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刀具材料的解说

刀具材料及刀具构造

  切削过程中,直接完成切削工作的是刀具。无论哪种刀具,一般都由切削部分和夹持部分组成。夹持部分是用来将刀具夹持在机床上的部分,要求它能保证刀具正确的工作位置,传递所需要的运动和动力.并且夹持可靠,装卸方便。切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分,刀具切削性能的优劣,取决于切削部分的材料、角度和结构。

一.刀具材料

1.常用的刀具材料
  目前,生产中所用的刀具材料以高速钢和硬质合金居多。碳素工具钢(如T10A、T12A)、工具钢(如9SiCr、CrWMn)因耐热性差,仅用于一些手工或切削速度较低的刀具。
  高速钢是一种加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。有较高的热稳定性,较高的强度、韧性、硬度和耐磨性;其制造工艺简单,容易磨成锋利的切削刃,可锻造,这对于一些形状复杂的工具,如钻头、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等尤为重要,是制造这些刀具的主要材料。
  高速钢按用途分为通用型高速钢和高性能高速钢;按制造工艺不同分为熔炼高速钢和粉末高速钢。

端面铣刀
组合铣刀


2.硬质合金
  由难熔金属化合物(如WC、TiC)和金属粘结剂(Co)经粉末冶金法制成。
  因含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好的金属碳化物,硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性都很高。硬度可达HRA89~93,在800~1000 °C还能承担切削,耐用度较高速钢高几十倍。当耐用度相同时,切削速度可提高4~10倍。唯抗弯强度较高速钢低,冲击韧性差,切削时不能承受大的振动和冲击负荷。
  碳化物含量较高时,硬度高,但抗弯强度低;粘结剂含量较高时,抗弯强度高,但硬度低。
  硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料(约占50%)。如大多数的车刀、端铣刀以至深孔钻、铰刀、齿轮刀具等。它还可用于加工高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料。

盘状铣刀
柱状铣刀
多种铣刀

二.刀具角度
1.刀具切削部分的组成

(1)前面(前刀面):刀具上与切屑接触并相互作用的表面。
(2)主后面(主后刀面):刀具上与工件过渡表面接触并相互作用的表面。
(3)副后面(副后刀面):刀具上与工件已加工表面接触并相互作用的表面。
(4)主切削刃:前刀面与主后刀面的交线,它完成主要的切削工作。
(5)副切削刃:前刀面与副后刀面的交线,它配合主切削刃完成切削工作,并最终形成已加工表面。
(6)刀尖:连接主切削刃和副切削刃的一段刀刃,它可以是小的直线段或圆弧。

前面
副后面
切削刃

  其它各类刀具,如刨刀、钻头、铣刀等,都可看作是车刀的演变和组合。如上图所示,刨刀切削部分的形状与车刀相同(图a);钻头可看作是两把一正一反并在一起同时车削孔壁的车刀,因而有两个主切削刃,两个副切削刃,还增加了一个横刃(图b);铣刀可看作由多把车刀组合而成的复合刀具,其每一个刀齿相当于一把车刀.

刀具的比较

刀具的参考平面

  2.要确定和测量刀具角度,必须引入三个相互垂直的参考平面:
(1)切削平面:通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面
(2)基面:通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。
(3)正交平面:通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。

切削平面
基面
正交平面

 

切削过程中各个平面的比较

3.刀具的标注角度
(1)前角:在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角,前角表示前刀面的倾斜程度;
(2)后角:在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角,后角表示主后刀面的倾斜程度;
(3)主偏角:在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角,主偏角一般为正值;
(4)副偏角 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,副偏角一般为正值。
(5)刃倾角 在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。

 铣削角度
刀具的工作角度

 

前角后角
付偏角刃倾角


1.产生原因:在实际的切削加工中,切削平面、基面和正交平面位置会发生变化。
2.定义:以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度,又称实际角度。
3.影响:刀具安装位置对工作角度的影响、进给运动对工作角度的影响。

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