关于刀具材料及其合理选用的研究
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。
数控机床选用合适加工刀具的建议
数控机床选用合适加工刀具的建议数控机床是现代制造业中广泛应用的一种关键设备，它的高效性和精度要求对加工刀具的选用提出了更高的要求。
正确选择合适的加工刀具可以提高生产效率、提高产品质量，并降低生产成本。
本文将就数控机床选用合适加工刀具的建议进行探讨。
首先，需要根据具体加工任务的要求来确定所需的加工刀具。
不同的加工任务对加工刀具的要求各有不同，如钻孔、镗孔、铣削、车削等。
因此，在选用加工刀具之前，我们需要明确加工任务的类型、材料和尺寸等信息。
比如对于切削工序，需要根据被切材料的硬度、粘附性和切削深度等因素来选择合适的刀具。
其次，需要考虑加工刀具的工艺参数。
工艺参数包括切削速度、进给速度和切削深度等，这些参数对于加工结果起到至关重要的作用。
合理的工艺参数可以提高切削效率，减少切削力，同时也可以提高切削表面的质量。
因此，在选用加工刀具时，需要根据具体的工艺参数来选择刀具的刀片材料、刃角以及刀具的涂层等因素。
此外，还需考虑加工刀具的耐用性和生命周期成本。
数控机床通常是长时间运行的，因此需要选择具有较高耐磨性和稳定性的加工刀具，以延长刀具的寿命和减少更换频率。
同时，生命周期成本也是一个重要的考虑因素，我们需要综合考虑刀具的购买成本、刃磨和再涂层的成本等因素，以选择性价比较高的加工刀具。
此外，还需考虑数控机床的刀座和刀具的匹配性。
数控机床的刀座与刀具直接相关，其稳定性和精度对加工结果有着重要影响。
因此，在选用加工刀具时，需要确保刀具与刀座的匹配性，并进行必要的调整和校正。
最后，需要考虑加工刀具供应商的信誉和服务。
一个可靠的供应商可以提供高品质的加工刀具，并提供技术支持和售后服务。
我们应该选择那些有着良好信誉的供应商，并与他们建立长期的合作关系，以确保能够及时获取到合适的加工刀具。
综上所述，正确选择合适的加工刀具对于数控机床的运行效率和加工质量具有重要影响。
在选择加工刀具时，我们需要考虑具体加工任务的要求，工艺参数，耐用性和生命周期成本，刀座和刀具的匹配性，以及供应商的信誉和服务等因素。
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。
最适合做刀的材料
最适合做刀的材料首先，我们需要了解刀具所需具备的基本性能。
刀具在使用过程中需要具备较高的硬度、耐磨性和韧性。
硬度是指材料抵抗外力的能力，耐磨性是指材料在摩擦和磨损作用下的抗性，而韧性则是指材料在受力作用下不易断裂的性能。
因此，最适合做刀的材料应该具备较高的硬度、耐磨性和韧性。
目前，常见的刀具材料主要有碳素钢、不锈钢、合金钢、陶瓷等。
碳素钢是指含有较高碳含量的钢铁，具有较高的硬度和耐磨性，但韧性较差，容易断裂。
不锈钢是一种抗腐蚀性能较好的钢铁，硬度和耐磨性相对较弱。
合金钢是指通过添加合金元素来提高钢铁的性能，既具备较高的硬度和耐磨性，又具有一定的韧性。
而陶瓷则是一种硬度极高的材料，但韧性较差。
综合考虑以上几种材料的性能，我们可以得出结论，合金钢是最适合做刀的材料。
合金钢通过添加合金元素，既能够提高硬度和耐磨性，又能够保持一定的韧性，因此在刀具制造领域得到了广泛应用。
合金钢刀具不仅具有较高的切削性能，而且在使用过程中不易断裂，使用寿命较长，因此深受消费者的青睐。
当然，针对不同的使用场景和需求，还可以选择其他材料来制作刀具。
比如在一些特殊的环境下需要抗腐蚀性能较好的刀具，可以选择不锈钢材料；在一些对刀具硬度要求较高的场合，可以选择碳素钢或陶瓷材料。
因此，在选择刀具材料时，需要根据实际需求来综合考虑材料的硬度、耐磨性和韧性等性能。
综上所述，合金钢是最适合做刀的材料，它具备较高的硬度、耐磨性和韧性，能够满足刀具在使用过程中的各项要求。
当然，在实际选择刀具时，还需要根据具体的使用场景和需求来进行综合考虑，以选择最适合的刀具材料。
希望本文能够帮助大家更好地了解刀具材料的选择，为大家的生产生活提供一些参考。
高速切削刀具材料及其合理选用
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 。 （ ）耐 热 性 ： 刀 具 ３
材料 的耐热性要好 ，能承受高的温度，具备 良好的抗氧化
能 力 。 （ ） 工 艺 性 能 和 经 济 性 ： 刀 具 材 料 应 具 备 好 的 锻 ４ 造 或 者 其 他 成 型 性 能 、热 处理 性 能 、 焊 接 性 能 、 磨 削 加 工 性 能 等 ， 并具 有 较 高速切 削加工对刀具材料的要求 ．
刀 具 技 术 是 实 现 高 速 切 削加 工 的 关键 技 术 之 一 。 高 速
切削加工时切削温度很高 ，因此 ，高速切 削刀具的失效主
末冶金高速钢刀具等。
以上 刀具材 料各有特 点，适应的工件材料和切削速度范
围 不 同 。 一 般 而 言 ， Ｐ Ｂ 、 陶 瓷 刀 具 、 涂 层 硬 质 合 金 及 ＣＮ Ｔ Ｃ Ｎ 基 硬 质 合 金 刀 具 适 合 于 钢 铁 等 黑 色 金 属 的 高 速 切 削 ｉ （） 加 工 ， 而 Ｐ Ｄ 具 适 合 于 对 有 色 金 属 及 其 合 金 和 非 金 属 材 料 Ｃ刀 的高速切削加工。
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高速切削刀具材料及其合理选用
宋炎荣 熊建 武 周 进
（ ． 南 铁 道 职 业技 术 学 院 ， 湖 南 株 洲 ４ ０ １ ． 南 工 业 职 业 技 术 学 院 ，湖 南 长 沙 ４ ２ ８ Ｉ湖 １ ０ ；２湖 ２ １ ０） ０
摘
要 ：刀具是 实现 高速 切削加工的 关键 ，本 文阐述 了高速 切削 刀具材 料的要 求、 高速 切削加工 刀具材料 的种 类， 以及
３ 高速切 削刀具材料的选用
刀具几何参数的合理选用
刀具几何参数的合理选用摘要:刀具几何参数的选择是高职院校机电专业的专业基础课《机械制造》中的重要应用性课题之一,本文主要对刀具几何参数的内容及合理选用的原则及方法进行分析和阐述。
关键词:刀具几何参数的合理选用几何角度刀尖的修磨俗话说“工欲善其事,必先利其器”,作为直接参与切削工件的刀具,其几何参数选择合理与否对切削效率、加工质量、加工成本及刀具寿命等必然起着重要影响。
在机械技术人员长期的生产实践中,总结出这样一个结论:若刀具结构和几何参数的合理改善,将使刀具寿命成倍提高。
这也说明了刀具几何参数合理选择的重要意义。
1 刀具几何参数包含的内容1.1 主副切削刃主副切削刃的形状有直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃等。
切削刃的形状如何会影响工件切削层横断面形状、面积及刀具切削刃上各点角度的数值,从而对切削加工产生影响。
近几年刃形发展的主要特点是提高刀尖处的强度、减少切削加工负荷、提高刀具的抗振能力、有效加强刀具热量传散等以保护刀具。
1.2 刃口型式刃口型式主要有锋刃、负倒棱、消振棱及刃带等。
锋刃应用较多,负倒棱是在刀具前刀面开设倒棱面,消振棱是在刀具后刀面开设倒棱面,选择时要注意负倒棱与消振棱各自的作用及区别。
1.3 刀具几何角度刀具的角度有前角、后角、主偏角、刃倾角、副切削刃的副后角及副偏角等。
完整的刀具形状及结构是由刀具几何参数决定的,各参数间相互依赖、相互制约,无视它们的内在联系而孤立地选择某一参数将无法满足加工的需求。
因此刀具合理几何参数指在一定的切削条件下,在保证工件加工质量和精度的前提下,能满足刀具正常磨损而不破损、刀具寿命高、高率、低成本的刀具几何参数。
本文将介绍刀具几何角度及刀尖修磨形状的合理选择。
2 刀具几何参数合理选择时应注意的事项2.1 切削条件要考虑机床、夹具、刀具及工件组成的机械加工工艺系统刚性及功率、切削用量大小等。
通常,若工艺系统刚性较差小时,应选较大前角和主偏角等,以降低切削力和防止工件受冲击与振动。
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。
刀具合理几何参数的选择
刀具的几何参数包括刀具的切削角度，刀面的形式(如平前刀面，带卷屑断屑槽的前刀面、波形刀面等)以及切削刃的形状(直线形、折线形、圆弧形等)。
刀具的几何参数对切屑变形、切削力、切削温度和刀具磨损都有显著影响，从而影响切削加工生产率、刀具耐用度、加工质量和加工成本。
刀具的合理几何参数．是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而能达到提高切削效率，降低加工成本目的的几何参数。
选择刀具合理几何参数主要取决于工件材料、刀具材料、刀具类型，也与切削用量、工艺系统刚性和机床功率等因素有关。
第一节前角及前刀面形状的选择一、前角的功用及选择前角是刀具上重要的几何参数之一，它的大小决定切削刃的锋利程度和强固程度，直接影响切削过程。
前角有正前角和负前角之分。
取正前角的目的是为了减小切屑被切下时的弹塑性变形和切屑流出时与前面的摩擦阻力，从而可减小切削力和切削热，使切削轻快，提高刀具寿命，并提高已加工表面质量。
但前角过大时，楔角过小，会削弱切削刃部的强度并降低散热能力，反而会使刀具寿命降低。
由图可知，加工不同材料时，前角太大或太小，刀具耐用度都较低。
在一定加工条件下，存在一个耐用度为最大的前角，即合理前角。
取负前角的目的在于改善刃部受力状况和散热条件，提高切削刃强度和耐冲击能力。
负前角刀具通常在用脆性刀具材料加工高强度高硬度工件材料而当切削刃强度不够、易产生崩刃时才采用。
前角的合理数值选取原则刀具合理前角的选择主要取决于刀具材料、工件材料的种类与性质：1．刀具材料：强度和韧性较高时可选择较大的前角。
高速钢的强度高，韧性好；硬质合金脆性大，怕冲击，易崩刃。
因此，高速钢刀具的前角可比硬质合金刀具选得大一些，可大5°～10°。
陶瓷刀具的脆性更大，故前角应选择得比硬质合金还要小一些。
选择要充分注意增加切削刃强度，常取负值(多在－4°～－15°范围)以改善刀具受力时的应力状态，并选负的刃倾角(取0°～－10°)与之配合以改善切入时承受冲击的能力。
刀具技术最新研究报告
刀具技术最新研究报告一、引言刀具技术作为制造业的基础和关键环节，对于提高生产效率、保证加工质量和降低生产成本具有举足轻重的作用。
近年来，随着我国制造业的快速发展，刀具技术的创新与突破显得尤为重要。
然而，目前我国刀具技术与国际先进水平相比仍有一定差距，尤其在高端刀具领域。
因此，深入研究刀具技术，推动我国刀具行业的技术进步，具有重要的现实意义。
本研究报告旨在探讨刀具技术的最新发展动态，分析现有技术存在的问题与不足，提出针对性的研究假设，并对刀具技术的未来发展进行展望。
研究问题的提出主要围绕以下几个方面：一是刀具材料的研究与应用；二是刀具结构设计与优化；三是刀具加工工艺的创新与发展。
通过本研究，力求为刀具行业提供有益的理论指导和实践参考。
研究目的与假设：本研究旨在提高刀具性能，降低生产成本，假设通过优化刀具材料、结构和加工工艺，可以显著提升刀具的使用寿命和加工效率。
研究范围与限制：本报告主要针对金属切削刀具展开研究，不包括非金属切削刀具和其他特殊用途刀具。
研究范围涵盖刀具设计、制造、应用及维护等方面。
本报告简要概述了刀具技术的背景、重要性、研究问题、目的与假设以及研究范围与限制，为后续内容的展开奠定了基础。
以下是本报告的主要研究内容与发现。
二、文献综述在刀具技术领域，国内外学者进行了大量研究。
早期研究主要关注刀具材料的研究与应用，如高速钢、硬质合金等。
随着技术的发展，研究者逐渐转向刀具结构设计与优化，以及加工工艺的创新。
以下对相关研究成果进行简要回顾。
在理论框架方面，研究者提出了刀具寿命模型、切削力模型等，为刀具设计和优化提供了重要依据。
同时，有关切削稳定性、切削温度和表面质量等方面的研究，为刀具技术在实际应用中的性能评估提供了理论支持。
主要研究发现包括：一是刀具材料对刀具性能具有重要影响，新型材料如陶瓷、金刚石等具有较高硬度和耐磨性；二是刀具结构优化可显著提高加工效率，如采用非对称刀具结构、涂层技术等；三是加工工艺参数的合理选择与调整，有助于提高刀具使用寿命和加工质量。
硬质合金刀具材料的性能分析及合理化选择
摘要： 从我国刀具产值来看，硬质合金刀具的产量近年持续增长，而高速钢刀具开始呈现下降趋势，硬质合金的进出口量 均显著增长。本文首先介绍了硬质合金刀具材料的性能，论述了硬质合金刀具材料加工的要求与影响因素，最后具体探讨了 硬质合金刀具材料的合理化加工选择： 正确使用硬质合金钻头、选择合理的磨削参数、加强切削刃的制备。
2． 选择合理的磨削参数 在金属切削加工中，产生的热量和摩擦是能量 的表现形式。由很高的表面负荷以及切屑沿刀具 前刀面高速滑移而产生的热量和摩擦，使刀具处于 一种极具挑战性的加工环境中。切削力的大小往 往会上下波动，主要取决于不同的加工条件（ 如工 件材料中存在硬质成分，或进行断续切削） 。因此， 为了在切削高温下保持其强度，要求刀具具有一些 基本特性，包 括 极 好 的 韧 性、耐 磨 性 和 高 硬 度。 尽 管刀具 /工件界面处的切削温度是决定几乎所有刀 具材料磨损率的关键要素，但要确定计算切削温度 所需的参数值却十分困难。在选择与工件材料和 加工方式相匹配的刀具基体时，还表现考虑另外 5 种基体特 性———断 裂 韧 性、横 向 断 裂 强 度、抗 压 强 度、硬度和 耐 热 冲 击 性 能。 例 如，如 果 硬 质 合 金 刀 具出现沿切削刃崩刃的现象，就应该选用具有较高 断裂韧性的基体材料。而在刀具出现切削刃直接 失效或破损的情况下，可能采用的解决方案是选用 具有较高横向断裂强度或较高抗压强度的基体材 料。对于切削温度较高的加工场合（ 如干式切削） ， 通常应该首选硬度较高的刀具材料。在可以观察 到刀具产生热裂纹的加工场合（ 在铣削加工中最常 见） ，建议选用耐热冲击性能较好的刀具材料。对 刀具基体材料的优化改进可以提高刀具的切削性 能。例如，伊斯卡（ Iscar） 公司用于加工钢件的 SumoTec 刀片牌号的基体材料具有较好的抗塑性变形 能力，从而能减少硬脆的刀片涂层产生微裂纹的可 能性。通过对 SumoTec 刀片的二次加工，减小了其 涂层的表面粗糙度和微裂纹，从而降低了刀片表面 的切削热以及由此引起的塑性变形和微裂纹。 3． 加强切削刃的制备 在许多情况下，刀片切削刃的制备（ 或称刃口 钝化） 已成为决定加工成败的分水岭。钝化工艺参 数需根据特定的加工要求而定。例如，用于高速精 加工钢件的刀片对刃口钝化的要求就与用于粗加 工的刀片有所不同。刃口钝化可应用于加工几乎 任何类型碳钢或合金钢的刀片，而在加工不锈钢和 特殊合金 材 料 的 刀 片 上，其 应 用 则 有 一 定 的 限 制。 钝化量可以小至 0． 007mm，也 可 以 大 到 0． 05mm。 为了在条件恶劣的加工中起到增强切削刃的作用， 还可以通过刃口钝化形成微小的 T 型棱带。一般 来说，用于连续车削加工以及铣削大部分钢和铸铁
常用刀具及其选择
1-3
10.3.1 刀具几何角度的合理选用
3）具体可参考表
Байду номын сангаас
1-4
2、后角及副后角的选择 1）后角选择 后角选择原则：在粗加工时以确保刀具强度为主， 可在范围内选取；在精加工时以保证加工表面质量为主， 在实际生产中有时在后面上磨出倒棱面，负后角，目的 是为了在切削加工时产生支承作用，增加系统刚性，并 起到消振阻尼作用。
1-6
10.3.1 刀具几何角度的合理选用
3）主、副偏角的选用值
4）过渡刃 过渡刃的选择原则是，普通切削刀具常磨出较小圆 弧过渡刃，以增加刀尖强度和提高耐用度。随着工 件强度和硬度提高，切削用量增大，则过渡刃尺寸 相应加大，一般可取过渡刃偏面，宽度或取圆弧半 kr kr 径，
1-7
s 0 ~ 5
10.3.1 刀具几何角度的合理选用
1-5
10.3.1 刀具几何角度的合理选用
2）副后角的选择 通常将副后角做成与主后角相等。有些刀具（切断刀、 铣刀、拉刀等）的副后角较小，主要用以提高刀具强度。 3、主偏角、副偏角、过渡刃和修光刃 1）主偏角的选择原则：粗加工时选大些，精加工时可选 小些；工件材料强度、硬度高时，主偏角应取小些；工 艺系统刚性好，主偏角应取小些，反之取大些。 2）副偏角 副偏角选择原则：在工艺系统刚度允许的条件下，副偏 角通常取较小值，一般，最大不超过；精加工时，应更 小，必要时可磨出的修光刃。
1-13
10.3.2 常用刀具种类、材料及其选择
为了减少换刀时间和方便对刀，便于实现机械加工的标 准化，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。 刀片材质的选择 车刀刀片的材料主要有高速钢、硬质 合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。其中 应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。选择刀片材质， 主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量 要求、切削载荷的大小以及切削过程中有无冲击和振动等。 刀片尺寸的选择 刀片尺寸的大小取决于必要的有效切削刃 长度L。有效切削刃长度与背吃刀量和车刀的主偏角有关（如 图），使用时可查阅有关刀具手册选取。 刀片形状的选择 刀片形状主要依据被加工工件的表面形状、 切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。
刀具几何参数的合理选择
主偏角选择的具体原则 如下:
1．根据加工工艺系统刚性选择 粗加工、半精加工和工艺系统刚性不足时，为减小背 向力，减小振动，提高刀具耐用度，应选用较大主偏角， 一般主偏角为60 o～75 o。 2．根据加工材料选择 在加工高强度、高硬度材料时，为减轻单位长度切削 刃上的负荷，改善刀尖的散热条件，提高刀具强度和寿命， 应选取较小主偏角。 3．根据加工表面形状要求选择 在车阶梯轴时，选择主偏角=90o～92o；需要用一把刀 车外圆、车端面和倒角时，应选择主偏角=45o的车刀。
金属切削加工
刀具几何参数的合理选择
刀具的几何参数主要包括：刀具角度、前面与后面型式、 切削刃与刃口形状等。
刀具合理几何参数——是指在保证加工质量的前提下， 能够获得最高的刀具寿命，从而达到提高生产效率、降低生 产成本的刀具几何参数。
1.1前角和前面型式的选择
1．前角的选择 增大前角，切削刃锋利，切削变形减小、切削力减小、 切削温度降低、刀具磨损减小、加工表面质量提高。但若前 角过大，刀具刚度和强度降低，散热条件变差，切削温度高， 刀具易磨损或破损，刀具寿命低。总结正、反两方面的影响， 前角应有一个最佳值。 选择前角的原则：“固中求锐”。 （1）按工件材料选—— 切塑性材料时，应选较大前角； 切脆性材料，宜选较小前角。材料强度和硬度越高，前角越 小，有时甚至取负值。 （2）按刀具材料选——高速钢刀具材料的抗弯强度、抗 冲击韧性高，可选取较大的前角；硬质合金材料的抗弯强度 较低、脆性大，故前角应小些；陶瓷刀具材料的强度和韧性 更低、脆性更大，故前角应更小些。
2.前面型式的选择
（1）正前角平面型（图4.19a）——特点是结构简单、 制造容易、刀刃锋利，但刀尖强度较低、散热能力较差。
（2）正前角带倒棱型（图4.19b）——提高刀具刃口强 度、改善散热条件、增强刀具耐用度。
刀具组成和选用
刀具组成和选用刀具的种类很多，但以单个刀齿都可看作是由外圆车刀的切削部分演变而来的。
1、刀具的组成外圆车刀由刀头和刀杆两大部分组成，刀头用于切削，它主要由以下几个部分组成：如下有图所示，车刀主要由刀头和刀杆两部分组成。
刀头为切削部分，刀杆为支承部分。
刀头由以下几部分组成：前刀面（前面）—切屑流出所经过的刀面。
主后刀面（后面）—对着工件切削表面的刀面。
副后刀面（副后面）—对着工件已加工表面的刀面。
主切削刃—前刀面与后刀面的交线。
副切削刃—前刀面与副后刀面的交线。
刀尖—主切削刃与副切削刃的交点，一般为半径很小的圆弧，以保证刀尖有足够的强度。
2、刀具参考系为确定刀具切削部分各表面和切削刃的空间位置，需要建立平面参考系，以组成坐标系的基准。
参考系可分为刀具静止参考系和刀具工作参考系。
（1）刀具静止参考系在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参考系称为刀具静止参考系或标注角度参考系。
在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。
静止参考系中最常用的刀具标注角度参考系是正交平面参考系，它由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成，如右图所示。
基面—切削刃上任意一点的基面是通过该点并垂直于该点切削速度方向的平面。
切削平面—切削刃上任意一点的切削平面是通过该点并和工件切削表面相切的平面。
正交平面—主刀刃上任意一点的正交平面是通过该点并垂直于主切削刃在基面上投影的平面。
上述三个平面在空间是互相垂直的。
（2）刀具工作参考系以刀具切削时的合成切削运动方向为依据，建立工作基准坐标平面组成的坐标系，称为刀具工作角度坐标系。
工作基准坐标平面包括工作基面和工作切削平面。
静止参考系和工作参考系下的刀具几何角度1、静止参考系中正交平面参考系刀具角度的标注建立正交平面参考系的目的，是将构成刀具切削部分的形状要素（刀刃、刀面）在空间的位置确定下来。
通常是用刀具几何角度来描述刀刃和刀面在空间的位置。
（1）基面中测量的刀具角度在基面上可看到刀具切削部分（前面、主切削刃和副切削刃）的正投影。
简析数控刀具的合理选用
（ ３ ） 加 工表面 粗糙 度影响 刀具 的结构 形状和 切削用量 ， 选取 刀具 但是在今时今 日 数控机 床刀具 也大多数使用这一材料 。 数控 机床 的刀具 选择上与传统 的机床 刀具选 择时存 在一定的共 同 时， 要 使 刀具 的尺寸与被 加 工工件 的表面 尺寸相 适应 。 加 工表面 粗糙 例如毛坯粗铣加 工时， 可采用粗齿铣刀， 精铣 时最好用细齿 铣 刀。 点 的， 但是 在一定 程度 上可 以说数 控 机床 的本 身对刀具 的 要求更为 严 度， 格。 由于以往机场 的操作是 由人 工操 作进行工作的， 对 于高精度批量性 （ ４ ） 机件 的材料属性 影响 刀具 的磨 刀形状 ， 加 工铝 、 铜 等较软材 料 加工毛 坯工件 表面或 粗加 工孔 生产人工操作就 容 易导 致疲 劳或注意 力无法长 时间集 中导 致的零 件尺 零件时 应选择 前角稍大一 些 的立铣 刀， 寸 出现 问题 ， 在加 工过程 中刀具 要求强度高 、 不 易形变 、 且不 易偏折 的 时， 可选 取镶 硬 质合金 刀片的玉米铣 刀； 对一 些立体型 面和变斜 角轮廓 特点 ， 而在 数控 机床 上由于长 时 间保 证流水 线作 业而无法 进行时 刻刀 外形的加 工， 一 般采用球头铣 刀、 环形铣 刀、 锥形铣 刀和 盘形铣 刀。 （ ５ ） 加 工工件 的表面形 状影 响刀具 的选用 ， 加 工平面机件 周边的 具 检测 无法像 人工操作 机床那 样每 一次都 检查 刀具 ， 只能做 周期性 检 常采 用立铣 刀 ； 铣削平 面时 ， 应选 硬 质合 金刀片铣 刀； 加工凸 测， 因此数控机床 上的要求除了强度高 刚性 好之 外还更侧重于 长时间使 轮 廓时 ， 凹槽时 ， 选高速钢立铣 刀。 在进行 自由曲面加 工时， 由于 球头刀具 的 用的过程 中精密度 始终不变， 也就 是高耐磨高 抗性变能 力， 因此在 刀具 台、 材 料上因对不同加工机 床材料 也不一样 ， 大 多数采用合金钢 材质， 如陶 端 部切削速 度为零 ， 因此 ， 为保 证加 工精度 ， 切 削行距一 般很 小 ， 故球 头 铣 刀适 用于 曲面的精加 工 。 而端 铣 刀无 论是在表 面加 工质量 上还是 瓷合金钢刀具、 铬合金 刀具等。 在 加工效率上都远远优于球 头铣 刀， 因此 ， 在确保零 件加 工不过切的前 数控 刀具 的特点 粗加 工和半精加工 曲 面 时， 尽量选择 端铣 刀。 １ 、 具 有较 高强 度、 较好 的刚度 和抗振 性 。 能 够满 足高速车 削和大 提下， 进给 量的要求。 （ ５ ） 加 工过程 的成 本预算影 响刀具的 选择 ， 加 工过 程 中在满 足工 选 刀的环节也 不 ２ 、 具 有精度 高、 可 靠性 好 为适 应数 控加 工的高 精度和 自动换 刀等 艺要求 的前提 下应 尽可能 降低每 个环 节的加 工成本 ，
木工刀具分析报告范文
木工刀具分析报告范文摘要本报告对木工刀具进行了详细的分析。
首先介绍了木工刀具的种类和用途，然后对其主要的组成部分进行了解析。
接着，对常见的木工刀具进行了分类和说明。
最后，还对木工刀具的选购和使用注意事项进行了介绍。
1. 引言木工刀具是木工在工作中必不可少的工具之一。
它们可以用来切割、刮削、雕刻和打磨木材等操作。
正确使用和选购木工刀具不仅可以提高工作效率，还能保证木工的安全。
2. 木工刀具的组成木工刀具一般由刀刃、刀柄和固定装置组成。
刀刃是木工刀具最重要的部分，它负责直接接触木材并完成切割和刮削等工作。
刀刃的质量和形状将直接影响木工的工作效果。
刀柄则用于握持刀具，在工作中提供稳定的控制和转动力。
刀柄材料一般选择木质或塑料，具有良好的手感和防滑性能。
固定装置则用于连接刀刃和刀柄，通常采用螺钉或胶水等方式进行固定。
固定装置的牢固性将直接影响刀具的安全和稳定性。
3. 木工刀具的分类根据用途的不同，木工刀具可以分为以下几类：3.1 锯类刀具锯类刀具主要用于切割木材。
常见的锯类刀具包括手锯、电动锯和链锯等。
手锯适用于小块木材的切割，电动锯和链锯适用于大块木材或需要快速切割的工作。
3.2 刨类刀具刨类刀具主要用于刮削木材表面，平整木材并去除不平整或粗糙的地方。
常见的刨类刀具有手动刨和电动刨。
手动刨适用于小块木材或需要精细刮削的工作，电动刨适用于大块木材或需要快速刮削的工作。
3.3 雕刻刀具雕刻刀具主要用于对木材进行雕刻和削减。
常见的雕刻刀具有尖刀、凿子和刨刀等。
这些刀具可以根据雕刻的需要选择不同的形状和尺寸。
3.4 打磨刀具打磨刀具主要用于打磨木材的表面，使其光滑。
常见的打磨刀具有砂纸、砂轮和砂布等。
这些刀具可以根据木材的硬度和需要选择不同的粗细度。
4. 木工刀具的选购和使用注意事项为了选购和使用合适的木工刀具，以下是一些重要的注意事项：1. 选择适合的材质和质量：选择刀刃质地较硬且锋利的刀具，可以提高工作效果和安全性。
刀具几何参数的合理选用
创新教育俗话说“工欲善其事,必先利其器”,作为直接参与切削工件的刀具,其几何参数选择合理与否对切削效率、加工质量、加工成本及刀具寿命等必然起着重要影响。
在机械技术人员长期的生产实践中,总结出这样一个结论:若刀具结构和几何参数的合理改善,将使刀具寿命成倍提高。
这也说明了刀具几何参数合理选择的重要意义。
1 刀具几何参数包含的内容1.1主副切削刃主副切削刃的形状有直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃等。
切削刃的形状如何会影响工件切削层横断面形状、面积及刀具切削刃上各点角度的数值,从而对切削加工产生影响。
近几年刃形发展的主要特点是提高刀尖处的强度、减少切削加工负荷、提高刀具的抗振能力、有效加强刀具热量传散等以保护刀具。
1.2刃口型式刃口型式主要有锋刃、负倒棱、消振棱及刃带等。
锋刃应用较多,负倒棱是在刀具前刀面开设倒棱面,消振棱是在刀具后刀面开设倒棱面,选择时要注意负倒棱与消振棱各自的作用及区别。
1.3刀具几何角度刀具的角度有前角、后角、主偏角、刃倾角、副切削刃的副后角及副偏角等。
完整的刀具形状及结构是由刀具几何参数决定的,各参数间相互依赖、相互制约,无视它们的内在联系而孤立地选择某一参数将无法满足加工的需求。
因此刀具合理几何参数指在一定的切削条件下,在保证工件加工质量和精度的前提下,能满足刀具正常磨损而不破损、刀具寿命高、高率、低成本的刀具几何参数。
本文将介绍刀具几何角度及刀尖修磨形状的合理选择。
2 刀具几何参数合理选择时应注意的事项2.1切削条件要考虑机床、夹具、刀具及工件组成的机械加工工艺系统刚性及功率、切削用量大小等。
通常,若工艺系统刚性较差小时,应选较大前角和主偏角等,以降低切削力和防止工件受冲击与振动。
2.2工件的具体条件工件的具体条件指工件毛坯的制造方法、工件精度和质量的技术要求、工件的切削加工性及其耐热性、硬度等基本物理力学性能。
只有掌握工件的具体条件才能结合实际具体分析从而选择出合理的参数。
3 刀具几何角度的选择刀具几何角度的选择对切削过程顺利实施起决定性作用,其中主偏角、前角、后角和刃倾角的影响更为突出,科学合理的选择几何角度是几何参数合理选择的主要内容。
合理选用刀具,提高产品表面质量
刺
．
图２
图３
有些工人师傅认 为这种 毛刺是由于刀痕或机床 振动造成 的。实际上 ， 响毛 刺的 大小 ， 了工件 材 料的物 理性 能 因素 影 除 外， 主要 是车刀 的几何形状 与进刀量 ， 在切削速度和走 刀量不变 的情况下 ， 尖角 ０ 和切削 深度 才是 主要 影 响因 素 Ｏ 刀 值 值
一
个极有价值 的课题 。
在 机 械 ２ ｑ 中 ， 于 切 削 刀 具 刀 口不 可 能 磨 得 绝 对 锋 利 ， ａ－ 由 即使 使 用 很 精 细 的 刃磨 方 法 ， 终 在 切 削 刀 刃 上 也 会 留有 不 少 于 ｌ ～ ２ ｎ 圆 角 。 最 ０ ０ｐ 的 ａ 加 之 在 切 削 过 程 中刀 具 磨 损 钝 化 和 刀 瘤 的 影 响 ， 使 刀 具 处 于 负 前 角 条 常
收 稿 日期 ：０ １ ８ ０ ２ ０ —０ —２
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第 ２期
邹 大 地 ： 理 选 用 刀 具 、 高 产 品表 面 质 量 合 提
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越 小 ， 刺 越 大 ； 值 越 大 ， 刺 越 小 。 当 ０ 近 １０时 ， 刃 与 工 件 的接 触 面 加 大 ， 引 起 机 床 的 系 统 抓 ， 而 会 使 工 件 表 毛 ０ 毛 接 ８。 刀 会 反 面光洁度恶化 ， 至无法切 削。为了减少振动 ， 甚 以获 得 较 好 的 表 面 粗 糙 度 ， 要 使 刀 刃 和 工 件 接 触 部 分 趋 于 合 。 根 据 实 际 就 经 验 ， 议 选 喟 车 刀 横 刃 长 度 等 于 进 刀 量 的 （ ． ～２ 倍 。 这 样 可 保 证 实 际 粗 糙 度 与 理 论 表 面 粗 糙 度 相 掺 一 建 １５ ） 车 削 加 工 中 ， 刺 不 只是 产 生 在 外 圆表 面 ． 毛 同时 也 产 生 在 端 面 的 棱 边 上 。 端 面 毛 刺 的 大 小 与 刀具 主 削 刃 导 角 和 切 削 深 度 成 正 比。 因 此 ， 择 刀具 时 ， 选 择 刀 导 角 为零 值 或 为 负 值 的 刀 具 。 选 可 加 工 精 密 螺 纹 时 ， 量 检 验 中 常 因 毛 刺 的存 在 而 将 螺 纹 量 规 卡 住 ， 响 尺 寸 精 度 测 量 ， 种 情 况 ， 将 刀 具 切 削 刃 略 加 质 影 这 可
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关于刀具材料及其合理选用的研究【摘要】随着工件材料的力学性能不断提高，产品的品种和批量逐渐增多，加工精度的要求日益提高，工件的机构和形状不断复杂化和多样化，各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造的发展和付诸实用都对刀具提出了更高、更新的要求，进一步加强刀具材料的研究和开发，并合理地选择刀具材料，是推动切削技术应用和发展的重要前提。
本文中简单介绍了适用于切削加工的各种刀具材料，包括涂层刀具、陶瓷刀具、金属陶瓷刀具、立方碳化硼刀具和聚晶精钢石刀具等，并分析各种刀具材料的合理选用。
【关键词】刀具材料；选择；切削性能；刀具；应用；1 高速切削对刀具材料的要求由于高速切削加工的切削速度是常规切削的5 ~ 10 倍,对刀具材料以及刀具结构、几何参数等都提出了新的要求。
刀具材料的选择对加工效率、加工质量以及成本和刀具的寿命等有着重要的影响。
高速切削加工除了要求刀具材料具备普通刀具材料的一些基本性能之外, 还对刀具材料有更高的要求, 主要包括: 高的硬度和耐磨性: 高速切削加工刀具材料的硬度必须高于普通加工刀具材料的硬度, 一般在HRC 60以上。
刀具材料的硬度愈高, 其耐磨性愈好。
! 高的强度和韧性: 刀具材料要有很高的强度和韧性, 以便承受切削力、振动和冲击, 防止刀具脆性断裂。
∀良好的热稳定性和热硬性:刀具材料要有很好的耐热性, 要能承受高温, 具备良好的抗氧化能力。
#良好的高温力学性能: 刀具材料要有很高的高温强度、高温硬度和高温韧性。
∃较小的化学亲和力: 刀具材料与工件材料的化学亲和力要较小[ 1,2] 。
2高速切削的刀具材料2. 1 涂层刀具涂层刀具是通过在韧性较好的刀具基体上涂覆硬质耐磨的金属化合物薄膜, 以获得远高于刀具基体的硬度和优良的切削性能。
常用的刀具基体材料主要有高速钢、硬质合金、陶瓷和金属陶瓷等。
涂层刀具具有很强的抗氧化性能和抗粘结性能, 因而具有良好的耐磨性和抗月牙洼磨损能力。
由于涂层的摩擦系数低, 切削时的切削温度降低, 切削力也减小, 大大提高了刀具的耐用度。
涂层可以是单涂层, 也可以是双涂层或多涂层, 甚至可以是几种涂层材料复合而成的复合涂层。
涂层刀具可以分成硬涂层刀具和软涂层刀具。
硬涂层刀具的涂层材料主要有氮化钛( T iN )、碳化钛( T iC)、碳氮化钛( T iCN) 、氮化铝钛( T iA lN) 、碳氮化铝钛( T iA lCN ) 和氧化铝( A l2O3 )等。
硬涂层刀具的主要优点是硬度高、耐磨性能好。
软涂层刀具的涂层材料主要有MoS2 和WS2。
软涂层刀具可以减少摩擦, 降低切削力和切削温度。
TiN涂层的硬度高、耐磨性好, 具有很高的化学稳定性, 可大大减少刀具与工件之间的摩擦系数; T iC 涂层与被切削金属的亲和力小, 润湿性好, 抗氧化性强, 具有良好的抗摩擦磨损性能; T iA lN涂层刀具, 不仅具有T iN 的硬度和耐磨性, 而且在高速切削时, 氧化生成A l2O3 起到抗氧化和抗扩散磨损的作用, 具有良好的切削性能, 其最高工作温度可达800% ; A l2O3 涂层在高温下具有良好的热稳定性, 适用于高速切削时产生大量热的刀具; 金刚石膜涂层刀具主要适用于加工有色金属; M oS2 和W S2 作为软涂层材料的高速钢刀具主要用于加工高强度铝合金、钛合金或贵重金属材料[4] 。
最新开发的纳米涂层材料刀具在高速切削中的应用前景也很广阔。
如日本位友公司已开发出纳米T iA lN 复合涂层铣刀片, 共2000层涂层, 每层厚度为2. 5nm。
应用较广泛的涂层工艺有化学气相沉积法( CVD 法) 和物理气相沉积法( PVD法) 。
PVD法主要用于高速钢刀具涂层, PVD法和CVD法均可用于硬质合金刀具涂层。
2. 2 陶瓷刀具陶瓷刀具的材料主要有氧化铝基和氮化硅基2大类, 是通过在氧化铝和氮化硅基体中分别加入碳化物、氮化物、硼化物、氧化物等得到的, 此外还有多相陶瓷。
陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能及高温力学性能优良、化学稳定性好、不易与金属发生粘结等特点。
陶瓷刀具的最佳切削速度通常可比硬质合金刀具高3~ 10 倍, 适用于高速切削钢、铸铁及其合金等。
陶瓷刀具可在200~ 1000m /m in 的切削速度范围内高速切削软钢(如A3钢) 、淬硬钢、铸铁及其合金等。
陶瓷刀具主要应用于耐磨材料、淬硬材料和难加工材料等的车、铣粗精加工。
具体来说, 氧化铝基陶瓷主要用于加工淬硬钢和耐磨铸铁, 氮化硅基陶瓷主要用于加工铸铁、高温合金和镍基合金等材料。
2. 3 金属陶瓷刀具金属陶瓷有较高室温硬度、高温硬度及良好的耐磨性、抗氧化能力强和化学稳定性好。
金属陶瓷材料主要包括高耐磨性T iC 基硬质合金( T iC + N i或M o )、高韧性T iC基硬质合金( T iC + TaC+ WC)、强韧T iN 基硬质合金( 以T iN 为主体)、高强韧性T iCN基硬质合金( T iCN + NbC )等。
金属陶瓷刀具可在300~ 500m /m in的切削速度范围内高速加工钢和合金钢,精加工铸铁。
此外金属陶瓷还可制成钻头、铣刀和滚刀。
2. 4立方氮化硼( CBN)刀具立方氮化硼刀具具有极高的硬度( 仅次于PCD) 和红硬性, CBN 刀具是高速精加工或半精加工淬硬钢、冷硬铸铁和高温合金等的理想刀具材料。
由于CBN 刀具加工高硬度零件时可获良好的加工表面粗糙度, 因此采用CBN 刀具切削淬硬钢可以实现∋以车代磨(。
考虑到CBN 刀坯的价格较高以及重磨因素, 一般在可转位硬质合金刀片的一角上镶焊1块CBN刀坯, 且通常只做1个刀尖。
研究证明, 采用纯CBN 材料制成的刀具在许多情况下并不能获得最佳加工效果。
2. 5 聚晶金刚石( PCD) 刀具聚晶金刚石( PCD)材料具有高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数等特点。
PCD刀具可以实现有色金属及耐磨非金属材料(如石墨和合成材料) 的高速、高精度、高稳定性加工。
据报导, 镶PCD的钻头加工硅铝合金的切削速度达300~ 400 m /m in, PCD与硬质合金基体共同烧结而成的复合片钻头, 用于加工A l合金、M g 合金、复合材料、石墨、粉末冶金坯料, 与硬质合金刀具相比, 刀具寿命提高了65 ~ 145 倍; 采用高强度A l合金刀体的PCD 面铣刀的切削速度c 达3000~4000 m /m in, 有的达到7000m /m in, 适合于汽车零部件成形面的高速加工。
2. 6性能优异的高速钢和硬质合金复杂刀具[ 1]高性能钴高速钢、粉末冶金高速钢和整体硬质合金材料已成为制造滚刀、剃齿刀、插齿刀等齿轮刀具的主流刀具材料, 可用于齿轮的高速切削。
用硬质合金粉末和高速钢粉末配制成的新型粉末冶金材料制成的齿轮滚刀, 滚切速度可达到150~ 180 m /m in。
再对其进行T iA lN 涂层处理后, 可用于高速干切齿轮。
3．高速切削刀具材料的合理选择[ 5, 6]目前高速切削广泛应用的刀具材料有: 金刚石、立方氮化硼、金属陶瓷、陶瓷、涂层刀具以及性能优异的高速钢和硬质合金复杂刀具等。
面对种类繁多的工件材料, 如何正确的选择适合与相应工件材料的刀具, 以提高加工生产率, 降低加工成本, 这是十分重要的问题。
每一种刀具材料都有其特定的加工范围, 只能适应一定的工件材料和一定的切削速度范围,不同的刀具材料或同种刀具材料加工不同的工件材料时刀具寿命往往会存在很大的差别。
一般而言, CBN、陶瓷刀具、涂层刀具及金属陶瓷刀具适合于钢铁等黑色金属的高速加工; 而PCD 刀具适合于对铝、镁、铜等有色金属及其合金和非金属材料的高速加工。
表1列出了上述刀具材料所适合加工的一些工件材料[ 1] 。
3. 1 陶瓷刀具的选用陶瓷刀具已应用于加工各种铸铁、刚件和镍基高温合金,但品种不同的陶瓷刀具也都有不同的加工范围, 合理选用陶瓷刀具是保证其成功应用的关键。
A l2O3基陶瓷刀具具有良好的耐磨性、耐热性, 且高温化学稳定性好, 不易与铁元素之间发生相互扩散或化学反应, 因此, 它可用于对铸铁、钢及其合金的高速加工。
S i3N4 基陶瓷刀具的断裂韧性和抗热震性高于A l2O3基陶瓷刀具, 适于断续加工铸铁和铸铁合金。
3. 2 金属陶瓷刀具的选用金属陶瓷刀具不仅具有陶瓷的硬度, 而且还具有硬质合金的高强度, 可用于可转位刀片或焊接。
金属陶瓷刀具化学稳定性好, 耐氧化性、抗粘结性和耐磨性也较好, 且与钢的亲和力小, 适合于中高速( 200m /m in 左右)切削模具钢, 尤其适于切槽加工。
对铸铁件的加工, 当切削速度低于750m /m in时, 可选用金属陶瓷刀具。
3. 3 立方氮化硼刀具的选用立方氮化硼刀具主要用于加工淬硬钢和高硬铸铁以及些难加工材料, 被加工材料的硬度愈高愈能体现立方氮化硼刀具的优越性, 并可以实现以车代磨, 大幅度地提高加工效率。
立方氮化硼刀具的性能受其中的CBN含量、CBN粒径和结合剂的影响, CBN 的含量越高, 其硬度和耐磨性越好。
最近国外已经开发出各种成分配比的CBN 刀具以及CBN+ 金属陶瓷复合刀片, 根据不同的加工用途, 刀片含有不等量的CBN(见表2) [ 1] 。
表2不同CBN 含量的刀片及用途CBN 含量刀片的加工用途50% 连续切削淬硬钢( 45~ 65HRC )65% 半断续切削淬硬钢( 45~ 65H RC )80% 加工镍铬铸铁90% 连续重载切削淬硬钢( 45~ 65H RC )80% ~ 90%高速切削铸铁( v= 500~ 1300m /m in)粗切削、半粗切削淬硬钢3. 4金刚石刀具的选用金刚石刀具适合于加工非金属材料、有色金属及其合金。
金刚石刀具已在汽车、航空航天、国防工业等领域广泛应用。
金刚石的热稳定性比较差, 切削温度达到800% 时, 就会失去其硬度。
金刚石刀具不适合加工钢铁类材料, 其原因是金刚石与铁有很强的化学亲和力, 在高温下铁原子容易与碳原子相互作用使其转化为石墨结构, 刀具极容易损坏。
4 结论近年来, 刀具材料的不断更新和发展, 有力地推动着高速切削加工的广泛应用。
目前国内外适用于高速切削加工的刀具材料主要有: 涂层刀具、陶瓷刀具、金属陶瓷、CBN和PCD 故 F3 = PA2 = 0. 01697N。
( 5) 与地面的摩擦力F = 小车自重−2, 查表取2 = 0.4, 测量可得小车自重为60. 82g。
F4 = 9. 8 − 60. 82 − 0. 4 − 10- 3 = 0. 2384N( 6) 由上式可得F = 0. 292N. F1 + F2 + F3 + F4 = 0. 262N假设成立, 即逆风行走且以风为动力在理论上是存在的。