刀具是由切削部分和夾持部分組成她蛉。

　　夾持部分是用來將刀具夾持在機(jī)床上的部分，要求它能保證刀具正確的工作位置，傳遞所需要的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力妆棒，并且夾固可靠，裝卸方便沸伏。

　　切削部分是刀具上直接參加切削工作的部分糕珊，刀具切削性的優(yōu)劣，取決于切削部分的材料毅糟、角度和結(jié)構(gòu)红选。

　　一.刀具材料

　　1.對(duì)刀具材料的基本要求

　　刀具材料是指切削部分的材料。它在高溫下工作留特，并要承受較大的壓力纠脾、摩擦、沖擊和振動(dòng)等蜕青，因此應(yīng)具備以下基本性能苟蹈。

　　(1)較高的硬度刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度，常溫硬度一般在60HRC以上旋钓。(2)有足夠的強(qiáng)度和韌性垫暑，以承受切削力、沖擊和振動(dòng)鱼谅。(3)有較好的耐磨性蔚分，以抵抗切削過程中的磨損，維持一定的切削時(shí)間益若。(4)較高的耐熱性碟舱，以便在高溫下仍能保持較高硬度，又稱為紅硬性或熱硬性打气。(5)有較好的工藝性俗循，以便于制造各種刀具。工藝性包括鍛造巡住、軋制诀汁、焊接、切削加工趴贝、磨削加工和熱處理性能等探悲。

　　目前尚沒有一種刀具材料能全面滿足上述要求。因此看锉，必須了解常用刀具材料的性能和特點(diǎn)姿锭，以便根據(jù)工件材料的性能和切削要求，選用合適的刀具材料伯铣。

　　2.常用的刀具材料

　　目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具鋼呻此、合金工具鋼献幔、高速鋼、硬質(zhì)合金及陶瓷材料等趾诗。

　　(1)碳素工具鋼

　　含碳量較高的優(yōu)質(zhì)鋼蜡感，淬火后硬度較高、價(jià)廉恃泪，但耐熱性較差郑兴。

　　(2)合金工具鋼

　　在碳素工具鋼中加入少量的Cr、W贝乎、Mn情连、Si等元素，形成合金工具鋼览效。常用來制造一些切削速度不高或手工工具却舀，如銼刀、鋸條新砖、鉸刀等了灾。

　　目前生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的刀具材料是高速鋼和硬質(zhì)合金。

　　(3)高速鋼

　　它是含W冒衍、Cr胖直、V等合金元素較多的合金工具鋼。它的耐熱性搭屿、硬度和耐磨性雖低于硬質(zhì)合金腋民，但強(qiáng)度和韌度卻高于硬質(zhì)合金，工藝性較硬質(zhì)合金好探龟，而且價(jià)格也比硬質(zhì)合金低项起。

　　W18Cr4V是國內(nèi)使用最為普遍的刀具材料，廣泛地用于制造各種形狀較為復(fù)雜的刀具否癣，如麻花鉆廊珊、銑刀、拉刀朴埂、齒輪刀具和其他成形刀具等袍镀。

　　(4)硬質(zhì)合金

　　它是以高硬度默蚌、高熔點(diǎn)的金屬碳化物(WC冻晤、TiC等)作基體，以金屬Co等作粘結(jié)劑绸吸，用粉末冶金的方法而制成的一種合金鼻弧。

　　特點(diǎn)：它的硬度高，耐磨性好锦茁，耐熱性高攘轩，允許的切削速度比高速鋼高數(shù)倍叉存，但其強(qiáng)度和韌度均較高速鋼低，工藝性也不如高速鋼度帮。

　　用途：常制成各種型式的刀片歼捏，焊接或機(jī)械夾固在車刀、刨刀笨篷、端銑刀等的刀體(刀桿)使用瞳秽。

　　國產(chǎn)的硬質(zhì)合金一般分為兩大類：

　　一類是由WC和Co組成的鎢鉆類(YG類)；一類是由WC率翅、TiC和Co組成的鎢鈦鉆類(YT類)练俐。

　　YG類硬質(zhì)合金韌性較好，但切削韌性材料時(shí)疙铜，耐磨性較差锡锐，因此它適于加工鑄鐵、青銅等脆性材料帅邮。

　　常用的牌號(hào)有YG3操椰、YG6、YG8等比邮，其中數(shù)字表示Co的含量的百分率论辈。Co的含量少者，較脆較耐磨诸鲸。

　　YT類硬質(zhì)合金比YG類硬度高伪您、耐熱性好，并且在切削韌性材料時(shí)較耐磨使驰，但韌性較小订菇，故適于加工鋼件。

　　常用的牌號(hào)有YT5骄娶、YT15哈误、YT30”等，其中數(shù)字表示TiC合量的百分率躏嚎。TiC的含量越多蜜自、韌性越小，而耐磨性和耐熱性越高卢佣。

　　(5)陶瓷材料

　　它的主要成分是Al2O3重荠，刀片硬度高、耐磨性好虚茶、耐熱性高戈鲁，允許用較高的切削速度，加之Al2O3的價(jià)格低廉嘹叫，原料豐富婆殿，因此很有發(fā)展前途诈乒。

　　但陶瓷材料性脆怕沖擊，切削時(shí)容易崩刃婆芦。我國制成的AM怕磨、AMF、AMT绣摹、AMMC等牌號(hào)的金屬陶瓷押恢，其成分除Al2O3外，還含有各種金屬元素茶窍，抗彎強(qiáng)度比普通陶瓷刀片為高穿侵。

　　3.其他新型刀具材料簡介

　　(1)高速鋼的改進(jìn)(2)硬質(zhì)合金的改進(jìn)(3)人造金剛石硬度接近10000HV，而硬質(zhì)合金僅達(dá)1000～2000HV扫帝，耐熱性為700～800℃撰征。聚晶金剛石大顆粒可制成一般切削工具融乖，單晶微粒主要制成砂輪仔蟀。

　　金剛石除可以加工高硬度而且耐磨的硬質(zhì)合金、陶瓷闺焦、玻璃等外叼河，還可以加工有色金屬及其合金。

　　金剛石不宜于加工鐵族金屬济七，這是由于鐵和碳原子的親和力較強(qiáng)川愤，易產(chǎn)生粘結(jié)作用加快刀具磨損。

　　(4)立方氮化硼(CBN)硬度(7300～9000HV)僅次于金剛石碍讯。但它的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性都大大高于金剛石悬蔽，能耐1300～1500℃的高溫，并且與鐵族金屬的親和力小捉兴。因此蝎困，它的切削性能好，不但適于非鐵族難加工材料的加工倍啥，也適于鐵族材料的加工禾乘。CBN和金剛石刀具脆大，故使用時(shí)機(jī)床剛性要好虽缕，主要用于連續(xù)切削始藕，盡量避免沖擊和振動(dòng)。

　　二彼宠、刀具角度

　　切削刀具的種類雖然很多鳄虱，但它們切削部分的結(jié)構(gòu)要素和幾何角度有著許多共同的特征弟塞。如所示凭峡，各種多齒刀具或復(fù)雜刀具拙已，就其一個(gè)刀齒而言，都相當(dāng)于一把車刀的刀頭煤丧。

　　下面從車刀入手枯誓，進(jìn)行分析和研究。

　　1.車刀切削部分的組成

　　車刀切削部分是由三個(gè)刀面組成的,即前刀面裕唯、主后刀面和副后刀面五浊。

　　(1)前刀面刀具上切屑流過的表面。(2)后刀面刀具上與工件上切削中產(chǎn)生的表面相對(duì)的表面扔摔。主后刀面：同前刀面相交形成主切削刃的后刀面菲缕。副后刀面：同前刀面相交形成副切削刃的后刀面。(3)切削刃

　　切削刃是指刀具前刀面上擬作切削用的刃晕竿，有主切削刃和副切削刃之分聂幅。

　　主切削刃是始于切削刃上主偏角為零的點(diǎn)，并至少有一段切削刃擬用來在工件上切出過渡表面的那個(gè)整段切削刃喇比。切削時(shí)活乘，主要的切削工作由它來負(fù)擔(dān)。 　

　　副切削刃是指切削刃上除主切削刃以外的赚滨，亦起始于主偏角為零的點(diǎn)价恨，但它向背離主切削刃的方向延伸。

　　作用切削刃是指在特定瞬間惜辑，工作切削刃上實(shí)際參與切削唬涧，并在工件上產(chǎn)生過渡表面和已加工表面的那段刃。為區(qū)別起見盛撑，分別在主爵卒、副切削刃前冠以“工作”或“作用”二字。

　　刀尖：主切削刃和副切削刃的連接處相當(dāng)少的一部分撵彻，稱為刀尖钓株。

　　實(shí)際刀具的刀尖并非絕對(duì)尖銳，而是一小段曲線或直線陌僵，分別稱為修圓刀尖和倒角刀尖轴合。

　　2.車刀切削部分的主要角度

　　刀具要從工件上切除余量，就必須使它的切削部分具有一定的切削角度碗短。

　　為定義受葛、規(guī)定不同角度，適應(yīng)刀具在設(shè)計(jì)偎谁、制造及工作時(shí)的多種需要总滩，需選定適當(dāng)組合的基準(zhǔn)坐標(biāo)平面作為參考系。

　　刀具靜止參考系：用于定義刀具設(shè)計(jì)餐嗦、制造蝌秕、刃磨和測量時(shí)幾何參數(shù)的參考系灌蛙。

　　刀具工作參考系：用于規(guī)定刀具進(jìn)行切削加工時(shí)幾何參數(shù)的參考系。

　　工作參考系與靜止參考系的區(qū)別在于用實(shí)際的合成運(yùn)動(dòng)方向取代假定主運(yùn)動(dòng)方向镐赖，用實(shí)際的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向取代假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向又诡。

　　(1)刀具靜止參考系

　　主要包括基面、切削平面从巾、正交平面和假定工作平面等懦诸。

　　a.基面過切削刃選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)假定主運(yùn)動(dòng)方向的平面趣临，以pr表示赖谷。

　　b.切削平面過切削刃選定點(diǎn)，與切削刃相切幸膨，并垂直于基面的平面霹孙，主切削平面以ps表示，副切削平面以ps'表示络兜。

　　c.正交平面過切削刃選定點(diǎn)辐赞，并同時(shí)垂直于基面和切削平面，以po表示硝训。

　　d.假定工作平面過切削刃選定點(diǎn)响委，垂直于基面并平行于假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的平面，以pf表示窖梁。

　　(2)車刀的主要角度

　　在車刀設(shè)計(jì)赘风、制造、刃磨及測量時(shí)纵刘，必須的主要角度有以下幾個(gè)邀窃。

　　a.主偏角kr在基面中測量的主切削平面與假定工作平面間的夾角。

　　b.副偏角kr'在基面中測量的副切削平面與假定工作平面間的夾角假哎。

　　偏角的作用：

　　主偏角主要影響切削層截面的形狀和參數(shù)瞬捕，影響切削分力的變化，并和副偏角一起影響已加工表面的粗糙度舵抹；副偏角還有減小副后刀面與已加工表面間摩擦的作用肪虎。如所示，當(dāng)背吃刀量和進(jìn)給量一定時(shí)惧蛹，主偏角愈小蚣狠，切削層公稱寬度愈大而公稱厚度愈小，即切下寬而薄的切屑弥败。這時(shí)号蒙，主切削刃單位長度上的負(fù)荷較小，并且散熱條件較好，有利于刀具耐用度的提高物坝。由可以看出未奋，當(dāng)主、副偏角小時(shí)斩缘，已加工表面殘留面積的高度hc亦小唁底，因而可減小表面粗糙度的值根术，并且刀尖強(qiáng)度和散熱條件較好，有利于提高刀具耐用度。但是芬角，當(dāng)主偏角減小時(shí)缺沿，背向力將增大，若加工剛度較差的工件(如車細(xì)長軸)铐维，則容易引起工件變形柬泽，并可能產(chǎn)生振動(dòng)。主嫁蛇、副偏角應(yīng)根據(jù)工件的剛度及加工要求選取合理的數(shù)值锨并。一般車刀常用的主偏角有45°、60°睬棚、75°第煮、90°等幾種；副偏角為5°～15°抑党，粗加工時(shí)取較大值包警。

　　在正交平面中測量的前刀面與基面間的夾角。前角正負(fù)見底靠。

　　前角的主要作用：

　　當(dāng)取較大的前角時(shí)害晦，切削刃鋒利，切削輕快暑中，即切削層材料變形小壹瘟，切削力也小。但當(dāng)前角過大時(shí)鳄逾，切削刃和刀頭的強(qiáng)度遥局、散熱條件和受力狀況變差，將使刀具磨損加快肛精，耐用度降低莽烫，甚至崩刃損壞。若取較小的前角炬山，雖切削刃和刀頭較強(qiáng)固汉渣，散熱條件和受力狀況也較好，但切削刃變鈍，對(duì)切削加工也不利赶匣。

　　前角的大小常根據(jù)工件材料捕诲、刀具材料和加工性質(zhì)來選擇。當(dāng)工件材料塑性大卿怀、強(qiáng)度和硬度低或刀具材料的強(qiáng)度和韌性好或精加工時(shí)卿裙，取大的前角；反之取較小的前角镣凯。例如外卷，用硬質(zhì)合金車刀切削結(jié)構(gòu)鋼件，可取10°～20°痹筛；切削灰鑄鐵件莺治，可取5°～15°等。

　　d.后角αo在正交平面中測量的后刀面與切削平面間的夾角帚稠。

　　后角的主要作用是減少刀具后刀面與工件表面間的磨擦谣旁，并配合前角改變切削刃的鋒利與強(qiáng)度。后角大滋早，摩擦小榄审，切削刃鋒利。但后角過大杆麸，將使切削刃變?nèi)醺榻釛l件變差，加速刀具磨損角溃。反之拷获，后角過小，雖切削刃強(qiáng)度增加减细，散熱條件變好匆瓜，但摩擦加劇。

　　后角的大小常根據(jù)加工的種類和性質(zhì)來選擇顷床。例如跪悼，粗加工或工件材料較硬時(shí)，要求切削刃強(qiáng)固脸榔，后角取較小值：αo=6°～8°蚊来。反之，對(duì)切削刃強(qiáng)度要求不高汗歧，主要希望減小摩擦和已加工表面的粗糙度值逢君，后角可取稍大的值：αo=8°～12°。

　　e.刃傾角λs

　　在主切削平面中測量的主切削刃與基面間的夾角惶嗓。

　　刃傾角的作用：主要影響刀頭的強(qiáng)度蒲妹、切削分力和排屑方向驻丁。負(fù)的刃傾角可起到增強(qiáng)刀頭的作用，但會(huì)使背向力增大块透，有可能引起振動(dòng)臊渴，而且還會(huì)使切屑排向已加工表面，可能劃傷和拉毛已加工表面巍碍。

　　因此尸诽，粗加工時(shí)為了增強(qiáng)刀頭，常取負(fù)值盯另；精加工時(shí)為了保護(hù)已加工表面性含，常取正值或零度。車刀的刃傾角一般在-5°～+5°之間選取土铺。有時(shí)為了提高刀具耐沖擊的能力胶滋，可取較大的負(fù)值板鬓。

　　(3)刀具的工作角度

　　它是指在工作參考系中定義的刀具角度悲敷。刀具工作角度考慮了合成運(yùn)動(dòng)和刀具安裝條件的影響。

　　a.車刀安裝高度對(duì)前角和后角的影響

　　b.車刀安裝偏斜對(duì)主偏角和副偏角的影響

　　c.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)前角和后角的影響(如切斷俭令、車螺紋)

　　三后德、刀具結(jié)構(gòu)

　　車刀的結(jié)構(gòu)形式有整體式、焊接式抄腔、機(jī)夾重磨式和機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式等幾種瓢湃。

　　機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車刀的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

　　(1)避免了因焊接而引起的缺陷，在相同的切削條件下刀具切削性能大為提高赫蛇。(2)在一定條件下绵患，卷屑、斷屑穩(wěn)定可靠茂萤。(3)刀片轉(zhuǎn)位后图瘾，仍可保證切削刃與工件的相對(duì)位置，減少了調(diào)刀停機(jī)時(shí)間泵躲，提高了生產(chǎn)率赏晃。(4)刀片一般不需重磨，利于涂層刀片的推廣使用露俏。(5)刀體使用壽命長施司，可節(jié)約刀體材料及其制造費(fèi)用。

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