刀具材料性能指标
数控刀具基础知识
数控刀具基础知识本文介绍了数控刀具材料，数控刀具硬度，数控刀具材料特性等基础知识，数控刀具种类等基础知识，数控刀具切削速度基础知识，数控刀具振动知识等等。
数控机床对刀具材料的要求较高的硬度和耐磨性刀具切削部分的硬度必须高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。
刀具材料在常温下的硬度应在HRC62以上。
足够的强度和韧性刀具在切削过度中承受很大的压力，有时在冲击和振动条件下工作，要使刀具不崩刃和折断，刀具材料必须具有足够的强度和韧性，一般用抗弯强度表示刀具材料的强度，用冲击值表示刀具材料的韧性。
较高的耐热性耐热性指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度及韧性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指标，这种性能也称刀具材料红硬性。
较好的导热性刀具材料的导热系数越大，刀具传出的热量越多，有利于降低刀具的切削温度和提高刀具的耐用度。
良好的工艺性为便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如刀具材料的锻造、轧制、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性及高温塑性变形性能，对于硬质合金和陶瓷刀具材料还要求有良好的烧结与压力成形的性能。
刀具材料种类高速钢高速钢是由W、Cr、Mo等合金元素组成的合金工具钢，具有较高的热稳定性，较高的强度和韧性，并有一定的硬度和耐磨性，因而适合于加工有色金属和各种金属材料，又由于高速钢有很好的加工工艺性，适合制造复杂的成形刀具，特别是粉沬冶金高速钢，具有各向异性的机械性能，减少了淬火变形，适合于制造精密与复杂的成形刀具。
硬质合金硬质合金具有很高的硬度和耐磨性，切削性能比高速钢好，耐用度是高速钢的几倍至数十倍，但冲击韧性较差。
由于其切削性能优良，因此被广泛用作刀具材料。
切削刀具用硬质合金分类及标志涂层刀片1）CVD气相沉积法涂层涂层物质为TiC，使硬质合金刀具耐用度提高1-3倍。
涂层厚；刃口钝；利于提高速度寿命。
2）PVD物理气相沉积法涂层涂层物质为TiN、TiAlN和Ti(C,N)，使硬质合金刀具耐用度提高2-10倍。
硬质合金的hrc硬度
硬质合金的hrc硬度硬质合金的HRC硬度硬质合金是一种常用于切削和磨削工具等领域的材料，其硬度常常用HRC（Rockwell硬度）来表示。
HRC硬度是通过在材料表面施加一定压力后，测量压入材料的深度来确定的。
较高的HRC硬度代表着更高的硬度和耐磨性，因此在许多应用中，硬质合金的HRC硬度被视为重要的指标。
硬质合金通常由金属（如钴、镍等）和碳化物（如钨碳化物、钛碳化物等）组成。
金属提供了硬质合金的韧性和可塑性，而碳化物则赋予了其优异的硬度和耐磨性。
通过烧结工艺将金属和碳化物粉末结合在一起，形成坚硬且耐用的硬质合金。
HRC硬度是通过在硬质合金材料表面施加标准化的压力后，测量压入材料的深度来确定的。
HRC硬度是以洛氏硬度计进行测量的，这是一种常用的硬度测量方法。
洛氏硬度计利用一定压力下钢球或钻石圆锥对材料表面进行压入，测量压入的深度，然后通过与标准化的硬度比对，确定材料的HRC硬度值。
硬质合金的HRC硬度通常在50至70之间，具体数值取决于合金中金属和碳化物的比例和成分。
较高的HRC硬度表示材料更难被切削或磨削，因此在需要耐磨性和长寿命的工具中广泛应用。
例如，硬质合金刀具常用于金属加工中，如车削、铣削和钻孔等。
高HRC硬度的硬质合金刀具可以更好地抵抗切削力和磨损，从而提高加工效率和工具寿命。
除了硬度，硬质合金还具有其他优异的性能。
例如，硬质合金具有高硬度和强度，能够在高温和高压下保持稳定的性能。
同时，硬质合金具有良好的耐腐蚀性和耐氧化性，能够在恶劣的工作环境中长时间使用。
这些特性使硬质合金成为许多工业领域的首选材料。
需要注意的是，硬质合金的HRC硬度只是评估材料硬度的一种方法，不同的硬度测试方法可能得到不同的数值。
因此，在实际应用中，需要根据具体要求选择合适的硬度测试方法，并结合其他性能指标来评估硬质合金的适用性。
总结起来，硬质合金的HRC硬度是衡量其硬度和耐磨性的重要指标。
较高的HRC硬度代表着更高的硬度和耐磨性，使其在切削和磨削工具等领域具有广泛的应用。
刀具寿命测试标准
刀具寿命测试标准刀具寿命测试标准是指对各类刀具进行科学和规范的性能测试，以评估其使用寿命和性能指标的指导性文件。
刀具寿命测试标准的制定，可以为刀具选择、使用和保养提供依据，使其具有更高的使用价值和经济效益。
下面将从测试标准的必要性、标准的主要内容和制定的过程三个方面进行详细介绍。
首先，刀具寿命测试标准的制定具有重要的必要性。
刀具是现代机械加工中不可或缺的工具，其质量和寿命直接影响加工效率和产品质量。
因此，对刀具寿命进行科学测试，可以对刀具的性能指标进行客观评估，为用户选择合适的刀具提供参考，避免因刀具使用寿命过短而频繁更换刀具，节省生产成本，提高生产效率。
其次，刀具寿命测试标准的主要内容可以包括以下几个方面。
首先是刀具性能测试，包括刀具的硬度、耐磨性、抗热性等性能指标的测试。
这些性能指标直接关系到刀具的寿命和耐用性，需要通过科学的测试方法来进行评估。
其次是刀具使用寿命的测试，包括切削时间、切削长度、切削深度等方面的测试指标。
通过对刀具在实际工况下的使用情况进行测试，可以准确评估其使用寿命，为用户提供刀具更换的依据。
此外，还可以包括刀具使用寿命的预测模型、刀具寿命的统计分析等内容，为刀具生产企业和使用单位提供科学的刀具管理依据。
最后，刀具寿命测试标准的制定需要经过一系列的过程。
首先是制定标准的目标和范围，明确测试的目的和内容，并确定适用范围。
其次是收集和整理相关的刀具寿命测试方法和规范，包括国内外的标准和技术文献，了解刀具寿命测试的最新研究成果。
然后是制定测试方案和测试方法，包括测试装置设计、测试参数的选择和测试步骤的确定等。
在制定测试方案和方法时，需要考虑到不同类型、规格和材料的刀具的特点，选择适当的测试方法。
最后是进行实验验证和修订标准。
通过实际测试，验证所制定的标准的可行性和有效性，根据测试结果对标准进行修订，完善标准的内容和方法。
综上所述，刀具寿命测试标准的制定对于刀具选择和使用具有非常重要的意义。
数控刀具国家标准
国内数控机床刀具标准及选择国内数控机床刀具标准１．国家标准GB10944－89《自动换刀机床用7:24圆锥工具柄部40、45和50号圆锥柄》这个国家标准规定的柄部，在型式与尺寸上与国际标准ISO7388／1完全相同。
详见图7.3-1和7.3-1。
与ISO7388／1相比，增加了一些必要的技术要求，标注了表面粗糙度及形位公差，以保证刀柄的制造质量，满足自动加工中刀具的重复换刀精度要求。
它主要应用于镗铣类加工中心机床的各种刀柄。
２．国家标准所规定的拉钉，《自动换刀机床用7:24圆锥工具柄部40、45和50号圆锥柄用拉钉》这个国家标准所规定的拉钉，在型式与尺寸上与ISO7388／Ⅱ相同。
可与前述标准GB10944－89中所规定的柄部配合使用。
３．日本标准JIS B6339-1986《加工中心机床用工具柄部及拉钉》这个标准只适用于日本进口的加工中心机床及过去几年我国的部分机床厂与日本合作设计和生产的加工中心机床。
它是在日本机床工业协会标准MAS403－1982的基础上制订出来的，在日本得到广泛的应用。
我国1985年以后设计的加工中心机床已改用新的国家标准GB10994和GB10945。
４．国家标准GB3837－83《机床工具7:24圆锥联结》这种锥柄主要用于手动换刀数控机床及重型镗铣床等。
二．整体式工具系统标准JB/GQ5010-1983《TSG工具系统型式与尺寸》TSG工具系统中的刀柄,其代号(按1990年国家标准报批稿)由四部分（JT-45-Q32-120）组成，各部分的含义如下：JT-表示工具柄型代码。
45-对圆锥柄表示锥度规格。
Q32-表示工具的规格。
120-表示刀柄的工作长度。
它所表示的工具为：自动换刀机床用7:24圆锥工具柄(GB10944)，锥柄为45号，前部为弹簧夹，最大夹持直径32mm，刀柄工作长度(锥柄大端直径φ57.15mm处到弹簧夹头前端面的距离)为120mm。
表1 工具柄部型式代号代号工具柄部型式JT 自动换刀机床用7:24圆锥工具柄 GB 10944-89BT 自动换刀机床用7:24圆锥BT型工具柄 JIS B6339ST 手动换刀机床用7:24圆锥工具柄 GB 3837.3-83MT 带扁尾莫氏圆锥工具柄 GB 1443-85MW 无扁尾莫氏圆锥工具柄 GB 1443-85ZB 直柄工具柄 GB 6131-85表2 工具的用途代号及规格参数用途代号用途规格参数表示的内容J 装直柄接杆工具装接杆也直径—刀柄工作长度Q 弹簧夹头最大夹持直径—刀柄工作长度XP 装削平型直柄工具装刀孔直径—刀柄工作长度Z 装莫氏短锥钻夹头莫氏短锥号—刀柄工作长度ZJ 装莫氏锥度钻夹头贾氏锥柄号—刀柄工作长度M 装带扁尾莫氏圆锥柄工具莫氏锥柄号—刀柄工作长度MW 装无扁尾莫氏圆锥柄工具莫氏锥柄号—刀柄工作长度MD 装短莫氏圆锥柄工具莫氏锥柄号—刀柄工作长度JF 装浮动绞刀绞刀块宽度—刀柄工作长度G 攻丝夹头最大攻丝规格—刀柄工作长度TQW 倾斜型微调镗刀最小镗孔直径—刀柄工作长TS 双刃镗刀最小镗刀直径—刀柄工作长度TZC 直角型粗镗刀最小镗孔直径—刀柄工作长度TQC 倾斜型粗镗刀最小镗孔直径—刀柄工作长度TF 复合镗刀小孔直径/大孔直径—孔工作长度TK 可调镗刀头装刀孔直径—刀柄工作长度XS 装三面刃铣刀刀具内孔直径—刀柄工作长度XL 装套式立铣刀刀具内孔直径—刀柄工作长度XMA 装A类面铣刀刀具内孔直径—刀柄工作长度XMB 装B类面铣刀刀具内孔直径—刀柄工作长度XMC 装C类面铣刀刀具内孔直径—刀柄工作长度KJ 装扩孔钻和铰刀１：３０圆锥大端直径—刀柄工作长度数控刀具国家标准概述：1、可转位刀具的基本概念可转位刀具是将预先加工好并带有若干个切削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法夹紧在刀体上的一种刀具。
工件材料的切削加工性的评定指标
工件材料的切削加工性的评定指标
工件材料的切削加工性的评定指标
加工要求和生产条件不同，评定材料切削加工性的指标也不相同。
常用的评定指标有下面几种：
1.切削力或切削温度指标
在相同的切削条件下加工不同材料时，凡切削力大、切削温度高的工件材料，其切削加工性就差；反之，其切削加工性就好，在粗加工或机床刚性、动力不足时，常以切削力来评定材料的切削加工性能指标。
2.刀具寿命指标
在相同的切削条件下，使刀具寿命高的工件材料，其切削加工性好。
或者在一定刀具寿命下，所允许的最大切削速度高的工件材料，其切削加工性就好。
3.已加工表面质量指标
以常用材料是否容易保证得到所要求的已加工表面质量(常用表面粗糙度，或用加工硬化和残余应力等来衡量)，作为评定材料切削加工性的指标。
加工后表面质量好的材料，其加工性好；反之，加工性差。
在精加工时，常以此作为加工指标。
4.切削控制性能指标
凡切削容易被控制或折断的材料，其切削加工性就好，反之，则差。
在自动机床或自动生产线上，常用切削控制的难易程度来评定材料的切削加工性。
一种工件材料很男在各方面都能获得较好的切削加工性指标，只能根据需要选择一项或几项作为衡量其切削加工性的指标。
在一般的生产中，常以保证一定的刀具寿命所允许的切削速度作为评定材料切削加工性的指标。
此外，还有用切削路程的长短、金属切除量或金属切除率的大小作为指标来衡量材料的切削加工性。
刀具的检验流程标准
刀具的检验流程标准在刀具的生产和使用过程中，为了保证产品质量和生产安全，需要进行刀具的检验。
本文将介绍刀具的检验流程标准，旨在确保刀具在使用前符合相关要求，以提高刀具的使用寿命和工作效率。
一、刀具的外观检验刀具的外观检验主要包括外观质量、尺寸和标识的检查。
在外观质量检验中，应检查刀具表面是否平整、光滑，无明显缺陷、裂纹和损伤。
同时，还应检查刀具的尺寸是否符合设计要求。
此外，刀具上的标识（如商标、型号等）也需要进行检查，以确认其准确性和清晰度。
二、刀具的材质检验刀具的材质检验是为了确认刀具所使用的材料是否符合标准要求。
一般来说，刀具的材质应具有一定的硬度、韧性和耐磨性。
在材质检验中，可以通过金相显微镜、硬度计等仪器对刀具的组织结构和硬度进行检测，以确认刀具的材质是否合格。
三、刀具的功能性检验刀具的功能性检验主要是为了确认刀具的切割能力和稳定性。
在功能性检验中，可以选择适当的试验方法和设备，对刀具进行切削试验、切屑排出试验等，以评估刀具的性能是否满足使用要求。
同时，还可以进行刀具的振动试验和温度试验，以检测刀具在工作过程中的稳定性和热稳定性。
四、刀具的耐磨性检验刀具的耐磨性是刀具的重要性能之一，直接影响刀具的使用寿命和加工效率。
在耐磨性检验中，可以通过切削试验、磨损试验等方法来评估刀具的耐磨性能。
此外，还可以使用显微镜等仪器对刀具的磨损情况进行观察和测量，以判断刀具的耐磨性是否符合标准要求。
五、刀具的安全性检验刀具的安全性检验是为了保障工作人员和生产设备的安全。
在安全性检验中，应确保刀具的结构合理、稳定可靠，并采取必要的保护措施，如防护罩、保护装置等，以防止刀具在使用过程中发生意外。
此外，还应对刀具的使用说明书进行审核，以确保刀具的使用和维护要求得到正确理解和遵守。
综上所述，刀具的检验流程标准主要包括外观检验、材质检验、功能性检验、耐磨性检验和安全性检验。
通过对刀具各项性能指标进行检测和评估，可以确保刀具的质量和性能满足使用要求，以提高生产效率和工作安全性。
涂层刀具的涂层材料、涂层方法及发展方向
涂层刀具的涂层材料、涂层方法及进展方向在切削加工中，刀具性能对切削加工的效率、精度、表面质量有着决议性的影响。
刀具性能的两个关键指标硬度和强度（韧性）之间好像总是存在着冲突，硬度高的材料往往强度和韧性低，而要提高韧性往往是以硬度的下降为代价的。
在较软的刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜（如TiC、TiN、Al2O3,等）构成的涂层刀具，较好的解决了刀具存在的强度和韧性之间的冲突，是切削刀具进展的一次革命。
涂层刀具是近20年来进展最快的新型刀具。
目前工业发达国家涂层刀具已占80%以上，CNC机床上所用的切削刀具90%以上是涂层刀具。
1涂层刀具、涂层材料及涂层方法涂层刀具的特点涂层刀具结合了基体高强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点，提高了刀具的耐磨性而不降低其韧性。
涂层刀具通用性广，加工范围显著扩大，使用涂层刀具可以获得明显的经济效益。
一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具使用，因而可以大大削减刀具的品种和库存量，简化刀具管理，降低刀具和设备成本。
但是刀具在现有的涂层工艺进行涂层后，因基体材料和涂层材料性质差别较大，涂层残留内应力大，涂层和基体之间的界面结合强度低，涂层易剥落，而且涂层过程中还造成基体强度下降、涂层刀片重磨性差、涂层设备多而杂、昂贵、工艺要求高、涂层时间长、刀具成本上升等缺点。
常用的涂层材料及性质常用的涂层材料常用的涂层材料有碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、硼化物、硅化物、金刚石及复合涂层八大类数十个品种。
依据化学键的特征，可将这些涂层材料分成金属键型、共价键型和离子键型。
涂层材料的性质金属键型涂层材料（如TiB2、TiC、TiN、VC、WC等）熔点高、脆性低、界面结合强度高、交互作用趋势强、多层匹配性好，具有良好的综合性能，是最一般的涂层材料。
共价键型涂层材料（如B4C、SiC、BN、金刚石等）硬度高、热胀系数低、与基体界面结合强度差、稳定性和多层匹配性差。
第二章 木工刀具材料及刀具磨损
第二章 木工刀具材料及刀具磨损
四、刀具材料的选择：
刀具材料性能比较
第二章 木工刀具材料及刀具磨损
（一）锯片： 1、锯切特点：闭式切削，切削热高，负荷 大（制材时更大），要求高强度、高硬度、耐 磨性好；带锯条周期性弯曲变形，又要张紧， 锯片需锤锻碾压和拨（压）料，要求高韧性。 2、选材：中碳碳素工具钢和低合金工具钢 （韧性好），如T8A、65Mn 加工硬材或人造板时也可用高硬材料强化 锯齿。
第二章 木工刀具材料及刀具磨损
◆ 化学腐蚀磨损：多元酚化合物对碳钢刀具有不同程
度的腐蚀，木材木粉水抽提液中的多元酚化合物要比配制成 的多元酚溶液有更强的腐蚀性。 有机弱酸和多元酚化合物之所以会腐蚀刀具材料，是因 为碳钢刀具材料中的铁和硬质合金刀具中的钴元素会被氢离 子夺去电子，形成金属离子和氢气，然后，亚铁离子Fe 2+在 空气中进一步氧化变成Fe 3+，多元酚化合物和Fe 3+发生螯合 反应，生成疏松的螯合物。有机弱酸和多元酚化合物对刀具 材料的腐蚀是逐步进行的，最后生成金属螯合物覆盖在刀具 表面上。对于碳钢刀具而言，铁是基本成分，对于硬质合金 而言，碳化物是基本成分，钴是不可缺少的粘结剂。一旦铁 或钴被腐蚀，生成的螯合物在机械擦伤磨损作用下，很快被 磨耗，暴露了刀具材料的新组织。如此循环往复，刀具材料 就不断地被磨损。可见，机械擦伤磨损为化学腐蚀创造了条 件。加快了化学腐蚀的进行，同时，化学腐蚀生成的疏松产 物促进机械擦伤磨损的进行
第二章 木工刀具材料及刀具磨损
② 氮化硼（BN）：熔点高（2730℃），是一种 与石墨相似、呈白色的软材料，在高温下加入催化 剂转化为立方氮化硼(CBN)。 特点：硬度、耐磨性仅次于金刚石；耐热性高 （1000～1300℃），导热性好；摩擦系数小，化学 惰性大，用一般金刚石可磨削。韧性差，热膨胀系 数小，耐冲击性差。 注：金刚石和立方氮化硼(CBN)的热膨胀系数 比硬质合金小，与钢质刀体焊接后焊接应力大。
硬质合金刀片的材料分类性能选用摘要讲课文档
第一页，共108页。
工欲善其事 必先利其器
第二页，共108页。
前
言
在由机床、刀具和工件组成的切削加工 工艺系统中，刀具是最活跃的因素。刀具切 削性能的好坏取决于构成刀具的材料和刀具 结构，而刀具材料最具有决定性作用。
半个多世纪以来，刀具材料的进步极大 地推动着人类社会生产力的发展。从碳素工 具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶 瓷材料到金刚石和立方氮化硼材料以及刀具 涂层技术，刀具材料性能的改进使得切削速 度不断提高。刀具技术和机床技术的发展相 互促进，工件材料与刀具材料交替进展，对 推动切削加工技术的发展起着决定性作用。
第十九页，共108页。
抗压强度
mpa
3436 4126 — 4218 4513 4701 4701 4905 4807 3924
4905 4905 4701 4316
— 5788 5592 4905 4611 4416
（3）硬质合金ISO标准按用途分类表
主要类别
用 途分 类
被加工 识别 材料大类 颜色
维氏硬度
HV
(公斤/毫米2)
抗弯强度
mpa
P01.2
30
P01.3
51
P01.4
62
P05
77
P
P10
63
P20
76
P25
71
P30
82
P40
75
P50
68
64
6
43
6
33
5
18
5
28
9
14
10
20
9
8
10
12
13
刀具标注角度的参考系
什么样的刀具适于裁 纸——生活当中的刀
具和金属切削刀具原
理是相通的，这就是 刀具要有一定的角度 的。
实习报告P8：图1
四、车刀切削部分的主要角度 ：
为了确定车刀主、副切削刃及前、后面在空间的位置，即确定 车刀的几何角度，需要辅助平面坐标系作为刃磨、测量和标注刀具 角度的基准。常用的刀具静止参考系来标注车刀的角度，它由基面、
振动，因此刀具材料应具备以下基本要求： 1、强度和韧性 为了承受切削力、冲击和振动，刀具材料应具备足够的强 度和韧性。
2、 硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度2~3倍，常温 硬度一般要求在60HRC以上。
3、耐磨性 抵抗磨损的能力，是刀具材料机械性能、组织结构和
化学性能的综合反应。
4、耐热性 刀具材料在高温下仍能保持足够硬度的性能。耐热性越 高，刀具允许的切削速度越高。它是衡量刀具材料性能的主 要指标。
切削平面和正交平面三个相互垂直的平面所构成，静止参考系的假
定工作条件：
1、假定进给速度很小（忽略）； 2、刀尖和工件中心等高。
刀具标注角度的参考系：由基面Pr、切削平面PS、正交平面PO 三个相互垂直的平面所构成。
待加工表面 已加工表面
过渡表面
正交平面 基面
刀具标注角度的参考系：
一、基面Pr：通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面(车削外