金属切削刀具一、金属切削基本概念二、刀具角度标记、刀具工作角度计算四、刀具材料五．常用金属切削刀具的种类和用途介绍运动、进给运动和复合切削运动在车削运动中，工件的旋转是主要运动，刀具的直线运动是进给运动。当圆柱车刀转动轴类工件时，车刀的刀尖相对于工件呈螺旋状。切割运动。主运动：在切割运动中，速度最快、功耗最大的运动。（例如：车削时工件的旋转；铣削时铣刀的旋转等） 进给运动：与主机芯配合，使金属不断被切断的机芯。（例如：车削时刀具的直线运动；铣削时工件的直线运动等） 合成切削运动：刀具切削刃上的选定点相对于工件的复合运动。例如，车刀相对工件的刀尖是螺旋切削运动。加工面：切削刃正在形成的工件表面，主要运动，被加工表面，加工表面，加工表面，进给运动，加工表面刀具材料 要求，加工表面3、图 2-2 切削速度方向 重要概念很重要 概念： 车削时的切削速度（主运动速度）方向：当刀具绕主轴轴线进行反向旋转运动时，刀尖点的圆周切线方向。复合切削运动速度方向：车刀相对工件进行螺旋切削运动时刀尖处螺旋线的切线方向。

η角称为复合切削速度角。4、切削量、切削速度和进给量三要素，统称为切削量三要素。切削速度 切削速度是主运动的速度：m/min10 切削量 三要素 进给速度是每转进给量 mm/r 切削深度的定义：被加工表面与被加工表面的垂直距离 车削时外圆：切削 三个消耗因素决定金属去除率的高低 11 金属去除率 金属去除率：单位时间内去除了多少单位体积 公式中：m/minmm/，例题例题：车削时外圆，加工前工件直径为62mm，加工后直径为56mm，

本课程侧重于主要部分参考系统。主截面参考系由三个参考平面组成：基面、切削平面和主截面定义：通过主切削刃上选定点并垂直于该点切削速度方向的平面. 切削平面的定义：通过主切削刃上选定点、与主切削刃相切并垂直于该点的基面的平面。18 刀具标记角参考系主截面定义：通过主切削刃上选定点，同时垂直于切削平面的平面。工具角度参考系统和标记的角度图：主截面参考系19经过切削刃的选定点，在该点为垂直于切削速度方向的平面。切削平面通过切削刃的选定点，在该点与过渡面相切，并垂直于基面所在的平面。切削平面主截面 主截面通过切削刃的选定点，同时垂直于基平面和切削平面的平面。2021 前刀面与切削平面主截面底面之间的角度。在主要部分内测量。主后刀面与切削平面之间的夹角。在主要部分内测量。3）主偏角 (kr)4）次偏角 (kr') krKr' 在基准平面上测量。223、刀具角度标记方法刀具角度参考系统和标记角度车刀角度标记方法5)倾斜角：主切削刃与基面之间的角度（在切削平面上测量）的角度在次侧面和次切削平面之间。23 说明切削刃上各点的基面不同（例如直角偏心刀刃倾角较大时）： 24 4、 刀具角度标注示例 刀具角度示例标注 外圆车刀角度标注示例 示例一：已知 外圆车刀的标注角度参数使用主截面参考系标注其角度。刀具角度标记方法 刀具角度参考系统和标记角度 车削刀具角度标记方法5)倾角：主切削刃与基面之间的角度（在切削平面内测量） 副后刀面与主后刀面之间的角度次切割平面。23 说明切削刃上各点的基面不同（例如直角偏心刀刃倾角较大时）： 24 4、 刀具角度标注示例 刀具角度示例标注 外圆车刀角度标注示例 示例一：已知 外圆车刀的标注角度参数使用主截面参考系标注其角度。刀具角度标记方法 刀具角度参考系统和标记角度 车削刀具角度标记方法5)倾角：主切削刃与基面之间的角度（在切削平面内测量） 副后刀面与主后刀面之间的角度次切割平面。23 说明切削刃上各点的基面不同（例如直角偏心刀刃倾角较大时）： 24 4、 刀具角度标注示例 刀具角度示例标注 外圆车刀角度标注示例 示例一：已知 外圆车刀的标注角度参数使用主截面参考系标注其角度。主切削刃与基面之间的角度（在切削平面中测量） 次后刀面与次切削平面之间的角度。23 说明切削刃上各点的基面不同（例如直角偏心刀刃倾角较大时）： 24 4、 刀具角度标注示例 刀具角度示例标注 外圆车刀角度标注示例 示例一：已知 外圆车刀的标注角度参数使用主截面参考系标注其角度。主切削刃与基面之间的角度（在切削平面中测量） 次后刀面与次切削平面之间的角度。23 说明切削刃上各点的基面不同（例如直角偏心刀刃倾角较大时）： 24 4、 刀具角度标注示例 刀具角度示例标注 外圆车刀角度标注示例 示例一：已知 外圆车刀的标注角度参数使用主截面参考系标注其角度。

外圆车刀角度的标注如下左图所示。25 刀具角度标注示例 上述刀具标注角度参考系，在定义基面时，只考虑主运动，不考虑进给运动，即在假定的运动条件下确定。参考系统。但是，在实际使用刀具时，这样的参考系统所确定的刀具角度往往不能准确反映切削过程的真实情况。只有使用实际切削运动方向或合成切削运动方向ve确定参考系，才能符合实际切削过程。比如下图，三个工具的标注角度是完全一样的，但由于复合切削运动的方向ve不同，后刀面与加工表面的接触摩擦实际情况有很大不同。27 刀具工作角的计算 当切削速度方向改变时，刀具的实际后角： 28 刀具安装位置和组合切削运动方向的变化会引起相应的加工变化工具的角度。因此，必须根据刀具与工件的相对位置和相对运动建立坐标系。该坐标系称为工作坐标系。工作坐标系定义的刀具角度称为工作角度。292、工作主截面参考系统工作主截面参考系统：工作主截面参考系由三个参考平面组成：工作基面、工作切削面和工作主截面。基本定义：工作基面：是垂直于主切削刃上选定点的实际切削速度方向或合成切削速度方向的参考平面；工作切削平面：与主切削刃相切并垂直于工作基面的参考平面；工作主截面：通过主切削刃上选定点并垂直于同一时间的参考平面。是垂直于主切削刃上选定点的实际切削速度方向或合成切削速度方向的参考平面；工作切削平面：与主切削刃相切并垂直于工作基面的参考平面；工作主截面：通过主切削刃上选定点并垂直于同一时间的参考平面。是垂直于主切削刃上选定点的实际切削速度方向或合成切削速度方向的参考平面；工作切削平面：与主切削刃相切并垂直于工作基面的参考平面；工作主截面：通过主切削刃上选定点并垂直于同一时间的参考平面。

刀具相对工件做螺旋切削运动：所以工作角的计算第二种情况：当刀具安装位置不正确时（例如：刀尖安装在高于或低于工件中心轮廓）也可能导致刀具无法正常切割。本课程只需要计算：刀在切削工件或内孔刀切槽时、刀尖安装在高于或低于工件中心时刀具的工作前角和工作后角的计算以及其他高度。计算方法及步骤：根据计算图的几何关系，推导出工作角的计算公式，进行计算。哦刀具材料 要求，刀具工作角计算示例 刀具工作角计算示例：已知切割刀切割直径为 50mm 的棒材。如果刀片安装位置高于中心0.2mm，请尝试计算切割后留在工件端面上的剪切杆直径（不考虑进给运动的影响）。

从计算图的几何关系可以看出： 3536 刀具工作角计算实例 37 刀具工作角计算实例 由于后角工作时切削刃无法切入工件，当刀具继续进给时，间隙面推动工件料芯，最终被剪切。因此，此时只需计算料芯直径：=1.9mm 切割后留在工件端面上的剪切芯柱直径为1.9mm 38四、刀具材料金属切削加工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具有良好的切削加工性。刀具的切削性能不仅取决于刀具切削部分的几何参数，还取决于刀具切削部分选用的刀具。材料。金属切削加工过程中的加工质量、加工效率和加工成本在很大程度上取决于刀具材料的合理选择。因此，材料、结构和几何形状是构成评价刀具切削性能的三个要素。39 1、刀具材料应具备的性能 刀具材料的硬度应高于被加工材料的硬度，一般应在HRC60以上。刀具材料应具有很强的耐磨性。刀具材料的硬度越高，刀具的耐磨性越好；材料中碳化物越多，晶粒越细，刀具越耐磨；刀具材料应有足够大的强度和韧性，一般用抗弯强度和冲击值来衡量。应具有较高的耐热性耐热性是指刀具材料在高温下保持材料硬度的能力，可用高温硬度来表示。应具有良好的工艺性能，包括：焊接性能、磨削性能和热处理能力。40 高速钢工具材料及用途 高速钢是一种含有较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。刀具材料应有足够大的强度和韧性，一般用抗弯强度和冲击值来衡量。应具有较高的耐热性耐热性是指刀具材料在高温下保持材料硬度的能力，可用高温硬度来表示。应具有良好的工艺性能，包括：焊接性能、磨削性能和热处理能力。40 高速钢工具材料及用途 高速钢是一种含有较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。刀具材料应有足够大的强度和韧性，一般用抗弯强度和冲击值来衡量。应具有较高的耐热性耐热性是指刀具材料在高温下保持材料硬度的能力，可用高温硬度来表示。应具有良好的工艺性能，包括：焊接性能、磨削性能和热处理能力。40 高速钢工具材料及用途 高速钢是一种含有较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。可以用高温硬度来表示。应具有良好的工艺性能，包括：焊接性能、磨削性能和热处理能力。40 高速钢工具材料及用途 高速钢是一种含有较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。可以用高温硬度来表示。应具有良好的工艺性能，包括：焊接性能、磨削性能和热处理能力。40 高速钢工具材料及用途 高速钢是一种含有较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。

具有高热稳定性、高强度、韧性、硬度和耐磨性；其制造工艺简单，易于磨成锋利的刃口，可锻造，适用于一些形状复杂的工具，如钻头、成型工具、拉刀、齿轮刀具等。重要，并且是制造这些刀具的主要材料。41 42 43 普通高速钢钨钢的典型牌号为（W18）简称。它含有W18%、Cr4%、V1%。综合性能好，可制造各种复杂工具。但差热塑性使其难以使用热成型法制造的工具（如热轧钻头）。钨钼钢是通过用钼代替钨钢中的部分钨而获得的。

由于大量的金属碳化物具有高熔点、高硬度、良好的化学稳定性和良好的热稳定性，因此硬质合金具有较高的硬度、耐磨性和耐热性。硬度可达HRA89~93，也可承受800~1000℃的切削，其耐久性比高速钢高几十倍。在耐用度相同的情况下，切割速度可提高4～10倍。46 硬质合金牌号、性能和用途常用，但抗弯强度高于高速钢，冲击韧性较差。它在切割过程中不能承受较大的振动和冲击载荷。碳化物含量高时，硬度高，但抗弯强度低；当粘合剂含量高时，抗弯强度高，但硬质合金的硬度因其优异的切削性能（约50%）而被广泛用作刀具材料。）。如大多数车刀、立铣刀甚至深孔钻、铰刀、齿轮工具等。也可用于加工高速钢工具无法切削的淬硬钢等硬质材料。47 常用硬质合金牌号、性能和用途 钨钴的主要成分（YG型）：常用牌号：YG3、YG3X、YG6、YG8；数字表示钴含量：如：YG3含量钴含量为0.3%，YG8的钴含量为0.8%。钴含量越高，刀具材料的抗弯强度越大，但硬度和耐磨性下降。YG3和YG3X：钴含量比较少，硬度高，耐磨性好，适合整理；YG6和YG8：钴含量比较大，抗弯强度高，耐冲击，适合粗加工。48 常用硬质合金牌号、性能及用途 性能特点：抗弯强度高，抗冲击；材料导热性好，有利于降低切削区域的切削温度；但硬度和耐热性低于YT型硬质合金。

应用：常用于切削铸铁、不锈钢、高温合金和有色金属工件材料。主要成分：常用牌号：YT5、YT15、YT30。数字表示含钛量：如：YT5含钛量0.05%，YT30含钛量0.3% 49 常用硬质合金牌号、性能及用途耐热性比YG型硬质合金高，但材料抗弯强度低，不耐冲击。应用：常用于一般钢制工件材料的切割，适用于切割比较平稳的场合。由于YT型硬质合金材料中含有钛合金元素，当切削温度较高时，容易与工件材料中的钛元素产生亲和性，导致刀具表面钛元素的流失，加剧刀具的磨损，因此YT型硬质合金材料中含有钛合金元素。硬质合金不能用于切割不锈钢材料。50 常用硬质合金牌号、性能及用途 通用硬质合金（YW型） 主要成分： 常用牌号：YW1、YW2 性能特点：加入YT型可提高其抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、高高温硬度、强度和抗氧性、耐磨性等。可加工铸铁和钢，故又称通用硬质合金。应用：适用于切割各种钢材，铸铁和高强度钢。YW1适合精加工，YW2适合粗加工。涂层刀具材料是在韧性较好的硬质合金基体或高速钢刀具基体上涂上一层具有高耐磨性的难熔金属化合物的薄层。

常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。涂层刀具具有较高的抗氧化性能，因此具有较高的耐磨性和抗月牙洼磨损能力；具有低摩擦系数，可降低切削时的切削力和切削温度，可提高刀具耐用度（提高硬质合金耐用度1~3倍，高速钢刀具耐用度提升2~10倍）次）。但也存在锋利、韧性、抗剥落、抗崩刃、成本高等缺点。52 53 其他刀具材料 合成金刚石——非常适合精密加工。但其热稳定性较差，切削温度不宜超过700-800；强度低，脆性高，对振动敏感，所以只适用于微切削；它与铁有很强的化学亲和力，不适合加工黑色金属。目前主要用于有色金属和非金属材料的磨具和磨具、高速精车和镗孔；加工铝合金和铜合金时，切削速度可达800-3800m/min。立方氮化硼（CBN）的硬度和耐磨性仅次于金刚石，一般用于高硬度难加工材料的精加工。54 五、常用金属切削刀具的种类及其用途介绍要求：大致了解各种刀具的种类、形状和用途。55 五、常用金属切削刀具的种类及用途介绍1、

58 2、孔加工刀具麻花钻 用途：加工工件上的孔，也可用于攻丝、铰孔，5960 孔加工刀具有横刃，不能用于钻孔。有孔（铸孔、钻孔等）用于再加工扩大原孔或提高原孔的加工精度和表面质量。铰孔钻 61 孔加工刀具 锪孔及加工示意图 a) 带导柱 平底锪 b) 锥孔锪 c) 端面锪 62 孔加工刀具铰刀 用途：用于精加工中小直径孔，粗糙度可达< @1.6～0.8 可加工锥销孔铰孔加工：钻孔和铰孔粗、细铰刀的类型 (a) 直柄机用铰刀 (b) 锥柄机用铰刀 (c) 硬质合金锥柄机用铰刀 (d) 手动铰刀 (e) 可调式手动铰刀 (f) 套筒式机用铰刀 (g) 直柄莫氏锥铰刀 (h) 手动 1:50 锥度铰刀 63 铰刀 铰刀 64 刀具的结构 3、常用的铣刀有： 立铣刀----用于铣削较大的工件平面。65 各种铣刀 a) 圆柱铣刀 b) 硬质合金面铣刀 c) 错齿三面铣刀 d) 锯片铣刀 e) 立铣刀 f) 模铣刀 g) 键槽铣刀 h) 单角铣刀 i) 双角铣刀 j) 成型铣刀 66 67 铣削方法 铣削方法包括：逆铣——铣刀切削速度方向与工件进给速度方向相反的铣削方法。顺铣——铣刀切削速度方向与工件进给速度方向相同的铣削方法。

68 69 铣削方式 铣削方式及特点： 逆铣：切削厚度从零逐渐增大，切削平稳；由于铣刀的钝圆刃刚好以负前角切入工件，工件已被加工。齿全部从加工硬化层上切下，刀具磨损严重。顺铣：切削厚度由最大逐渐变为零，切入时刀齿避开加工硬化层，刀具耐用度比逆铣高2～3倍；但当工件表面有硬皮时，将刀齿从硬皮上去除。切入时，刀齿磨损严重。因此，一般应采用顺铣，工件表面较硬时应采用顺铣。70拉床只有主运动，结构简单，一次加工，质量好，效率高，但刀具设计制造复杂，适合大批量生产。孔拉刀：2.颈3.过渡锥4.导头5.切削齿6.标定齿拉刀的使用72 拉刀方法：参考拉刀过程中，加工余量如何分布在每个齿上。影响：拉刀的结构、拉削力的大小、拉刀的耐用性、拉削表面的质量和生产效率综合拉削：优势互补 73 成形方式 齿轮刀具：圆盘齿轮铣刀、指形齿轮铣刀刀齿成型机：可加工任意齿数、相同模数、相同压力角的齿轮；它可以加工标准齿轮和可变齿轮。基本参数（如模数、压力角、齿尖高度系数等）应根据被切齿轮的相同参数选择，并标注在其端面上。旋转方向应尽可能与切削齿轮相同，以减小滚刀的安装角度，避免切削振动，提高加工精度和表面质量。对于滚齿和切削正齿轮，一般使用右旋滚刀；对于左手齿轮的滚齿和切削，最好使用左手滚刀。5、齿轮切削工具74 由磨粒与结合剂粘合、压实、干燥、烘烤、车削而成的多孔松散物体<