机械基础(中级) 第2版

图1-5 刀柄轴线与工件轴线 不垂直对工作角度的影响
(2)刀柄中心线与进给方向不垂直时对工作角度的影响 在图1-5中
4.刀具在工作时的角度
，由于刀具中心线与工件轴线不垂直引起κr与κr′的变化。 (3)进给运动对于工作角度影响 当切削时考虑进给运动时，刀具的 几何角度也会发生变化，γoe将增大，αoe将减小。
3.高速钢
表1-1 高速钢的力学性能及主要用途
类型
牌 号
硬度HRC
抗弯强度 /MPa
冲击韧度 /（MJ/）
600℃时高 温 硬度HRC
48．5 47～48 51．7
主要用途
通用型高 速钢
W18Cr4V W6Mo5Cr4 V2 W6Mo5Cr4 V3
63～66 63～66 65～67
3430 4500～470 0 3200
二、刀具几何参数的合理选择
1.前角的选择 2.后角的选择 3.主偏角和副偏角的选择 4.刃倾角的选择
1.前角的选择
(1)前角的大小对切削性能的影响 1)影响切削变形和总切削力的大小。 2)影响加工表面质量。 3)影响刀具使用寿命。 4)影响断屑效果。 (2)前角的合理选择 既要切削刃锐利，又要有一定的强度和一定的 散热体积，所以在切削不同材料的工件时的前角也不相同，如图1-6 所示。
机械基础（中级）
第一节 刀 具 材 料
一、刀具材料应具备的性能
1.高硬度 2.高耐磨性 3.足够的强度和韧性 4.高的耐热性 5.良好的工艺性
二、刀具材料的种类
1.碳素工具钢 2.合金工具钢 3.高速钢 4.硬质合金 5.超硬刀具材料及其他刀具材料
3.高速钢
(1)通用型高速钢 是指加工一般金属材料用的高速钢。
W6Mo5Cr4 V2Al
67～69
3430～373 0
0．23～ 0．3
55
W2Mo9Cr4 VCo8
67～70
2650～373 0
0．23～ 0．3
55
3.高速钢
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，但因钨价较贵、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。 (2)高生产率高速钢 是在通用型高速钢中再加入一些合金元素，以 进一步提高它的耐热性和耐磨性，其切削速度可达50～100m/min。 1)高钒高速钢(W12Cr4V4Mo)由于钒、碳含量的增加而提高了其耐 磨性，刀具寿命比通用型高速钢延长2～4倍，但是随着钒含量的提 高使其磨削性能变差，故应用较少。 2)超硬高速钢是为了加工一些难于加工的材料而发展起来的。
2.刀面形式
3)正前角曲面带倒棱型(图1-2c)，是在平面带倒棱的前面上又磨出一 个曲面，称卷屑槽。 4)负前角型(图1-2d)。
图1-3 后面形式
(2)后面形式 在一些特殊情况下，如铰刀、拉刀等定尺寸刀具，
2.刀面形式
为了保证刀具直径，常采用后角1=0°，1=0.2～0.8mm的刃带(图1-3 a)。
4.硬质合金
表1-2 常用硬质合金牌号及其应用场合
类别号
组别号
国内常用牌 号
性能比较
用
途
4.硬质合金
表1-2 常用硬质合金牌号及其应用场合
K
K01
YG3
↑ 硬 度 、 耐 磨 性 、 韧 性 、 进 给 量 ↑
↓ 抗 弯 强 度 、 韧 性 、 进 给 量 ↓
铸铁、有 色金属及其 合金的精加 工、半精加 工。要求无 冲击
0．18～ 0．32 0．3～ 0．4 0．25
现在应 用较少 广泛应 用 耐磨性 好、形状 简单的刀 具
3.高速钢
表1-1 高速钢的力学性能及主要用途
高生产率 高速钢
W6Mo5Cr4 V2Co8
66～68
3000
0．3
54
成形铣 刀、切齿 刀具等复 杂刀具
切齿刀 具、螺纹 刀具、拉 刀、成形 铣刀 成形铣 刀、拉刀、 螺纹刀具 等
第二节 刀具的几何参数及其合理选择
一、刀具的几何参数
1.切削刃的形式 2.刀面形式 3.刀具的几何角度 4.刀具在工作时的角度
1.切削刃的形式
图1-1 切削刃的形式 a)直线刃 b)折线刃 c)圆弧刃 d)月牙弧刃
2.刀面形式
(1)前面形式 常用的前面形式如图1-2所示。
图1-2 前面形式
1)正前角平面型(图1-2a)。 2)正前角平面带倒棱型(图1-2b)，是沿切削刃磨出很窄的棱边，称为 负倒棱。
Hale Waihona Puke Baidu
5.超硬刀具材料及其他刀具材料
(1)金刚石 金刚石是自然界中最硬的材料，其硬度可达10000HV。 (2)立方氮化硼 立方氮化硼是用高温高压的方法制成的，它的优点 是化学稳定性好，切削温度在1000℃以上不会氧化，因此在高速切 削淬硬钢、冷硬铸铁时，刀具的粘结、扩散磨损较小。 (3)陶瓷 陶瓷的主要成分是氧化铝(Al2O3)，其硬度、耐热性和耐磨 性均比硬质合金高，允许的切削速度比硬质合金高20％～25％。
4.刀具在工作时的角度
(1)刀具安装的高低对工作角度的影响 以车刀为例(外圆车刀或切 断刀)，当装刀时刀尖不在工件的轴线上，如图1-4所示，刀尖与工 件轴线相差为h，此时，通过切削刃的切削平面，基面将发生变化， 所以刀具角度也随着发生变化。
图1-4 切断刀安装高、低对、的影响
4.刀具在工作时的角度
K10
K20 K30
YG6X
YG6 YG8
4.硬质合金
(4)TiC、TiN基硬质合金(金属陶瓷) 以TiC、TiN、TiCN为基本成分， 镍、钼作粘结剂，相当于ISO的P类硬质合金。 (5)超细晶粒硬质合金 普通硬质合金的WC粒度为几个微米，若用 细化晶粒的方法使晶粒达到0.2～1μm(大部分在0.5μm以下)便成为超 细晶粒硬质合金。
3.高速钢
(3)粉末冶金高速钢 粉末冶金高速钢是用高压氩气或纯氮气雾化熔 融的高速钢水，得到高速钢粉末，然后在高温高压下，将粉末压制 成致密的钢坯，最后再轧制(或锻造)成材。
4.硬质合金
(1)K类硬质合金(WC-Co) 这类硬质合金的成分包括质量分数为90 %～97%的WC和3%～10%的Co，个别牌号中含质量分数约为2%的 稀有金属TaC(NbC)。 (2)P类硬质合金(WC-TiC-Co) 这类硬质合金的成分包括质量分数为 40%的TiC，其余为WC和Co。 (3)M类硬质合金(WC-TiC- TaC(NbC)-Co) 这类硬质合金的成分包 括质量分数为5%～10%的TiC和TaC(NbC)，其余为WC和Co。