现代刀具材料与切削加工技术- 53~101W

第二章 使用硬质合金刀具的相关技术知识

使用硬质合金刀具的基础技术知识涉及内容很广泛，几乎包含金属切削的整个过程，现根据经常遇到的实际问题，选择九个方面内容进行讲解。

1、 工件材料的切削加工性

切削加工性是指工件材料被切削的难易程度，从易切削到难切削共分为八级。而切削加工性评定方法很多，表中列的相对加工系数K料V是较常用的一种方法。它是以切削45#钢和灰口铸铁时所允许的切削速度为基数。在选择切削速度时，将切削45#钢的切削速度乘上被切削工件材料相对加工系数K料v，就可得到应选择的切削速度。

当刀具耐用度T = 60分钟时，切削45#钢用同一把刀具所允许的切削速度（指半精加工V=160M/min,f=0.08~0.3mm/r,ap=0.3~2.0mm）.各种工件材料的切削加工性分级见表2-1所示

表2-1 工件材料的切削加工性分级

切削 加工性 等级 1 很容易 切削材料 易 切削材料 3 4 普通材料 5 稍难切削材料 0.65~1.0 较易切削钢 一般钢材及铸铁 1.0~1.6 1.6~2.5 一般有色金属 ＞3.0 铜合金、铝合金、锌合金 退火15Cr钢（ζb =38~ 45公斤力/mm2） 2 易切削钢 2.5~3.0 Y12钢（ζb = 45~50公斤力/mm2） 正火30钢（ζb = 45~56公斤力/mm2） 45钢、灰铸铁 调质2Cr13钢（ζb = 85公斤力/mm2） 85热轧钢（ζb = 90公斤力/mm2） 名 称 及 种 类 相对加工性系数 K料v 代 表 性 材 料 53

调质45 Cr钢（ζb =105公斤力/mm） 6 较难切削材料 0.5~0.65 调质65Mn钢（ζb =95~100公斤力/mm2） 难 7 切削材料 难切削材料 0.15~0.5 调质50CrV；1Cr18Ni9Ti不锈钢（未淬火） 工业纯钛；某些钛合金 某些钛合金；铸造镍基高温合金； 8 很难切削材料 ＜0.15 Mn13高锰钢 2应指出无论规定耐用度时间长短，只要乘上K料v，就是应该选择的切削速度。

2、 硬质合金刀具磨损及刀具寿命

在金属切削中，刀具随着切削过程的进行必然会磨损，从实际生产中所观察到的现象，硬质合金刀具的磨损形式归纳为七种，而从使用角度来分析研究，如何降低磨损速度，延长刀具使用寿命是共同关心的话题，下面就逐一交流介绍。 2.1 后刀面磨损。后刀面磨损是由于工件新加工表面和后面接触区的摩擦而引起的。这种磨损形式一般发生在切削脆性材料，如青铜、铸铁，或比较小的切削厚度（ ac<0.1mm）切削塑性金属材料时，主要是后刀面磨损。后面磨损情况如图2-1所示：

图2-1 后 面 磨 损

一般的刀具都可以用后刀面磨损带的宽度VBB的大小来表示刀具的磨损程

度。当VBB达到一定的数值－即所谓“磨损限度”后，就必须及时换刀、刃磨或更换新的切削刃，否则刀具将迅速毁损或加工质量下降。解决措施宜降低切削速度，选择更耐磨的合金。

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典型的刀具后面正常磨损曲线，如图2-2所示。刀具的磨损过程分三个阶段：

图2-2 典型的刀具磨损曲线

初期磨损阶段－即图中的OA段。在这一阶段内是因为新磨好的刀具较锋利，切削刃上应力集中，后刀面上很快就会出现磨损，一般在（0.05~0.1）毫米左右。正常磨损阶段－即图中的AB段，在这个阶段刀具磨损速度将逐渐减慢，切削刃处于较稳定的状态，保持较长的时间，而后曲线逐渐上升。B带的稳定程度是判定刀具寿命的关键。急剧磨损阶段－即图中的BC段。在进入这一阶段时，刀具的磨损量已达到一定的数值，此时若继续切削，则切削力及切削温度将急剧上升，磨损扩展极其迅速，必须更换刀具，否则刀具的切削能力很快就会完全丧失。 2.2 前刀面磨损。磨损部位主要发生在前刀面上，如图2-3所示。

图2-3

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这种磨损形式一般发生在切削厚度很大（ac>0.5毫米）和切削塑性材料（如钢材）时，前刀面上靠近切削刃部位，在切屑的作用下，会磨损成月牙状凹洼，故称为月牙洼磨损。这是由于工件与刀片之间的焊接/磨损（擦伤）作用而发生的。硬质合金微粒像切屑一样划过刀片前面，不停顿的切削过程也是许多微粒不断剥落和月牙洼不断加深，典型的月牙洼长大的过程，如图所示。月牙洼深度的发展有诸多因素，要完全消除月牙洼往往是不可能的。但应选择合适切削速度，进给量和抗形成月牙洼倾向小的硬质合金刀片材料是有一定作用的。

2. 3 积屑瘤。金属切削时经常在前刀面上出现积屑瘤，缩短了刀具寿命。积屑瘤是由工件上切下的材料微粒堆焊于切削刃上而形成的。通常与低速切削时加工软的可锻件联系在一起。在车削时，因切削力较大，在许多情况下，积屑瘤还会造成崩坏切削刃。这是由于积屑瘤继续堆积和崩落，会将硬质合金颗粒从切削刃上撕裂下来。解决这类问题应选择抗氧化，抗粘结能力强的钨钛钴钽类的硬质合金刀具材料，提高切削速度，加大进给量，增大前角等。

2.4 崩刃、碎裂。切削刃的机械作用损坏，叫做崩刃。切削力大于刀片切削刃的强度时，这种损坏叫碎裂。产生这种现象的原因，可能是刀具材料太脆，切削时振动太大，温度过高，摩擦力增大。刀具在安装时，刚性不够，工件加工面不规则，带有硬化层，机床不好等。因此特别是粗加工时，一定要选择抗弯强度高，抗冲击韧性好的硬质合金刀具材料，增强切削刃的牢固性，刀具前角磨有负倒棱，消除切削振动，就可以避免产生刀具崩刃，碎裂现象。

2. 5 热裂。切削刃上的热裂一般垂直于切削刃方向。这种损坏是由于硬质合金无力抵抗切削过程中逐渐形成的过热现象。特别在铣削和靠模车削时温度过高，急冷急热，因为硬质合金的热容量很小，所产生的热量都集中在切削刃口附近，刀片的其余部分相对地较冷，界面间的膨胀大于刀片的其他部分，因而产生裂纹。因此，宜选择强度较高的硬质合金。

2.6 切削刃缺口。切削刃缺口是磨损最严重的损坏形式。发生负荷面上，就是工件外圆沉重地冲击接触切削刃上，常见的是铸造，锻造或热处理的表皮，都是各种氧化物组成的。这种材料一般是很硬的，而且切削加工时，因接触的是工件外圆，磨损就集中于切深线上。最典型的是容易产生加工硬化的工件材料，在切深线上割坏刀片。加工高温合金，高强度合金钢等材料，使切削刃产生缺口例子较多。

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2.7 塑性变形。切削刃的塑性变形，当刀具/切屑界面间的温度升高使硬质合金大面积软化的同时又承受很大的机械应力，就容易产生这种现象。在操作时产生大量热，切削刃受到热扩散作用时，也导致变形。消除方法是减少进给量，降低切削速度，选用硬而耐磨的合金。

3、 硬质合金的镶焊

硬质合金刀具的镶焊是一个非常重要的工序。随着现代工艺装备、切削技术、刀具材料和刀具结构创新及快速发展，传统的硬质合金焊接刀具使用量逐渐减少，这是一件非常可喜的好事。但从我国现实情况来看，焊接式硬质合金刀片的生产量仍占全部刀片总量的2/3左右。因此，改善和提高硬质合金刀具质量、减少刀具废品、延长刀具使用寿命具有重要意义。

3.1 硬质合金刀具镶焊特点：

硬质合金刀具的焊接与高速钢刀具焊接不同，其特点是将化学成分及物理机械性能完全不同的材料焊接在一起。由于钢和硬质合金的膨胀系数不同，若不遵守正确的焊接工艺，就会导致硬质合金刀片产生焊接裂纹。 部分硬质合金和刀杆材料的物理性能见表2-2。

表2-2 硬质合金和刀杆材料的物理性能

合金牌号 及钢号 YG8 YT5 YT15 YT30 45号钢 40Cr T7 导热系数λ 卡/厘米.秒.℃ 0.18 0.15 0.08 0.05 0.13 0.11 - 2物 理 性 能 线胀系数αx106 毫米/毫米.℃ 4.5 6.06 6.51 - 11.65 13.4 - 弹性模数，E 电阻系数，P 2热容量，C 2公斤/毫米 欧姆/毫米.米 54000 - 41000 39000 20400 20000 21100 0.207 - 0.399 0.7 0.15 0.15 - 千卡/℃ 0.04 0.055 0.054 0.05 0.11 - - 57

从上表所列数据可以看出，不论是导热系数还是膨胀系数,YG类合金与刀杆材料很相近，因而焊接性能较好；而YT合金的导热系数及热膨胀系数仅为刀杆材料的三分之一，因此，焊接时加热和冷却速度太快，就容易使刀片表面与刀片内部的温差增大，导致膨胀和收缩应力过大，使刀片产生裂纹。因为在充分加热后直致刀具开始冷却，焊接凝固、钢的热膨胀系数比硬质合金大2-3倍，达到室温后，钢的收缩有约为硬质合金的两倍，在硬质合金上就产生拉应力。如果处理不当，合金就会产生裂纹。

3.2 合理选定硬质合金刀片与刀体高度比例

硬质合金具有稳定性好、热膨胀系数小的特点，而钢材在这方面与前者差距很大，所以两者的高度选定应适当。在焊接车刀时，刀体的高度Hc应大于刀片高度Hr3倍。若Hc/Hr=1,在焊接后极易引起合金刀片裂纹，如图2-4（a）所示，实践过程中，以前沈阳某大厂两者高度配制比例为1：1，结果断裂率达到80%;若Hc/Hr＜3，合金刀片表层产生拉应力，也容易出现裂纹，如图2-4（b）示；当Hc/Hr=4-5时，硬质合金刀片表层无显著应力，故不易产生裂纹，即有裂纹也不明显，如图2-4（c）所示；而在Hc/Hr＞8，在焊接层上就产生均布载荷，使硬质合金刀片弯曲，沿合金刀片厚度方向产生拉应力，当焊接层的强度超过合金本身强度时，可能使合金刀片损坏，如图2-4（d）所示。焊接的多刃刀具，应力分布就更复杂，因为不是在一个面上结合，而是在两个、三个或四个面上结合。

另外，焊柄结构的整体硬质合金孔加工刀具及立铣刀等，经常发生在焊接口处断裂和裂纹，其原因也是由于拉应力引起的。这种焊柄刀具的预防措施，应增加钢柄直径大于合金棒直径尺寸。具体来说，若合金棒直径Φ10毫米以下，钢柄直径应增大4-5毫米；合金棒直径Φ10-Φ20毫米，钢柄直径增大5-6毫米；合金棒直径Φ20毫米以上，钢柄直径增大6-8毫米。

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HηHcHηHcHcHη=1HcHη<3(a)(b)HcHηHcHη>4～5HcHcHηHη>8(d)(c)3.3 硬质合金焊接支撑面的磨削

硬质合金焊接刀片常见表面带有氧化皮、弯曲、毛刺及焊接部位有粘结物等，应经过磨削方法消除，否则将产生焊接不良及其裂纹。

磨削方法，可用60目中软绿色碳化硅砂轮，也可以用80-180目软型金刚石砂轮进行磨削。

在平面磨床上磨削硬质合金零件时，砂轮圆周速度V=15米/秒，f纵=4.0-6.0米/分，f横=1.0-3.0毫米/行程；αp=0.01-0.03毫米。在外圆磨床上磨削时，砂轮圆周速度V=15米/秒，f纵=0.5-1米/分，f横=0.01-0.02毫米/行程。 选用金刚石砂轮磨削时，平面磨床的磨削用量：砂轮圆周速度V=25-30米/分，f纵=5.0米/分，f横=0.5毫米/转，αp=0.03毫米。外圆磨床上磨削用量：砂轮圆周速度V=25-30米/分，f纵=0.5米/秒，f横=0.01-0.02毫米/行程。

硬质合金刀具在磨削过程中，应防止磨削用量过大，用力过猛或过热现象。

因在磨削的瞬间产生大量的热量，硬质合金表面温度达到1100-1200℃，而深层的温度则远低于磨削层的温度，发热的结果表层产生压应力，而下层则产生拉应力，若是磨削温度急剧升高，合金甚至发红，就会引起合金裂纹甚至爆裂。或者细小裂纹，肉眼当时很难辨别出来，可是刀具放一段时间，则在使用过程中，也会表现为刀片崩刃和裂纹。另外，使用冷却液可以消除过热，但冷却的供给必须充足，切忌断续或点滴供给。

另外，在采用线切割机床，切割硬质合金零件时，切割速度进给量都不应过

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快或过大，否则会产生合金中的Co相氧化流失，引起合金爆裂。

对于合金刀片焊接表面的要求，一般合金刀片平直度向内凹不得大于0.15 mm，外凸不大于0.1mm：用于制造铰刀、钻头和多刃刀具的合金刀片焊接面的弯曲度不得大于0.05 mm。特别是铰刀，若刀片不平直，焊接不均匀，铰削时焊缝受切削力的作用，铰削后的孔径缩小，而铰刀又恢复原有尺寸，称为弹性复原，碰到此现象时需重新调整铰刀的尺寸公差。

除此在硬质合金大的焊接面上，可磨出多条条形槽，其作用是减小焊接面，减缓应力，便于排渣，消除气孔。

3.4 硬质合金刀片与钢体材料的可焊性

硬质合金的可焊性与合金的成分、WC晶粒度、性能关系极大。合金中Co含量越高，TiC含量低，WC晶粒度粗，其抗弯强度高，导热性能好，可焊性好；反之，合金中Co含量低，TiC含量高，WC晶粒度越细，合金的强度低，导热性欠佳，焊接性也差。因此，须根据各种硬质合金的特性，从多方面采取对策，保证硬质合金刀具的焊接质量。

部分硬质合金牌号与碳素结构钢的可焊性，见下表2-3

硬质合金可 焊 性 和 刀 具 类 别 牌 号 YG6 YG6X YG8 YG2 YG3X YG3 不宜于再密封槽内焊接 YT5 YT14 YT15 可焊性良好 焊接时，采用化学性能活泼的熔剂，可得到良好的焊接质量，但焊接时容易产生裂纹，应采用预防措施，刀具焊接后应进行退火，宜采用薄和中厚合金片 可焊性好 对于不同厚度的硬质合金刀片，都有良好的结合性能，可焊于各种形状的槽中，在焊接的同时，可将刀进行热处理 焊接性较差 对于焊接裂纹有很高的敏感性，焊接时应加补偿垫片（补偿垫片有网状片0.3～0.5mm,也可先焊薄合金片再焊刀片），刀杆不宜热处理，不采用厚刀片焊接，60

YT30 YS8/ 可焊接性较差 YS10和钛 基硬质合对裂纹形成敏感，焊接性能差，焊接时，应用化学活泼的熔剂和低熔点的焊料 金 3.5 焊料和焊熔的选择

焊料的选择主要要求是：①应具有良好的润湿性和流动性，以便获得均匀牢固有足够强度的焊缝，以承受断续切削和冲击载荷；②具有足够的塑性，以便在焊接过程中，能通过焊料本身的塑性变形，消除焊接应力；③焊料和熔点应适当，至少要低于被焊接金属熔点40-60℃，但要高于焊接工作温度300℃，以保证刀具在高速切削时能正常工作。从国内生产和使用情况看，较普遍是采用铜基105＃焊料和银基焊料。这两种焊料都具备上述条件。105＃焊料其熔点为909℃（含Cu58%、 Mn 4%、Zn38%）能满足焊接硬质合金刀具及其它工具要求。而银基焊料熔点低为660℃-650℃，（Ag45～50%、Cu30～21.5%，其余为余量），具有焊缝强度好的优点，但是受到价格、刀具工作强度等因素的限制，使用较少；仅适于焊接低钴和高钛合金YG3、YG3X、YT30，钛基合金及低钴的超细晶粒合金??。

应当指出，无论选用哪种焊料都必须严格控制焊接温度。焊接温度应高于焊料熔点30～50℃较适宜，焊料可自由流动和浸透性好，又不易损坏合金刀片。焊接温度低，焊料熔化不充分，焊接不牢固，合金刀片易脱落，加热温度过高，使合金氧化拉应力增大，导致合金裂纹。

熔剂的选择，熔剂的主要作用是防止合金刀片和镶槽表面在加热时氧化，并使焊料中杂质析出，形成浮渣，以利于焊合。对熔剂的要求是：熔剂的熔点应低于焊料的熔点，（低于40℃以上），熔剂要有良好的流动性和小于焊料的比重，以便于形成焊料表面的覆盖膜；熔剂要有强的脱氧效果和良好除渣作用。焊接钨钴类合金刀片时，可选用脱水硼砂（Na2B4O7）。焊接钨钛钴合金刀片时，应于硼砂中加入氟化钾，以增加熔剂对合金片的润湿性能和提高熔剂对氧化钛的溶解性能。熔剂最好按下列成份配制：脱水硼砂（60%）、氟化钾（30%）、硼酸（10%）。此外，于硼砂中加锰铁或硅铁，也可达到这一目的。熔剂应进行脱水处理，脱水处理后的熔剂，应碾成细粉，熔剂由于吸水性较强，保存于密闭的容器中，防止受潮和弄脏。

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另外说明，因氟化钾有毒，在使用时，应使用防护工具，不能粘到手上或吸入此种气体。

3.6 硬质合金刀具的焊接方法

硬质合金刀具的焊接热源，使用最广泛的是高频焊接。高频焊接，温度容易控制，操作方便安全，焊接质量好，一般焊接层抗剪强度可以达到17~20公斤/毫米2，适于大批连续生产。但需有专用设备，焊接复杂形状刀具的感应器制作较困难。高频焊接利用感应电流的热效应先使刀杆加热，然后传导于刀片上。如 果刀片先加热，就会产生裂纹。先将刀杆预热至熔剂熔化温度（800oC）。焊料放在刀片上或刀片下面均可，熔料熔化后，应保持一段加热时间，（根据刀片的大小应保持5~15秒）使焊料流动，分布均匀，尤其是高强度焊料更应如此。较好的加热温度是高于熔点30~60oC，加热速度快慢，可用调节装置调整，亦可通过刀具与感应圈的距离来调整。刀具与感应圈的距离，不得大于5毫米，如图所示：

2551刀具与感应圈的距离1-刀具；2-感应圈

感应圈的形状，可按刀具的形式选择，用直径为5~10毫米的紫铜管绕制而成。

焊接过程中，如发现某些地方没有焊料，而有熔渣堵塞或焊料不足时，可先加熔剂将熔渣除去，然后再加焊料，务使焊料均匀分布，填满焊缝。

焊接时，焊料呈现小水波状，说明温度正好合适，就应停止加热。发现冒白烟并带兰烟时，说明温度过高，焊料中的锌已开始挥发。此时，不许再增高温度，否则，在焊层中就会产生气泡，形成气孔，从而影响焊接质量。

焊料熔化后，停止加热，校正一下刀片位置，稍加移动，使焊料分布更加均匀，然后压紧刀片。

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3.7 刀具焊接后进行缓冷，保温及时效处理。

缓冷：是将焊接好的刀具，待焊料凝固后，边焊接边随时将刀杆插入木炭粉、石棉粉或者干砂箱中，使之缓缓冷却。如果是YT15、YT30牌号合金刀具，最好放入150~200oC的保温材料中缓慢冷却。

保温：保温是消除焊接刀具过大的内应力，减少焊接刀具裂纹的重要措施。这时可将成批量刀具置放于250~300oC炉中，保温6~8小时，再使用，其防止裂纹效果更好些。

时效处理：通常对于焊接的大合金刀片，形状复杂的多刃刀具，尤其是铰刀，经粗磨加工后，由于磨削产生内应力的作用，经常发现铰刀、钻头尺寸不稳定，弯曲变形等，对于这种现象，均须应进行时效处理，时效温度控制在150oC左右，随炉保温24小时。若是仍存在此问题，可重复时效处理。

4、 硬质合金刀具的刃磨

欲有效地利用硬质合金刀具，不仅要正确地选择硬质合金刀具材料，刀具结构，而且硬质合金刀具的刃磨也是一个重要工序。它对刀具寿命也有明显影响。刃磨正确的硬质合金刀具，刀片应无裂纹和崩刃。切削刃不应有缺口，表面光洁度应达到极高的等级。刀具的刃磨质量和劳动生产率主要用于刃磨参数的合理选择。

4.1 硬质合金刀具刃磨特点

硬质合金刀具刃磨特点，硬质合金刀具（及其零件）刃磨与其物理机械性能有关。硬质合金的硬度愈高，则韧性愈低，导热性也不良，因而刃磨性亦愈差。

大家知道，硬质合金刀具的刃磨有多种：磨料磨削，化学机械磨削和电加工。磨料磨削法是最常用的方法。但这种方法也有某些缺点。

硬质合金刀具刃磨时出现的缺陷，在采用磨料磨削硬质合金刀具时，由于磨削砂轮选择不当，磨削参数不合理，都可能引起刃磨裂纹。刃磨裂纹按其深度和分布有不同：细小裂纹，肉眼很难分辨的；深度为0.01毫米的较浅裂纹与磨痕的方向垂直的裂纹；深度在0.1毫米的网状裂纹，不经放大镜肉眼就可分辨出来的裂纹。这种裂纹，多半是因采用较大的磨削用量而产生的。前者在精磨时就可以消除，后者就不易消除。此外，硬质合金刀具（刀片）在焊接后，可能有很大的

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剩余应力，造成刃磨时裂纹的形成。如果这种应力在刃磨时没有表现出来，则在使用过程中，也会表现为切削时崩刃。

硬质合金刃磨是用砂轮表面加工硬质合金，在刃磨的瞬间，磨屑产生大量的热量，使硬质合金表面达到很高的温度。根据研究和观察，刃磨时硬质合金表层的温度到达1100~1200℃，而较深层的温度，则远低于刃磨层的温度，并随深度的增加而减小。

由于刃磨时发热的结果，表层产生压应力，而下层则产生拉应力。在温度明显下降和焊接后的剩余应力大的情况下，总的压应力可能超过硬质合金的强度极限，而使硬质合金片表面而产生的裂纹。

4.2 刃磨硬质合金刀具的磨料选择

磨削硬质合金常用的磨料是绿色碳化硅砂轮和金刚石砂轮。随着科技发展，更多的超硬材料刀具是采用金刚石砂轮，其磨削效果及表面质量较前者更为显著。

4.2.1 碳化硅砂轮的选择

碳化硅有绿色和黑色之分。绿色碳化硅所含的杂质较黑色少，磨削性能也较黑色碳化硅高15~20%。在刃磨钨钛钴合金和低钴的钨钴合金时，黑色碳化硅较绿色碳化硅砂轮易产生烧伤的裂纹。刃磨硬质合金时，推荐采用绿色碳化硅砂轮。

根据被加工刀具的材料来选择砂轮。材料的硬度愈高，砂轮的磨粒愈易磨钝。粘结剂应能保持磨粒则磨钝时使磨粒自动脱落而露出新的磨粒。因此，在刃磨硬质合金刀具及零件时，选用的是最软的R级或中软级ZR砂轮。

选用碳化硅砂轮时应注意：

① 砂轮与工件的接触面愈大，砂轮应愈软 ② 在使用细粒度的砂轮时，应选用较软的砂轮

③ 在加工过程中，工件使用机械夹固时，砂轮硬度应较软 ④ 加工时，使用冷却液可以提高砂轮的使用寿命。 4.2.2 磨削用量的选择

在选择刃磨硬质合金刀具的磨削用量时，应注意： ① 保证刃磨表面的粒度符合图纸和工艺条件要求； ② 刀具的切削刃应锐利，平直无缺口；

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③ 刀具表面不应有显微裂纹和粗视裂纹。

在平面磨床上磨削硬质合金零件时的磨削用量：砂轮圆周速度V =15米/秒；f纵=4.0~6.0米/分；f横=1.0~3.0毫米/行程；ap=0.01~0.03毫米。在外圆磨床上磨削时其用量；砂轮圆周速度V =15米/秒；f纵=0.5~1.0米/分；f横=0.01~0.02毫米/行程。

4.2.3 在刃磨硬质合金零件过程应注意事项：

① 防止过热现象。在刃磨硬质合金刀具时，温度高于600℃，刀具就会氧化变色。刃磨过热，容易使硬质合金刀具产生裂纹。所以，刃磨时应尽量防止发生过热。使用冷却液，可以消除过热，但冷却液的供给必须充足，切忌断续或点滴供给，直至刃磨过程结束时，才能停止供液。

② 应及时修砂轮。为了尽量减少或尽可能散掉磨削热量，对刃磨性能差的高钛、低钴、超细晶粒合金刀具，除采用很小的刃磨压力外，还应保持砂轮良好的磨削性能，故应及时勤修砂轮。在刃磨时，如声音很响，磨削面发光时，说明砂轮已经磨钝，应用砂轮修整进行修整后，才继续使用，否则也会使刀片产生裂纹。

③ 刃磨时用力不宜猛。若用力过猛，砂轮与刀具的摩擦力增大，刀具的温度就会急剧升高，甚至发红，引起合金爆裂。

④ 刃磨硬质合金刀具时，应使刀体部分先接触砂轮，然后再磨合金部分，其后再精磨刃口的磨削方法。退刀时则应先使合金刀片部分离开砂轮，这样可不致将磨好的刀刃被砂轮打坏。

⑤ 硬质合金的刃磨，要经过粗磨和精磨。粗磨采用的砂轮粒度为36~46，精磨则采用粒度为80~100的砂轮。无论是粗磨或精磨，砂轮的轴向串动和径向跳动均应调整后好，以防损伤刀具和崩刃。

4.3 金刚石砂轮磨削硬质合金及其超硬材料刀具

金刚石砂轮是目前磨削硬质合金、陶瓷、立方碳化硼等高硬刀具材料的最好工具。

4.3.1 金刚石砂轮磨结构与种类

金刚石磨轮结合体由非金刚石层与金刚石层组成。由于用途不同，可分金属

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结合剂，树脂结合剂和电金属结合剂三种。金属结合剂金刚石砂轮使用寿命和生产率较高，多用于粗磨；树脂结合剂砂轮，具有较好的抛光性能，用于精磨；电镀金属结合剂易制造特小、特薄和其他异形面的金刚石磨轮，常用于小孔和异形加工面磨削及高硬度材料切割。 4.3.2 金刚石砂轮的选择

① 金刚石磨料的选择，人造金刚石磨料性能好，磨轮消耗少，但不适于大负荷磨削；天然金刚石磨削性能较人造金刚石差，砂轮消耗大，但可采用比人造金刚石砂轮更大的磨削用量，用青铜结合剂时，其发热量大，磨削性能差。

② 粒度的选择：不同粒度的砂轮磨削工件光洁度不同。磨削时，砂轮的消耗也不同。树脂结合剂砂轮，用人造金刚石做磨料时，以80#~150#粒度的消耗量最低；用天然金刚石做磨料时，则以120#~150#的消耗最少。青铜结合剂磨轮，用人造金刚石做磨料时，以80#粒度磨轮的消耗最低。

③ 硬度的选择 ：只有树脂结合剂的金刚石磨轮，才有“硬度”这一特性，一般采用精磨砂轮硬度高或者更高级。

④ 浓度的选择： 金刚石浓度系指金刚石料层内，每一立方厘米体积中含有金刚石的重量。一般常用的浓度等级有150%、100%、75%、50%和25%等五种。按规定，所谓100%浓度，就是料层内每一立方厘米体积中，含有4.39克拉重的金刚石；50%浓度就是料层内每一立方米体积中。含有2.20克粒重的金刚石，其余以此类推。

高浓度金刚石砂轮，保持砂轮形状的能力强，而浓度低的砂轮磨削时，金刚石的消耗低。至于采用何种浓度，应根据需要来选择。树脂结合剂砂轮，用人造金刚石做磨料时，以50%浓度磨削效果最好。如果要求砂轮能较好的保持形状，则需采用较高的浓度。例如，采用天然金刚石做磨料时，则以25%浓度的效果最好。

⑤ 结合剂的选择： 树脂结合剂金刚石砂轮的磨削效率高，加工表面光洁度好，砂轮容易修整，使用中砂轮不易堵塞。但它不适于大负荷磨削，仅适用于精磨工序，有时也适于半精磨工序。

青铜结合剂金刚石砂轮，磨削效率不如树脂结合剂金刚石砂轮，但砂轮的使用寿命长，可以承受较大负荷的磨削，一般用半精磨，有时也用于粗磨工序。金刚石砂轮用于刃磨硬质合金刀具、量具、冲压模具及其他制品时的性能选择见附

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表所示。

表 2-4 金刚石磨轮性能选择

被加工硬质合金 工具名称 车刀 端面铣刀 扩孔钻 铰刀 拉刀 车刀 端面铣刀 扩孔钻 铰刀 拉刀 端面铣刀 扩孔钻 研磨 铰刀 拉刀 冲磨零件 千分尺 研磨 阴模模孔 轧辊 冲磨零件 内卡尺 细磨 阴模模孔 轧辊 Ra0.08 Ra0.04 240～280 M20～M10 Ra0.16 Ra0.32 Ra0.08-Ra0.04 Ra0.08 100～120 220～240 280～M23 M28 树脂 50 50 金属 树脂 100 50 50 50 Ra0.16 Ra0.16 Ra0.32～Ra0.16 Ra0.32～Ra0.16 240～280 240～280 220～240 240 树脂 精磨 粗磨 加工特征 要求粗糙度 Ra0.63 Ra0.63 Ra0.63 Ra0.63 Ra0.63 Ra0.32～Ra0.16 Ra0.32 Ra0.32 Ra0.32～Ra0.16 Ra0.32～Ra0.16 Ra0.32 Ra0.32 粒度 120～100 120～100 120～100 120～100 120～100 240～320 240～320 240～320 240～320 240～320 220～240 220～240 树脂 50 50 50 50 树脂 金属 金刚石磨轮特征 结合剂 浓度，% 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50

4.4 金刚石砂轮磨削用量选择

金刚石砂轮磨削硬质合金及超硬材料。其磨削方式有两种。一是采用CNC

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五轴联动磨削整体硬质合金刀具，根据刀具结构形状及规格尺寸，编制磨削加工程序，输入机床控制系统进行磨削，是目前最先进磨削方法，正在广泛的应用。另一种磨削方法，是在普通磨床上附加各种专用夹具，磨削各种刀具。虽然与前者的先进性可靠性有不可比拟的差距，但仍可磨削精度较高，适用性较好的刀具。

特将金刚石砂轮与磨削用量选择推荐如下，见表2-4，表2-5，表2-6所示。

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表2-5 金刚石磨轮刃磨、精磨硬质合金刀具的磨削用量

刀 具 磨削面 工序 名 称 硬质前面 合金后面 车刀 硬质合金端面铣刀 整体硬质合金铣刀 前面 后面 精磨 树脂 240～280 50 30～35 前面 1.0～1.5 后面 精磨 树脂 研磨 金属 刃磨 金属 240～320 150～220 100～120 50 100 100 30～35 25～30 25～30 1.0～1.5 1.0～0.02 0.75～1.0 0.01 1.0～0.02 0.75～1.0 0.01 精磨 树脂 刃磨 金属 240～320 100～120 50 100 30～35 25～30 刃磨 金属 100～120 100 25～30 1.0～1.5 1.0～0.02 0.75～1.0 0.01 0.05～0.75 0.005 刃磨 金属 100～120 50 25～30 结合剂 粒度 浓度% 米/分 米/分 毫米/转 米/分 毫米/转 米/分 毫米/转 速度 ∮纵 ∮横 ∮纵 ∮横 ∮纵 ∮横 金刚石砂轮特性 磨削 Ra0.63 Ra0.32 Ra0.16 表面粗糙度要求 69

硬质合金扩孔钻 硬质前面 合金后面 铰刀 整体硬质合金拉刀 前面 后面 前面 后面 研磨 金属 刃磨 金属 150～240 100～120 100 100 25～30 25～30 1.0～1.5 1.0～0.02 0.75～1.0 0.01 精磨 树脂 研磨 树脂 刃磨 金属 精磨 树脂 研磨 树脂 刃磨 金属 240～280 240～280 100～120 240～320 240～280 100～120 50 50 100 50 50 100 30～35 30～35 25～30 30～35 30～35 25～30 1.0～1.5 0.01～0.02 1.0～2.0 0.01 0.05～0.75 0.01 1.0～1.5 1.0～0.02 0.75～1.0 0.01 0.5 0.005 精磨 树脂 240～320 50 30～35 注：（1）表中所列磨削用量需采用冷却液，刃磨时冷却液的供给量为3~4升/分，研磨时为5~8升/分； （2）在没有冷却液供给设备的条件下，则采用树脂结合剂金刚石磨轮，同时降低纵向和横向进刀量一半； （3）表中所列的刃磨及精磨的磨削用量，是在金刚石磨轮与刀具的接触面积为30~40毫米2的条件下使用的； （4）提高金刚石磨轮（树脂结合剂）速度，可以改善加工表面的光洁度；

（5）上述磨削用量适于YG6、YG8、YT5、YT14、YT15合金切削刀具的磨削加工。在磨削YG3、YG6X、YT30、YW以及YN10

等合金刀具时，纵向及横向走刀需降低25~30%，以防止显微镜裂纹产生。

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表2-6 金刚石磨轮磨削硬质合金零件的磨削用量

进给量 磨轮速度 磨削类别 要求磨削粗糙度 金刚石磨轮粒度 结合剂 米/分 米/分 Ra1.25 Ra0.63 Ra0.32 磨平面 Ra0.16 Ra0.08 Ra0.04 Ra1.25 100～120 100～120 150～220 240～280 320～M28 M20～M10 100～120 金属 金属 树脂 树脂 树脂 树脂 金属 25～30 25～30 30～35 30～35 30～35 30～35 25～30 5.0 4.0 3.0 3.0 3.0 2.0 0.5 毫米/转 0.5 0.5 0.5 0.5 0.3 0.3 2个行程 0.0075～0.01 Ra0.63 磨外圆 Ra0.32 150～220 树脂 30～35 0.5 5个行程 Ra0.16 240～280 树脂 30～35 0.5 0.0075～0.01 10～15 100～120 金属 25～30 0.5 3个行程 0.0075～0.01 10～15 10～15 0.03 0.03 0.02～0.03 0.01 0.005 0.003～0.005 0.0075～0.01 10～15 纵向 横向 毫米 米/分 磨削深度 工件转速 71

9个行程 0.0025 Ra0.08 320～M28 树脂 30～35 0.5 9 个行程 0.0025 Ra0.04 M20～M14 树脂 30～35 0.3 15 ～27个行程 0.0025 Ra0.02 M14～M10 树脂 30～35 0.3 15 ～27个行程 0.0075～0.01 Ra1.25～Ra0.63 100～120 金属 25～30 1.0 3个行程 0.005～0.0075 Ra0.32 磨内圆 0.005～0.0075 Ra0.16 240～280 树脂 30～35 0.5 9 个行程 0.005～0.0075 Ra0.08 Ra0.63 磨端面 Ra0.32 180～240 树脂 30～35 61 320～M28 100～120 树脂 树脂 30～35 25～30 0.5 15 个行程 每分行程45～手动 0.01～0.02 0.02～0.03 25～50 25～50 150～220 树脂 30～35 0.5 5个行程 25～50 20～30 30 30 20～30 72

注：（1）表中所列磨削用量，均采用冷却液；

（2）表中所列磨削用量，适用于YG20,YG25硬质合金，使用外圆磨床也可

用以磨削YG8和YG15合金零件；

（3）表中端面磨削纵向进给量单位为“行程/分”。

5、 硬质合金刀片槽形研发与应用

刀具槽形是切削加工过程中最活跃的因素，对改善切削性能，进给量，切削深度和断屑，排屑流畅发挥重要作用。

断屑槽形是根据被加工材料，加工作业工序而设计的。有的工件材料属于长切屑材料，短切屑材料，硬材料以及软材料；又分连续切屑还是间断切屑；在加工作业工序方面是粗加工，半精加工还是精加工，甚至是超精加工，都须采用不同参数的槽形；同时在使用方面又涉及机床功率精度、工件形状和工具系统刚性等都会影响刀片槽形的选择和切削效果。

为了充分发挥刀片槽形在切削中的作用，根据目前我国实际情况，现有刀具结构分有现代可转位刀具、早期推广的GB标准机夹可转位刀具和传统的焊接式刀具三种类型。因此，除重点介绍现代可转位刀片槽形，同时还要对其它两种刀片槽形和刃磨方法也进行些介绍。

5.1 现代可转位刀片槽形

现代可转位刀片槽形设计是根据被加工材料、切削作业，匹配合理的结构几何参数及适合的切削用量等，做到完美的结合。为便于选择适用刀片槽形，并以瑞典山特维克公司刀片槽形为例，较系统的介绍车削（镗削）刀片槽形的应用范围。

5.1.1 负前角刀片形状的槽形

可转位负前角刀片指的是刀片后角为零度，主要用于外圆、端面和仿形车削。下面以被加工材料类型推荐刀片槽形的应用参数。 ① 加工钢材用的刀片槽形

精 加 工：选用PF,f=0.07 ~ 0.5mm / r，αp=0.3~ 1.5mm 半精加工：选用PM,f=0.1 ~ 0.65mm / r，αp=0.4~ 8.6mm 粗 加 工：选用PR,(双面槽)f=0.2 ~ 1.0mm / r，αp=0.7~ 15mm

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粗 加 工：可用PR,(单面槽)f=0.2 ~ 1.2mm / r，αp=0.7~ 12mm 重力切削：可用HR,(单面槽)f=0.5~ 1.2mm / r，αp=2.4~ 17mm 重力切削：可用31 ,(单面槽)f=0.4~ 1.5mm / r，αp=3.0~ 16mm 重力切削：选RCMX(圆刀面)f=0.25 ~ 3.2mm / r，αp=2.5~ 8.0mm 半精加工和粗加工：选用RNMG-GM,f=0.2 ~ 0.5mm / r，αp=1.5~ 2.5mm 精 加 工： TNMG-R/L-K（前窄后宽槽形），f=0.14 ~ 0.35mm / r，αp=0.7~ 5mm 精至半精加工：车削钢和不锈钢，KNMX-R71, f=0.2 ~ 0.7mm / r，αp=1~ 6mm 精至半精加工：车削钢和不锈钢，KNUX-R11, f=0.2 ~ 0.7mm / r，αp=1~ 8mm 注：两种刀片槽形的区别，R71系前窄后宽，刃带为0.3 mm，前角12°。R11系槽形等宽切削刃0.22 ~ 0.26 mm为负值，前角大刀尖角为24°，切削刃15°。 ② 通用刀片槽形加工钢、铸铁和不锈钢

精 加 工：车削选用WF，f=0.05 ~ 0.6mm / r，αp=0.3~ 4.0mm 半精加工：车削选用WF，f=0.15 ~ 0.7mm / r，αp=0.5~ 6.5mm 粗 加 工：车削选用WR，(单面槽)f=0.3 ~ 1.3mm / r，αp=0.8~ 6.7mm 超精加工：车削可用QF,，f=0.07 ~ 0.4mm / r，αp=0.2~ 2.5mm 半精加工：车削可用QM,，f=0.18~ 0.65mm / r，αp=1.0~ 6.0mm ③ 加工不锈钢刀片槽形

精 加 工：车削选用MF，f=0.05 ~ 0.4mm / r，αp=0.1~ 1.5mm 半精加工：车削选用MM,f=0.12 ~ 0.65mm / r，αp=0.5~ 8.5mm 粗 加 工：车削选用MR,(双面槽)f=0.15~ 1.0mm / r，αp=2.0~ 11.4mm 粗 加 工：车削不锈钢、钢，MR(单面槽) f=0.2 ~ 1.4mm / r，αp=0.7~ 15mm ④ 切削灰口铸铁和球墨铸铁

精 加 工：车削选用KF，f=0.08 ~ 0.35mm / r，αp=0.2~ 2.5mm 半精加工：车削选用KM，f=0.15 ~ 0.7mm / r，αp=0.2~ 9mm 粗 加 工：车削选用KR，f=0.19~ 0.85mm / r，αp=0.4~ 14mm

粗 加 工：车削KMA-KR(平面式无槽) f=0.1 ~ 1.19mm / r，αp=0.2~ 12mm ⑤ 加工钛合金、高温合金和不锈钢

精 加 工：车削选用-NGP槽形，带有正刃倾角10°，正前角12°f=0.06 ~ 0.25mm / r，αp=0.1~ 1.3mm

半精加工：车削选用SMA1, f=0.13~ 0.35mm / r，αp=0.5~ 1.5mm

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A2在主切削刃方向易增加小的主偏角提供更高的抗沟槽磨损能力。 A2 f=0.13~ 0.35mm / r，αp=0.5~ 2.5mm 粗加工-车削选用SR, f=0.25 ~ 0.4mm / r，αp=2~ 9mm

半精-粗加工高强度钢和不锈钢带有波形段作用的SM槽形f=0.1~ 0.65mm / r，αp=0.5~ 7mm

5.1.2 正前角带7°后角刀片形状槽形的应用

正前角可转位刀片其特征是刀片后角为7°和11°，用于外圆内孔车削（镗削）和仿形车削作业。同样是以被切削材料种类划分： ① 加工钢材用刀片槽形

精 加 工：用代号为PF,f=0.1 ~ 0.3mm / r，αp=0.5~ 2.0mm 半精加工：用代号为PM,f=0.1 ~ 0.35mm / r，αp=0.2~ 4.5mm 粗 加 工：用代号为PR, f=0.1 ~ 0.35mm / r，αp=0.2~ 4.5mm 精 加 工：用VCEX-R/L-F, f=0.05~ 0.30mm / r，αp=0.05~4mm

精加工车削（镗削）TCGT-R/L-K： f=0.03~ 0.25mm / r，αp=0.1~ 1.5mm 精加工车削（镗削）TCGX-WK带有修光刃作用，f=0.05~ 0.3mm / r，αp=0.2~ 4.0mm

其中后三种也适用于加工不锈钢。 ② 加工钢，不锈钢和铸铁通用性槽形

精 加工：选用UF，f=0.05 ~ 0.15mm / r，αp=0.2~ 1.5mm 半精加工：选用UM，f=0.10 ~ 0.30mm / r，αp=0.3~ 4.0mm 粗 加 工：选用UR，f=0.10 ~ 0.50mm / r，αp=0.5~ 4.0mm 半精加工：用RCMT刀片，f=0.05~ 3.5mm / r，αp=0.5~ 13mm 精 加 工：选用WF，f=0.05 ~ 0.5mm / r，αp=0.3~3.5mm 半精加工：选用WM，f=0.1 ~ 0.6mm / r，αp=0.5~ 4.0mm 注：⑴UM、UR槽形并适于加工耐热合金

⑵WF、WM槽形带有修光刃的新型槽形。

③ 加工灰口铸铁、球墨铸铁

精 加 工：用槽形KF，f=0.05 ~ 0.30mm / r，αp=0.05~ 2.0mm 半精加工：用槽形KM，f=0.10 ~ 0.35mm / r，αp=0.2~ 4.5mm 粗 加 工：用槽形KR，f=0.10 ~ 0.45mm / r，αp=0.8~ 5.0mm

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中等负荷加工用-CMW-BMW无槽形刀片， f=0.05 ~ 0.3mm / r，αp=0.1~4mm ④加工耐热合金、钛合金刀片槽形

用于精至中等负荷车削，采用圆形刀片SM槽形，前角15°R型槽底，带有负倒棱15°x0.1mm。用可靠性强的牌号S05F和H13A合金，有利于延长刀具寿命。f=0.15 ~ 2.0mm / rev，αp=0.3~ 6.5mm。 ⑤加工铝合金及有色金属材料

加工这类材料最好是选用（PCD）金刚石刀片，山特维克槽形代号为AL，大前角25°，刃口锋利，f=0.05mm / r，αp=0.1~ 7.0mm，V=高达2500m/min。

5.1.3 正前角带11°后角可转位刀片槽形的应用

精车（镗削）钢件用PF, f=0.03 ~ 0.25mm / r，αp=0.05~ 2.0mm 半精加工（镗车）钢件用PM，f=0.1 ~ 0.4mm / r，αp=0.2~ 3.5mm 精车（镗削）不锈钢用MF，f=0.03 ~ 0.2mm / r，αp=0.10~ 2.0mm 半精车（镗削）不锈钢用MM, f=0.10~ 0.25mm / r，αp=0.20~ 3.5mm 精车（镗削）灰口和球墨铸铁用KF，f=0.03~ 0.20mm / r，αp=0.1~ 2.0mm 半精车（镗削）灰口和球墨铸铁用KM, f=0.1~ 0.4mm / r，αp=0.2~ 3.5mm 此外，关于专用可转位铣刀片，钻头刀片，仿型切削刀片及切槽，切断刀片槽形见各厂家资料所示。

现代可转位刀片在许多国家都有自己的槽形系列，为选用方便专门汇编《五国十厂刀片槽形对照》见表2-7，2-8所示。

表2-7 部分公司负前角可转位刀片断屑槽对照表

ISO分类 分组代号 DF 切削范围 钻石 株洲 自贡 764 山特 维克 肯纳 公司 伊斯卡 公司 三菱 公司 东芝 公司 住友 公司 山高 公司 黛杰 公司 超精加工 PF P 精加工 QE QR DF WR ZPS QF MG UF. FF SF PK※ FS. FS C. SA SH 01※ TF 17. ZF NS. 27 TS. AS SU. LU SX MF2 PF. UR UA. UT FA. FL FF1 ZPF PF MF. WF LF FN NF WG 76

WM PM ZPM QM SM ZPR PR MG MN FW MW 半精加工 PM DM DR －31 DR －31 DF TF PP MV MA MH GH HZ HX HV FS MS ES GH HZ 全周 全周 无断屑ZM NM TM TH 57 66 TU SS SA. SM S CM 33. 全周 GU UG UX GUW MP HG HP SU EX. UP MP UZ UX 无断屑槽 UP SU※ MF3 M3 M5 MR7 R4. R6 R7 RR9 M5.MR7 56. R6 PG UB 粗加工 UD. GG 强力切削 精加工 M ZPQ QR. PR HR MF MM QM MR KF WM KM QR KR FL. AL ONGP※ 23 MR RM. RH K. FP P. MP RP 全周 UN TNM NR. NM TF. PP UC ZMF ZMM ZMR ZMQ ZKF ZKM SF SG 半精加工 DM 重切削 精加工 DR DF PM NGA※ NGA※ K 半精加工 重切削 非铁金属ZKR 槽 FJ※ MJ※ GJ N RCMX MS K※ ONGP※ PP PP SA MF1※ M1 LP. GS LP 切削 精加工 PF DM PM RCMX UR NGA※ S 半精加工 粗加工 精加工 H 半精加工 粗加工 (PCB. PCD) NGA※ (CBN) NGA※ ※ 外周磨削型

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表2-8 部分公司正前角可转位刀片断屑槽对照表

ISO分类 分组代号 超精加工 HF UF. PF WK※ 11. UF LF SF PF FW SM.14. 17 R/L RF. LF 23. PM. 24 SS※ FV. SW FV. SQ FV SV 01※ PF. PS FP. SU KS. FW FP. FK SU. SK W. FW FX. FY MU 无断屑槽 1g 无断屑槽 无断屑槽 无断屑槽 GT－HP GT－LF LF※ AS R/L－F FJ※ AG SC※ F2 FT FF1 F 切削范围 株洲 钻石 自贡 764 山特 维克 肯纳 公司 伊斯卡 公司 三菱 公司 东芝 公司 住友 公司 山高 公司 黛杰 公司 精加工 P HF HPF WF UF PF W－F1 FT 半精加工 HM 粗加工 精加工 M HR HF HPM UM PM PR. UR MF MM KF KM KR AL MF MV HPR HMF HMM HMR HKF HKM HKR MW MW SV MV 半精加工 HM 粗加工 精加工 HR HF HM HR LH K 半精加工 粗加工 精加工 N 半精加工 LH 粗加工 精加工 LH HF S 半精加工 HM 粗加工 精加工 HR HF (CBN) HM (CBN) HR H 半精加工 粗加工 ※外周磨削型

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5.2 GB标准机夹可转位刀片断屑槽形的应用

GB标准机夹刀片是七十年代我国自行开发的规格系列，断屑槽形基本上是从焊接刀具移植过来的，品种规格少，只限于国内普通机床使用。对槽形特征，适用作业，切削范围等在样本中没有做介绍，目前，这类刀片仍在继续应用中，，故较详细介绍其使用范围见表2-9所示。

表2-9 机夹可转位刀片断屑槽形使用范围

序号 槽型代号 槽型特征 适用作业 切削范围 f (mm/r) ap (mm) 属半封闭断屑槽，前角为20°1 A 左右，适于切削用量变化不大的外圆车削 主要用于钢材及各2 B 该槽型为前宽后窄外斜式半封闭槽型，适应不同的吃刀深度 属半封闭断屑槽，前角为20°3 C 左右，车削径向切削力较小，适用系统刚性较差的加工条件 属前宽后窄半封闭断屑槽，切削4 D 较轻快，排屑流畅，多是管形或锯形螺旋切屑 5 E 属封闭式通槽，刀片本身带有正主要用于半精加工刃倾角，切削力较小 属半封闭断屑槽，带有6°正刃6 F 倾角，切削力较小，排屑流畅 和精加工 主要用于钢材的半精加工和精加工 0.1~0.5 0.05~6.0 0.1~0.6 1.0~6.0 主要用于钢材的半精加工和精加工 0.15~0.8 2.0~8.0 精加工和精加工 种硬材质的半精加0.1~0.6 工和精加工 主要用于钢材的半0.08~0.5 1.0~5.0 1.0~6.0 主要用于钢材的半精加工 0.15~0.6 1.0~6.0 7 G 该槽型无反屑角，适用于铸铁件主要用于铸铁的半加工 属开启式通槽，前角20°左右，8 H 切削力较小，适用于端面外45°75°车刀。CH为80°，MH为85°菱形 主要用于钢材以及其它塑性材料的半0.1~0.6 精加工和精加工 0.5~6.0 精加工和精加工 0.15~0.6 1.0~6.0 79

属前窄后宽内斜式半封闭槽型，小吃刀量较小时，靠刀尖较窄的9 J 槽宽断屑，当吃刀量较大时，槽型加宽，断屑范围也随着加宽，尤其是端面车削断屑效果较好 槽型为等宽的封闭式槽型，切削主要用于外圆、端10 V 刃强度较好，断屑范围较宽，是面、内孔的精加工，0.05~1.2 最常用的一种粗加工槽型 M型为两级封闭式断屑槽，刀尖11 M 角为82°多用于吃刀量变化较大的仿形车削 加工中均采用负前12 N 无断屑槽型 角，进行淬硬钢和冷硬铸铁的精及半精加工 槽型为封闭式三级断屑槽型，断用于切削用量变化13 W 屑范围较宽，在进给量和吃刀量较大，机床刚性较好很小时也能获得良好的断屑效的场合，主要用于半果，但切削力较大 该槽型类似于H型槽，则槽为14 L 前宽后窄，适合于钢材的切削加主要用于粗车 工，断屑范围较宽 槽型为前宽后窄外斜式半封闭15 Y 主要用于半粗加工 槽型 槽型为前宽后窄的变截面半封闭式槽型，并带有正刃倾角，因主要用于钢材的粗16 U 此切削变形小，切削力较低，排加工 屑流畅 0.25~1.0 2.0~8.0 0.25~1.0 2.0~8.0 0.2~0.8 2.0~8.0 精加工和精加工 0.08~0.6 0.5~6.0 0.05~0.6 0.5~3.0 主要用于半精加工 0.2~0.6 1.5~6.0 半精加工和粗加工 0.5~10.0 主要用于半精车和精车 0.1~0.6 0.5~6.0 5.3 传统焊接式车刀断屑槽型刃磨技术

推广焊接车刀断屑槽形的设计技术。长期以来，焊接车刀基本上是操作人员自磨自用，由于有的操作人员实践经验丰富,磨刀技术水平高,自磨刀具使用起来得心应手。但目前又遇到有些操作人员不懂磨刀技术，刀具切削效果差，消耗量

80

大等问题。所以再次把很早以前金切工作者从生产实践中总结出来焊接刀具断屑槽形设计与磨刀技术向社会推广应用。

5.3.1、刀具槽形结构与选择

a）直线圆弧形 b）折线形 c）全圆弧形

直线圆弧形及折线形卷屑槽适用于切削碳素钢、合金结构钢、工具钢等，一般前角在γ0 = 5°~ 15°范围内；当切削紫铜、不锈钢等高塑性材料时，前角需增大至γ0 = 25°~ 30°，此时为了提高切削刃强度和避免因槽形太深而造成的堵塞现象，宜采用全圆弧形卷屑槽。

5.3.2、槽宽W参数，一般说，卷屑槽槽宽W狭，则切屑卷曲半径小，断屑容易。槽宽的选择，应考虑到工件材料的性质，进给量f等因素。工件材料的塑性韧性好、进给量小，则W应适当取小些。粗略地说，切削中碳钢时，宜取W ≈ 10f ；而切削合金钢时，宜取W ≈ 7f。

5.3.3、槽底半径R或槽底角θ的参数，R或θ对切屑卷曲半径有一定影响。R或θ愈小，切屑卷曲半径也愈小。在中等切深（αp = 2 ~ 6毫米）下，对直线圆弧形卷屑槽宜取R =（0.4 ~ 0.7）W；对折线形卷屑槽宜取θ = 110 ~ 120°；至于全圆弧形卷屑槽，槽底半径R与前角γ0及槽宽W之间的关系可按下式确定：R = W / 2Sinγ0。

5.3.4、槽型斜角（η）有三种形式：即外斜式，平行式和内斜式。

γ0 γ0

γ0

81

てWWWてa)外斜式b)平行式c)内斜式

外斜式卷屑槽，使切屑易于翻转到车刀后刀面而形成弧形切屑，断屑效果较好，但当切屑深度较大时，容易堵屑及打刀。故外斜式卷屑槽通常适用于中等切深的车刀，斜角可按工件材料来选择：中碳钢 η=8~10°；合金钢η=10~15°；不锈钢 η=6~8°。

平行式卷屑槽，一般适用中等以上的切深切屑中碳钢或低碳钢，切屑大多是在工件切屑表面上折断成弧形切屑。

内斜式卷屑槽若与λs=3~5°的正值刃倾角配合作用，易形成圆柱螺旋切屑，切屑较平衡。但适用的切屑用量范围较窄，主要用于切屑深度变化较大的场合，通常可取η=8~10°。

5.3.5、不同切屑作业及钢材种类的卷屑槽参数

中等切深下切削低碳钢或中碳钢的卷屑槽参数

槽 形 槽底半径R（毫米） 槽底角θ 斜角η 切屑深度ap（毫米） 1~3 2~5 3~6 进给量f（毫米/转） 0.2~0.5 0.3~0.5 0.3~0.6 直线圆弧形 （0.4~0.7）W — 折线形 — 110~120° 平行式η=0°或外斜式η=8~10° 槽宽W（毫米） 平行式 3~3.2 3.2~3.5 4~4.5 外斜式 3.2~3.5 3.5~4 4.5~5 注：表列参数适用于用硬质合金车刀，以中等切深及中等进给量

82

（ap1~6毫米，f0.2~0.6毫米/转）切削低碳钢及中碳钢。

中等切深下切削合金结构钢或工具钢的卷屑槽参数

槽形 槽底半径R(毫米) 斜角τ 切屑深度ap（毫米） 1~3 2~5 3~6 进给量f（毫米/转） 0.2~0.5 0.3~0.5 0.3~0.6 直线圆弧形外斜式卷屑槽 (0.3~0.5)W 10~15° 槽宽W（毫米） 2.8~3 3~3.2 3.2~3.5 注：表列参数适用于硬质合金车刀，以中等切深及中等进给量 （ap1~6毫米，f0.2~0.6毫米/转）切削合金结构钢及工具钢。

大切深下切削碳素钢或合金钢的卷屑槽参数

在重型车床上用大切深（ap<10毫米=和大进给量（f=0.5~1.2毫米/转）切削钢件时，为防止打刀及切屑切溅，应将卷槽槽底圆弧半径加大，卷屑槽的参数选择如下：

W=10s

R=（1.2~1.5）W η=0~6°

若采用折线形卷屑槽，或利用压板来形成卷屑槽时，槽底角θ应增大至 θ=125~135°。

83

ηWbγ1θγ0γaRrγ01利用压板形成的大切深卷屑槽

大切深车刀卷屑槽

小切深下切削钢件的卷屑槽参数及断屑范围

在ap=0.2~1毫米的小切深下切削钢件,卷屑不宜太宽，即可采用平行式和外斜式小切深卷屑槽。其刀具角度：前角（γ0）平行式为12~15°，外斜式应大些在22°左右，主编角Kr=90°，λs=0°。 卷屑槽应用较细金刚石砂轮磨制。 槽形参数见表所示：

br1RWh

84

槽形参数 槽边距主刃的距离(即倒角棱宽度br1) 槽宽W 槽长L 槽端距副刃的距离C 槽形圆弧半径R 槽深h 断 屑 范 围 br1（毫米） W（毫米） R（毫米） 计算公式 br1≈f，f—进给量 W=（4~4.5）s L>ap，ap—切削深度 C≤ap/5 R=（0.7~1.0）W h=0.2~0.3 形成宝塔状发条形切屑的进给量范围（毫f米/转） 0.2 0.3 0.4 0.9~10 1.3~1.4 1.8 0.6 1.2 1.8 0.16~0.24 0.28~0.33 0.3~0.4

6、刀具几何角度的作用及选择

在金属切削加工中，刀具几何参数对刀具的切削性能影响较大，因为切削力的大小，是否产生振动、刀具寿命和工件表面质量等都与刀具的几何形状有关。必须根据被加工材料的性能、加工特征、切削用量和刀具磨损特征，选择适宜的刀具几何参数。

6、1 前刀面形状的选择

前刀面的形状是根据不同的被加工材料和切削作业设计的，大体有如下形式，见表6-1

85

表6-1、刀具前面形状及用途 前面形状 =(-5°)～0°简 图 用 途 适于加工钢材用的各种类型车刀。γ01— 带倒棱 平前面 bγ1γ倒棱角度，bγ1—倒棱宽度 0γ01 =(-5°)～0°bγ14～5.15适于钢材车削和镗削，磨有断屑槽，保证断屑 γ0带倒棱圆弧前面 r=γ010.1-0 无倒棱平α0适于加工铸铁、耐热钢、合金等，进给量γ0小于0.5毫米 前面 负倒棱平前面 γ0适于高强度钢材的粗车、粗镗及有杂质夹层表皮的铸钢件带有冲击的车削 86 γ0适于钢材粗车，进给量大于1.5毫米 A-A 刀尖倒棱平前面 A-A 6、2 刀具前角γ0的作用和选择 前角γ0如图所示，与切屑的形成有重要关系。 工件切屑γα00 图6-1 刀具前角，γ 0 前角作用（γ0）：前角大，切削层的塑性变形小，刀—屑摩擦阻力小，切削力和切削热可降低；但前角过大，则切削刃和刀片强度降低，散热条件恶化，刀 87

具耐用度下降。前角较小，切屑变形和切削力增大，增加了摩擦力，同样降低刀具耐用度。前角的大小与其它几何参数一样，应依加工要求，合理选择。 前角的选择原则:

①工件材料的强度、硬度愈低，塑性愈好，应取较大的角；加工脆性材料（如铸铁）或刀屑接触长度短的材料（如钛合金）时，应取较小前角；加工特硬材料(如淬硬钢、冷硬铸铁等)甚至可取负值的前角。 ②刀具材料的抗弯强度及韧性愈高，可取较大的前角。 ③断续切削或粗加工有硬皮的钢、铸铁时，应适当减小前角。但如果此时有较大的负刃倾角配合，仍可取较大的前角，以减小径向切削力。 ④高速切削时，前角对切屑变形及切削力的影响较小，可取较小的前角。 ⑤成形刀具的前角应根据具体加工要求来选择。 刀具磨损主要在后面时，被加工材料强度愈大，前角应愈小。刀具磨损主要在前面时，采用正前角，只有被加工材料强度硬度特别高时，才采用负前角，或正前角负倒棱，如图6-2所示。倒棱宽度推荐数值见表6-2。 bγ1γ01γ0 图6-2 正前角负倒棱 γ0—前角；γ01—倒棱角度；br1—倒棱宽度 表 6-2 倒棱宽度推荐数值 加工类别 粗车及粗镗 精加工 倒棱宽度，br1（毫米） 0.4～1.2 0.2～0.3 88 6、3 刀具主后角α0（副后角α’0）的作用与选择

后角的作用：主要减小刀具的后刀面或副后刀面与工件之间的摩擦。但后角过大，会减弱切削刃强度，并恶化散热条件，使刀具耐用度下降。

主后角的选择与切削条件和被加工材料有关。 α0' 图6-3 刀具后角α 0 ① 精加工时，切削厚度薄，磨损主要发生在后刀面，宜取较大后角；粗加工时，切削厚度大，负荷重，前、后刀面均要发生磨损，宜取较小后角。 ② 多刃刀具切削厚度较薄，应取较大后角。 ③ 被加工工件刚性差（如细长轴或薄壁工件）时，应取较小后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少或消除振动。 ④ 工件材料较软、粘、加工硬化倾向大、弹性模量小时，后面摩擦严重，则取较大后角；工件材料硬度、强度高，为保证刃口强度，宜取较小后角。但对加工硬材料的负前角刀具，后角应稍大些，以便刀刃易于切入工件；加工脆性材料，负荷集中在刃口处，宜取较小后角。

⑤ 尺寸刀具（如内拉刀、铰刀等）宜取较小后角，以免重磨后刀具尺寸变化太大。

⑥ 对进给运动速度较大的刀具（如螺纹车刀、铲齿车刀等）后角的选择应充分考虑到工作后角与标注后角之间的差异。

⑦ 铲齿刀具（如成形铣刀、滚刀等）的后角要受到铲背量的限制，不能太大，但要保证侧刃后角不小于2°。

硬质合金刀具的主后角一般为6°～12°。加工耐热钢和不锈钢时，为了提高刀具的使用寿命，主后角可增大到15°，并在刀尖上作一负倒棱，以便在刀具主后角增大后，不致使刀尖强度减弱。根据不同的加工材料和进给量，推荐的主后角数值见表所6-3示。

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表 6-3 硬质合金刀具主后角的推荐数值

主后角，α0 被加工材料 进给量，f＜0.25 碳素钢及合金钢，ζ延性黄铜 碳素钢及合金钢，ζ可锻铸铁HB＜160 碳素钢、合金钢及钢铸件ζbb=78～119bb=49～78bb＜49进给量，f＞0.25 10° 10° 8° 8° 8° 6° 6° 公斤／毫米2 12° 12° 公斤／毫米2 12° 12° 公斤／毫米2 12° 10° 10° 灰口铸铁及可锻铸铁HB=160～220 铸铁HB＞220 6、4 刃倾角λs的作用和选择 刃倾角是刀具上重要角度之一，它影响实际前角、刀尖受力状况及排屑方向。当λλss为正值时，可使刀尖先受冲击；当为λss负值时，可使刀尖不先受冲击；当为负值时，切屑将流待加工表面，当λ为正值时，切屑将流向已加工表面，当λs为零时，切屑将在原处打卷或呈直条状射出，如图6-4所示。 VVVfff λs=- λs=0 λs=+ 图6-4 刃倾角对切屑流动方向的影响 刃倾角λs的作用 ① 改变刃倾角的方向和大小，可控制切屑的流动方向。 90 ② 断续切削时，适当的λs可使切削刃逐渐切入和切出工件，缓和冲击，切削平稳。

③ 负值的刃倾角可提高刀尖的抗冲击能力，但太大的负刃倾角会使径向切削力显著增大。

④ 可增大实际切削前角减小切屑变形，使切削轻快。

⑤ 可减小切削刃圆角的有效半径，增大锋利性，便于实现微量切削。 刃倾角的选择：

① 冲击负荷较大的断续切削，宜取较大负值的刃倾角，宜保护刀尖，提高切削平稳性。此时可配合采用较大的前角，以免径向切削力过大。

② 精加工时宜取正值的刃倾角，使切屑流向待加工表面，以免划伤已加工表面。

③ 加工高硬度材料时，可取负值的刃倾角，以提高刀具强度。 ④ 微量切削的精加工刀具可取特别大的刃倾角（λs﹥45°）。

⑤ 孔加工刀具(如镗刀、铰刀等)的刃倾角方向应根据孔的性质决定。加工通孔时，应取正值的刃倾角，使切屑由孔的前方排出，以免划伤孔壁；加工盲孔时，应取负值的刃倾角，使切屑向后排出，以免淤积在孔底。

采用硬质合金、陶瓷材料及立方氮化硼刀具加工硬材料时，刃倾角应根据工件材料硬度高低选择负值参数。其硬度越高，所取的负值应大些。硬质合金刀具刃倾角的推荐数值见表6-4。

表 6-4 硬质合金刀具刃倾角的推荐数值

刀具类型 粗车及粗镗刀具 精车及精镗刀具 切断刀及切槽刀 断续切削刀具 刃倾角，λs ﹣4° ﹢4° 0° -10～-20

6、5 主偏角k r的选择

主偏角可决定实际进给量或切削厚度αc。当主偏角Kr为90°时，切削刃与

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未变形的切削宽度αw一样，即切削刃的宽度等于切削刃的有效长度。 在同样的进给量ｆ和切削深度αｐ时，减小主偏角，将会减小实际进给量和增大切削宽度αw，如图6-5所示.。 f=αcfαcααw=αpwαp90°αw60°30°αcf 图6-5 主偏角对切屑厚度和宽度的影响 由于主偏角减小，实际进给量也减小，刀具与切屑接触面之间的温度就会降低，从而提高了刀具寿命，同时，还能采用较高的切削速度，因此，在单位时间内，就可以加工更多的工件。但是，主偏角减小，会使径向分力py增大，如图6-6所示。当工件的刚性不足时，分力py的作用就会使工件弯曲，以致失去正确的尺寸，在工件和切削刀具之间发生剧烈振动或切削的咔咔声，因而使工件表面的加工质量变坏。 PxyKrPyPxKr'KrP'yP'xyP'xKr' 图6-6 主偏角Kr减小对径向分力Py的影响 K'rPy 92

主偏角的选择，也与加工工序、刀具类别、工件硬度和刀具材料、以及刀具和工件的夹持方法有关。采用45°的主偏角，适于做直头粗车刀加工各种金属材料。而加工细长件时，包括需作中间切入时，则宜采用60°～70°的主偏角，个别情况下，可采用90°，以减少振动和防止工件弯曲。切削工件材料强度、硬度高时，宜取较小的主偏角（45°以下）。就刀具强度来说，主偏角小，可以提高刀具寿命；但就刚性来说，主偏角大，可以减少振动。所以，在机床—工件—刀具系统刚性允许的范围内，主偏角愈小愈好。一般，主偏角为30°-75°，以45°使用得最广泛。在实际生产中，主偏角应根据具体情况来选择，见表6-5。

表 6-5 主偏角k r的推荐数值

主偏角，k r 10°～30° 45° 60° 70°～75° 90° ＜10°

工 作 条 件 系统刚性好，车削时，切削深度小，刨削时，进给量大 系统刚性较好，一般的车削及刨削 系统刚性不太好的车削和刨削 系统刚性较差的内圆镗孔及多刀车削 系统刚性不好的阶段性表面加工，有冲击时的端面车削、切槽、切断、扩孔及刨削 系统刚性特别好的精铰 6、6 副偏角（K'r）的选择

副偏角的作用，不仅是减小副切削刃与已加工面得摩擦，而且也影响到工件表面粗糙度和刀具寿命。副偏角过大，会使刀尖角减小，工件表面的残留面积也增加，刀具的散热条件恶化，表面光洁度降低。副偏角减小，副切削刃的工作长度增大，对工件已加工表面的修光作用加强，有利于提高工件表面光洁度，刀具寿命得到改善。因此，在刚性足够不受振动影响的情况下，尽量减小副偏角，精加工刀具可采用副切削刃平行于工件表面，以改善加工表面质量。副偏角之值如图6-7所示。

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K'r 图6-7 副偏角K'r 副偏角的选择原则:

① 工件或刀具刚性较差时，宜取较大的副偏角。

② 精加工刀具宜取较小的或零度副偏角，以加强副切削刃对工件已加工表面的修光作用。

③ 在切削过程中需作中间切入或双向进给的刀具，宜取较大的副偏角。 ④ 切断、切槽及孔加工刀具的副偏角宜取较小值，以保证重磨后刀具尺寸变化量较小。

前面只是刀具几何角度的作用及选择原则做些概述，还应注意到各个几何角度、刃形及刃口形式之间的内在联系和相互影响的综合性选择，才能称得上一把完善的刀具。副偏角K'r的推荐数值，见表6-6。

表 6-6 副偏角K'r的推荐数值

副偏角，K'r 5°～10° 10°～15° 20°～35° 30°～45° 1°～2° 工 作 条 件 直头车刀： 加工刚性好的工作，由端面切入 加工刚性不足的工作，由端面切入 加工刚性小工作，由中间切入 加工刚性差的工件，由中间切入 切断刀；切槽刀；成型刀

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6、7 刀尖圆弧半径rε的选择

刀尖圆弧可以增加主切削刃和副切削刃联接点的抵抗力，提高改善工件表面质量。减小刀尖圆弧，可以降低径向切削分力py和接触面之间的温度。一般，精加工时rε，取小值；粗加工时，rε取大值；加工脆性材料时取大值；加工韧性材料时取小值。

在选择刀尖圆弧值时，也要考虑切削深度和进给量，较大的刀尖圆弧值，适于较大的切削深度。刀尖圆弧的推荐数值见表6-7。

表 6-7 不同切削深度的单刃刀具所用的刀尖圆弧半径推荐数值

切削深度，毫米 3以下 3～10 刀尖圆弧半径，毫米 0.4～0.8 1.0～1.2 切削深度，毫米 10～20 20～30 刀尖圆弧半径，毫米 1.6～2 2～3

7、 高速加工技术与传统切削用量的选择

随着数控机床、新型刀具材料、刀具结构的快速更新和高科技切削加工发展与应用，使切削机理发生根本性的变化。所以，切削技术参数的选择也须从传统观念向着现代观念转变。鉴于目前我国的实际情况，一方面高速加工技术的应用快速上升，另一方面普通机床，传统刀具的应用占上相当大的比例。为此，同时介绍两种切削用量选择参数。

7.1 高速加工技术。

高速加工技术有三个显著特征：

① 切削速度很高，为常规切削速度5—10倍；

② 机床的主轴转数很高，一般为15000～20000r/mm用于粗加工，也有的转数高达60000～100000r/mm。

③ 进给速度很高，通常为15～60m/min，快速移动速度达30～90m/min。虽然是小切削深度，小的进给量，但由于主轴转速高，进给速率快。因此，单位时间内金属切除量反而比普通数控机床会增加几倍。切削变形减小，切削力小，大约降低30%，切削热大幅度降低，切削稳定，振动小，加工表面质量高，刀具寿命约提高70%，是切削加工领域本质性的飞跃。如过去模具制造工艺是先粗加工、

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精加工，淬火后经打磨、抛光，而现在是下料淬火后用高速切削方法加工，一气呵成，不仅是加工精度高，缩短生产周期，生产效率极高。

在飞机制造业中，过去机身骨架是采用铆焊结构，如今机身骨架是用整体金属结构，以高速铣削方式加工，其框架刚性、质量和加工效率是以往无法比拟的。关于可转位刀具的切削用量，请参阅各厂家提供的参数，

7.2 传统切削用量的选择与刀具耐用度的关系。

在工件材料、刀具材料、刀具几何参数等己确定的情况下，刀具耐用度与切削用量的关系极大。切削用量愈大，切削温度愈高，刀具磨损也愈快，刀具耐用度就愈低。由于切削速度V、进给量f及切削深度αp三者对切削温度的影响不同，因此，对刀具耐用度的影响也不同。例如：用YT15硬质合金车刀，以f = 0.3 ~ 0.75毫米/转的进给量车削δ b = 75公斤力/毫米2的碳素钢时，当切削速度增大一倍时，刀具耐用度下降97%；进给量增大一倍时，刀具耐用度下降70%左右；而切削深度增大一倍时，耐用度仅下降40%左右。所以，一般在选择切削用量时，首先应尽量选用大的切削深度，然后根据加工条件尽可能选择大的进给量，最后根据刀具耐用度要求来选择切削速度。

8、 刀具耐用度与工件硬度、切削速度变化的修正系数

刀具耐用度与工件硬度、切削速度之间的关系是：工件硬度越高，切削力增大，切削温度越高，刀具磨损也越快，刀具耐用度就越低；切削速度越高，则切削温度越高，刀具磨损也越快，同样刀具耐用度就越低。所以，在生产现场许多有经验的操作者当碰到工件硬度高，或者工件尺寸大，切削路程长时，为了中途不能停机换刀，特别是精加工时避免中途接刀（换刀）都采取比正常偏低的切削速度进行切削。

为了能提供完整地修正系数，在经过系统性切削试验的基础上，整理出工件硬度与切削速度的修正系数和切削速度与刀具耐用度的修正系数与选用。

8.1 工件材料硬度HB与切削速度修正系数

根据工件材料硬度值的变化乘以表中的修正系数就是被切削工件应采用的切削速度。

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ISO分类 P M K HB -60 -40 -20 0 +20 +40 +60 +80 +100 180 180 200 1.44 1.42 1.13 1.25 1.24 1.10 1.11 1.11 1.06 1.0 1.0 1.0 0.91 0.91 0.95 0.84 0.84 0.90 0.77 0.78 0.86 0.72 0.73 0.82 0.67 0.68 0.79 例如：如用YT14合金刀片切削GCr15钢的硬度值HB200在其切削参数为：Vc = 150 M／min、f = 0.2mm／rev、ap = 2.0mm，那么在给定的硬度值HB180与HB200间的差值是20，此时表中的值正系数是0.91，按照HB200的调整切削速度应为：150 M／min×0.91 = 136.5 M／min。

8.2 切削速度与刀具耐用度的修正系数

刀具寿命／分 修正系数 1.11 1.0 0.93 0.87 0.81 0.72 0.66 10 15 20 25 30 45 60 例如：如果推荐切削速度Vc = 214M／min那么当需要保证刀具寿命45分钟时，其计算切削速度为：214×0.72 = 154 M／min。

注：当增加进给量时，要根据表中推荐的切削参数应适当降低切削速度。

9、 解决硬质合金刀具崩刃、打刀的措施

在生产现场经常能碰到切削过程中出现刀具崩刃打刀现象，为解决或者减少这类问题发生，生产实践中分析总结归纳为11个原因，并逐项研究具体解决措施以下表所示。

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解决硬质合金刀具崩刃打刀的措施

崩刃打刀的原因 具体解决措施 刀片牌号、规格选择不当。如刀片太薄、增大刀片厚度或将刀片立装，选用抗弯强度及韧性粗加工时选用了太硬太脆的的牌号 较高的牌号 可从以下几方面着手重新设计刀具： 1.适当减小前、后角； 刀具几何参数选择不当。如前、后角过大等 2.采用较大的负刃倾角； 3.减小主偏角； 4.采用较大的负倒棱或刃口圆弧； 5.修磨过渡切削刃，增强刀尖 1.避免采用多面封闭的刀片槽结构； 2.正确选用焊料。一般刀片可用105#焊料，YT30刀片的焊接工艺不正确，造成焊接应力过大或焊接裂缝 或YG3刀片可用107#焊料； 3.避免采用氧炔焰加热焊接，并且在焊接后应保温，以消除内应力； 4.尽可能改用机械夹固的结构 刃磨方法不当，造成磨削应力及磨削裂纹；对硬质合金铣刀刃磨后刀齿的振摆过大，使个别刀齿负荷过重，也会造成打刀 切削用量选择不合理。如用量过大，使机床闷车；断续切削时，切削速度过高，进给量过大；毛坯余量不均匀时，切削重新选择切削用量 深度过小；切削高锰钢等加工硬化倾向大的材料时，进给量过小等 机械夹固式刀具的刀槽底面不平整，或刀片伸出过长等结构上的原因 刀具磨损过快 1.修整刀槽底面； 2.减小刀片的伸出长度； 3.淬硬刀杆或在刀片下面增加硬质合金垫片 及时换刀或更换切削刃 1.采用间断磨削或金刚石砂轮磨削； 2.选用较软的砂轮，并经常修整保持砂轮锋利； 3.注意刃磨质量，严格控制铣刀刀齿的振摆量 98

1.加大切削液的流量； 切削液流量不足或加注方法不对，造成刀片骤冷骤热而裂损 2.合理布置切削液喷嘴的位置； 3.采用有效的冷却方法如喷雾冷却等，提高冷却效果； 4.采用干切削减小对刀片的热冲击 刀具安装错误。如：切断车刀安装过高或过低；端面铣刀采用了不对称顺铣等 重新安装刀具 1.增加工件的辅助支承，提高工件装夹刚性； 工艺系统刚性太差，造成切削振动过大 2.减小刀具的悬伸长度； 3.适当减小刀具的后角； 4.采用其它的消振措施 操作不慎。如：刀具由工件中间切入时，操作过猛；尚未退刀，即行停车等 注意操作方法

特举三个切削实例

例1， 切削铬钨锰氮合金钢铸件，系断续切削粗加工。由于该单位选择精加工用YT30牌号合金，其抗弯强度很低，脆性大，特别又是经过焊接的车刀更增加合金刀片的脆性，打刀现象极为严重，根本无法切削。在现场交流中，推荐抗弯强度高、耐冲击韧性好的YS25合金牌号，仅用二个刀片就把九个直径θ400×450工件，顺利切削加工完毕。

例2， 切削1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接工件θ150×260毫米，当时浙江乐清某厂原用YT15牌号合金，造成严重打刀，每加工一个工件须磨5~6次刀。其原因是：

① YT15类合金成分是WC-TiC-Co，而奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti，两者都含有Ti元素，在切削温度增高时，二者就会产生亲和与相互扩散导致刀具磨损加剧。

② 加工不锈钢耗费切削力比切削45#钢大近一倍，而YT15合金无论抗弯强度和抗压强度都较低，导热性能也差。这些都是选择合金牌号不当造成的。 分析原因之后，选用最高抗弯强度、冲击韧性和导热性能好的WC –Co类YS2T亚微细合金，仅用一个刃口就能切削5~6个工件，彻底解决打刀问题。

例3，粗加工铸钢件毛皮，下面为兰州某汽车修配厂攻克车削45+Cr铸钢件

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实例。该厂常年切削加工铸钢件约三万至四万件。（工件尺寸Φ60×170mm）由于铸造件里大面积夹砂，在切削过程中打刀特别严重。每刃磨一次刀最多能车1～2件，实际上占用磨刀时间多，机床运转时间短，造成加工车间与铸造车间相互埋怨多年得不到解决。届时恰好我们应甘肃省刀协邀请参加交流活动。该厂找到我们要求帮忙解决，经过现场观察发现除了铸件存在严重缺陷，在切削加工上也存在许多不合理因素。见附表所示

附车削夹砂铸钢件实例。（工件尺寸Φ60×170）

切削状况 原加工方法 改进后方法 刀具材料 YW1 YW3 Kr 90° 45° 刀具几何角度 γ0 5 -8 αo 6 8 λs 5 -10 rε 0.5 1.2 V 90 48 切削用量 f 0.21 0.84 αp 1～3 1～3 1、选择刀具材料不当。该厂采用抗弯强度较低的YW1合金，作为断续切削粗加工不规则工件是造成打刀重要原因之一。为此，我们推荐比YW1强度高的YW3合金刀片，刃磨一次刀就可以加工6～7件。

2、选择的刀具几何角度欠合理。

① 粗加工采用90°主偏角车刀，径向力（Fy）减小，轴向力（Fx）增大，切削厚度增加，切削刃长度减小，切削负荷加重，刀刃受压力大，容易产生打刀。为此，将主偏角改为45°，减小切削厚度，主切削刃长度增长，刃尖角增大，刀具的散热条件得到改善，刀具耐用度提高。

② 改进刀具前角，原来是采用5°的正前角，虽然是切削层的塑性变形小，刀—屑之间摩擦阻力小，切削力和切削热可降低。但前角大，特别是断续切削粗加工切削刃和刀片强度都会降低，散热条件恶化，刀具耐用度下降，易造成打刀或崩刃。所以，将刀具正前角改为负前角8°，并做负倒棱，增强刀具强度。

③ 改进刀具的刃倾角，原来也是采用正刃倾角5°，其正值刃倾角主要用于精加工，使切屑流向待加工表面，以免划伤已加工表面，或者是为降低切削力等。但是粗加工，尤其是断续切削钢材若是采用正刃倾角，刀尖、刀刃先接触工件，刀具强度不足是打刀重要原因。所以，为了提高刀刃和刀尖抗冲击能力，将刃倾角由+5°改为-8°。同时，也把原用的刀尖角0.5mm增大为1.2mm。所以在刀具几何角度选择上采用一些改进，从而保证切削的顺利进行。

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3、在切削用量选择方面做了调整。原来粗加工选择V=90m/min，进给量f=0.21mm/r。这个切削用量有两个弊病：一是切削速度高，降低了刀具耐用度，二是进给量偏小，不仅刀具受冲击，磨损次数增多，而且切削效率也低。为此，将进给量调整为f=0.84mm/r，切削速度调整为V=48m/min。效果很明显。 实践证明，通过采取上述措施，不仅解决了打刀问题，而且切削效率提高了三倍，刀具耐用度由原来只能加工1～2件增加到可加工23件，刀具耐用度提高10多倍。

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