常用刀具材料的性能及应用
一、概述
刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状，还要求有相应的刀具材料。目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。
二、刀具材料应具备的性能
（一）高的硬度和良好的耐磨性
（二）高的强度和韧性
（三）高的耐热性
（四）良好的工艺性
	    总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面，当然还有经济性、切削性能的可预测性等要求。 
三、常用刀具材料
       目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。
 一）碳素工具钢
            碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢（含C一般为0.65～1.35%）。
     1、常用牌号有  T7A、T8A……T13A等
     2、主要性能  淬火后硬度较高，可达HRC61～65；红硬性为200℃～250℃，价格低廉，不耐高温，切削速度因此而不能提高，允许切削速度VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、锯条、锉等。
二）合金工具钢
    在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr）、钨（W）、锰（Mn）等合金元素，能够提高材料的耐热性、耐磨性和韧性，同时还可以减少热处理时的变形。
    1、主要牌号有    9SiCr  CrWMn
    2、主要性能  淬火后的硬度可达HRC61～65，红硬性为300℃～400℃，允许切削速度Vc=10～15m/min,制作低速、形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具。如板牙、拉刀、手用铰刀（孔的精加工）等。
 三）高速钢
高速钢是一种高合金工具钢，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。
 (一)  高速钢的性能：具有较高的强度和韧性；良好的耐磨性；红硬性为600℃；允许切削速度VC=25~30m/min；良好的制造工艺性；可获得锋利的刀刃（锋钢之称）；加工范围较大(铸铁、有色金属、钢)。
（二）高速钢的分类
                           钨系高速钢：W18Cr4V (最常用，刃磨性好)
普通高速钢     
钼系高速钢：W6MO5Cr4V2
高速钢                     
高碳高速钢：95W18Cr4V  (含C量为0.95%)
                            高钒高速钢：W6MO5Cr4V3  (提高耐磨性)
高性能高速钢    钴高速钢：W6MO5Cr4V2CO8 
                            铝高速钢：W6MO5Cr4V2Al
四）硬质合金
   硬质合金 = 硬质相（TiC或WC）+ 粘结相（Co、Ni、Mo等，其中Co比较常用）
上图为各种硬质合金刀头
（一）主要性能
1）常温硬度HRC74~81.5，红硬性800℃~1000℃，耐磨性优良；
2）允许切削速度VC=100m/min以上，最高不能超过200m/min；
硬质合金   3）脆性较大，怕冲击和振动。容易出现崩刃，因此注意加工条件；
4）制造工艺性差。由于硬度太高，不能进行机械加工；
5）加工范围较广。脆性材料、钢材、有色金属等均可加工。
（二）分类
钨钴类硬质合金(YG)
硬质合金   钨钴鈦类硬质合金(YT)
添加稀有金属硬质合金（YA 、YW）
碳化鈦基硬质合金（YN）
常用硬质合金牌号介绍：
1、钨钴类硬质合金YG：   WC + Co
①常用牌号：YG3、YG6、YG8（3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%）
②应用：
YG3（精加工）    YG6（半精加工）    YG8（粗加工）
CO的含量↑   韧性↑   强度↑   HRC↓   耐磨性↓
CO的含量↓   韧性↓   强度↓   HRC↑   耐磨性↑   脆性↑
主要用于加工铸铁、青铜等脆性材料，不适合加工钢料，因为在640℃时发生严重粘结，使刀具磨损，耐用度下降。
2、钨钴钛类硬质合金（YT）：硬质相（WC+TiC）+粘结相（Co）
①常用牌号：YT5、YT14、YT15、YT30（数字表示TiC的百分含量）
②应用：
YT5（粗加工）
一、刀具几何参数的合理选择
（一）刀具合理几何参数的基本内容
1.刃形：刃形即是切削刃的形状。从简单的直线刃发展到折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃、阶梯刃及其他适宜的空间曲线刃 
切断刀的刃形
外圆车刀的刃形
二、切削刃刃区的剖面型式 
后刀面
负倒棱车刀
前刀面
刃形的区别
负倒棱                 消振棱                     刃带
刀具角度
A、前角的功用及合理前角值的选择 
 1）前角的主要功用 
(1)影响切削区域的变形程度 
(2)影响切削刃与刀头的强度、受力性质和散热条件 
(3)影响切屑形态和断屑效果 
(4)影响已加工表面质量
2）合理前角的概念
在一定条件下，前角有一个合理的数值。
3）合理前角的选择原则：主要考虑以下因素
①工件材料的强度、硬度 
②是否是塑性材料和脆性材料
③是否是粗加工和精加工 
④刀具材料的抗弯强度是否高
⑤工艺系统刚性是否好和机床功率是否够
⑥是否是数控机床和自动机、自动线用刀具  
B、后角的功用及合理前角值的选择
  后角数值合理与否直接影响已加工表面的质量、刀具使用寿命和生产率。
1.后角的功用 
   ①影响后刀面与加工表面之间的摩擦
   ② 影响加工工件的精度
   ③影响刀具耐用度和刃口的强度
2.后角的选择
                 精加工：防止摩擦选较大的后角；
       ●加工精度
粗加工：增加刀头的强度选较小的后角。
                    塑性金属：选较大的后角；
●加工材料   脆性材料：选较小的后角；
硬度、强度较高的材料：选较小的后角
C、主、副偏角的功用及其选择
1.主偏角的功用 
   ①影响已加工表面残留面积的高度
   ② 影响各切削分力的比例
   ③影响刀尖的强度和刀具耐用度
   ④影响断屑
2.主、副偏角的选择
主偏角主要根据加工条件和工艺系统刚性来选择
副偏角主要考虑表面粗糙度、刀尖强度和散热面积来选择
D、刃倾角的功用及其选择
             1.刃倾角的功用
①影响已加工表面质量
② 影响各切削分力的比例
③影响刀尖的强度
④影响切入切出的平稳性
刃倾角控制切屑流向，影响加工质量
刃倾角小于0°时
刃倾角大于0°时
刃倾角等于0°时
■2.刃倾角的选择
根据加工性质和加工条件选择
1）粗加工λS   0（保护刀尖）精加工λS   0（使FP小些）
2）断续切削：λS   0（保护刀尖）3）工件σb、HB大：λS   0（保护刀尖）4）系统刚性差：λS   0（使FP小些）5）微量切削：λS取大值(使刀具实际刃口半径↓）
切削用量的合理选择
（一）
刀具的基本知识.doc