第一章 机械加工切削基础
第二节 切削刀具及其选择
第一章 机械加工切削基础
第二节 切削刀具及其选择
刀具磨损的过程
钝化
刀具磨损的典型曲线
第一章 机械加工切削基础
第二节 切削刀具及其选择
刀具寿命（刀具耐用度） 所谓刀具寿命，指的是从刀具刃磨后开始切削，一直
到磨损量超过允许的范围所经过的总切削时间，用符号T 表示，单位为min。耐用度应为切削时间，不包括对刀、 测量、快进、回程等非切削时间
陶瓷刀具材料的化学稳定性好，耐磨性比硬质合金高十几 倍，抗粘结能力强，最大的缺点是脆性大、强度低、导热性差。 一般用于高硬度材料（如冷硬铸铁、淬硬钢等）的精加工。
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第二节 切削刀具及其选择
（2）涂层刀具材料 涂层刀具材料是在高速钢或硬质合金基体材料表面，采用
化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）的方法，涂 覆一薄层（2～12μm）高耐磨性的难熔金属化合物而得到的 刀具材料，较好地解决了材料硬度、耐磨性与强度、韧性之 间的矛盾。常有的涂层材料有TiC、TiN、TiAlN、Al2O3等。
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束流
束流
氮 TiN
钛离 子
刀具涂层
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（3）金刚石（Diamond） 金刚石有天然金刚石（ND）和人造金刚石（PCD、
CVD）两类，除少数超精密加工和特殊用途外，工业上 大都使用人造金刚石作为刀具和磨具材料。
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主要碳化物有：
碳化钨 (WC) 碳化钛 (TiC) 碳化钽 (TaC) 碳化铌 (NbC) 钴作为粘结相
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P类
用于加工长切屑的
钢件
N类
用于加工短切屑的
非铁材料
M类
用于加工
不锈钢件
K类
用于加工短切屑的
铸铁件
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刀具材料的性能要求
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第二节 切削刀具及其选择 常用刀具材料 （1）高速钢（High Speed Steel ,HSS）锋钢、白钢
HSS-L HSS
HSS-E
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第二节 切削刀具及其选择
（2）硬质合金（Cemented Carbide） 硬质合金是由高硬度难熔的金属化合物（WC、TiC、TaC、
NbC等）的微米数量级粉末与金属粘接剂（Co、Mo、Ni等） 烧结而成的粉末冶金制品。其高温碳化物含量比高速钢高得 多，因此，其硬度、特别是高温硬度，耐磨性，耐热性都高 于高速钢，焊接性好。常温硬度可达89～93HRA（74～ 81HRC），耐热温度890～1000℃。
S类
用于加工
难加工材料
H类
用于加工
硬材料
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sfm：英尺/分
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其它刀具材料 （1）陶瓷（Ceramics）
常用的陶瓷是以A12O3和Si3N4为基体成分在高温下烧结而 成的。常温硬度可达89～93HRA（74~81HRC），耐热温度 1000~1400℃。
第一章 机械加工切削基础
第二节 切削刀具及其选择 ➢ 本次课程教学内容： 1. 第一章 第二节 切削刀具及选择 ➢ 本次课程教学内容要求： 1. 了解常用刀具类型 2. 了解刀具材料要求及常用刀具材料 3. 了解新型（先进）刀具材料 4. 了解刀具失效形式与刀具寿命 ➢ 本次课程教学重点难点：
新型（先进）刀具材料
人造金刚石是石墨在高温（1200~2500~C）高压 （5~10个大气压）和相应的辅助条件下转化而成的。其 显微硬度可达l0000HV（相当于300HRC）、耐热温度 较低，在700～800℃时易脱碳，失去硬度。
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第二节 切削刀具及其选择
（4）聚晶立方氮化硼（PCBN） 由立方氮化硼（Cubic Boron Nitrid，CBN）与结合相在
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第二节 切削刀具及其选择
拉刀 多级刀刃
热管刀具
第一章 机械加工切削基础ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节 切削刀具及其选择
（4）铣刀 是一种应用非常广泛的在圆柱或端面具有多齿、多刃的刀具，包 括圆柱铣刀、球头铣刀、面铣刀、立铣刀、槽铣刀、锯片铣刀等。它可以用来 铣削平面、沟槽、螺旋面和成形表面等。 （5）螺纹刀具 用来加工内、外螺纹表面的刀具。包括丝锥、板牙、螺纹切 刀等。 （6）齿轮刀具 用于加工齿轮、链轮、花键等齿形的一类刀具，如齿轮铣刀、 齿轮滚刀、插齿刀、花键滚刀等。 （7）磨具 用于表面磨削加工的刀具，包括砂轮、砂带、油石、抛光轮等。 （8）数控机床刀具 刀具根据零件加工的工艺要求配置，有预调装置、快速 换刀装置和尺寸补偿系统。 （9）特种加工刀具 特种加工的刀具和工具，如水刀、激光、放电电极等。
第二节 切削刀具及其选择
粉末冶金高速钢（HSS-PM ）:采用高压氩气或纯氮气 雾化高速钢水得到细小的高速钢粉末，再经热压制成的。
因避免了高速钢熔炼产生的碳化物偏析，强度、韧性有 很大提高，而且能保证各向同性，热处理的内应力和变形 小，适合制造各种复杂刀具、大型刀具、高性能刀具和模 具工作零件。常用粉末冶金高速钢牌号有ASP2050、 S390、CPMT15等等（国产FT15、PT1）。
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刀具预期寿命
单位：min
高速钢车刀、镗刀
60～90
高速钢钻头
80～120
硬质合金焊接车刀
60
硬质合金可转位车刀
15～30
硬质合金端铣刀
120～180
齿轮刀具
200～300
加工淬火钢的立方氮化硼车刀 120～150
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第二节 切削刀具及其选择
高温高压下烧结而成。其硬度仅次于人造金刚石达到8000～ 9000HV（相当于240～270HRC），耐热温度可达l400℃， 化学稳定性好。
它一般用于高硬度、难加工材料的精加工，适合在数控机 床上进行高速切削铁质合金。
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第二节 切削刀具及其选择
刀具的几何角度及选择
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第二节 切削刀具及其选择
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第二节 切削刀具及其选择
2．按切削刃数量分类 按切削刃数量分类有单刃刀具和多刃刀具。
3．按工艺特点分类 （1）通用刀具 如车刀、刨刀、铣刀等。 （2）定尺寸刀具 如钻头、扩孔钻、铰刀、拉刀等。 （3）成型刀具 如成型车刀、花键拉刀等。 4．按装配结构分类 按装配结构分类有为整体式、装配式和复合式等。
第二节 切削刀具及其选择
刀具的失效及寿命 1．刀具失效
刀具在使用过程中丧失切削能力的现象称为刀具失效。 （1）刀具破损
刀具的破损是由于刀具选择、使用不当及操作失误而造成的，俗称打刀。 （2）刀具磨损
刀具的磨损属于正常失效形式，可以通过重磨修复，主要表现为刀具的 前刀面磨损、后刀面磨损及边界磨损三种形式。
19．金刚石由于具有极高的硬度，故金刚石刀具非 常适合于加工各种材料的工件，特别是高硬度工件的加 工，此说法对吗，为什么？
20．硬质合金刀具和高速钢刀具在前角的选择上有 何不同，为什么会有此不同？
15ˊ 30ˊ 30ˊ 15ˊ
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第二节 切削刀具及其选择
一、常用刀具类型 1．按加工方法分类
（1）切刀 包括车刀、刨刀、插刀、镗刀等，一般为只有 一条主切削刃的单刃刀具。 （2）孔加工刀具 在实体材料上加工出孔或对原有孔扩大 孔径并提高孔质量的一种刀具，包括钻头、扩孔钻、铰刀、 镗刀等。 （3）拉刀 在工件上拉削出各种内、外几何表面的刀具， 包括圆孔拉刀、平面拉刀、单键拉刀、成型拉刀等，拉刀 加工生产率高，但刀具成本高，用于大批量生产。