【文字】
车削用金刚石晶体
但加工有色金属不如金刚石工具。可加工硬化钢和冷硬铸件
铁等，化学惰性且坚硬
（HV8,000～9,000）耐磨性仅次于金刚石，
(4）CBN
立方氮化硼（CBN）由六方氮化硼（hBN）在与金刚石相同的条件下合成
通过添加催化剂进行转化。金刚石的小颗粒还是超硬磨料，不适合加工钢材，也不适合加工钢材。
生化反应，
金刚石是碳的同素异形体，由于其脆性而很少使用。有天有人
与众不同。
第一章金属切削加工
(3）钻石
钻石是迄今为止已知的最坚硬的材料。这种陶瓷在加工铸铁和镍基高温合金方面非常有效。主要用于冷硬铸铁和淬硬钢的高速精加工和半精加工。目的随着成型工艺的改进，抗粘连和抗扩散能力更强。化学稳定性好、耐热性高、氧化铝基Al2O3陶瓷材料
材料硬度高于硬质合金，表层硬度可达HRC80。表面硬度可达~4200，常用的涂层材料有TiC、TiN、
Al2O3等氮化处理、离子注入、真空溅射镀膜、物理气相沉积（PVD法）、化学气体
相沉积法（CVD法）可用于韧性较好的刀具材料基体上，其具体参数见相关
工具手册。还有以TiC和Ni为结合剂的硬质合金材料
材料，
以上合金的性能和应用范围请参考教材P16-P17中的表格。通用性好。常用等级为YW1、YW2。所以
YGA型适用于加工冷硬铸铁、高锰钢、淬火钢、含钛不锈钢、钛??合金、高温合金。等级中的数字表示
钴的质量百分比。
第一章金属切削加工
(3）YGA型(钨钴钽(铌)型)硬质合金
钨钴钽（铌）硬质合金是在钨钴合金中加入TaC或NbC制成的。
TaC 或 NbC 的目的是增加硬度。加工钛合金时，刀具磨损增加，
另外，由于这些材料的导热系数低，抗粘着扩散和抗氧化能力较好，后面的数字代表TiC的质量百分比。 YT30。粘结剂是钴，含钴更合适
用于粗加工。加工导热性差的不锈钢。因此，切削热能迅速传递，YG型硬质合金的抗弯强度和冲击力得到了提高
韧性优于其他硬质合金，以下数字表示钴的质量百分比。其中Y代表硬质合金，粘结剂为Co。YW中的W意为“万能（）”。国标代号为YW，相当于ISO
K班。
钨钴钽（铌）型（WC-TaC（NbC）-Co），国标代号YT，相当于ISO中的K型。此类硬质合金分为四类：
钨钴（WC-Co）是含有WC并以Co为结合剂的硬质合金，具有最高的强度。小尺寸钻头、丝锥和中小模数齿轮滚刀等。因此，简单刀片形状的应用越来越多，冲击韧性不到高速钢的1/25到1/10。最高 HRA89—93，允许
切削速度vc约为高速钢的1-10倍。它的耐热性远高于高速钢，所以
以钴（Co）或镍（Ni）和钼（Mo）为结合剂，尺寸均匀；断续切削时具有良好的抗冲击性
罢工表现；良好的可磨性；热处理时间短。然后热轧
或锻造到所需的大小。而且分布也很均匀。形成了非常细的晶粒结构。
（3）粉末冶金高速钢
将熔融的高速钢用惰性气体（氮气或氩气）喷射，使其雾化成约50-500μm的尺寸
风扇，但是这个
一些具有特殊性能的高速钢必须在适用的特殊切削条件下，其耐久性高于通用高速钢
——3 次。典型的成绩是：
,,,,.
淬火温度范围窄。主要缺点是热处理时脱碳倾向大，热塑性好，所以
强度和韧性优于钨高速类，
钨钼高速钢的综合性能与钨相近，Mo在合金中的作用与W相近。
钨高速钢
钨钼基高速钢的典型牌号是，有些性能不能满足机械加工要求，但随着截面尺寸的增大，强度大幅度下降。通用性强，红硬性可达620℃，综合性能好，包括-%、W18%、Cr4%，
V1%。普通高速钢可分为钨基高速钢和钨钼基高速钢。高速钢可分为普通高速钢、高性能高速钢、粉末冶金
高速钢和涂层高速钢的几种类型。
它是制造各种复杂刀具的主要材料。
高速钢强度高，允许
切削速度vc可比合金工具钢高1-2倍，
一般高速钢淬火硬度可达HRC63-67，晶粒细化。高速钢是在高碳钢中加入更多的合金元素W、Cr、V、Mo等形成碳
由化合物制成。
第一章金属切削加工
高速钢的全称是高速合金工具钢。又称白钢、锋钢（风钢）、碳素工具钢和工具钢，耐磨性较差，现有工具材料可分为以下几种：
工具钢：包括碳素工具钢和合金工具钢；
高速钢；
硬质合金；
陶瓷；
超硬材料：包括金刚石和立方氮化硼。它还应该具有良好的经济性。如：切割
加工性、可磨性、焊接性能、热处理性能、高温塑性等。避免刀具材料中的元素对工件的影响
在材料中扩散。在高温下，
、化学稳定性
耐热性是刀具材料在高温下保持其硬度、强度和韧性以及耐磨性的指标。往往还与强度、韧性、金相组织等因素有关
相关的，所以作为工具的材料一定要有好的品质
耐磨性。
第一章金属切削加工
在切削过程中刀具材料 要求，刀具要承受很大的压力、冲击和振动。室温硬度高于HRC60。一般认为，刀具要承受很大的压力和高温，最高切削速度提高近100倍。在过去的 100 年里，新的工具材料和改进层出不穷
良好的原始工具材料，
第一章金属切削加工
第 2 节工具材料
刀具材料是指刀具切削部分的材料。像外圆车削、切槽、螺纹加工等，都是平面变形。此时切削刃上各点的切屑流向大致相同，
第一章金属切削加工
（2）自由切割和非自由切割
只有一个切削刃参与切削工作的切削称为自由切削，直角切削时切屑沿切削刃法线方向流出
的。称为直角切割或
正切，有如下关系：
(3）切割层公称截面积AD（原称切割面积）
切割层的标称截面积是在基面测量的，
第一章金属切削加工
第一章金属切削加工
(1）切割层公称厚度hD(原称切割厚度)
切削层的公称厚度是在基平面上测量的切削刃的两个瞬时位置处加工表面之间的距离，也影响切削力和刀具磨损、表面质量和粗糙度
生产力。其截面的大小是切割层参数，它前进一个饲料
f的量，工件转动一次，从待加工工件表面切下的金屑层称为切削
剃须层。
第一章金属切削加工
刀架倾斜的效果如图：
当车刀架与进给方向不垂直时，变化值θP为：
工作角度为：
转换为主要部分：
22
棕褐色
(/2)私服
h
dh
?
?
θ
h——刀尖高度与机床中心高度之差（mm）
dW——工件直径（mm）
????Peγγθ; ααθ
22
(/2)
或
W
h
k
dh
?
?
???oe
θ
γγθ; ααθ
刀尖低于机床中心
高时，背板工作前角γPe增大，
将上述角度转换为主体部分时：
fef??γγηfef??ααη
棕褐色
W
fη=
πd
?????oooe?????
第一章金属切削加工
应该是ηo
应该是的
第一章金属切削加工2.刀具安装对工作角度的影响
（1）刀尖安装对工作角度的影响
刀尖安装高度的影响如图：
第一章金属切削加工
第一章金属切削加工
如图所示，刀具工作角参考系（Pse，
Pre)倾斜角度η，切削刃上选定点的运动轨迹为螺旋线，即主运动方向与切削速度方向的夹角：
oeoo????oeγγη;ααη
tanf
c
vf
vd
??η
π
第一章金属切削加工
vc
第一章金属切削加工
(2）开车
同理，刀具的工作前角γ0e和工作后角αoe用前角γo和标记标记
注意后角αo不同，基面Pre在选中点和Pse之上
垂直平面。切削刃上选定点的轨迹为阿基米德螺线，称为
刀具工作角度。
pθ
p
第一章金属切削加工
任意截面前角γθ的求解公式如下：
任意截面后角αθ的求解公式如下：
最大前角γg的求解公式如下：
最大前角对应的夹角θmax为：
??γγλ
最大
棕褐色
o
s
?γθ
λ
??????????s?
????????????s?
第一章金属切削加工
四、刀具工作角度
根据切割工作的实际情况，Pθ剖面和背板
平面Pp重合；
当θ=180°－Kr，当θ=0°时，
第一章金属切削加工
前角γn和前角γo的换算公式如下：
正常后角αn和后角αo的换算公式如下：
snn?????
sn??????
第一章金属切削加工
2.主要部分和任何部分中
角度转换
任意截面上给出的车刀角度如图所示
显示。经常需要在不同的参考系统中转换尺寸角。
楔角βo——在主截面Po中测量的前刀面Ar和后刀面Aa之间的角度。
另外，γo'、αo'、λs'不是独立的角度，γo'、αo'决定Ar'、Aa'
空间位置
。 kr', λs' 确定了副切削刃 S' 的空间位置。后排低
第一章金属切削加工
以上五个角度kr、λs、γo、αo、kr'是车刀的基本标记角度。
第一章金属切削加工
第一章金属切削加工
一个。主切削刃是水平的 b.刀尖低，否则γo>0°。 γo正负
粗加工时取点
λs<0°。它会影响切屑流动和刀尖强度。刀尖在切削刃最高点时为正（“十”），
在切割平面 Ps 中的角度：
倾斜角λs——在切削平面Ps上测得的主切削刃S与基面Pr的夹角称为倾斜角。
第一章金属切削加工
4.刀具尺寸角度
(1）主截面参考系中的刀具尺寸角度
基本平面 Pr 中的角度：
主切角kr——在基面Pr测得的主切削平面Ps与进给轮廓Pf的夹角。刀具工作角度参考系与标注角度参考系的区别在于合成运动ve是用来实现的
代替主运动vc，称为工作角参考系，应考虑刀具切削刃上选定点的复合运动速度ve，刀尖安装不一定对齐
机床中心高、背板不一定与侧面安装面平行等因素。在忽略进给运动条件时给出，称为进给、背板参考
部门。同时垂直于基准平面和进给剖面平面。平行于进给方向并垂直于基平面的平面。它被称为正常轮廓参考系统。垂直于切削刃的平面。
该参考系统是生产中最常用的刀具尺寸标注角度参考系统。
主截面参考系：由Pr—Ps—Po组成的正交参考系，
主轮廓Po：通过切削刃上的选定点，这两个平面加上以下任意一个
截面和垂直于底面的平面
脸。
第一章金属切削加工
切削平面Ps：通过切削刃上的选定点，
第一章金属切削加工
(2）刀具尺寸角度参考系统的平面
基面Pr：通过切削刃上选定点并在该点垂直于切削速度方向的平面。
安装条件假设：假设标记角度参考系的平面平行或垂直于工具的安装位置
位平面或轴。
(1）确定刀具标注角度参考系的假定工况
运动条件假设：假设进给速度小，刀具可以正确均匀地确定
刀具角度称为刀具的尺寸角。即该工具正在使用中（inuse）
角度。将刀具与工件和切削运动相关联
确定的刀具角度，或直线。尖端可以是初级和次级切割
切削刃的实际交点，
(4）刀尖
主切削刃和副切削刃之间的过渡切削刃有助于加工表面的形成，注意
作为 S;前刀面与副后刀面的交线称为主切削刃，记作Aa'。记为 Aa。
(2）侧翼
侧翼分为主侧翼和辅助侧翼。
第一章金属切削加工
(1）斜面
切屑流过的表面称为前刀面，
车刀的切削部分可以看作是各种刀具切削部分的最基本形式。
2
wm
p
dda??mm
2
米
p
达?mm
第一章金属切削加工
二、刀具切削部分的基本定义
1.刀具切削部分的构造要素
虽然刀具的种类很多，但ap的计算方法如下：
用于钻孔（非铰孔）：
式中，dm——加工面的直径（mm）。单位为毫米。习惯上每次都叫刀的深度
是反向参与的数量。当刀具不能一次切断工件上的金属层时，单位为mm/Z。每个切削刃都相对于工件前进
进给方向的位移称为每齿进给量，
单位是毫米/转。刀具在进给方向上相对工件的位移，
单位是毫米/秒或毫米/分钟。刀具在进给方向上相对工件的位移，
(1）切割速度
旋转体外圆或内孔的切削速度是工件外圆或内孔上某一点的线速度
代表，
ev
??
第一章金属切削加工
2.切削余量三要素
任何切削过程都必须选择合适的切削速度Vc和进给速度f（或进给速度Vf）
以及后啮合量ap，即刀具切削刃上的某一点
相对于工件的运动也可以是间歇性的。它是形成加工表面的辅助运动。一般来说，让它在所需的方向切割
继续切割的动作。
在切割过程中只能有一个这样的运动。就是去除多余的金属层，形成所需的工件形状，
可以使用尺寸精度和表面质量所需的基本动作
切削运动分为主运动和进给运动。
第一章金属切削加工
1.切割动作
金属切削机床的基本运动是直线运动和旋转运动。
加工表面（过渡表面）- 切削刃正在切削的表面。工具线性移动。刀具与工件之间必须有间隙
一定有相对运动。
一、切割动作及切割量
外圆车削示例如图，其中第一章为金属切削加工基础知识
第 1 节基本概念
切削方式有很多，如：车、铣、刨、钻、拉、镗等，外圆车最好
典型。要去除工件表面多余的金属层，必须旋转工件，
要加工的表面 - 即将切割金属层的表面。
已完成的表面 - 已从金属层的一部分去除的新表面。根据其角色，
(1）主要运动
主运动是工件的旋转运动，是速度最快、功耗最大的运动。
(2）进给运动
进给运动是指在切割过程中不断输入新的金屑层，进给运动可以由一个或多个运动组成。输入
运动速度更低，功耗更小，进给运动
可以是连续的，
第一章金属切削加工
刨、钻、铣时的切削运动如下图所示：
第一章金属切削加工第一章金属切削加工
其他切削运动和工件表面
第一章金属切削加工
其他切削运动和工件表面
第一章金属切削加工
其他切削运动和工件表面
第一章金属切削加工
(3）合成运动和合成切削速度
切割主运动和牵引运动的组合称为合成切割运动，其大小和方向用合成速度矢量表示。它们统称为切削量三要素。计算公式如下：
式中d——工件或刀具上某一点的车削直径（mm）
n——工件或工具的转速（r/s或r/min）
1000c
dnv?πm/s 或 m/min
第一章金属切削加工
（2）进给速度、进给量、每齿进给量
进给速度为单位时间，记为vf，
进给速度为工件转一圈，记为f，
对于铣刀、铰刀、拉刀和齿轮滚刀等多刃刀具，记为fZ，
vf、f、fZ的关系如下：
?????
毫米/秒或毫米/分钟
第一章金属切削加工
（3）吃刀量
后切量以前称为切深。
还需要操作者在一次进给后完成径向的切削运动，用ap表示，
对于外表面加工，
dw——待加工表面的直径（mm）。但刀具切削部分的组成有一些共同点。刀具切削部分
构造元素如下图所示。记为 Ar。工件上与加工面相对的面称为主面
后刀面，工件上与加工面相对的表面称为副后刀面，
(3）最前沿
前刀面与主后刀面的交点用来完成主切削工作，称为副切削刃，
记为S'。称为小费。也可以是圆弧刀具材料 要求，
第一章金属切削加工
第一章金属切削加工
2.刀具尺寸角度参考系统
刀具角度分为工作角度和标记角度。称为刀具的工作角，在设计、制造、磨锐和测量刀具时所标注的角度，
为了设计、制造、锐化和测量工具，ISO 开发了一套用于工具标记的角度参考系统。也就是说，可以用主运动向量Vc来近似合成。
运动矢量 Ve.
刀具标记角的参考平面是在上述假设下确定的。通常
在制造、打磨和测量时，平行或垂直于适合安装或定位的表面或轴。与加工表面相切，
基面和切削面是两个非常重要的平面，它们构成了多种不同的刀具尺寸标注角度参考系统。垂直于基本平面和切割平面的平面。它被称为主要部分参考系统。
方法剖面Pn：通过切削刃上的选定点，
方法部分的参考系：由Pr—Ps—Pn组成的参考系，
进给曲线 Pf：通过切削刃上的选定点，
背平面Pp：通过切削刃上的选定点，
进给、背板参考系：由Pr—Pf—Pp组成的参考系，
第一章金属切削加工
第一章金属切削加工
3.刀具工作角参考系
上面的工具标有角度参考系统，其实在工具里面
在使用中，此时的坐标平面参考系
不再与标注角度的参考系相同，其中的刀具角度称为刀具
工作角度。假定的进给运动被实际的进给运动代替。
次偏角kr'——在基面Pr上测得的次切削平面Pr'与进给轮廓Pf的夹角。
λs为正负，否则为负
（“一”），取λs>0°为精整，
主截面角度：
前角γo——在主截面Po中测量的前刀面Ar与基面Pr之间的角度。当前刀面Ar位于基面Pr前面时，γo<0°,
后角αo——在主截面Po中测得的后刀面Aa与切削平面Ps之间的夹角。后高 C.尖端高，其中 kr 和 λs 为真
确定主切削刃S的空间位置，γo，
αo 确定前刀面 Ar 和后刀面 Aa 的空间位置。不过，是可以计算出来的。还有以下派生角：
刀尖角εr——在基面Pr上测得的主切削平面Ps和副切削平面Ps'之间的夹角。
)(90??????????
)(180'rrrkk?????
第一章金属切削加工
三、刀具角度换算
在设计和制造工具时，
1.主截面与法向截面的角度转换
下图为车刀主切削刃在主截面和法向截面中与刃倾角λs的夹角。
很明显，Pθ 轮廓与切口有关
切面Ps重合；
当θ=90°－Kr时，Pθ剖面及进给
平面 Pf 重合。在刀具工作角度参考系中确定的角度，
1.进给运动对工作角度的影响
(1）水平（切断时）
当考虑进给运动时，
此时的切割平面 Pse 是阿根廷螺旋线经过选定点的切线。相应地，它们之间的关系如下式所示：
η称为复合切削速度角，当考虑进给运动时，则
切削平面Pse是通过选定点与螺旋面相切的平面，则工作进给段的工作角为：
复合切削速度角η为：
DW - 待加工工件表面的直径。当刀尖安装在高于机器中心时，工作
后角αPe减小，取反号。工作主偏角 kre 和工作偏角 kre' 会发生变化。
变化：
'
???
'
重新;k
第一章金属切削加工
五、切割层参数及切割方法
在一次进给（走刀）过程中外圆车削时，刀具的切削刃从位置II移动到位置I，图中阴影部分为切削层。它决定
负载的大小和刀具的切削尺寸。切割层参数通常在基面测量。
有以下关系：
(2）切割层标称宽度bD(原称切割宽度)
切削层的标称宽度是切削层在基平面中沿加工表面测量的尺寸。计算公式为：
/sin()?
)(??
)(????
第一章金属切削加工2.切削方法
（1）正斜切
切削刃上选定点的切线与该点的切削速度垂直的切削方法，否则称为斜切或斜切。仅使工件与vc同向倾斜的切削仍为正切削。用宽刃刨刀刨只是其中之一
典型的自由切割。切削层基本金属变形
在二维平面上，反之，副切削刃
也参与加工表面形成的切削称为非自由切削。刀具材料性能的优劣影响切削加工和
准确性、质量和生产效率有直接影响。切割速度提高数十倍，
一、刀具材料应具备的属性
切削时，刀具材料应符合要求
以下基本要求：
高硬度是刀具材料应具备的最基本性能。刀具材料应大于工件材料
高硬度——，
在切削过程中，刀具材料必须有足够的材料
弯曲强度和冲击韧性。刀具要承受剧烈的摩擦，而耐磨性不仅仅与硬度有关，所以耐磨性是一个综合性指标。
热阻一般用常温下保持切削性能的温度（红硬性）来表示。
刀具材料还应具有较高的物理和化学稳定性，
In to the above , as a tool , it also have ,
While the tool meets the for use,
1 metal
二、 tool
to the of tool ,
Among them, high-speed steel and are the most used.只有
Used for some hand tools or low-speed tools. It was at the end of the 19th
. After , the of the alloy is . The red can reach 550℃-650℃. High-speed steel gets its name from this. It has the and of all tool .
For its ,
（1） HSS
By its ,
1 metal
The of high-speed steel are: high-speed steel is the most used high-speed steel in my . that is
(HRC62—66）, , and heat . edge can be
The is sharp, and is often used for , , , gear , taps, etc.
of .
is an , have
its usage. In this grade, Mo is used of one
Min W. But its is 50% than W. , the are and more , and can be used to tools with large cross- .
for the of hot- tools (such as hot- ). Easy to ,
- High Speed ??Steel
1 metal
（2）High high speed steel
High- high-speed steel : high- high-speed steel ( more than %), high- high-speed steel ( V3
% or more), high-speed steel ( Co5%-10%) and high-speed steel.
High- high-speed steel has heat and , and is for -to- such as , , and ultra-high- . In order to exert its
You can not to the usage range. This very , and the in it are more
Fine, can be made into steel by ,
high-speed steel with fine ,
1 metal
is of (WC, TiC) of high- metal, which is in a or
The . At about 800 ℃ to 1000 ℃, the is very high, but its
The is only half of that of high-speed steel, due to its high
Good and wear , such as: tools, end
, end mills, , ,
Tests and have that, so the
, WC-based . code YG,
type (WC-TiC-Co), to the P type in ISO. code YGA,
--- () type (WC-TiC-TaC(NbC)-Co), to
Class M in ISO.
1 metal
（1）YG type ( type)
The hard phase of - is WC, and the main are YG3、YG6、
YG8, G means ,
There may also be an X (fine grain) or a C ( grain) after the word
。 The is also than that of the YT type, so
the at the edge. YG type is for cast iron, non- and their , non-
such as those with less are for ,
（2）YT type ( type)
The hard of - are WC and TiC, and the used are YT5、
YT14、YT15, where T TiC, this
have high and wear , for high-speed
Steel. Not for steel with poor . This kind of , and the in the tool will move to the at high
in the , so they be used for . The used are YG6A and YG8A. the high , and wear of YGA type are than that of YG type,
(4）YW type ( () type)
--- () are made by TaC or NbC to -- .
The of TaC or NbC is to . of the YW class
The , and shock are than that of YT type, and YW type can be used in high
Semi- and of -to- such as , high- , and Ti.
for these WC-based tool , its is WC-based and tool .
1 metal
(1） Tool
In order to the of the tool,
to wear . The is 4～5μm for tools,
2μm for high-speed steel tools,
(2）
There are two main types of tool : -based Al2O3 and Si3N4-based
(only -based Al2O3 are in the ). Up to HRA91 ~ 95. HRA80 at 1200℃
Above. The with steel is small, the is:
Low , poor and poor . Make it
Low and are .
-based have lower , and high than -based
The of steel is not . up to HV10,000. are , while are under high and high
The lower part is from . , shock and must be . It is and in the air at 600℃～700℃. To make lose its , it is only for
High-speed of non- and , non- , etc.
Used to make . CBN is the , but its heat is than that of (up to
1400℃), it will not react with iron, so that it can be by car of , and CBN are also often used to make
of and .