发布时间 : 星期日 文章金属切削加工基础知识更新完毕开始阅读2cd3e91eb7360b4c2e3f6422
（5）副偏角
正值。
在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为
（6）刃倾角 在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。当刃倾角为正时，刀尖的强度较
低，铁屑向刀架方向流出，适用于精加工类型刀具。
2.2.3常用刀具材料 1．刀具材料应具有的性能
金属切削过程中，刀具切削部分在高温下承受着很大切削力与剧烈摩擦，切削工作时，还伴随着冲击与振动，引起切削温度的波动，因此，刀具切削部分材料应具有良好的机械和物理化学性能，主要是：
（1）高硬度 刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度，一般刀具材料在室温下都应具有60HRC以上的硬度。
（2）高耐磨性 刀具与工件之间有很大的相对运动速度，产生的摩擦很大，需要很高的耐磨性，一般来说材料硬度越高耐磨性越好。
（3）足够的强度与韧性 切削时刀具和工件间产生很大的切削力，同时又有较大的冲击力，故要求刀具材料要有
足够的强度与韧性来保证刀具不产生破坏。
（4）高的耐热性 高耐热性是指在高温下仍能维持刀具切削性能的一种特性，通常用高温硬度值来衡量，也可用刀具切削时允许的耐热温度值来衡量。它是影响刀具材料切削性能的重要指标。耐热性越好的材料允许的切削速度越高。
刀具材料还需有较好的工艺性与经济性。工具钢应有较好的热处理工艺性，淬火变形小，淬透层深、脱碳层浅；高硬度材料需有可磨削加工性；需焊接的材料，宜有较好的导热性与焊接工艺性。此外，在满足以上性能要求时，宜尽可能满足资源丰富、价格低廉的要求。
选择刀具材料时，很难找到各方面的性能都是最佳的，因为材料性能之间有的是相互制约的，只能根据工艺需要保证主要需求的性能，如粗加工锻件毛坯，需保持有较高的强度与韧性，而加工硬材料需有较高的硬度等。
2．刀具材料种类
当前使用的刀具材料分四大类：工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢），硬质合金，陶瓷，超硬刀具材料。一般机加工使用最多的是高速钢与硬质合金。
（1）工具钢
碳素工具钢和一般合金工具钢耐热性差，但抗弯强度高，价格便宜，焊接与刃磨性能好，故广泛用于中、低速切削的成形刀具，不宜高速切削。在生产实际中应用广泛的是含有W、Mo、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢称为高速钢，它可分为：
①普通高速钢
这类高速钢应用最为广泛，约占高速钢总量的75%，碳的质量分数为0.7%~0.9%，硬度63～66HRC。按钨、钼质量分数的不同，分为钨系、钨钼系和钼系，主要牌号有以下三种：W18Cr4V(18-4-1)钨系高速钢、W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2) 钨钼系高速钢和W9Mo3Cr4V(9-3-4-1)钼系高速钢。其中前两种是国内外普遍应用的牌号，9Mo3Cr4V(9-3-4-1)高速钢是根据我国资源研制的牌号，其抗弯强度与韧性均比6-5-4-2好，高温热塑性好，而且淬火过热、脱碳敏感性小，有良好的切削性能。
②高性能高速钢
高性能高速钢是指在普通高速钢中添加了钒、钴或铝等合金元素的高速钢。 ③粉末冶金高速钢
粉末冶金高速钢是通过高压惰性气体或高压水雾化高速钢水而得到的细小的高速钢粉末，然后压制或热压成形，再经烧结而成的高速钢。
④表面涂层高速钢
表面涂层高速钢是采用物理气相沉积（PVD）方法，在刀具表面涂覆TiN等硬膜，以提高刀具性能的新工艺。
（2）硬质合金
硬质合金是由硬度和熔点很高的碳化物（称硬质相）和金属（称粘结相）通过粉末治金工艺制成的。硬质合金刀具中常用的碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等。硬质合金按其化学成分与使用性能分为四类：钨钴类（WC+Co）、钨钛钴类（WC+TiC+Co）、添加稀有金属碳化物类（WC+TiC+TaC(NbC)+Co）及碳化钛基类（TiC+WC+Ni+Mo）。
①YG类硬质合金（GB2075—87标准中K类）
YG类合金抗弯强度与韧性比YT类高，可减少切削时的崩刃，但耐热性比YT类差，因此主要用于加工铸铁、有色金属与非金属材料。
②YT类硬质合金（GB2075—87标准中P类）
YT类合金有较高的硬度，特别是有较高的耐热性、较好的抗粘结、抗氧化能力。它主要用于加工以钢为代表的塑性材料。
③YW类硬质合金（GB2075—87标准中M类）
YW类合金加入了适量稀有难熔金属碳化物，以提高合金的性能。其中效果显著的是加入TaC或NbC，一般质量分数在4%左右。
④YN类硬质合金（GB2075—87标准中P01类）
YN类合金是碳化钛基类，它以TiC为主要成分，Ni、Mo作粘结金属。适合高速精加工合金钢、淬硬钢等。
（3）陶瓷刀具材料
陶瓷是以氧化铝或氮化硅等为主要成分，经压制成形后烧结而成的刀具材料。它的硬度高、物理化学性能好、耐氧化，应用于高速切削加工中，由于它抗弯强度不高、韧性差，主要用于精加工中。其主要特点是：可加工硬度高达65HRC的难加工材料，耐热性高达1200℃，化学稳定性好，与金属的亲和力小，切削速度与硬质合金相比提高3-5倍，由于它硬度高，耐磨性好，刀具的耐用度高，切削效率提高3-10倍。
（4）超硬刀具材料
超硬刀具材料主要有金刚石和立方氮化硼，用于超精加工及硬脆材料加工。
①金刚石 金刚石有天然及人造金刚石两大类，多用人造金刚石作为刀具及磨具材料。
②立方氮化硼 立方氮化硼（CBN）是70年代才发展起来的一种人工合成的新型刀具材料。氮化硼在高温、高压下加入催化剂转变而成的。其硬度很高（可达8000～9000HV），仅次于金刚石，并具有很好的热稳定性，可承受1000℃以上的切削温度。它的最大优点是在高温（1200℃～1300℃）时也不会与铁族金属起反应，因此，既能胜任淬硬钢、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削。 2.3金属切削过程的基本现象
金属切削过程是指通过切削运动，刀具从工件上切除多余的金属层，形成切屑和已加工表面，得到合格的零件几何形状的过程。在这一过程中，切削层经切削变形形成切屑产生切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等许多现象，对这些现象进行研究揭示其机理，探索和掌握金属切削过程的基本规律，从而主动地加以有效的控制，对保证加工精度和表面质量，提高切削效率，降低生产成本和劳动强度具有十分重大的意义。
2.3.1.切削变形 1.切屑形成过程
大量的实验和理论分析证明，塑性金属切削过程中切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程，切削层在刀具与工件间相对运动的作用下，产生压缩变形，进而产生整体弹塑性变形进而产生剪切滑移，形成切屑。
金属切削过程中，由于切屑与前刀面之间的压力很大，可达2～3Gpa，再加上几百摄氏度的高温，可以使切屑底部与前刀面发生粘结现象，即一般生产中所遇见的“冷焊”，也称它为积屑瘤。积屑瘤的产生改变了刀具的几何角度，切削不稳定，破坏表面质量，影响加工精度，对于精加工要避免它的出现，它的形成主要决定于切削温度，而切削速度是影响温度的首要条件，因此控制积屑瘤的有效办法是控制切削速度的大小，一般选用中速以上的切削速度进行加工，同时选用小进给量和大的前角，使切屑与前刀面的摩擦减小，切削温度低而抑制积屑瘤的产生，另外还可以利用切削液冷却。
2. 切屑的类型
由于工件材料不同，切削过程中的变形程度也就不同，因而产生的切屑种类也就多种多样，如图7-8所示。图a至图c为切削塑性材料的切屑，图d为切削脆性材料的切屑。
（1）带状切屑 这是最常见的一种切屑（图7-8a）。它的内表面是光滑的，外表面是毛茸。如用显微镜观察，在外表面上可看到剪切条纹，但每个单元很薄，肉眼看来大体上是平整的。加工塑性金属材料，当切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大时，一般常得到这类切屑。它的切屑过程平衡，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。
（2）节状切屑 如图7-8b所示，这类切屑与带状切屑不同之处在外表面呈锯齿形，内表面有时有裂纹。这种切屑一般在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。
（3）单元切屑 如果在节状切屑剪切面上，裂纹扩展到整个面上，则整个单元被切离，成为梯形的单元切屑，如图图7-8c所示。
以上三种切屑只有在加工塑性材料时才可能得到。其中，带状切屑的切削过程最平稳，单元切屑的切削力波动最大。在生产中最常见的是带状切屑，有时得到节状切屑，单元切屑则很少见。假如改变节状切屑的条件，如进一步减小刀具前角，减低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到单元切屑。反之，