电子教案与课件：《金属切削刀具与机床》 2 刀具结构和材料
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第5章金属切削机床与刀具ppt课件
5.5 刨床与插床
5.5.1 刨床：主要用于刨削各种平面和沟槽，分 为牛头刨床和龙门刨床。
5.5.2 插床：主要用于加工内表面，如内孔键槽 及多边形孔。
5.6 铣床与铣刀
5.6.1 铣床
铣削加工分为顺铣和逆铣： 在铣床加工中，切削方向和工件的进给方向相
同的是顺铣。相反是逆铣。顺铣的功率消耗要比逆 铣的小，在同等的切削条件下，顺铣消耗功率要低 5%-15%，同时顺铣更有利于排屑。
一般加工尽量采用顺铣，以提高被加工零件表 面的光洁度，保证尺寸的精度。但是在切削面上有 硬质层、积渣、工件表面凹凸不平较显著时，应采 用逆铣。逆铣时，切削有薄变厚，刀齿从已加工表 面切入，对铣刀的使用有利。
铣床包括：卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙 门铣床和数控铣床
5.6.2 铣刀
铣刀包括：平面铣刀、沟槽铣刀和成形铣刀
1. 立式钻床 2. 摇臂钻床 3. 深孔钻床 4. 数控钻床
5.4.2 镗床 包括：卧式镗床 、坐标镗床和金刚镗床
5.4.3 孔加工刀具 1. 从实心材料上加工孔的刀具 包括：扁钻、麻花钻、中心钻和深孔钻 1）标准麻花钻顶角约为118°。 2）从外径向钻心刃倾角逐渐减小（负值增大）。 3）从外径向钻心前角逐渐减小，约由+30°减 小到-30°，所以靠近钻头中心处切削条件很差。 4）从外径向钻心后角逐渐增大，外径处约 8°~10°，钻心处约20°~30°。 5）横刃前角为负值(约-45°~-60°)，后角为正 值(约30°~36°)。所以钻削时在横刃处发生严 重的挤压而造成
5.2 工件表面成形方法与机床运动分析
5.2.1 工件表面形状与成形方法
1. 工件表面的构成要素：
平面、圆柱面、圆锥面和各种成形表面（图51），上述表面均可看成是一根母线沿着导线运动 而形成的，且一般情况下母线和导线可互换，特殊 表面如圆锥面除外，母线和导线统称为发生线（图 5-2）。
精品课件-金属切削与机床-第2章
第2章 刀具材料
第2章 刀具材料
2.1 刀具材料的性能及分类 2.2 高速钢 2.3 硬质合金 2.4 其他刀具材料
第2章 刀具材料
2.1 刀具材料的性能及分类 刀具材料一般是指刀具切削部分的材料，其切削性能直接 影响着切削效率、加工精度以及刀具寿命。 2.1.1 刀具材料的性能 金属切削时刀具切削部分直接与工件及切屑接触，承受着 巨大的切削压力和冲击，受到工件及切屑的剧烈摩擦，会产生 很高的切削温度。因此，刀具材料应具备以下基本性能。 (1) 高的硬度。刀具切削部分材料的硬度应高于工件材 料的硬度，一般在常温下刀具硬度应高于60HRC。
第2章 刀具材料
2.2.1 普通高速钢 普通高速钢分为钨系高速钢和钼系高速钢： 1. 钨系高速钢 钨系高速钢的典型牌号有W18Cr4V, 即含W18%、Cr4%、
V1%。钨系高速钢有较好的综合性能，淬火后硬度为60～ 65HRC，耐热性为620℃左右，广泛用于制造各种复杂刀具。 其主要缺点是碳化物分布不均匀，热塑性差，不能用热成形方 法制造刀具。
材料五大类。其中，应用最多的是高速钢和硬质合金。据统计 我国目前高速钢用量约占刀具材料的60%左右，硬质合金的用 量约占30%以上。随着难加工材料应用的增加，陶瓷刀具和超 硬材料刀具的使用量正在日益增长。表2-1列举了常见刀具材 料的种类及物理力学性能。
第2章 刀具材料 表2-1 主要刀具材料的物理力学性能
第2章 刀具材料
第2章 刀具材料
2.1.3 刀体材料 刀体一般均采用普通碳钢或合金钢制作，如焊接车刀、镗
刀、钻头、铰刀的刀柄。尺寸较小的刀具或切削负荷较大的刀 具，宜选用合金工具钢或整体高速钢制作，如螺纹刀具、成形 铣刀、拉刀等。
机夹、可转位硬质合金刀具、镶硬质合金钻头、可转位铣 刀等工具的刀体可用合金工具钢制作。对于一些尺寸较小、刚 度较差的精密孔加工刀具，如小直径镗刀、铰刀，为保证刀体 有足够的刚度，宜选用整体硬质合金制作，以提高刀具的寿命 和加工精度。
第2章 刀具材料
2.1 刀具材料的性能及分类 2.2 高速钢 2.3 硬质合金 2.4 其他刀具材料
第2章 刀具材料
2.1 刀具材料的性能及分类 刀具材料一般是指刀具切削部分的材料，其切削性能直接 影响着切削效率、加工精度以及刀具寿命。 2.1.1 刀具材料的性能 金属切削时刀具切削部分直接与工件及切屑接触，承受着 巨大的切削压力和冲击，受到工件及切屑的剧烈摩擦，会产生 很高的切削温度。因此，刀具材料应具备以下基本性能。 (1) 高的硬度。刀具切削部分材料的硬度应高于工件材 料的硬度，一般在常温下刀具硬度应高于60HRC。
第2章 刀具材料
2.2.1 普通高速钢 普通高速钢分为钨系高速钢和钼系高速钢： 1. 钨系高速钢 钨系高速钢的典型牌号有W18Cr4V, 即含W18%、Cr4%、
V1%。钨系高速钢有较好的综合性能，淬火后硬度为60～ 65HRC，耐热性为620℃左右，广泛用于制造各种复杂刀具。 其主要缺点是碳化物分布不均匀，热塑性差，不能用热成形方 法制造刀具。
材料五大类。其中，应用最多的是高速钢和硬质合金。据统计 我国目前高速钢用量约占刀具材料的60%左右，硬质合金的用 量约占30%以上。随着难加工材料应用的增加，陶瓷刀具和超 硬材料刀具的使用量正在日益增长。表2-1列举了常见刀具材 料的种类及物理力学性能。
第2章 刀具材料 表2-1 主要刀具材料的物理力学性能
第2章 刀具材料
第2章 刀具材料
2.1.3 刀体材料 刀体一般均采用普通碳钢或合金钢制作，如焊接车刀、镗
刀、钻头、铰刀的刀柄。尺寸较小的刀具或切削负荷较大的刀 具，宜选用合金工具钢或整体高速钢制作，如螺纹刀具、成形 铣刀、拉刀等。
机夹、可转位硬质合金刀具、镶硬质合金钻头、可转位铣 刀等工具的刀体可用合金工具钢制作。对于一些尺寸较小、刚 度较差的精密孔加工刀具，如小直径镗刀、铰刀，为保证刀体 有足够的刚度，宜选用整体硬质合金制作，以提高刀具的寿命 和加工精度。
机械制造技术基础电子课件第2章金属切削原理与刀具
图2-10 扁钻
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
②麻花钻。麻花钻是应用最广泛的孔加工刀具，图 2-11所示为标准高速钢麻花钻的结构。
图2-11 标准高速钢麻花钻的结构
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
③中心钻。中心钻是 用来加工轴类零件中心孔 的刀具，如图2-12所示。
图2-12 中心钻
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
图2-17 不带导柱锥面锪钻
图2-18 端面锪钻
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
⑦铰刀。铰刀常用来对已有孔进行最后精加工，也可对要求 精确的孔进行预加工，如图2-19所示。其加工精度可达IT8~IT6， 表面粗糙度值达1.6~0.2 μm。铰刀可分为手用铰刀和机用铰刀。
图2-19 不同种类的铰刀
③角度铣刀。角度铣刀用于铣削成一定角度的沟槽， 有单角铣刀和双角铣刀两种。
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
④锯片铣刀。锯片铣刀用于加工深槽和切断工件，其圆周 上有较多的刀齿。为了减少铣切时的摩擦，刀齿两侧有15′~1° 的副偏角。
⑤立铣刀。立铣刀用于加工沟槽和台阶面等，刀齿在圆周 和端面上，工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心的 端齿时，可轴向进给运动。
机械制造技术基础
第2章 金属切削原理与刀具
2.1 金属切削加工的基础知识 2.2 刀具结构和刀具材料 2.3 金属切削过程 2.4 切削力与切削功率 2.5 切削热与切削温度
第2章 金属切削原理与刀具
2.6 刀具磨损与刀具耐用度 2.7 切削用量和切削液 2.8 金属材料的切削加工性 2.9 高速切削及刀具
切削刃上的选定点相对工件的进给运动的瞬时速度称为进给 速度（vf），单位为mm/s。它与进给量之间的关系为
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
②麻花钻。麻花钻是应用最广泛的孔加工刀具，图 2-11所示为标准高速钢麻花钻的结构。
图2-11 标准高速钢麻花钻的结构
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
③中心钻。中心钻是 用来加工轴类零件中心孔 的刀具，如图2-12所示。
图2-12 中心钻
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
图2-17 不带导柱锥面锪钻
图2-18 端面锪钻
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
⑦铰刀。铰刀常用来对已有孔进行最后精加工，也可对要求 精确的孔进行预加工，如图2-19所示。其加工精度可达IT8~IT6， 表面粗糙度值达1.6~0.2 μm。铰刀可分为手用铰刀和机用铰刀。
图2-19 不同种类的铰刀
③角度铣刀。角度铣刀用于铣削成一定角度的沟槽， 有单角铣刀和双角铣刀两种。
2.2.1 常见刀具类型及刀具的结构
④锯片铣刀。锯片铣刀用于加工深槽和切断工件，其圆周 上有较多的刀齿。为了减少铣切时的摩擦，刀齿两侧有15′~1° 的副偏角。
⑤立铣刀。立铣刀用于加工沟槽和台阶面等，刀齿在圆周 和端面上，工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心的 端齿时，可轴向进给运动。
机械制造技术基础
第2章 金属切削原理与刀具
2.1 金属切削加工的基础知识 2.2 刀具结构和刀具材料 2.3 金属切削过程 2.4 切削力与切削功率 2.5 切削热与切削温度
第2章 金属切削原理与刀具
2.6 刀具磨损与刀具耐用度 2.7 切削用量和切削液 2.8 金属材料的切削加工性 2.9 高速切削及刀具
切削刃上的选定点相对工件的进给运动的瞬时速度称为进给 速度（vf），单位为mm/s。它与进给量之间的关系为
22金属切削刀具PPT课件
因此也可以预先给出假定的工作条件，并以此确定刀具标
注角度参考系（所谓的“静止参考系” ）。
6
确定刀具标注角度参考系的方法：
假定运动条件：首先给出刀具的假定主运动方向和假定
进给运动方向；其次假定进给速度值很小，可以用主运动
刀 向量近似代替合成速度向量；然后再用平行和垂直于主运
具 动方向的坐标平面构成参考系。
个由Pn-Pr- Ps 组成的
的 法剖面参考系。在实
参 考
际使用时一般是分别
系 使用某一个参考系。
11
(5)进给剖面 Pf 和背平面Pp及其组 成的进给、背平面参考系
进给剖面Pf是通过切削刃选定点， 平行于进给运动方向并垂直于基面
Pr的平面。通常，它也平行或垂直
刀 具 标
于刀具上便于制造、刃磨和测量的 某一安装定位平面或轴线。
的一种特定的参考系。
7
刀
在刀具标注角度
具 标 注
参考系中的刀具角 度称为标注角度。
角 刀具标注角度的参
度 的 参
考系的形成如右图 动画所示，由基面、
考 切削平面、主剖面
系 等平面构成了主剖
面参考系。
8
(1)基面Pr 通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面。
通常，基面应平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和测
2
2.2.1 刀具切削部分的基本定义 1 刀具切削部分的构造要素
金属切削刀具的切削部分的几何形状与参数都有着共性， 即不论刀具构造如何复杂，它们的切削部分总是近似地以外 圆车刀的切削部分为基本形态。
3
国际标准化组织(ISO)在确定金属切削刀具的工作部分几何
形状的一般术语时，就是以车刀切削部分为基础的。刀具切削
金属切削原理与刀具PPT(完整版)
图10-12 加工硬齿面的硬质合金刮削滚刀
图10-10 阿基米德螺旋面及其车削方法
第三节 齿轮滚刀
a)滚刀刀齿形状
b）滚刀安装
图10-4 渐开螺旋面的形成
图10-4 渐开螺旋面的形成
a)滚刀的切削刃在产形螺旋面上
b）滚刀经重磨前面后齿廓不变
图10-13 滚刀齿轮顶后角和齿侧后角
a)盘形齿轮铣刀
b）指形齿轮铣刀
图10-3 插齿刀在不同截面中的齿廓形状
图10-4 渐开螺旋面的形成
图10-5 插齿刀的前角和后角
a)插齿刀的前角、后角
b）前角引起齿廓误差
图10-6 齿轮滚刀
a)滚刀的切削刃在产形螺旋面上
b）滚刀经重磨前面后齿廓不变
图10-2 插齿刀的工作原理
AαL—左齿侧面 AαR—右齿侧面 SL—左切削刃 SR—右切削刃 S α—顶刃
图10-13 滚刀齿轮顶后角和齿侧后角
图10-12 加工硬齿面的硬质合金刮削滚刀
图10-3 插齿刀在不同截面中的齿廓形状
图10-6(a) 涂层齿轮滚刀实物照片
a)滚刀刀齿形状
b）滚刀安装
第二节 插齿刀的结构和使用
S—顶刃
SL—左切削刃
SR—右切削刃
AαL—左齿侧面 AαR—右齿侧面 SL—左切削刃 SR—右切削刃 S α—顶刃
图10-6(a) 涂层齿轮滚刀实物照片ຫໍສະໝຸດ 第一节 齿轮铣刀的种类和选用
图10-10 阿基米德螺旋面及其车削方法
第二节 插齿刀的结构和使用
图10-6(a) 涂层齿轮滚刀实物照片
图10-7 滚刀加工齿轮相当于一对交错轴斜齿轮啮合
a)交错轴斜齿轮副
b）滚齿运动
图10-8 滚刀刀齿形状和滚刀安装
金属切削刀具材料.ppt
可转位刀片可装夹在各种数控机床的刀杆、刀夹或刀盘 上，用于高可靠性的大批量加工。
超硬刀具
(2) PCBN金属切削刀具
PCBN刀具结构：焊接式和可转位式刀片两类。 焊接式PCBN刀具是将PCBN刀坯焊接在钢基体上经刃磨 而成，主要有车刀、镗刀、铰刀等。 被切削工件：耐磨黑色金属的加工。 转位结构的PCBN刀片（主要为车刀片和铣刀片）一般 是在可转位硬质合金刀片的一个角上镶焊一块PCBN刀 坯，经刃磨而成。
应用：加工形成长屑的钢材等塑性材料。
注意：当加工淬硬钢、高强度钢和奥氏体不锈钢等难加 工材料时，由于切削力大，且集中在切削刃附近，如选用YT 类硬质合金易造成崩刃，故选用YG类硬质合金更为合适。
(3) 含添加剂的硬质合金。是在YG类、YT类硬质合金的基 础上加入适当的添加剂(合金碳化物TaC、NbC)所形成的硬质 合金新品种。如：YA6、YW1和YW2等几种，其中YW类又称 为通用硬质合金。
超硬刀具
超硬刀具主要包括金刚石刀具和立方氮化硼刀具，其 中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片 (PCBN)刀具占主导地位 (1) PCD金属切削刀具
PCD刀具：高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数 工件：有色金属及耐磨非金属材料
超硬刀具
刀具结构：焊接式PCD刀具和可转位式PCD刀片。
我国的新型刀具
添加稀土元素的硬质合金是刀具材料新品种之一。我国 稀土元素资源丰富，对稀土硬质合金的研究开发，领先 于其他国家。 经过测试，添加稀土元素后硬质合金的组织比较致密； 室温硬度和高温硬度有所改善；断裂韧性和抗弯强度显 著提高，分别提高20%和10%以上。
通过一些试验，稀土硬质合金与无稀土元素的原刀片相 比，耐磨性和使用寿命均有不同程度的提高。
超硬刀具
(2) PCBN金属切削刀具
PCBN刀具结构：焊接式和可转位式刀片两类。 焊接式PCBN刀具是将PCBN刀坯焊接在钢基体上经刃磨 而成，主要有车刀、镗刀、铰刀等。 被切削工件：耐磨黑色金属的加工。 转位结构的PCBN刀片（主要为车刀片和铣刀片）一般 是在可转位硬质合金刀片的一个角上镶焊一块PCBN刀 坯，经刃磨而成。
应用：加工形成长屑的钢材等塑性材料。
注意：当加工淬硬钢、高强度钢和奥氏体不锈钢等难加 工材料时，由于切削力大，且集中在切削刃附近，如选用YT 类硬质合金易造成崩刃，故选用YG类硬质合金更为合适。
(3) 含添加剂的硬质合金。是在YG类、YT类硬质合金的基 础上加入适当的添加剂(合金碳化物TaC、NbC)所形成的硬质 合金新品种。如：YA6、YW1和YW2等几种，其中YW类又称 为通用硬质合金。
超硬刀具
超硬刀具主要包括金刚石刀具和立方氮化硼刀具，其 中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片 (PCBN)刀具占主导地位 (1) PCD金属切削刀具
PCD刀具：高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数 工件：有色金属及耐磨非金属材料
超硬刀具
刀具结构：焊接式PCD刀具和可转位式PCD刀片。
我国的新型刀具
添加稀土元素的硬质合金是刀具材料新品种之一。我国 稀土元素资源丰富，对稀土硬质合金的研究开发，领先 于其他国家。 经过测试，添加稀土元素后硬质合金的组织比较致密； 室温硬度和高温硬度有所改善；断裂韧性和抗弯强度显 著提高，分别提高20%和10%以上。
通过一些试验，稀土硬质合金与无稀土元素的原刀片相 比，耐磨性和使用寿命均有不同程度的提高。
金属切削原理与刀具说课ppt教案
实验目的和内容安排
01
内容安排
02
金属切削原理的理论教学。
03
刀具的结构、性能和使用方法的介绍。
04
实验操作与数据分析。
实验设备和操作方法介绍
实验设备 金属切削机床（如车床、铣床等）。 切削刀具（如车刀、铣刀等）。
实验设备和操作方法介绍
测量工具（如卡尺、千分尺等）。 安全防护设备（如防护眼镜、手套等）。
先进切削技术的应用
采用高速切削、超声振动切削等先进切削技 术，进一步提高切削效率和加工质量。
D
04 刀具材料及其选用
常见刀具材料类型及特点
碳素工具钢
硬度较高，耐磨性较好，但耐热 性较差，易于淬火变形。
合金工具钢
在碳素工具钢的基础上加入合金 元素，提高了硬度、耐磨性和耐 热性。
高速钢
高硬度、高耐磨性、高耐热性， 适合制造高速切削刀具。
安装主轴及其传动系统，实现主运动 将主轴的旋转运动转换为进给运动，实现工 件的切削加工 安装刀具，调整刀具位置，实现切削加工
夹具设计原理及实例分析
定位原理
确定工件在夹具中的正确位置，保 证加工精度
夹紧原理
通过夹紧机构将工件固定在夹具上， 防止加工过程中工件的移动或振动
夹具设计原理及实例分析
1 2
实验设备和操作方法介绍
切削机床的操作
包括启动、停止、调整切削参数等。
刀具的安装与调整
确保刀具安装牢固，调整切削角度和切削深度。
实验设备和操作方法介绍
切削过程的观察与记录
观察切削过程中的现象，记录切削力、 切削温度等数据。
安全注意事项
遵守安全操作规程，佩戴安全防护设备。
实验结果分析和讨论
全套电子课件：金属切削原理与刀具(第四版)
缺点：高速钢的耐热性较差，耐热温度为550~600℃，允许的最高切削速度为 30m/min。
由于高速钢的切削速度比其他工具钢高几倍甚至十几倍，故称之为高速钢。
1．普通高速钢
普通高速钢主要牌号、性能特点及应用
类别 主要牌号
性能特点
应用
钨系 高速 钢
W18Cr4V
工艺性能好，特别是刃磨性
能和热处理性能好；但碳化物 均匀性、高温塑性较钨钼系高 速钢差
用途: （1）制造切削难加工材料的刀具。 （2）进行强力、断续切削时，要求锋利、强度和韧性高的刀具。
4．高速钢刀具的表面处理
表面处理：通过某种特殊工艺改善刀具表层的成分与组织或在刀具表面涂镀 一层耐磨薄层（0.002mm左右）。
常见的表面处理有：
➢氮化处理 ➢离子注入 ➢液体氮碳共渗 ➢真空溅射涂镀 ➢物理气相沉积TiN、TiC
（2）氮化硅基陶瓷 成分：将硅粉经氮化、球磨后添加助烧剂于模腔内热压烧结而成。其抗热 冲击性能优于其他陶瓷刀具，并不易发生崩刃现象。
应用：切削速度可达500~600m/min，适宜精车、半精车，精铣、半精铣加 工。可用于切削难加工材料。
六、超硬刀具材料
1．金刚石
金刚石是碳的同素异形体，是目前最硬的物质。有天然与人造之分。
第一节 刀具材料 一、刀具材料应具备的主要性能
1．高硬度 2．高耐磨性 3．足够的强度和韧性 4．高耐热性 5．良好的工艺性
二、常用刀具材料的种类及主要性能
三、高速钢
高速钢是含有钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素较多的 合金工具钢，也称为白钢、锋钢。
优点：高速钢具有较高的强度、韧性和良好的刃磨性能，能承受较大的切削 力和冲击力，常用于制造形状复杂的刀具。
由于高速钢的切削速度比其他工具钢高几倍甚至十几倍，故称之为高速钢。
1．普通高速钢
普通高速钢主要牌号、性能特点及应用
类别 主要牌号
性能特点
应用
钨系 高速 钢
W18Cr4V
工艺性能好，特别是刃磨性
能和热处理性能好；但碳化物 均匀性、高温塑性较钨钼系高 速钢差
用途: （1）制造切削难加工材料的刀具。 （2）进行强力、断续切削时，要求锋利、强度和韧性高的刀具。
4．高速钢刀具的表面处理
表面处理：通过某种特殊工艺改善刀具表层的成分与组织或在刀具表面涂镀 一层耐磨薄层（0.002mm左右）。
常见的表面处理有：
➢氮化处理 ➢离子注入 ➢液体氮碳共渗 ➢真空溅射涂镀 ➢物理气相沉积TiN、TiC
（2）氮化硅基陶瓷 成分：将硅粉经氮化、球磨后添加助烧剂于模腔内热压烧结而成。其抗热 冲击性能优于其他陶瓷刀具，并不易发生崩刃现象。
应用：切削速度可达500~600m/min，适宜精车、半精车，精铣、半精铣加 工。可用于切削难加工材料。
六、超硬刀具材料
1．金刚石
金刚石是碳的同素异形体，是目前最硬的物质。有天然与人造之分。
第一节 刀具材料 一、刀具材料应具备的主要性能
1．高硬度 2．高耐磨性 3．足够的强度和韧性 4．高耐热性 5．良好的工艺性
二、常用刀具材料的种类及主要性能
三、高速钢
高速钢是含有钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素较多的 合金工具钢，也称为白钢、锋钢。
优点：高速钢具有较高的强度、韧性和良好的刃磨性能，能承受较大的切削 力和冲击力，常用于制造形状复杂的刀具。
金属切削刀具教学课件
06
金属切削刀具的发展趋 势与展望
高性能刀具材料的发展趋势
硬质合金材料
随着加工技术的进步，对刀具的硬度 、耐磨性和耐热性要求更高，硬质合 金材料成为高性能刀具的主要发展方 向。
超硬材料
涂层技术
通过在刀具表面涂覆硬质涂层，提高 刀具表面的硬度和耐磨性，延长刀具 使用寿命。
如金刚石、立方氮化硼等超硬材料在 刀具制造中的应用逐渐增多，能够满 足高硬度、高强度材料的加工需求。
铣削加工中的刀具应用
总结词
铣削加工中，金属切削刀具主要用于切削平面、斜面、沟槽和各种曲面。
详细描述
铣削加工过程中，刀具通过旋转或摆动对工件进行切削，以获得所需的形状和 尺寸。铣削加工中的刀具有平铣刀、立铣刀、键槽铣刀等多种类型，根据不同 的加工需求选择合适的刀具。
钻削加工中的刀具应用
总结词
钻削加工中，金属切削刀具主要用于在工件上钻孔。
。
复合刀具材料
如硬质合金与高速钢的复合刀 具，结合了两种材料的优点，
提高了刀具的综合性能。
03
金属切削刀具的设计与 制造
刀具结构设计
刀具材料选择
根据切削条件和加工要求，选择合适的刀具材料，如高速钢、硬 质合金等。
刀具几何参数
设计合理的刀具前角、后角、主偏角等几何参数，以优化切削性 能。
刀具断屑槽
详细描述
钻削加工过程中，刀具通过旋转对工件进行切削，以在工件上钻出所需的孔。钻削加工中的刀具有麻花钻、中心 钻、深孔钻等多种类型，根据不同的加工需求选择合适的刀具。
其他加工中的刀具应用
总结词
除了车削、铣削和钻削等加工方式外，金属切削刀具还广泛应用于其他加工方式中。
详细描述
例如在刨削加工中，刀具用于对工件进行直线切削；在磨削加工中，刀具用于对工件进行研磨和抛光 ；在齿轮加工中，刀具用于切削齿轮的轮齿等。根据不同的加工需求选择合适的刀具，能够提高加工 效率和工件质量。
第3章 金属切削机床与刀具完整ppt课件
精选ppt课件2021
30
3.2 工件表面成形方法和机床运动分析
●相切法 利用刀具边旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法。 如图示，在垂直于刀具旋转轴线的端面内，切削刃可看作是 点，当切削点绕着刀具轴线做旋转运动B1，同时刀具轴线沿 着发生线的等距线做轨迹运动A2时，切削点运动轨迹的包络 线，便是所需的发生线。
●操纵及控制运动：起动、停止、变速、换向、部件与工件 的夹紧和松开、转位和自动换刀、自动测量、自动补偿等。
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3.2 工件表面成形方法和机床运动分析
（二）机床的运动联系（传动联系）——机床的传动链 1．机床的传动联系：机床必须具备三个基本部分，包括： ●执行件 执行机床运动的部件→如主轴、刀架、工作台等，其任务是带 动工件或刀具完成一定形式的运动（旋转或直线运动）和保持 准确的运动轨迹。 ●动力源 提供运动和动力的装置，是执行件的运动来源。 ●传动装置 传递运动和动力的装置，把动力源的运动和动力传给执行件； 或者把执行件联系起来，使二者间保持某种确定的运动关系。
→平面、圆柱面、直线成形表面； ●不可逆表面：母线和导线不可互换→圆锥面、球面。
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3.2 工件表面成形方法和机床运动分析
有些表面的两条发生线完全相同，但因母线的原始位置 不同，也可形成不同的表面：
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3.2 工件表面成形方法和机床运动分析
发生线由刀具的切削刃和工件的相对运动得到的，根据使 用的刀具切削刃形状和采取的加工方法， ■ 形成发生线的方法：四种
复合成形运动：成形运动由两个或两个以上旋转运动或（和）
直线运动，按照某种确定运动关系组合而成。
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b图的前倒棱刃口（第一前刀面）多 用于硬质合金刀具，且棱宽应该小 于进给量，负前角约-5°~-30°；
c图的消振棱和d图的后直刃（第一 后刀面）常用于消除加工振动，降 低表面粗糙度值；同时具备前倒棱 和后倒棱（即负前角和负后角）刀 具用于强力切削。
e图倒圆刃主要用于提高刀具耐用度。
第二节 刀具角度 1.刀具角度的参考系
①前(刀)面Aγ 前刀面是切下的切屑流过的刀面。如果前刀面由几个相互倾 斜的表面组成，则从切削刃开始，依次把它们称为第一前刀面（有时称为 负倒棱）、第二前刀面等。
②(主)后(刀)面Aα 后刀面是与工件上新形成的过渡表面相对的刀面。也可 以分为第一后刀面（有时称刃带）、第二后刀面等。
③副后(刀)面Aα’ 与副切削刃毗邻、与工件上已加工表面相对的刀面。同 样，也可以分为第一副后刀面、第二副后刀面等。
切断刀比较特殊，它具有 两个刀尖、三条刀刃(一条 主切削刃、两条副切削刃)、 四个刀面(一个前刀面、一 个后刀面、两个副后刀面)。 正交直角切削的切断刀的 主偏角为90°，刃倾角为 0°，其余的前角、后角、 副偏角和副后角等角度见 图中标注
②右偏刀标注角度示例，图2.13b。
3.刀具工作角度
1)．进给运动对工作角度的影响 ①横向进给(如切断工件)的影响
刀尖有三种形式(图2.4)： a图的交点（点状）刀尖、 b图的圆弧（修圆）刀尖和 c图的倒棱（倒角）刀尖。 最佳修光效果的倒棱见图2.5
3.刃口形式：
a图锋利刃并非理想中的锋利，而是 有一定的圆弧，常常用于高速钢刀 具，如车刀、钻头、铰刀、拉刀前 端刀齿、滚齿刀、插齿刀、剃齿刀 等整体刀具；
《金属切削刀具与机床 》
朱派龙 编著
广东轻工职业技术学院
第二章 刀具结构和材料
第一节 刀具结构 1.总体结构： 切削刀具都由切削部分和夹持部分组成。 分为整体刀具（图2.1）和(刀粒)组装刀具两大类。 组装刀具进一步分为焊接式(图2.2)和机夹式(图2.3)两类。
夹持部分：矩形和圆形
2.切削部分结构
2)．在正交面po-po截面上标注的角度(图 2.9)
①前角γo：基面与前刀面之间的夹角。它有正、负之分，当前 刀面低于基面时，前角为正，即γo > 0；前刀面高于基面时，前 角为负，即γo < 0，图2.10。
②主后角αo：后刀面与切削平面之间的夹角。加工过程中，一 般不允许αo < 0。
③楔角βo：后刀面与前刀面之间的夹角。
2.刀具的标注角度
1)．在基面上标注的角 度(图2.8)
①主偏角kr：主切削刃在基 面上的投影与进给运动方向 之间的夹角。 ②副偏角kr’：副切削刃在基 面上投影与进给运动反方向 之间的夹角。 ③刀尖角εr：主切削刃、副 切削刃在基面上投影的夹角。 由上可知：kr+ kr’+ εr = 180°
④主切削刃S 前刀面与后刀面相交而得到的切削边锋。主切削刃在切削过 程中承担主要的切削任务，完成金属切除工作，它在工件上切出过渡表面。
⑤副切削刃S’ 前刀面与副后刀面相交而得到的切削边锋。它协同主切削 刃完成金属切除工作，以最终形成工件的已加工表面。
⑥刀尖 刀尖是指主切削刃和副切削刃的连接处相当短的一部分切削刃， 刀尖是刀具切削部分工作条件最恶劣的部位。
标注角度参考系，即静止参考系 工作角度参考系，确定刀具在切削运动中有效工作角度的参考系
假设：①不考虑进给运动的影响； ②车刀安装绝对正确，即刀尖与工件中心等高，刀杆轴线垂
直工件轴线； ③刀刃平直，刀刃选定点的切削速度方向与刀刃各处的平行。
①切削平面ps 切削平面是指通过刀刃上选定点，包含该点假定 主运动方向和刀刃的平面，即切于工件过渡表面的平面。 ②基面pr 基面是指通过刀刃上选定点，垂直于该点假定主运动 速度方向的平面。由假设可知，它平行于安装底面和刀杆轴线。 ③po-po平面（又称为正交平面或主剖面） 它是过主切削刃上选 定点，同时垂直于基面和切削平面的平面。
3)．在切削平面上标注的角度(图2.11)
刃倾角λs：主切削刃与基面之间的夹角。刃倾角有正、负之 分，当刀尖处在切削刃上最高位置时，取正号；若刀尖处于 切削刃上最低位置时，取负号；当主切削刃与基面平行时， 刃倾角为零，图2.12。
4). 切 断 刀 标 注 角 度 示 例
①图2.13a是切断刀的标注 角度示例。
1.刀具材料应具备的性能
主要有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、 硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料等四大类。
目前应用最广泛的刀具材料是高速钢和硬质合金。
发展历史及其出现年份见图2.19;图2.20是八层涂层刀具的剖面图
2.高速钢 高速钢是加入了W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工
具钢，其合金元素W、Mo、Cr、V等与C化合形成高硬度的碳 化物，使高速钢具有较好的耐磨性。W和C的原子结合力很强， 增加了钢的热硬性。Mo的作用与W基本相同，提高钢的韧性。 V与C的结合力比W的更强，使钢的热硬性提高更强烈。W和V 的碳化物在高温时有力地起到阻止晶粒长大的作用。Cr在高速 钢中的主要作用是提高淬透性和回火稳定性以及抑制晶粒长大。
性能特点： 高速钢具有高的强度和高的韧性，具有一定的 硬度（热处理硬度在62~66HRC）和良好的耐磨性，其红硬温 度可达600～660℃左右。它具有较好的工艺性能，可以制造 刃形复杂的刀具。刃磨时切削刃易锋利，故又名锋钢，有时还 称作白钢
2)普通高速钢
普通高速钢工艺性能好，切削性能可满足一般工程材料的 常规加工要求。常用的品种有： ①W18Cr4V钨系高速钢 也称18-4-1，具有较好的综合性能 和刃磨工艺性，可制造各种复杂刀具，但强度和韧性不够， 精加工寿命不太高，且热塑性差，因此现在应用正在减少。
γ0e=γ0+η α0e=0-η
②纵向进给运动 对工作角度的影响
γ0e=γ0+η
α0e=α0-η 其中，
η=tan-1(f/πdw)
2)．刀具安装情况对工作角度的影响 ①刀具安装高度对工作角度的影响
②刀体(刀杆)安装倾角的工作角度影响
③刀杆中心线与进给方向垂直度误差对工作角度产生影响
第三节 刀具材料
c图的消振棱和d图的后直刃（第一 后刀面）常用于消除加工振动，降 低表面粗糙度值；同时具备前倒棱 和后倒棱（即负前角和负后角）刀 具用于强力切削。
e图倒圆刃主要用于提高刀具耐用度。
第二节 刀具角度 1.刀具角度的参考系
①前(刀)面Aγ 前刀面是切下的切屑流过的刀面。如果前刀面由几个相互倾 斜的表面组成，则从切削刃开始，依次把它们称为第一前刀面（有时称为 负倒棱）、第二前刀面等。
②(主)后(刀)面Aα 后刀面是与工件上新形成的过渡表面相对的刀面。也可 以分为第一后刀面（有时称刃带）、第二后刀面等。
③副后(刀)面Aα’ 与副切削刃毗邻、与工件上已加工表面相对的刀面。同 样，也可以分为第一副后刀面、第二副后刀面等。
切断刀比较特殊，它具有 两个刀尖、三条刀刃(一条 主切削刃、两条副切削刃)、 四个刀面(一个前刀面、一 个后刀面、两个副后刀面)。 正交直角切削的切断刀的 主偏角为90°，刃倾角为 0°，其余的前角、后角、 副偏角和副后角等角度见 图中标注
②右偏刀标注角度示例，图2.13b。
3.刀具工作角度
1)．进给运动对工作角度的影响 ①横向进给(如切断工件)的影响
刀尖有三种形式(图2.4)： a图的交点（点状）刀尖、 b图的圆弧（修圆）刀尖和 c图的倒棱（倒角）刀尖。 最佳修光效果的倒棱见图2.5
3.刃口形式：
a图锋利刃并非理想中的锋利，而是 有一定的圆弧，常常用于高速钢刀 具，如车刀、钻头、铰刀、拉刀前 端刀齿、滚齿刀、插齿刀、剃齿刀 等整体刀具；
《金属切削刀具与机床 》
朱派龙 编著
广东轻工职业技术学院
第二章 刀具结构和材料
第一节 刀具结构 1.总体结构： 切削刀具都由切削部分和夹持部分组成。 分为整体刀具（图2.1）和(刀粒)组装刀具两大类。 组装刀具进一步分为焊接式(图2.2)和机夹式(图2.3)两类。
夹持部分：矩形和圆形
2.切削部分结构
2)．在正交面po-po截面上标注的角度(图 2.9)
①前角γo：基面与前刀面之间的夹角。它有正、负之分，当前 刀面低于基面时，前角为正，即γo > 0；前刀面高于基面时，前 角为负，即γo < 0，图2.10。
②主后角αo：后刀面与切削平面之间的夹角。加工过程中，一 般不允许αo < 0。
③楔角βo：后刀面与前刀面之间的夹角。
2.刀具的标注角度
1)．在基面上标注的角 度(图2.8)
①主偏角kr：主切削刃在基 面上的投影与进给运动方向 之间的夹角。 ②副偏角kr’：副切削刃在基 面上投影与进给运动反方向 之间的夹角。 ③刀尖角εr：主切削刃、副 切削刃在基面上投影的夹角。 由上可知：kr+ kr’+ εr = 180°
④主切削刃S 前刀面与后刀面相交而得到的切削边锋。主切削刃在切削过 程中承担主要的切削任务，完成金属切除工作，它在工件上切出过渡表面。
⑤副切削刃S’ 前刀面与副后刀面相交而得到的切削边锋。它协同主切削 刃完成金属切除工作，以最终形成工件的已加工表面。
⑥刀尖 刀尖是指主切削刃和副切削刃的连接处相当短的一部分切削刃， 刀尖是刀具切削部分工作条件最恶劣的部位。
标注角度参考系，即静止参考系 工作角度参考系，确定刀具在切削运动中有效工作角度的参考系
假设：①不考虑进给运动的影响； ②车刀安装绝对正确，即刀尖与工件中心等高，刀杆轴线垂
直工件轴线； ③刀刃平直，刀刃选定点的切削速度方向与刀刃各处的平行。
①切削平面ps 切削平面是指通过刀刃上选定点，包含该点假定 主运动方向和刀刃的平面，即切于工件过渡表面的平面。 ②基面pr 基面是指通过刀刃上选定点，垂直于该点假定主运动 速度方向的平面。由假设可知，它平行于安装底面和刀杆轴线。 ③po-po平面（又称为正交平面或主剖面） 它是过主切削刃上选 定点，同时垂直于基面和切削平面的平面。
3)．在切削平面上标注的角度(图2.11)
刃倾角λs：主切削刃与基面之间的夹角。刃倾角有正、负之 分，当刀尖处在切削刃上最高位置时，取正号；若刀尖处于 切削刃上最低位置时，取负号；当主切削刃与基面平行时， 刃倾角为零，图2.12。
4). 切 断 刀 标 注 角 度 示 例
①图2.13a是切断刀的标注 角度示例。
1.刀具材料应具备的性能
主要有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、 硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料等四大类。
目前应用最广泛的刀具材料是高速钢和硬质合金。
发展历史及其出现年份见图2.19;图2.20是八层涂层刀具的剖面图
2.高速钢 高速钢是加入了W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工
具钢，其合金元素W、Mo、Cr、V等与C化合形成高硬度的碳 化物，使高速钢具有较好的耐磨性。W和C的原子结合力很强， 增加了钢的热硬性。Mo的作用与W基本相同，提高钢的韧性。 V与C的结合力比W的更强，使钢的热硬性提高更强烈。W和V 的碳化物在高温时有力地起到阻止晶粒长大的作用。Cr在高速 钢中的主要作用是提高淬透性和回火稳定性以及抑制晶粒长大。
性能特点： 高速钢具有高的强度和高的韧性，具有一定的 硬度（热处理硬度在62~66HRC）和良好的耐磨性，其红硬温 度可达600～660℃左右。它具有较好的工艺性能，可以制造 刃形复杂的刀具。刃磨时切削刃易锋利，故又名锋钢，有时还 称作白钢
2)普通高速钢
普通高速钢工艺性能好，切削性能可满足一般工程材料的 常规加工要求。常用的品种有： ①W18Cr4V钨系高速钢 也称18-4-1，具有较好的综合性能 和刃磨工艺性，可制造各种复杂刀具，但强度和韧性不够， 精加工寿命不太高，且热塑性差，因此现在应用正在减少。
γ0e=γ0+η α0e=0-η
②纵向进给运动 对工作角度的影响
γ0e=γ0+η
α0e=α0-η 其中，
η=tan-1(f/πdw)
2)．刀具安装情况对工作角度的影响 ①刀具安装高度对工作角度的影响
②刀体(刀杆)安装倾角的工作角度影响
③刀杆中心线与进给方向垂直度误差对工作角度产生影响
第三节 刀具材料