金属切削条件的合理选择【精品课件】
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2020/11/12
2. 常用刀具材料
工具钢 硬质合金
Hale Waihona Puke 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。
超硬刀具材料
2020/11/12
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)高速钢
疲劳强度、冲击韧性、抗氧化能力、耐磨性和高温硬度 等,既适用于加工脆性材料,又适用于加工塑性材料。
❖适合加工长(短)切屑的金属材料 ,如钢、铸钢、不锈
钢等难切削材料等。
❖其代号有M10、M20、M30、M40等,数字越大,耐磨性越
低而韧度越高。
❖精加工可用M10;半精加工可用M20;粗加工选用M30。
后再热压锻轧制成。适用于制造精密刀具、大尺寸(滚刀、
插齿刀)刀具、复杂成形刀具、拉刀等。
2020/11/12
(3)硬质合金
•(碳硬化质钨合W金C、(c碳ar化bi钛deTsi)C是、由碳高化硬钽度Ta和C、高碳熔化点铌的N金bC属等碳)和化金物属
粘结剂(Co、Mo、Ni等)用粉末冶金工艺制成。
•定硬性质好合,耐金磨刀性具好常,温耐硬热度性为达8890～0～931H0R0A0,°化C学。稳硬定质性合好金,刀热具稳
2020/11/12
1.5.1 刀具材料的选择
1. 刀具材料应具备的性能
（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。
金属切削原理(三)
1.5 金属切削条件的合理选择
金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数 外，还要求刀具材料对工件要有良好的切削性能。
刀具材料(cutting tool materials)在切削时要 承受高温、高压、摩擦、冲击、振动，金属切削过程 中的加工质量、加工效率、加工成本，在很大程度上 取决于刀具材料的合理选择。
(WC+TiC+TaC+(NbC)+Co) :YW,属M类
2020/11/12
2)常用硬质合金的牌号及其性能
❖K (YG)(钨钴类)类硬质合金:有较好的韧性、磨削性、
导热性,
❖适合加工短切屑的金属或非金属材料,如淬硬钢、铸铁、
铜铝合金、塑料等。
❖其代号有K01、K10、K20、K30、K40等,数字越大,耐磨
常用的涂层(coated)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。
3）TiC—TiN复合涂层 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TiN, 减少表面层与工件 间的摩擦。
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
•高速钢(highspeed steel)是一种加入较多钨、钼、铬、
钒等合金元素的高合金钢。
•热处理后硬度可达62～66HRC, 抗弯强度约3.3GPa,
有较高的热稳定性 、耐磨性 、耐热性。切削温度在 500～650°C时仍能进行切削。
•适合于制造结构和刃型复杂的刀具,如成形车刀、铣
刀、钻头、插齿刀、剃齿刀、螺纹刀具和拉刀等。
2020/11/12
(4)涂层刀具材料
1）TiC涂层
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。
2020/11/12
通过气相沉积或其它技术方 法,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。
允许的切削速度比高速钢刀具高5～10倍 。
•但强度、韧度均较高速钢低,工艺性也不如高速钢。 •端常铣制刀成等各的种刀型柄式(刀的体刀)片上,使焊用接。或机械夹固在车刀、刨刀、
2020/11/12
1)硬质合金的分类
➢钨钴类(WC+Co);YG,属K类 ➢钨钛钴类(WC+TiC+Co);YT,属P类 ➢钨 钛 钽 ( 铌 ) 类 硬 质 合 金
❖高性能高速钢
高性能高速钢是指在通用型高速钢
中增加碳、钒、钴或铝等合金元素,使其常温硬度可达67～
70HRC,抗氧化能力、耐磨性与热稳定性进一步提高。可以
用于加工不锈钢、高温合金、耐热钢和高强度钢等难加工
材料。典型牌号有M42。
❖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钢水而得到细小的高速钢粉末,然
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1)高速钢的分类
➢按用途可分为:通用高速钢和高性能高
速钢。
➢按制造工艺可分为: 熔炼高速钢、粉末
冶金高速钢和表面涂层高速钢。
➢按基本化学成份可分为: 钨系和钼系。
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2)常用高速钢的牌号与性能
❖通用型高速钢 W18Cr4V(18-4-1)由于钨价高,热塑性
差,碳化物分布不均匀等原因,目前国内外已很少采用。
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。
2020/11/12
(5)其它刀具材料
1)陶瓷刀具材料
➢以氧化铝或以氮化硅为基体再添加少量金属,在高
❖适合加工长切屑的黑色金属,如钢、铸钢等。 ❖其代号有P01、P10、P20、P30、P40、P50等,数字越大,
耐磨性越低而韧度越高。
❖精加工可用P01;半精加工选用P10、P20;粗加工选用P30。
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❖M类(YW)(钨钛钽(铌)类) : ❖在YT(P)类硬质合金中加入TaC或NbC,可提高抗弯强度、
性越低而韧度越高。
❖精加工可用K01;半精加工可用K10,K20;粗加工选用K30。
2020/11/12
❖P类(YT)(钨钛钴类)硬质合金: ❖ 以WC为基体, 添加TiC,用Co作粘结剂烧结而成。合金
中TiC含量提高,Co含量就低,其硬度、耐磨性和耐热性进一 步提高,但抗弯强度、导热性、特别是冲击韧性明显下降,适 合于精加工。
2. 常用刀具材料
工具钢 硬质合金
Hale Waihona Puke 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。
超硬刀具材料
2020/11/12
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)高速钢
疲劳强度、冲击韧性、抗氧化能力、耐磨性和高温硬度 等,既适用于加工脆性材料,又适用于加工塑性材料。
❖适合加工长(短)切屑的金属材料 ,如钢、铸钢、不锈
钢等难切削材料等。
❖其代号有M10、M20、M30、M40等,数字越大,耐磨性越
低而韧度越高。
❖精加工可用M10;半精加工可用M20;粗加工选用M30。
后再热压锻轧制成。适用于制造精密刀具、大尺寸(滚刀、
插齿刀)刀具、复杂成形刀具、拉刀等。
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(3)硬质合金
•(碳硬化质钨合W金C、(c碳ar化bi钛deTsi)C是、由碳高化硬钽度Ta和C、高碳熔化点铌的N金bC属等碳)和化金物属
粘结剂(Co、Mo、Ni等)用粉末冶金工艺制成。
•定硬性质好合,耐金磨刀性具好常,温耐硬热度性为达8890～0～931H0R0A0,°化C学。稳硬定质性合好金,刀热具稳
2020/11/12
1.5.1 刀具材料的选择
1. 刀具材料应具备的性能
（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。
金属切削原理(三)
1.5 金属切削条件的合理选择
金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数 外，还要求刀具材料对工件要有良好的切削性能。
刀具材料(cutting tool materials)在切削时要 承受高温、高压、摩擦、冲击、振动，金属切削过程 中的加工质量、加工效率、加工成本，在很大程度上 取决于刀具材料的合理选择。
(WC+TiC+TaC+(NbC)+Co) :YW,属M类
2020/11/12
2)常用硬质合金的牌号及其性能
❖K (YG)(钨钴类)类硬质合金:有较好的韧性、磨削性、
导热性,
❖适合加工短切屑的金属或非金属材料,如淬硬钢、铸铁、
铜铝合金、塑料等。
❖其代号有K01、K10、K20、K30、K40等,数字越大,耐磨
常用的涂层(coated)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。
3）TiC—TiN复合涂层 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TiN, 减少表面层与工件 间的摩擦。
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
•高速钢(highspeed steel)是一种加入较多钨、钼、铬、
钒等合金元素的高合金钢。
•热处理后硬度可达62～66HRC, 抗弯强度约3.3GPa,
有较高的热稳定性 、耐磨性 、耐热性。切削温度在 500～650°C时仍能进行切削。
•适合于制造结构和刃型复杂的刀具,如成形车刀、铣
刀、钻头、插齿刀、剃齿刀、螺纹刀具和拉刀等。
2020/11/12
(4)涂层刀具材料
1）TiC涂层
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。
2020/11/12
通过气相沉积或其它技术方 法,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。
允许的切削速度比高速钢刀具高5～10倍 。
•但强度、韧度均较高速钢低,工艺性也不如高速钢。 •端常铣制刀成等各的种刀型柄式(刀的体刀)片上,使焊用接。或机械夹固在车刀、刨刀、
2020/11/12
1)硬质合金的分类
➢钨钴类(WC+Co);YG,属K类 ➢钨钛钴类(WC+TiC+Co);YT,属P类 ➢钨 钛 钽 ( 铌 ) 类 硬 质 合 金
❖高性能高速钢
高性能高速钢是指在通用型高速钢
中增加碳、钒、钴或铝等合金元素,使其常温硬度可达67～
70HRC,抗氧化能力、耐磨性与热稳定性进一步提高。可以
用于加工不锈钢、高温合金、耐热钢和高强度钢等难加工
材料。典型牌号有M42。
❖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钢水而得到细小的高速钢粉末,然
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1)高速钢的分类
➢按用途可分为:通用高速钢和高性能高
速钢。
➢按制造工艺可分为: 熔炼高速钢、粉末
冶金高速钢和表面涂层高速钢。
➢按基本化学成份可分为: 钨系和钼系。
2020/11/12
2)常用高速钢的牌号与性能
❖通用型高速钢 W18Cr4V(18-4-1)由于钨价高,热塑性
差,碳化物分布不均匀等原因,目前国内外已很少采用。
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。
2020/11/12
(5)其它刀具材料
1)陶瓷刀具材料
➢以氧化铝或以氮化硅为基体再添加少量金属,在高
❖适合加工长切屑的黑色金属,如钢、铸钢等。 ❖其代号有P01、P10、P20、P30、P40、P50等,数字越大,
耐磨性越低而韧度越高。
❖精加工可用P01;半精加工选用P10、P20;粗加工选用P30。
2020/11/12
❖M类(YW)(钨钛钽(铌)类) : ❖在YT(P)类硬质合金中加入TaC或NbC,可提高抗弯强度、
性越低而韧度越高。
❖精加工可用K01;半精加工可用K10,K20;粗加工选用K30。
2020/11/12
❖P类(YT)(钨钛钴类)硬质合金: ❖ 以WC为基体, 添加TiC,用Co作粘结剂烧结而成。合金
中TiC含量提高,Co含量就低,其硬度、耐磨性和耐热性进一 步提高,但抗弯强度、导热性、特别是冲击韧性明显下降,适 合于精加工。