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5.4 各种常用刀具 ➢ 概述 ❖ 刀具的作用 金属切削加工是现代机械制造工业中应用最广泛 的一种加工方法，一般占机械制造总工作量的50% 以上。 金属切削刀具直接参与切削过程，是从工件上切 除多余金属层的重要工具。无论是普通车床，还是 先进的数控机床或是加工中心，以至柔性制造系统， 都必须依靠刀具才能完成各种切削过程。
❖ 刀具的切削部分 刀具投入切削工作的仅仅是靠近刀尖的一部分区
域，称为刀具的切削部分。刀具的切削部分是一个 实体，它像六面体的一个角，是由三个面组成的实 体。 （1）前面 （2）主后面 （3）副后面 （4）主切削刃 （5）副切削刃 （6）刀尖
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5.1 刀具的几何角度及切削要素
➢ 刀具角度及工作角度
0.23～0.3
0.2～0.28
0.23～0.3
高温硬度 600°C/HRC
48.5 4பைடு நூலகம்～48
48.5 51
51
55
54
55
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5.3 刀具材料
❖ 硬质合金 硬质合金是由高硬度、难熔的金属碳化物（如WC、
TiC）的粉末，用Co、Mo、Ni等作粘接剂，按一定比 例混合，压制成形，在高温下烧结而成的粉末冶金制 品。
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5.3 刀具材料
➢高速钢按用途分为通用型高速钢和高性能高速钢； 按制造工艺不同分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。
类别
牌号
通用高速 钢
高 碳
高 性
高 钒
能
高
速 钢
超 硬
W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 W14Cr4Mn-Re 9W18Cr4V
W12Cr4V4Mo
W6Mo5Cr4V2A l W10Mo4Cr4V3 Al W2Mo9Cr4VCo 8
（2）孔加工刀具 孔加工刀具包括从实体材料上加工出孔的刀具，
如钻头，以及对已有孔进行加工的刀具，如扩孔钻、 铰刀等。
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5.4 各种常用刀具
❖ 刀具的分类 （3）拉刀 拉刀是一种高生产率的多齿刀具，它可用于加工
各种形状的通孔，各种直槽或螺旋槽的内表面，也 能加工各种平的或曲线的外表面。
5.1 刀具的几何角度及切削要素
❖ 切削用量 切削用量是用来表示切削运动、调整机床参数的
参量，可用它对主运动和进给运动进行定量表述。 切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量三要素
（1）切削速度 指切削刃选定点相对于工件主运 动的瞬时速度，单位为m/s或m/min。
（2）进给量 进给量为刀具在进给运动方向上 相对工件的位移量，可用工件每转（行程）的位移 量来度量，单位为mm/r。
❖ 刀具角度 用刀具前面、后面和切削刃相对各基准坐标平面
的夹角来表示它们在空间的位置，这些夹角就是刀 具切削部分的几何角度。
用于确定刀具几何角度的参考系有两类： 刀具静止参考系，是用于定义刀具在设计、制造、 刃磨和测量时刀具几何参数的参考系。 刀具工作参考系，是规定刀具进行切削加工时几 何参数的参考系。
W18Cr4V YT类 YG类
5.3 刀具材料
刀具材料是指刀具切削部分的 材料使刀具具有良好的性能，必须 合理选用刀具材料。
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5.3 刀具材料 ➢ 刀具材料就具备的性能
2
足够的强度和 韧性
高的硬度和耐
磨性
1
模块化设计特点
高的耐热性
3
(热稳定性)
良好的经济性
5
21
4 良好的工艺性
5.3 刀具材料
一般非铁材料 易切钢
轻易切钢
相对切削加工 性
> 3.0
2.5～3.0 1.6～2.5
代表性材料
5-5-5铜铅合金、铝镁 合金
退火15Cr、自动机钢 正火30钢
4
一般钢、铸铁 1.0～1.6 45钢、灰铸铁、结构钢
5
普通材料
稍难切削的材 0.65～1.0
调质2Cr13、85钢
料
6
较难切削的材 0.5～0.65 调质45Cr、调质65Mn
❖ 其他刀具材料 （1） 陶瓷 有纯Al2O3陶瓷及Al2O3-TiC混合陶瓷两种，以其
微粉在高温下烧结而成。
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5.3 刀具材料 ❖ 其他刀具材料
（2）金刚石 金刚石是一种碳的同素异形体，是目 前自然界中最硬的材料，天然金刚石价格昂贵，使用 很少。
（3）立方氮化硼 立方氮化硼是由软的六方氮化硼 （俗称白石墨）在高温高压下加入催化剂转变而成。
切屑控制难易指标是从切屑形状及断屑难易与否 来判断材料加工性的好坏。
切削温度、切削力、切削功率指标是根据切削加 工时产生的切削温度的高低、切削力的大小、功率 消耗的多少来评判材料加工性，这些数值越大，说 明材料加工性越差。
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5.2 切削基本理论的应用
➢ 改善材料切削加工性的措施 ❖ 调整化学成分 在不影响工件材料性能的条件 下，适当调整化学成分，以改善其切削加工性。 ❖ 材料加工前进行合适的热处理 同样成分的材 料，金相组织不同时，其切削加工性就不同。 ❖ 选择加工性好的材料状态 低碳钢经冷拉后，塑 性大为下降，加工性好；锻造的坯件余量不均，且 有硬皮，加工性很差，改为热轧后加工性得以改善 ❖ 其他 采用合适的刀具材料，选择合理的刀具几 何参数，合理地制订切削用量与选用切削液等。
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5.1 刀具的几何角度及切削要素
❖ 刀具的组成 任何刀具通常由刀头和刀体两部分组成。 （1）刀头部分。即切削部分，由于切削时的工作
环境很恶劣，要求根据实际情况选择相应的刀具材 料，并加工成合理的几何形状。
（2）刀体部分。 刀体部分的作用除了 起支撑刀头部分之外， 还是被夹持和定位的 部位。
8
5.1 刀具的几何角度及切削要素
6
5.1 刀具的几何角度及切削要素
2. 根据切削运动方式和相应的刀刃形状分类 （1）通用刀具。如车刀、刨刀、铣刀、镗刀、钻 头、铰刀和锯等。 （2）成形刀具。如成形车刀、成形刨刀、成形铣 刀、拉刀、圆锥铰刀和螺纹加工刀具等。 （3）展成刀具。如滚刀、插齿刀、剃齿刀等。
3. 根据使用场合不同分类 （1）标准通用刀具。 （2）标准专用刀具。 （3）专用刀具。
500～800
25～30 70～1100
碳素钢
Rm<200 MPa
粗加工
—
精加工
—
切断（宽度<5mm）
50～70 70～100 50～70
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进给量 f(mm/r) 0.2～0.4 0.2～0.4 0.1～0.2
—
0.1～0.2 0.1～0.1 0.2～0.4 0.1～0.2 0.1～0.2
刀具材料 YT类
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5.2 切削基本理论的应用
❖ 切削液的选用 切削液的性能外，还与刀具材料、加工要求、工
件材料、加工方法等因素有关。 （1）依据刀具材料、加工要求选用 （2）依据工件材料选用 （3）依据加工工种选用
❖ 刀具几何参数的选择 在保证加工质量的前提下，尽可能提高刀具的切
削生产率必须选择合理的刀具几何参数。 （1）前角的选择 （2）后角的选择 （3）主偏角、副偏角的选择 （4）刃倾角的选择
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5.2 切削基本理论的应用
❖ 切削用量的选择 （1）切削用量的选择原则 1） 粗加工时切削用量的选择原则 首先，选取尽可能大的背吃刀量；其次，要根据
机床动力和刚性的限制条件等，选择尽可能大的进 给量；最后，根据刀具耐用度确定最佳切削速度。
2）精加工时切削用量的选择原则 首先，根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次， 根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量； 最后，在保证刀具寿命的前提下，尽可能选取较高 的切削速度。
➢ 常用的刀具材料 刀具材料种类很多，主要有工具钢(包括碳素工具
钢、合金工具钢、高速钢)、硬质合金、陶瓷、立方 氮化硼和金刚石等几种类型。目前，生产中所用的刀 具材料以高速钢和硬质合金居多。
❖ 高速钢 高速钢是一种加入较多的钨（W）、钼（Mo）、
铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢，有 较高的热稳定性；有较高的强度、韧性，具有一定的 硬度和耐磨性；其制造工艺简单，可锻造，对于形状 复杂的工具，如钻头、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等 尤为重要，是制造这些刀具的主要材料。
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5.2 切削基本理论的应用
❖ 切削用量的选择 （1）切削用量的选择方法
工件材料
碳素钢 Rm>600
MPa
加工内 容
粗加工
粗加工
精加工
背吃刀 ap(mm)
5～7
2～3
2～6
切削速度 vc(m/min)
60～80
80～120
120～150
碳素钢
Rm>600 MPa
钻中心
—
孔
钻孔
—
切断（宽度<5mm）
料
7
较难切削的材料 难切削材料
0.15～0.5
1Cr18Ni9Ti、调质 50CrV
8
很难切削材料
< 0.15
铸铁镍基高温合金
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5.2 切削基本理论的应用
其他指标有加工表面质量指标、切屑控制难易指 标、切削温度、切削力、切削功率指标。
加工表面质量指标是在相同加工条件下，比较加 工后的表面质量（如表面粗糙度等）来判定切削加 工性的好坏。加工表面质量越好，加工性越好。
工件材料切削加工性可以从多方面进行评定。不 同加工情况，可采用不同的指标衡量。
粗加工时，通常采用刀具耐用度指标； 精加工时，通常采用加工表面质量指标。
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5.2 切削基本理论的应用
在刀具耐用度指标中以相对加工性（用Kr表示） 使用最为方便。
加工等 级 1
2 3
工件材料分类
很容易切削的材 料
容易切削的材料
硬质合金按其化学成分与使用性能可分为4类： （1）钨钴类YG（WC+Co） （2）钨钛钴类YT（WC+Ti+Co） （3）添加稀有金属碳化物类YW （WC+TiC+TaC/NbC+Co） （4）碳化钛基类等。