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1.4 金属切削刀具及选择 刀具材料 刀具材料 刀具材料应具备的性能 刀具材料的种类 其他刀具材料 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。 其它刀具材料 (1)涂层刀具 它是在韧性较好的硬质合金基体上，或在高速钢刀具基体上，涂抹一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而获得的。 常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。 涂层刀具具有较高的抗氧化性能，因而有较高的耐磨性和抗月牙洼磨能力；有低的摩擦系数，可降低切削时的切削力及切削温度，可提高刀具的耐用度（提高硬质合金耐用度1～3倍，高速钢刀具耐用度2～10倍）。但也存在着锋利性、韧性、抗剥落性、抗崩刃性及成本昂贵之弊。 （2）陶瓷 有纯Al2O3陶瓷及Al2O3－TiC混合陶瓷两种，以其微粉在高温下烧结而成。陶瓷刀具有很高的硬度（HRA91~95）和耐磨性；有很高的耐热性，在高温1200℃以上仍能进行切削；切削速度比硬质合金高2～5倍；有很高的化学稳定性、与金属的亲合力小，抗粘结和抗扩散的能力好。 可用于加工钢、铸铁；车、铣加工也都适用。 但其脆性大、抗弯强度低、冲击韧性差，易崩刀，使其使用范围受到限制。但作为连续切削用的刀具材料，还有很大发展前途的。 （3）金刚石 是目前人工制造出的最硬的物质，硬度高达HV10000,耐磨性好，可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、高耐磨的材料，刀具耐用度比硬质合金可提高几倍到几百倍。其切削刃锋利，能切下极薄的切屑，加工冷硬现象较少；有较低的摩擦系数，其切屑与刀具不易产生粘结，不产生积屑瘤，很适于精密加工。但其热稳定性差，切削温度不宜超过700～800℃；强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削；与铁有极强的化学亲合力，不适于加工黑金属。目前主要用于磨具和磨料，对有色金属及非金属材料进行高速精细车削及镗孔；加工铝合金、铜合金时，切削速度可达800～3800m/min。 （4）立方氮化硼 由软的立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。有很高的硬度（HV8000～9000）及耐磨性；其比金刚石高得多的热稳定性（1400℃），可用来加工高温合金；化学惰性大，与铁族金属直至1300℃时也不易起化学反应，可用与加工淬硬钢及冷硬铸铁；有良好的导热性、较低的摩擦系数。 它目前不仅用于磨具，也逐渐用于车、镗、铣、铰。 它有两种类型：整体聚晶立方氮化硼，能像硬质合金一样焊接，并可多次重磨；立方氮化硼复合片，即在硬质合金基体上烧结一层厚度为0.5mm的立方氮化硼而成。 刀具几何结构 车刀结构 刀具静止参考系和刀具的几何角度 ⑴ 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。 (2) 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。 (3) 前角:在正交平面(主剖面)内测量的前刀面与基面之间的夹角。 (4) 后角:在正交平面(主剖面)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，一般为正值。 (5) 副后角:在副正交平面(副剖面)中测量的副后刀面与切削平面之间的夹角。  (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。 在刀具静止参考系中为了比较切削刃、刀尖的强度，刀具上还定义了楔角β0 和刀尖角εr 两个角度，它们也属派生角度。① 楔角: 在正交平面中，前刀面与主后刀面之间的夹角。显然有： β0 = 90°-(а0 + г0 )② 刀尖角: 主切削刃与副切削刃在基面上投影之间的夹角，即= 180°-(Κr + Κr /) 在实际的切削加工中，当刀具进入工作状态后，由于刀具安装位置和进给运动的影响，选定点的实际切削速度的方向以及刀具的实际安装位置相对于假定的理想状态发生了改变，即上述标注角度会发生一定的变化。而刀具角度变化的根本原因是切削平面、基面和正交平面位置的改变，因此，研究切削过程中的刀具角度，必须以刀具与工件的相对位置、相对运动为基础建立参考系，这种参考系称为工作参考系。 工作正交平面参考系 (3) 工