀具材料的选择工件的切削加工离不开金属切削刀具。
但如何选择合适的切削刀具，如何获得更好的加工效率，如何降低加工的生产成本，往往是一个简单又复杂的课题。
金属切削刀具的选择，主要根据所将要加工零件的材料来进行选择，而金属切削刀具的材料发展也是根据工件材料的发展而发展的。
从工件材料的金属性能上进行分析，金属材料可分为脆性材料、韧性材料、粘性材料，而一般的刀具材料也是根据工件的这三种特性而发展的，针对工件材料上述三种特征，国际标准对应金属切削的硬质合金材料有K、P、M三类材料，而高速钢材料也有软硬不同的各种材料。
但如何选择合适的刀具材料进行金属切割哪？这还需要从材料的这些基本特征入手分析后进行针对性的选择。
首先我们把工件材料做一下种类划分，脆性材料的特点耐磨性比较好，但强度相对较低，这类材料主要是以铸铁类材料为主，因此切削刀具的材料需要比较硬的刀具材料（K类硬质合金），一般情况下，加工铸铁类零件的硬质合金刀具材料相对的硬度比较高，耐磨性比较好，韧性较差，相比较刀具更容易产生碎裂问题；而对应韧性金属材料来说，需要刀具具有一定的韧性，同时针对材料的金属性能需要金属切削性能具备有相对的韧性和刚度才能有效地进行金属切割（P类硬质合金），刀具材料的失效形式往往以磨损为主；对粘性材料而言，材料的最大特点是粘性大，金属切割刀具经过加工表面时，被加工的金属材料容易粘接在刀具的表面和需要刀具具有良好的抗拉伸的能力，刀具材料（M类硬质合金），刀具材料的失效形式也往往以积屑瘤为主。
以上是金属切削刀具材料的三种基本性能的分析，但金属材料的性能还有相对比较大的变化，从工件材料的脆、韧、粘基本性能角度进行叠加分析，又可以得到一些新的变化，当把脆性和脆性进行二次叠加就得到了更硬的材料，如金属材料进行淬火处理后可使工件材料获得更硬（更耐磨）的超硬材料的特征；而脆性和韧性叠加可得到工件材料具有韧和艮的特征，这就是高温合金材料中镍基合金材料的基本特征；而而脆性和粘性叠加后，工件材料所体现出的加工特征是材料具有相对的强度和粘性，这就是非鉄合金材料的基本加工特征；当韧性和粘性叠加后金属材料表现出来的性能粘韧组合的性能，这与高温合金材料中钛合金材料的可加工特性相同，从金属材料的分类来看，同属高温合金材料的镍基合金和钛合金，两者材料的基本特征也是不同的，进行加工时，性能差异很大，刀具材料的选择更复杂，因此把高温合金材料又称为难加工材料；当把粘性和粘性进行二次叠加，工件材料所表现出来的特征却发生了更大的巨变，从材料本身来看工件变得很软，很容易变形，但软的材料在挤压后却展现出更硬的特征，工件材料在进行二次挤压时出现了更硬更强的特征，这就是目前复合材料（碳纤维等复合材料）的特征，一般碳纤维的复合材料的加工是目前最难选择的加工之一，刀具寿命也是最低的一种金属切割的加工，刀具材料一旦出现磨损工件材料就会发生拉丝等问题，因此加工刀具需要做的锋利而减小对工件材料的挤压作用。
刀具切削部分的材料与选择
按刀具结构，任何刀具基本上可分为两部分: 刀头与刀体或刀杆。
刀体或刀杆多采用价格稍便宜的合金工具钢或优质碳素结构钢，而刀头是直接参与切削的部分，其材料选择是加工者最感兴趣的内容。
1、刀具切削部分的常用材料刀具切削部分的常用材料有高速钢和硬质合金。
另外，超硬的陶瓷材料、立方氮化硼、金刚石等也有所应用。
刀具涂层技术近年来应用较为普遍，取得了较好的效果。
（1）高速钢：高速钢是在合金钢中加入较多的钨、铬、钼和钒等合金元素的一种刀具材料。
应用较为广泛的是W18Cr4V，这种钢有较好的综合性能，可制造各种复杂的刀具，在国内应用较为广泛。
W6Mo5Cr4V2 是增加了钼减少了钨元素的一种高速钢，其抗弯强度和冲击韧度都高于W18Cr4V，并具有较好的热塑性和磨削性能，适合制作抵抗冲击的刀具。
另外，针对一些特殊要求还开发出了部分高性能高速钢材料。
（2）硬质合金：硬质合金是由硬度和熔点很高的金属碳化物和金属粘结剂以粉末冶金的方式烧结而成的一种高性能刀具材料。
常用的硬质合金材料有钨钴类、钨钴钛类和通用硬质合金类三大类，对应ISO 标准的K、P、M 类硬质合金。
TG类硬质合金适合加工铸铁及有色金属材料，YT 类硬质合金适合加工碳钢或合金钢类的材料，而YW 类硬质合金可加工铸铁、有色金属和钢料等。
（3）超硬类材料：随着加工技术的发展，人们研究出许多超硬的刀具材料，如陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶立方氮化硼(PCBN) 和金刚石。
这些刀具材料多用于特殊场合，如高速切削、干切削、难加工材料的切削、以车代磨等。
这些材料的价格一般较高，且切削参数与过程不易掌握，对机床的刚性与切削速度甚至刀具刃磨等都有一定要求，常规加工中应用不多。
（4）刀具涂层：刀具表面涂层是提高刀具性能的重要方法之一，近年来应用较为广泛。
常用的涂层材料有碳化钛TiC、氮化钛TiN 和三氧化二铝Al2O3，单层涂层刀片使用较少，一般都采用TiC-TiN 双层复合涂层或TiC-Al2O3-TiN 三层复合涂层的技术。
目前常用的切削刀具的材料
目前常用的切削刀具的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。
1 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。
1.1 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。
1.2 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。
1.3 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。
1.4 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。
2 常用刀具材料常用刀具材料有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、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。
刀具的材料
表2-1 几种常用高速钢的力学性能
2、硬质合金
用高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC等）和金属粘结 剂（Co、Ni等）在高温条件下烧结而成的粉末冶金制品。 1）性能、特点及应用 ➢ 常温硬度达89-93HRA，760℃时其硬度为77-85HRA，在 800-1000℃时硬质合金还能进行切削； ➢ 刀具寿命比高速钢刀具高几倍到几十倍； ➢ 强度和韧性比高速钢差，常温下的冲击韧性仅为高速钢的 1/8-1/30，承受切削振动和冲击的能力较差； ➢ 最常用的刀具材料之一，常用于制造车刀和端铣刀，也可用 于制造深孔钻、铰刀、拉刀和滚刀。尺寸较小和形状复杂的 刀具，可采用整体硬质合金制造。 ➢ 整体硬质合金刀具成本高，其价格是高速钢刀具的8-10倍； 可加工包括淬硬钢在内的多种材料。
➢ 制造工艺性好，容易磨出锋利的切削刃，适于制造各类刀 具，尤其适于制造钻头、拉刀、成形刀具、齿轮刀具等形 状复杂的刀具。
2）高速钢分类
高速钢按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢； 按制造工艺方法可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。
➢ 普通高速钢 切削硬度的 基本刀具材料，切削普通钢料时的切削速度一般不高于 40~60m/min。
2．立方氮化硼
立方氮化硼（CBN）是由六方氮化硼经高温高压处理转 化而成，其硬度高达，仅次于金刚石。是一种新型刀具材 料，它可耐1300~1500℃的高温，热稳定性好；它的化学 稳定性也很好，即使温度高达1200~1300℃也不与铁产生 化学反应。立方氮化硼能以硬质合金切削铸铁和普通钢的 切削速度对冷硬铸铁、淬硬钢、高温合金等进行加工。
刀具材料的种类很多，常用的材料有工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬
刀具材料的种类很多，常用的材料有工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬1、碳素工具钢碳素工具钢是指碳的质量分数为0.65％～1.35％的优质高碳钢。
用做刀具的牌号一般是T10A和T12A。
常温硬度60～64HRC。
当切削刃热至200～250℃时，其硬度和耐磨性就会迅速下降，从而丧失切削性能。
碳素工具钢多用于制造低速手用工具，如锉刀、手用锯条等。
2、合金工具钢为了改善碳素工具钢的性能，常在其中加入适量合金元素如锰、铬、钨、硅和钒等，从而形成了合金工具钢。
常用牌号有9SiCr、GCrl5、CrWMn等。
合金工具钢与碳素工具钢相比，其热处理后的硬度相近，而耐热性和耐磨性略高，热处理性也较好。
但与高速钢相比，合金工具钢的切削速度和使用寿命又远不如高速钢，使其应用受到很大的限制。
因此，合金工具钢一般仅用于取代碳素工具钢，作一些低速、手动刀具，如手用丝锥、手动铰刀、圆板牙、搓丝板等。
3、高速钢高速钢是一种含钨、铝、铬、钒等合金元素较多的高合金工具钢。
高速钢主要优点是具有高的硬度、强度和耐磨性，且耐热性和淬透性良好，其允许的切削速度是碳素工具钢和合金工具钢的两倍以上。
高速钢刃磨后切削刃锋利，故又称之为“锋钢”和“白钢”。
高速钢是一种综合性能好、应用范围较广的刀具材料，常用来制造结构复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀。
拉刀、齿轮刀具等。
高速钢按其用途和性能不同，可分普通高速钢和高性能高速钢；按其化学成分不同，又可分为钨系高速钢和钨钼系高速钢。
1) 普通高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢。
常用牌号有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。
① W18Cr4V属钨系高速钢，它具有性能稳定，刃磨及热处理工艺控制方便等优点，但因钨价较高，且使用寿命短故使用较少。
② W6Mo5Cr4V2属钨钼系高速钢，它的碳化物分布均匀，抗弯强度，冲击韧度和高温塑性都比W18Cr4V好，但磨削工艺略差。
因其使用寿命长、价格低，故被广泛使用。
2) 高性能高速钢是在普通高速钢中再加入一些合金元素，以进一步提高它的耐热性、耐磨性。
常用刀具材料的性能及应用
常用刀具材料的性能及应用一、概述刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。
刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状，还要求有相应的刀具材料。
目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。
二、刀具材料应具备的性能（一）高的硬度和良好的耐磨性（二）高的强度和韧性（三）高的耐热性（四）良好的工艺性总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面，当然还有经济性、切削性能的可预测性等要求。
三、常用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、硬质合金及陶瓷等。
一）碳素工具钢碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢（含C一般为0.65～1.35%）。
1、常用牌号有T7A、T8A……T13A等2、主要性能淬火后硬度较高，可达HRC61～65；红硬性为200℃～250℃，价格低廉，不耐高温，切削速度因此而不能提高，允许切削速度VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、锯条、锉等。
二）合金工具钢在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr）、钨（W）、锰（Mn）等合金元素，能够提高材料的耐热性、耐磨性和韧性，同时还可以减少热处理时的变形。
1、主要牌号有9SiCr CrWMn2、主要性能淬火后的硬度可达HRC61～65，红硬性为300℃～400℃，允许切削速度Vc=10～15m/min,制作低速、形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具。
如板牙、拉刀、手用铰刀（孔的精加工）等。
三）高速钢高速钢是一种高合金工具钢，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。
(一) 高速钢的性能：具有较高的强度和韧性；良好的耐磨性；红硬性为600℃；允许切削速度V C=25~30m/min；良好的制造工艺性；可获得锋利的刀刃（锋钢之称）；加工范围较大(铸铁、有色金属、钢)。
（二）高速钢的分类钨系高速钢：W18C r4V (最常用，刃磨性好)普通高速钢钼系高速钢：W6M O5C r4V2高速钢高碳高速钢：95W18C r4V (含C量为0.95%)高钒高速钢：W6M O5C r4V3 (提高耐磨性)高性能高速钢钴高速钢：W6M O5C r4V2C O8铝高速钢：W6M O5C r4V2A l四）硬质合金硬质合金= 硬质相（TiC或WC）+粘结相（Co、Ni、Mo等，其中Co比较常用）上图为各种硬质合金刀头（一）主要性能1）常温硬度HRC74~81.5，红硬性800℃~1000℃，耐磨性优良；2）允许切削速度V C=100m/min以上，最高不能超过200m/min；硬质合金3）脆性较大，怕冲击和振动。
刀具材料的种类
刀具材料的种类
刀具材料的种类有很多，以下是一些常见的刀具材料：
1. 钢：钢是最常用的刀具材料，具有良好的强度、韧性和耐磨性。
常见的钢材包括碳钢、不锈钢和合金钢。
2. 高速钢（High Speed Steel，简称HSS）：HSS是一种高硬度、高热稳定性的刀具材料，适用于高速切削和磨削操作。
3. 硬质合金（硬质合金）：硬质合金是由金属碳化物颗粒（如钨碳化钨WC）与金属结合相组成的材料。
硬质合金具有优异的硬度和耐磨性，通常用于切削工具和钻头。
4. 陶瓷：陶瓷刀具具有优异的硬度和耐磨性，通常用于高速切削和精加工。
5. 金刚石：金刚石是世界上最硬的材料，具有很高的热导性和耐磨性。
金刚石刀具适用于高速切削和非铁金属的加工。
6. 刚玉：刚玉是一种具有极高硬度和耐磨性的陶瓷材料，常用于切削和磨削工具。
这只是一些常见的刀具材料，还有其他特殊材料和合金也可以用于制造刀具，具体选择会根据不同的切削工艺和材料进行。
加工中的车刀材质常见的有哪几种
在加工生产中，工具的使用十分重要，为了让车刀在车床上进行良好的切削，正确准备和使用刀具至关重要。
不同的工作需要需要不同形状的车刀，切削不同的材料要求不同刀口的刀角。
因此如何选择车刀材料，是车刀使用的过程中需要考虑的因素之一。
刀具材质的改良和发展对于金属加工发展有着重要意义，良好的刀具可以有效、快速的完成切削工作，还可以保持良好的刀具寿命。
而在生产中，常用的车刀材质主要有以下几种：1、高碳钢高碳钢车刀使用的是含碳量为0.8%—1.5%之间的碳钢，这种刚经过淬火后硬化，因为切削的摩擦很容易导致回火软化，被高速钢等其他刀具取代。
一般比较适合用于软金属材料的切削。
2、高速钢高速钢作为一种钢基合金，又称为白车刀，含碳量在0.7—0.85%之间，碳钢中加入了W、Cr等合金元素。
例如高速钢材料中含有18%钨、4%铬以及4%钒，这种材质制成的高速钢车刀在摩擦的时候热度会高达6000℃。
适合转速1000rpm的螺纹车削。
3 、非铸铁合金刀具这是钴、铬及钨的合金，在进行切削加工的过程中有一定难度，以铸造形成制造，因此又被称为超硬铸合金，这种刀具的韧性以及耐磨性比较高，一般在8200℃的温度下硬度不会受到影响，而且抗热程度也比高速钢要高，适合用在高速以及较深的切削工作。
4、烧结碳化刀具碳化刀具为粉未冶金的产品，碳化钨刀具主要成分为50%—90%钨，其中加入了钛、钼、钽等粉末作为结合剂，再通过加热烧结完成。
这种刀具与其他材料相比硬度均高，是最硬高碳钢的三倍，适用于切削较硬金属或石材。
5 陶瓷车刀陶瓷车刀是有氧化铝粉末制成，添加了少量元素，经过高温烧结。
在硬度、抗热性、切削速度上比碳化钨高。
但是由于质地较脆，不能进行非连续或者重车削，只适合高速精削。
6 钻石刀具这种材质在进行高级表面加工时，可以使用圆形或者表面刃缘的工业用钻石来进行光制。
客养可以得到更光滑的表面，用户做铜合金或者轻合金的精密车削。
在车削时使用高速度，最低需要在60—100m/min。
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%）。
如何选择刀具和切削参数
205
6：依切削参数的优化 • 根据刚才选择的刀片，您可以很方便地选得适用的切削参数推荐值。 线速度Vc=200m/min，每齿进给fz=0.25mm/z，因为刀盘直径我们已 经知道是D=100mm，所以转速N=636rpm，刀盘齿数为Z=7，所以实 际的工作进给量F=636*7*0.25=1110mm/min。 实际每转的进给量为Fr=7*0.25=1.75mm>1.5mm的修光刃实际有效 宽度，所以可以预计加工的光洁度不是很好，要提高光洁度您认为应 该采用什么措施？ 正确的办法应该是加用修光刃刀片而不是简单地降低每齿进给量。
Plunging Plunging 插铣 插铣
3：确定最适合的首选刀片 • 如我们以加工45钢为例，即山高第4组材料，根据被加工材料在样本的 相应组别中您可以非常容易地找到首选刀片的推荐。 XOMX090308TR-ME06 T350M
4：您也可以在样本中了解 到有关刀盘的其它信息
• 这些信息包括： 刀盘的有效工作直径、杆式 刀的柄直径、刀盘高度、齿 数、重量、盘式刀盘安装孔 径、备用板手、适用的刀柄 规格、安全最大切深等等。
1：确定被加工工件的材料组别 • 依据国际ISO标准的规定，常见的 工件材料被分为六类： 钢件类（P类）--山高组别1-6 不锈钢类（M类）--山高组别7-11 铸铁类（K类）--山高组别12-15 有色金属类（N类）--山高组别16-17 耐热合金类（S类）--山高组别20-22 淬硬钢类（H类）--山高组别7 我们最常用的45号钢为第3 组材料，不 锈钢( 316 )属于第9组材料，铸铁HT25 ( GG25 )属于第12组， 铝合金属于第 16组，钛合金( Ti6Al4V )属于20组，镍 基合金( 718 )属于第22组。
金属切削刀具材料选择
金属切削刀具材料选择
目前所使用的金属切削刀具材料主要有五类：高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、聚晶金刚石。
1.根据数控加工对刀具的要求，选择刀具材料的一般原则是尽可能选用硬质合金刀具。
只要加工情况允许选用硬质合金刀具，就不用高速钢刀具。
2.陶瓷刀具不仅用于加工各种铸铁和不同钢料，也适用于加工有色金属和非金属材料。
使用陶瓷刀片，无论什么情况都要用负前角，为了不易崩刀，必要时可将刃口倒钝。
陶瓷刀具在下列情况下使用效果欠佳；短零件的加工；冲击大的断续切削和重切削；铍、镁、铝和钛等的单质材料及其合金的加工（易产生亲和力，导致切削刃剥落和崩刀）。
3.金刚石和立方氮化硼都属于超硬刀具材料，它们可用于加工任何硬度的工件材料，具有很高的切削性能，加工精度高，表面粗糙值小。
一般可用切削液。
聚晶金刚石刀片一般引用于加工有色金属和非金属材料。
立方氮化硼刀片一般适用加工硬度大于450HBS的冷硬铸铁、合金结构钢、工具钢、高速钢、轴承钢，以及硬度不小于350HBS的镍基合金、钴基合金和高钴粉末冶金零件。
4.从刀具的结构应用方面，数控加工应尽可能采用镶块式机夹可转位刀片以减少刀具磨损后的更换和预调时间。
5.选用涂层刀具以提高耐磨性和耐用度。
r角铣刀选择标准
r角铣刀选择标准r角铣刀是一种常见的切削工具，广泛用于金属加工行业。
选择适合的r角铣刀对加工质量和效率都有着重要影响。
以下为r角铣刀选择的标准，总结如下：1.材料选择：r角铣刀可以用于不同材料的加工，如碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁、铝合金等。
不同材料的加工要求不同，因此需要选择适合该材料加工的r角铣刀。
常见的材料选择有高速钢、硬质合金和陶瓷材料。
2.刀具硬度：r角铣刀的硬度直接影响切削性能和刀具寿命。
通常情况下，硬度越高的刀具具有更好的切削性能和耐磨性。
然而，过高的硬度也会导致易碎性增加，因此需要根据具体情况选择合适硬度的刀具。
3.刀具涂层：刀具涂层可以提高切削性能和延长刀具寿命。
常见的刀具涂层有PVD涂层、CVD涂层、无镀层和多层涂层等。
选择合适的涂层可以提高切削效率和降低加工成本。
4.刀具尺寸：r角铣刀的尺寸选择需要考虑加工件的尺寸和形状。
一般来说，刀具直径和r角尺寸越大，加工效率越高。
但过大的刀具尺寸可能会导致加工精度下降，因此需要根据具体需求选择合适的大小。
5.刀具类型：r角铣刀有不同的类型，如面铣刀、端铣刀、切槽刀等。
根据加工要求选择合适的刀具类型可以提高加工质量和效率。
6.刀具品牌：刀具品牌的选择也是重要的考虑因素。
知名品牌通常具有更高的品质和可靠性，更好的售后服务。
在选择刀具品牌时需要考虑其在市场上的口碑和声誉。
7.切削参数：刀具的切削参数包括切削速度、进给量和切削深度等。
这些参数直接影响切削质量和加工效率。
选择r角铣刀时需要根据加工材料和加工要求来确定合适的切削参数。
以上为r角铣刀选择的一些标准，但具体的选择还需要根据实际情况进行。
每个加工场景都有各自的特点和要求，因此需要综合考虑各种因素来选择适合的r角铣刀。
刀具与切削用量材料选择
（4）涂层刀具材料 TiC涂层 TiC涂层 TiN涂层 TiN涂层
在韧牲较好的刀具基体上， 涂覆一层耐磨性好的难熔 金属化合物，既能提高刀 具材料的耐磨性，又不降 低其韧性。常用的涂层材 料有TiC、TiN、Al203及其 复合材料等, 涂层厚度随 刀具材料不同而异。 硬度高、耐磨性好、 抗氧化性好，切削 时能产生氧化钛膜， 减小摩擦及刀具磨 损。
目前单涂层刀片已很少应用， 目前单涂层刀片已很少应用，大多采用TiC-TiN复 三复合涂层。 合涂层或TiC-Al2O3-TiN三复合涂层。
应当指出， 应当指出，加工一般材料大量使 用的仍是普通高速钢及硬质合金 普通高速钢及硬质合金， 用的仍是普通高速钢及硬质合金， 只有在加工难加工材料时， 只有在加工难加工材料时，才考虑 选用新牌号合金或高性能高速钢， 选用新牌号合金或高性能高速钢， 在加工高硬度材料或精密加工时， 在加工高硬度材料或精密加工时， 才考虑选用超硬材料。 才考虑选用超硬材料。
2.后角 2.后角αo 后角
（1）功用
αo
后刀面与工件的摩擦 后刀面的磨损率
（2）选择
后角大小取决于：切削厚度、 后角大小取决于：切削厚度、 工件材料及工艺系统刚度。 工件材料及工艺系统刚度。
切削厚度越大，后角越小； 切削厚度越大，后角越小； 工件材料越软、塑性越大，后角越大； 工件材料越软、塑性越大，后角越大； 工艺系统刚度较差时，适当减小后角； 工艺系统刚度较差时，适当减小后角；
F=So n
4）
精度、
量、刀具耐用度、
今天作业
1、粗加工切削用量的选择原则？ 2、刀具材料有那些？ 3、刀具按结构分类可分为几类？
以氧化铝或以氮化硅为基 体再添加少量金属，在高温 下烧结而成的一种刀具材料。 其优点是硬度高，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； 其缺点是脆性大、抗弯强 度低，冲击韧性差，易崩刃， 所以使用范围受到限制； 可用于钢、铸铁类零件的 车削、铣削加工。2000度
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
硬质合金大量应用在刚性好，刃形简单的高速切削刀具上，随着技术的进步，复杂刀具也在逐步扩大其应用。
常用硬质合金的牌号，成分及性能见表2—2。
钨钴类硬质合金是由WC和 Co烧结而成，代号为YG，一般适用于加工铸铁和有色金属等脆性材料。
钨钛钴类硬质合金是以WC为基体，添加TiC，用Co作粘结剂烧结而成，代号为YT，一般适用于高速加工钢料。
对刀具表面涂覆的方法有两种：
化学气相沉积法（ＣＶＤ法），适用于硬质合金刀具；
物理气相沉积法（ＰＶＤ法），适用于高速钢刀具。
涂层材料可分为ＴiC涂层、TiN涂层、ＴiC与TiN涂层、Al2O3涂层等。
４、其它刀具材料
（1）陶瓷刀具：是以氧化铝（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。
一般适用于高速下精细加工硬材料。
一些新型复合陶瓷刀也可用于半精加工或粗加工难加工的材料或间断切削。陶瓷材料被认为是提高生产率的最有希望的刀具材料之一。
（2）人造金刚石：它是碳的同素异形体，是目前最硬的刀具材料，显微硬度达10000HV。
它有极高的硬度和耐磨性，与金属摩擦系数很小，切削刃极锋利，能切下极薄切屑，有很好的导热性，较低的热膨胀系数，但它的耐热温度较低，在700～800℃时易脱碳，失去硬度，抗弯强度低，对振动敏感，与铁有很强的化学亲合力，不宜加工钢材，主要用于有色金属及非金属的精加工，超精加工以及作磨具
添加钽（铌）类硬质合金是在以上两种硬度合金中添加少量其它碳化物（如TaC 或NbC）而派生出的一类硬质合金，代号为YW，既适用加工脆性材料，又适用于加工塑性材料。常用牌号YW1、YW2。
3、涂层刀具材料
硬质合金或高速钢刀具通过化学或物理方法在其上表面涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，而又不降低其韧性。
常用刀具材料都有哪些，各有什么特点
来源： 作者： 发布时间：2008-12-10
常用刀具材料分为：工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢），硬质合金，超硬刀具材料（包括陶瓷，金刚石及立方氮化硼等）
ห้องสมุดไป่ตู้
、磨料用。
（3）立方氮化硼：是由立方氮化硼（白石墨）在高温高压下转化而成的，其硬度仅次于金刚石，耐热温度可达1400℃，有很高的化学稳定性，较好的可磨性，抗弯强度与韧性略低于硬质合金。一般用于高硬度，难加工材料的半精加工和精加工。
1、 高速钢
高速钢特别适用于制造结构复杂的成形刀具，孔加工刀具例如各类铣刀、拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具等；由于高速钢硬度，耐磨性，耐热性不及硬质合金，因此只适于制造中、低速切削的各种刀具。
高速钢按其性能分成两大类：普通高速钢和高性能高速钢。
2、 硬质合金