切削加工时影响刀具使用寿命的因素

切削加工时影响刀具使用寿命的因素内容摘要：

具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；孔加工工具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等；螺纹加工工具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀等等。 此外，还有组合刀具。 按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类。 通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀 (不包 括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀 )、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。 带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。 车刀、刨刀等一般为矩形柄；圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。 很多 带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而切削加工时影响刀具使用寿命的因素 新疆工业高等专科学校 |机械工程系 2 成。 刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。 有的刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。 切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。 切削加工时影响刀具使用寿命的因素 新疆工业高等专科学校 |机械工程系 3 第 1 章 刀具的种类和材料 刀具的种类 刀具按工件加工表 面的形式可分为五类。 加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等；螺纹加工工具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。 按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类。 通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀 (不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀 )、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；成形刀具，这类刀具的刀刃具有 与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。 刀具的材料 碳素工具钢和合金工具钢 工具钢是指碳的质量分数在 % ~ %的高碳钢，如 T8A、 T10A 等；耐热性很差（ 200~500℃），允许切削速度低，合金工具钢是指含有钨、硅、锰合金元素低的合金钢，如 9SiCr、 CrWMn 等，合金工具钢的切削性能、淬透性、耐磨性都优于碳素工具钢。 高速钢 高工具钢全称是合金工具钢，也称白钢、锋钢。 高速钢是在高碳钢中加入较多的合金元素 W、 Cr、 V、 Mo 等与 C 生成碳化物制作成的。 加入合金元素后，细化了晶粒，提高了合金的硬度。 一般高速钢的淬火硬度可达 63~70HRC,红硬性可达 550~660℃。 高速钢具有较高的强度，在所切削加工时影响刀具使用寿命的因素 新疆工业高等专科学校 |机械工程系 4 有的刀材料中它的抗弯强度和冲击韧性最高，是制造各种刃型复杂刀具的主要材料。 硬质合金 硬质合金的性能 硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物（ WC、 TiC 等）和金属粘结剂（如 Co、 Ni、 Mo 等），经过粉末冶金、高压成型，并在 1500℃的高温下烧结 而成。 硬质合金的硬度高达 98 ~ 95HRA，耐磨性很好，耐热性可达 800 ~1000℃。 硬质合金刀具的加工效率很高，切削速度可达 100m/min 以上，能够切削淬火钢等硬材料。 涂层硬质合金 涂层硬质合金是采用硬质较好的基体（如硬质合金刀片或高速钢刀片等），通过化学气相沉积和真空溅射等方法，对硬质合金表面喷涂厚度为 4 ~12 um 的高硬度难溶进金属化合物涂层。 以提高刀具的抗磨能力。 适用于各种钢材、铸铁、的精加工和半精加工，也适用于负荷较轻的粗加工。 含钛的涂层材料不能加工含有钛的合金材料，因为它们之间的亲 和力很强，会加剧道具的磨损。 表一 硬质合金刀具的型号 牌号 用途 YG3 铸铁、有色金属及其合金的精加工、半精加工。 要求无冲击 YG6X 铸铁、冷硬铸铁高温合金的精加工、半精加工 YG6 铸铁、有色金属及其合金的半精加工与粗加工 YG8 铸铁、有色金属及其合金的粗加工，也能用于断续切削 切削加工时影响刀具使用寿命的因素 新疆工业高等专科学校 |机械工程系 5 YT30 碳素钢、合金钢的精加工 YT15 YT14 碳素钢、合金钢连续切削时粗加工、半精加工及精加工 YT5 碳素钢、合金钢的局加工，可用于断续切削 YA6 冷硬铸铁、有色金属及其合金的半精加工 YW1 不锈钢、高强度钢与主贴的半精加工与精加工 YW2 不锈钢、高强度钢与铸铁的粗加工与半精加工 YN05 低碳钢、中碳钢、合金钢的高速精车 YN10 碳钢、合金钢、工具钢淬硬钢连续表面的精加工 刀具材料应具有的性能 金属切削过程中，刀具要承受切削力、冲击和振动载荷，同时，刀刃部分还与切屑、工件表面发生剧烈的挤压和摩擦，而且摩擦热会使刀刃的温度升高，因此，要求刀具切削部分材料应具有以下性能。 1 高硬度具有高于工件材料的硬度，要求硬度要求在 60HRC 以上。 2 高耐磨性以便维持一定的切削时间， 一般刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。 3 高红硬性红硬性又叫热硬性。 它是指刀具在高温下仍能保持足够的硬度、强度、韧性和耐磨性的能力。 它是衡量刀具材料性能优劣的主要标志。 红硬性越好的材料允许的切削速度越高。 4 足够的强度和韧性 以使刀具承受切削力、冲击和振动，防止刀具脆性断裂和崩刃。 切削加工时影响刀具使用寿命的因素 新疆工业高等专科学校 |机械工程系 6 5 良好的工艺性和经济性 刀具材料应具有良好的焊接性能、热处理性能、锻造性能、磨削加工性能，同时应满足资源丰富、价格低廉的要求。 切削加工时影响刀具使用寿命的因素 新疆工业高等专科学校 |机械工程系 7 第 2 章 刀具的角度及选择 刀具的几何形状 车刀切削部分的组成 ， 金属切削刀具种类繁多，形状个不相同，但其结构和功能相近，就外圆车刀而言切削部分就由三面、两刃、一刀尖组成。 ① 前刀面 刀面上切屑流过的表面也称前面。 ② 主后面 切削时刀具上与工件加工表面相对的表面。 ③ 副后面 切削时刀具上与工件已加工表面相对的表面。 ④ 主切削刃 前刀面与主后刀面的交线。 ⑤ 副切削刃 前刀面与副后刀面的交线。 ⑥刀尖主切削刃与副切削刃相交而形 成的一部分切削刃，它不是一个几何点，而是具有一定圆弧半径的刀尖。 图 11刀具的组成部分 切削加工时影响刀具使用寿命的因素 新疆工业高等专科学校 |机械工程系 8 角度 的选择 前角的选择 前脚的选择原则是在保证加工质量和足够的刀具耐用度的前提下，尽量选择较大的前角。 后角、副后角的选择 一、 后角的选择 选择后角的原则是在不产生摩擦的前提条件下适当减少后角。 二、 副后角的选择 副后角的作用主要是减少副后面与已加工表面的摩擦，其数值一般与主后角相同，也可以略小些。 主偏角、副偏角的选择 一、 主偏角 的选择 主偏角的选择应考虑以下几个问题 ： 根据工艺系统刚性选择 ： 工艺系统刚性足够时，选择较小的主偏角，以提高刀具的耐用度，工艺系统刚性不足时，应选取较大的主偏角。 根据工件材料选取 ： 工件材料的 强度、硬度很高时，为了提高刀具的强度和耐用度，一般选取较小的主偏角。 二、 副偏角的选择 副偏角是影响表面粗糙度的主要角度。 副偏角小，可使加工表面粗糙度值减小，有助于提高刀具强度和改善散热条件。