4-3 切削刀具《机械制造工艺基础》（劳动版·第八版）河南省（对口招生）装备制造类 知识点讲解

河南省（对口招生）装备制造类《机械制造工艺基础》 知识点讲解 4-3 切削刀具 【课程要求】 1. 能说出刀具的六种分类方式及常见类型 2. 能识记刀具的组成结构（切削部分、导向部分、夹持部分） 3. 能写出五个基本刀具角度的名称及测量平面 4. 能列举刀具材料应具备的七项基本性能和五种以上常用材料 5. 能判断给定刀具的夹持方式（实体夹持/刀轴装夹） 6. 能在刀具结构图上标出前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃、刀尖 7. 能根据加工条件初步选择刀具材料类型 【知识网络】 【知识要点】 知识点1 切削刀具的分类 1. 按加工方式分类 车刀、铣刀、刨刀、砂轮、钻头、铰刀、丝锥、板牙。 2. 按加工表面分类 外圆表面刀具、内孔表面刀具、平面加工刀具、螺纹加工刀具、齿轮加工刀具。 3. 按切削刃数目分类 单刃刀具（如车刀、刨刀）、双刃刀具（如钻头）、多刃刀具（如铣刀、铰刀）。 4. 按结构形式分类 整体式刀具、焊接式刀具、机械夹固式刀具。 5. 按使用后是否重磨分类 机夹重磨式刀具、机夹可转位式（不重磨）刀具。 6. 按切削部分材料分类 工具钢刀具、高速钢刀具、硬质合金刀具。 知识点2 切削刀具的组成 1. 刀具整体结构 ￮切削部分、导向部分、夹持部分。 2. 切削部分 展示图4-5外圆车刀结构。切削部分由“三面两刃一尖”组成： ￮前面Aᵧ：切屑流出时所流经的面。可为平面或曲面，以使切削顺利流出。 ￮主后面Aα：与工件上过渡表面相对的刀面。倾斜一定角度以减小与工件的摩擦。 ￮副后面Aα′：与工件上已加工表面相对的刀面。倾斜一定角度以免撞伤已加工表面。 ￮主切削刃S：前面与主后面相交的部位，担负主要切削工作。 ￮副切削刃S′：前面与副后面相交的部位，担负主要切削刃完成金属的切除工作，以最终形成工件的已加工表面。 ￮刀尖：主、副切削刃连接处的那一小部分切削刃。刀尖并非绝对尖锐，一般都呈圆弧状，以保证刀尖有足够的强度和耐磨性。 3. 导向部分 ￮存在于麻花钻、铰刀、立铣刀等刀具中，用于内孔、沟槽和内螺纹加工。 4. 夹持部分 ￮实体夹持：刀具夹持部分做成实体，直接装在刀架或锥套内。如车刀、刨刀、钻头、立铣刀。 ￮刀轴装夹：夹持部分做成圆柱孔，孔内有键槽，装在刀轴上。如圆柱铣刀、三面刃铣刀。 知识点3 刀具角度参考系 1. 参考系概念： ￮刀具静止参考系：用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量时的几何参数。 ￮刀具工作参考系：规定刀具进行切削加工时的几何参数。 2. 主要基准坐标平面： ￮基面pᵣ：通过切削刃上某一选定点，垂直于该点主运动方向的平面（图4-6）。 ￮主切削平面pₛ：通过主切削刃上某一选定点，与主切削刃相切并垂直于基面的平面（图4-6）。 ￮正交平面pₒ：通过切削刃上某一选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面（图4-7）。 ￮空间关系：基面、切削平面、正交平面在空间互相垂直（图4-8）。 ￮假定工作平面p𝒻：通过切削刃上某一选定点，垂直于基面且平行于假定的进给运动方向的平面。 ￮副切削平面p′：通过副切削刃上某一选定点，与副切削刃相切并垂直于基面的平面。 3. 刀具切削部分的主要角度（图4-9） ￮车刀的五个独立基本角度： ￮前角γₒ：前面与基面的夹角，在正交平面中测量。可为正值、负值或零。根据工件材料、刀具材料及加工要求选择。 ￮后角αₒ：后面与切削平面的夹角，在正交平面中测量。表示刀具后面倾斜的程度。 ￮主偏角κᵣ：主切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。 ￮副偏角κᵣ′：副切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。 ￮刃倾角λₛ：主切削刃与基面间的夹角，在主切削平面中测量。 知识点4 切削刀具材料及其选用 1. 刀具材料应具备的基本性能： ￮高硬度：必须高于工件材料硬度。 ￮足够的强度和韧性：承受切削力和冲击力。例如车削45钢时，当背吃刀量aₚ=4mm，进给量f=0.5mm/r时，刀具要承受约4000N的切削力。 ￮高的耐磨性和耐热性：耐热性即红硬性，高温下保持较高硬度。 ￮良好的导热性：降低切削温度，减轻刀具磨损。 ￮良好的工艺性：包括锻压、焊接、切削加工、热处理和可磨性。 ￮较好的经济性：结合我国资源状况，降低制造成本。 ￮抗粘结性和化学稳定性：抵抗吸附粘结，不易与周围介质发生化学反应。 2. 常用刀具材料的种类及选用： ￮碳素工具钢：硬度59～64HRC，耐热性差（200～250℃），切削速度v<10m/min。用于手工铰刀、丝锥、板牙。牌号：T10A、T12A。 ￮合金工具钢：耐热性300～350℃，热处理变形小。用于机用铰刀、拉刀。牌号：9SiCr、CrWMn。 ￮高速钢：综合性能好，耐热性较差。用于成形车刀、钻头。牌号：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V。 ￮硬质合金：硬度高、耐热性好，韧性差。切削效率是高速钢的5～10倍。分三类： ￮K类（钨钴类）：成分为WC+Co。主要用于加工铸铁、有色金属等脆性材料或冲击较大的场合。韧性较好。常用代号：K01（相当于YG3，精加工）、K10（YG6，半精加工）、K20（YG8，粗加工）。 ￮P类（钨钛钴类）：成分为WC+Co+TiC。硬度、耐磨性、耐热性明显提高，但韧性、抗冲击性较差。适用于加工塑性较大的金属，不适宜加工脆性金属。常用代号：P01（YT30，精加工）、P10（YT15，半精加工）、P30（YT5，粗加工）。 ￮M类（钨钛钽（铌）钴类）：成分为WC+Co+TiC+TaC（NbC）。既可加工铸铁、有色金属，又可加工合金钢，故称通用合金。主要用于加工高温合金、高锰钢、不锈钢、可锻铸铁等难加工材料。常用代号：M10（YW1，精加工、半精加工）、M20（YW2，粗加工、半精加工）。 ￮陶瓷：高温硬度高，抗弯强度低。用于高硬度材料精加工。 ￮人造金刚石：硬度极高（10000HV），耐热温度700～800℃。用于硬质合金、陶瓷、高硅铝合金加工。 ￮立方氮化硼：硬度仅次于金刚石，耐热温度1400℃。用于高硬度材料精加工。 【练习题】 一、单项选择题 1. 下列刀具材料中，红硬性最高的是（ ）。 A. 碳素工具钢 B. 合金工具钢 C. 高速钢 D. 硬质合金 2. 车刀的前角是在哪个平面内测量的？（ ） A. 基面 B. 主切削平面 C. 正交平面 D. 假定工作平面 3. 下列哪种刀具材料适合制造形状复杂的成形车刀？（ ） A. 陶瓷 B. 硬质合金 C. 高速钢 D. 立方氮化硼 4. 刀具的主偏角是在哪个平面内测量的？（ ） A. 基面 B. 主切削平面 C. 正交平面 D. 副切削平面 5. 下列刀具中，属于多刃刀具的是（ ）。 A. 车刀 B. 刨刀 C. 钻头 D. 铣刀 6. 切削铸铁等脆性材料时，应优先选用（ ）类硬质合金。 A. K类 B. P类 C. M类 D. N类 7. 刀具刃倾角是在哪个平面内测量的？（ ） A. 基面 B. 主切削平面 C. 正交平面 D. 假定工作平面 8. 下列刀具材料中，综合性能较好、热处理变形小、能锻造、易磨出锋利刃口的是（ ）。 A. 碳素工具钢 B. 合金工具钢 C. 高速钢 D. 硬质合金 9. 下列刀具中，夹持部分采用刀轴装夹方式的是（ ）。 A. 车刀 B. 刨刀 C. 钻头 D. 圆柱铣刀 10. 下列刀具材料中，硬度最高的是（ ）。 A. 高速钢 B. 硬质合金 C. 陶瓷 D. 人造金刚石 二、判断题 1. 主切削刃是前面与副后面相交的部位，担负主要切削工作。（ ） 2. 刀具的前角可以是正值、负值或零。（ ） 3. 高速钢刀具的耐热性比硬质合金好，因此适合高速切削。（ ） 4. 基面是通过切削刃上某一选定点，垂直于该点主运动方向的平面。（ ） 5. 硬质合金刀具韧性好，抗冲击能力强，适合断续切削。（ ） 6. 立方氮化硼刀具的硬度仅次于人造金刚石，但耐热性优于金刚石。（ ） 7. 副偏角是指副切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。（ ） 8. 陶瓷刀具抗弯强度高，适合重负荷粗加工。（ ） 三、名词解释 1. 前面 2. 后角 3. 红硬性 4. 主偏角 四、简答题 简述硬质合金K类、P类、M三类的成分、用途和性能特点。 【答案】 一、单项选择题 1.D 2.C 3.C 4.A 5.D 6.A 7.B 8.C 9.D 10.D 二、判断题 1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.× 6.√ 7.√ 8.× 三、名词解释 1.前面是指切屑流出时所流经的面，可为平面或曲面，以使切削顺利流出。 2.后角是指后面与切削平面的夹角，在正交平面中测量，表示刀具后面倾斜的程度。 3.红硬性是指刀具材料在高温下保持较高硬度的性能，又称耐热性。 4.主偏角是指主切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。 四、简答题 （1）K类（钨钴类）：成分为WC+Co。主要用于加工铸铁、有色金属等脆性材料或冲击较大的场合。性能特点是韧性较好。 （2）P类（钨钛钴类）：成分为WC+Co+TiC。适用于加工塑性较大的金属（如钢件）。性能特点是硬度、耐磨性、耐热性高，但韧性、抗冲击性较差。 （3）M类（钨钛钽（铌）钴类）：成分为WC+Co+TiC+TaC（NbC）。主要用于加工高温合金、高锰钢、不锈钢、可锻铸铁等难加工材料。性能特点是通用性强，介于K类和P类之间。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $