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S 刃具钢的基本要求是：

①高的耐磨性；
②高硬度；
③高的弯曲强度和足够的韧性；
④高的热稳定性。

例如车刀：车刀工作时主要是承受压应力和弯曲应力，并受很大的机械摩擦，很少受冲击作用。正常破坏形式是刃部磨钝。因此使用中要求钢材具有高的硬度、高的耐磨性和适当的弯曲强度。在高速切削时，还要求在高温度下保持高的硬度（热稳定性）。

例如钻头：钻头为长杆状刀具，刃部长而薄，它在致密的金属中进行钻削。工作时承受很

高的轴向压应力、扭转应力以及径向力引起的弯曲应力。钢材应具有足够高的弯曲强度和韧性。钻头在连续钻削时，其刃部与工件和切屑间的摩擦很厉害，产生热量不易散失，故对钻头用钢要求高的耐磨性和热稳定性。

刃具钢包括：碳素工具钢、低合金工具钢和高速钢。

一、碳素工具钢

碳素工具钢生产成本较低；易于冷、热加工，在热处理后有相当高的硬度；在受热不大的情况下工作时有较好的耐磨性，所以得到广泛的使用。

1、化学成分

碳：
为了有足够高的硬度及较好的耐磨性，碳素工具钢一般含有0.65-1.35%C。含碳量越高，则钢的耐磨性越好，而韧性越差。常用的碳素工具钢有T7、T8、T9、T10、T11、T12及T13各类。随着数字的升高，钢的硬度与耐磨性增高，而韧性逐渐下降。

锰：
碳素工具钢中加少量（0.35-0.60%）的锰，如T8Mn，可提高钢的淬透性，但含锰量过高会使钢的韧性下降。

硅：
硅可提高钢的淬透性，但过高会促进石墨化倾向。

硫、磷：应严格控制

2、锻造及热处理

(1)锻造

在 对碳素工具钢进行热加工（锻、轧）时，要保证在加工以后钢中网状碳化物大部分被破碎。因此，锻、轧碳素工具钢时，需有适当的压缩比，使钢中的碳化物细化 并使之分布均匀。终锻、终轧温度过高，锻后易形成碳化物网（图8-2-1为碳化物网组织），终锻温度过低，钢的塑性变坏，易生成小裂纹。热加工后应迅速冷 至600～700℃，然后缓冷，以免析出粗大或网状碳化物。

图8-2-1 碳素工具钢碳化物网组织
图中白色组织是碳化物，呈网状分布，这是一种有缺陷的组织。

(2)球化退火

为 了使渗碳体呈球状并均匀分布，必须进行球化退火。球化退火的加热温度范围一般为730～800℃。加热过程中一部分渗碳体溶于奥氏体，残留的渗碳体自发 地趋于球形以减小表面能。随后的缓慢冷却过程中继续析出的渗碳体也接近球状，因而获得细而均匀分布的球状珠光体。球状珠光体组织见图8-2-2。

图8-2-2碳素工具钢的球状珠光体组织
图中显示组织为：在铁素体的基体上分布着颗粒壮的碳化物是一种球状珠光体组织。

(3)淬火和回火

碳素工具钢正常淬火加热温度为Ac1+30-50℃，属于不完全淬火。碳素工具钢淬火后的机械性能与淬火温度的关系见图8-2-3所示。

图8-2-3 碳素工具钢淬火后的机械性能与淬火温度的关系
碳素工具钢有一个最佳淬火温度，超过这个淬火温度，其强度和塑性都明显下降。

在淬火温度升高时，最初，强度和塑性有些提高，但当淬火温度超过一定限度后，强度及塑性都迅速下降。淬火时过热引起晶粒长大，导致强度及塑性剧烈下降，对于工具钢，过热是非常有害的。

碳素工具钢的过冷奥氏体稳定性较差，过冷奥氏体最短孕育期只有1秒左右，所以在淬火冷却时必须保证在奥氏体不稳定区快速冷却，避免发生珠光体转变，在C曲线的鼻部以下，冷却即可稍缓慢些。淬火组织见图8-2-4

图8-2-4 碳素工具钢的淬火组织（淬火温度越高，马氏体针越粗）
图D显示的马氏体组织最粗大，其强度和塑性最低。

回火：碳素工具钢淬火后应立即回火。回火温度因工具的种类与用途而稍有差异。刃具通常采用180～210℃，螺纹工具（如板牙）采用200～250℃。

3、常用碳素工具钢

表8-2-1 常用碳素工具钢的牌号、化学成分和力学性能

低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上添加合金元素而成的。

1、合金元素的作用：

铬:
Cr是碳化物形成元素，提高过冷奥氏体的稳定性，增加淬透性。既能阻止渗碳体型碳化物的聚集、长大，又提高了马氏体的分解温度，从而有效地提高了钢的回火抗力。Cr还能防止Si的石墨化倾向。

硅:
Si增加钢的淬透性，提高钢的回火稳定性。但Si是石墨化元素，在高碳钢中，高温加热时引起脱碳和促进石墨化，必须同时添加W、Cr、Mn等，减少钢的脱碳倾向。

锰:
提高钢的淬透性，但Mn增加钢的过热倾向。

钨：
W在工具钢中形成较稳定的碳化物，阻止钢的过热，保证晶粒细化，有利于提高钢的耐磨性。

钒：
V比其他元素更为有效地阻止奥氏体晶粒长大，降低过热敏感性。

2、锻造及热处理

低合金工具钢的热加工要求和碳素工具钢基本相同。

锻造：需多次锻粗和拔长，使碳化物分布均匀。

淬火：加热温度比碳工具钢稍高些，可用油。熔盐等较缓和的淬火介质。

3、常用低合金工具钢

表8-2-2常用低合金工具钢的牌号、化学成分和力学性能

(一)高速钢的化学成分、铸态组织和碳化物类型

在 高速切削过程中，刀具的刃部温度可达600℃以上，低合金钢刃具已不能满足这种要求。因此，就必须选用高速钢（这是一种合金元素含量很高的刃具钢），它 在600℃时，仍能使硬度保持HRC60以上，从而保证其切削性能和耐磨性。高速钢刀具的切削速度可比碳素工具钢和合金工具钢刀具增加1～3倍，而耐用性 增加7～14倍，因此，高速钢在机械制造工业中被广泛地采用。

我国最常见的高速钢为钨系（W18Cr4V）和钨钼系（W6Mo5Cr4V2）。它们的成分见下表。

表8-2-3 钨系和钨钼系高速钢的成分

虽然高速钢在成分上有很多差异，但主要的合金元素是W、Mo、Cr、V和Co，属于高合金莱氏体钢，其组织很相似。图8-2-5为Fe-C-18%W-4%Cr的伪二元相图，当碳量为0.7-0.8%时，近似于18-4-1钢的成分。

图8-2-5Fe-C-18%W-4%Cr的伪二元相图
图中A合金在冷却过程中经历了很多相区。图中各相
线上的交点开始发生各种相变。

当钢液接近平衡冷却时，在冷却过程中，发生下列相的转变：

1→2点：L®d 析出
2→3点：L＋d ® g三相包晶转变区。
3→4点：L＋d ® g＋M6C包共晶转变区。
4→5点：L ® g + M6C剩余的液体共晶转变区，这种产物称为莱氏体(Ld)。
5→6点：g ®M6C析出
6→7点：g ® a＋M6C二元共析转变区。
7→8点：g ® a＋M6C＋Fe3C。三元共析转变区

由此可见，18-4-1高速钢在室温下的组成相应为a＋M6C＋Fe3C。

高速钢的铸态组织常常由鱼骨状莱氏体(Ld)、中心黑色d和共析体、白亮的马氏体和残余奥氏体组成，如图8-2-6所示。

图8-2-6 高速钢的铸态组织
图中蓝色圈内为鱼骨状的伪共晶莱氏体；绿色圈内为马氏体和残余奥氏体；红色圈内为α和共析体。

高速钢的碳化物：

所有的高速钢中，在退火状态下都含有M6C、M23C6。MC三种碳化物。

18-4-1钢退火状态碳化物总量约为30％，其中M6C占18％，M23C6占8％、MC占1％。

在淬火状态下，只有M6C和MC。

在回火状态(650℃左右)有M2C、MC析出。

M6C型碳化物：

在Fe4W2C中，Fe、Mo、V可置换W；Cr可置换Fe、W，这就使M6C稳定性不同。如Cr溶入M6C中，使M6C稳定性下降，在加热过程中，奥氏体可溶入更多的M6C，从而更好发挥W。Mo的作用。

M23C6型碳化物：

在高速钢中为Cr23C6，其稳定性较差，淬火加热时，全部溶于奥氏体中，增加钢的淬透性。

MC型碳化物：
为富钒的碳化物VC，它的稳定性最高，即使在淬火加热温度下，也不能全部溶解。在高温回火过程中析出，使高速钢产生弥散强化，从而使钢具有高的耐磨性。

M2C型碳化物：
高速钢在回火过程中，当温度超过500℃时，自马氏体中析出W2C、Mo2C，引起钢的弥散硬化。

总之，高速钢在退火时含有M6C、M23C6、MC(VC)及M7C3(Cr7C3)。它们的稳定程度不同，在加热至淬火温度过程中，Cr7C3首先溶解，M23C6次之，在950-1100℃上述碳化物已全部溶解，而M6C及VC只有部分溶解。

碳化物溶入奥氏体中可增加钢的红硬性及淬透性，而另一部分未溶的M6C、MC则可细化晶粒，增加钢的耐磨性。

(二)高速钢的锻造和热处理

1、锻造

高速钢的铸态组织很不均匀。大量不均匀分布的粗大碳化物，将造成强度及韧性的下降。这种缺陷不能用热处理工艺来矫正，必须借助于反复压力热加工(锻、轧)，将粗大的共晶碳化物和二次碳化物破碎，并使其均匀分布在基体内。

钨系高速钢的始锻温度为1140～1180℃，终锻温度为900℃左右。

钨钼系高速钢的始锻温度要低一些。

终锻温度太低会引起锻件开裂，而终锻温度太高(大于1000℃)会造成晶粒不正常长大，出现萘状断口。由于高速钢在空气中冷却即可进行马氏体转变，所以锻造或轧制以后，钢坯应缓慢冷却，以防止产生过高的应力导致开裂。

2、退火

高 速钢锻造以后，必须进行球化退火，其目的不仅在于降低钢的硬度，以利切削加工，而且也为以后的淬火作组织上的准备。18-4-1钢退火温度为 860℃～880℃，即略超过A1温度。在该温度保温2～3h。这样，奥氏体内溶入的合金元素不多，奥氏体稳定性较小，易于转变为较软的组织。图8-2- 7的组织为索氏体加碳化物。

图8-2-7 高速钢球化退火组织（索氏体加碳化物）

3、淬火

高速钢的优越性只有在正确的淬火及回火之后才能发挥出来。其淬火温度较一般合金工具钢要高得多。

因为温度越高，合金元素溶入奥氏体的数量越多，淬火之后马氏体的合金浓度越高。只有合金含量高的马氏体才具有高的红硬性。图8-2-8显示出了淬火温度对奥氏体(或马氏体)内合金元素含量的影响。

图8-2-8 淬火温度与奥氏体内合金元素的含量
高速钢淬火加热温度越高，奥氏体内的合金溶解度也
越高，其中钨元素需要很高的加热温度才能溶解。

由 图可知，对高速钢红硬性作用最大的合金元素—W、Mo及V只有在1000℃以上时， 其溶解量才急剧增加。温度超过1300℃时，各元素的溶解量虽还有增加，但奥氏体晶粒则急剧长大，甚至在晶界处发生溶化现象。因而，淬火钢的韧性大大下 降。所以，在不发生过热的前提下，高速钢的淬火温度越高，其红硬性则越好。

由于高速钢的导热性差，而淬火温度又极高，故常常分两段或三段进行加热。淬火通常在油中进行，或采用分级淬火法。钢的正常淬火组织是碳化物＋马氏体＋残余奥氏体(30%左右)。图8-2-9为高速钢的正常淬火组织。

图8-2-9 高速钢的正常淬火组织

4、回火

为 了消除淬火应力，稳定组织，减少残余奥氏体的数量，达到所需要的性能，高速钢一般需进行三次650℃保温1h的回火处理。高速钢的热处理工艺规范见图8 -2-10。图8-2-11示出了回火温度对18-4-1和6-5-4-2高速钢强度(sbb。ss)硬度和塑性的影响。

图8-2-10高速钢的热处理工艺规范图
左上图，显示了奥氏体中合金元素的溶解温度与淬火加
热温度的关系。右上图，显示了回火温度与高速钢硬度
之间的关系。下图显示了高速钢的整个热处理工艺--①
球化退火工艺②淬火工艺③④⑤三次回火工艺。

图8-2-11 回火温度与18-4-1高速钢的强度、硬度
图中蓝线显示的是回火温度，高速钢在这个温度回火具有
很高的硬度，较好的强度和塑性。

回火温度在500-600℃之间，钢的硬度、强度和塑性均有提高，而在550-570℃时可达到硬度、强度的最大值。在此温度区间，自马氏体中析出弥散的钨(钼)及钒的碳化物(W2C、Mo2C、VC)，使钢的硬度大大提高，这种现象称为二次硬化。

与此同时，当回火温度500～600℃之间时，残余应力松弛，基体中析出了部分碳化物，使残余奥氏体中合金元素及碳含量下降，Ms点升高。这种贫化的残余奥氏体，在回火后的冷却过程中，转变为马氏体，使钢的硬度也有所提高，这种现象称为二次淬火。

正常回火后硬度为HRC63～66，其组织为回火马氏体加碳化物(见图8-2-12)。

图8-2-12 高速钢回火组织（马氏体+碳化物）
高速钢回火组织是黑色的回火马氏体加白色的碳化物。

5、高速钢的表面强化

为改善刃具的切削效率和提高耐用性，生产上经常对刃具进行表面强化处理。

表面强化主要有化学热处理和表面复层处理两类。前者包括蒸气处理、气体软氮化、离子氮化、氧氮化(氧氮共渗)等。

表面复层处理则使金属表面形成耐磨的碳化钛、氮化钛复层，许多国家已用于生产。

(三)高速钢刃具的热处理缺陷

高速钢热处理时经常出现的主要缺陷有：过热。过烧、变形开裂、硬度不足、脱碳、萘状断口及腐蚀麻点。

（1）过热：

由于淬火温度过高等原因，造成晶粒过大，剩余碳化物数量减少，碳化物出现粘连。拖尾、角状或沿晶界呈网状分布的现象称为过热(图8-2-13)。

图8-2-13高速钢的过热组织
高速钢过热组织的特征是碳化物沿晶界呈网状分布。

2）过烧：

淬火温度接近钢的熔化温度，晶界熔化，出现莱氏体及黑色组织，称为过烧(图8-2-14)。过烧的刃具，常常出现严重的变形或皱皮现象，这种缺陷是不可挽救的。

图8-2-14高速钢的过烧组织
高速钢过烧组织的特征是出现呈鱼骨状的莱氏体。

（3）脱碳：

高 速钢的脱碳组织如图8-2-15所示。表面脱碳使工具的硬度降低，金相组织中出现有明显的铁素体，在其基体上还有碳化物存在。钢的表层脱碳，使Ms点升 高，在淬火时，表层先转变为马氏体，形成一层薄的硬壳，随后心部进行马氏体转变时，体积膨胀，表层受到张应力，易于引起开裂，同时其硬度和耐磨性也降低， 从而大大降低刃具寿命。

图8-2-15高速钢的脱碳组织

（4）萘状断口：

萘 状断口呈闪光粗粒状，有如萘光，故得名。其金相组织为粗大的晶粒(图8-2-16)。产生萘状断口的刀具，强度、韧性极低，使用时易崩刃或折断，是一种 不可挽救的缺陷。萘断口的形成主要是由于停锻温度过高(1050～1100℃)，而且变形量又在10～15％左右，或由于需返修而进行两次淬火，其间未经 退火造成的。如果淬火前不进行充分退火，也容易产生萘状断口。

图8-2-16高速钢的萘状断口

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采用三支承爪的跟刀架及弹簧顶尖，切削方法有以下两种。

1. 高速切削法

   常采用75°粗车刀、93°半精车和精车刀。75°粗车刀材料为YT15,YW2，刀片代号A127；93°精车刀材料为YT30、YW1，刀片代号A127。粗车切削用量：n=290～450r/min，f=0.4～0.6mm/r，a_p=3～4mm；半精车切削用量:n=380～600r/min，f=0.2～0.4mm/r，a_p=1.5～2.5mm；精车切削用量：n=450～600r/min，f=0.15～0.3mm/r，a_p=0.5～1.5mm。

   因增加了一个支承爪，在车刀切入工件后，应按上、下、外顺序调整支承爪。

2. 反向低速大进刀精车法

   采用弹簧伸缩顶尖，反向切削。精车、半精车仍用高速切削法，精车用低速大走刀。采用的刀具与高速切削法相同。粗车切削用量n=230～450r/min，f=0.5～0.8mm/r,a_p=3～8mm；半精车切削用量n=290～6OOr/min，f=0.3～0.6mm/r，ap=1.5～3.5mm;精车切削用量n=12～24r/min，f=10～20mm/r,a_p=0.02～0.05mm。f、a_p、V选取最大值的顺序依次为a_p、f、V。

   操 作方法:靠卡盘处车出跟刀架支承档，修磨好支承爪后，在轴尾端倒角45°，以防止车削结束时刀具崩刃。支承爪的调整顺序依次是下侧、 上侧、外侧。接刀应准确，在轴径接刀处要有1:10左右的锥度。逐步增加刀刃的切削力，以避免突然增加造成让刀或扎刀，产生径向误差而引起振动，或出现多 边形及竹节形。

   为防止工件振动，跟刀架支承爪的轴向长度选40～50mm，径向宽度为10～15mm。为便于散热和排屑，在支承爪的轴向和径向上各钻一个T形通孔，支承爪材料宜用QT60-2球墨铸铁。

body.clientHeight)this.width=body.clientHeight" border="0"> 图1 加V形块的木支架

body.clientHeight)this.width=body.clientHeight" border="0"> 1.工件 2.上托架 3.下托架 4.床身 图2 托架

3 辅助工具

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NPT，PT，G各种螺纹的区别

NPT，PT，G　都是管螺纹．
NPT 是 National (American) Pipe Thread 的缩写，属于美国标准的 60 度锥管螺纹，用于北美地区．国家标准可查阅 GB/T12716-1991

PT 是 Pipe Thread 的缩写，是 55 度密封圆锥管螺纹，属惠氏螺纹家族，多用于欧洲及英联邦国家．常用于水及煤气管行业，锥度规定为 1:16． 国家标准可查阅 GB/T7306-2000

G 是 55 度非螺纹密封管螺纹，属惠氏螺纹家族．标记为 G 代表圆柱螺纹．国家标准可查阅 GB/T7307-2001
另外螺纹中的1/4、1/2、1/8 标记是指螺纹尺寸的直径，单位是英?．行内人通常用分来称呼螺纹尺寸，一?等于８分，1/4 ?就是２分，如此类推．G 就是管螺纹的统称(Guan)，55，60度的划分属于功能性的，俗称管圆。即螺纹由一圆柱面加工而成。

ZG俗称管锥，即螺纹由一圆锥面加工而成，一般的水管接头都是这样的，国标标注为Rc公制螺纹用螺距来表示，美英制螺纹用每英寸内的螺纹牙数来表示，这是它们最大的区别，公制螺纹是60度等边牙型，英制螺纹是等腰55度牙型，美制螺纹60度。

公制螺纹用公制单位， 美英制螺纹用英制单位。
管螺纹主要用来进行管道的连接，其内外螺纹的配合紧密，有直管与锥管两种。公称直径是指所连接的管道直径，显然螺

纹直径比公称直径大。
1/4，1/2，1/8是英制螺纹的公称直径，单位是英寸。
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在平衡刀具之前，你需要测量不平衡量的大小和每个选择的校正平面的角度位置。在两种通用型式的平衡机上测定这些变量：不旋转式或重力机用于测量单一平面（静止的）不平衡，而旋转式或离心机用于测量单一平面和/或两平面（动态）不平衡。

在正确的平面测定不平衡量的大小和角度后，你能通过从工件增加材料或去除材料的办法进行校正。对于不是刀具的组件，最广泛使用的材料添加方法是在组件上焊配重。对于轻微的不平衡量的组件的其它办法有在组件体上增加焊料或在预钻孔增加重量。

对于刀具，当你测定的不平衡确定必须去除材料才能获得正确的平衡，最容易和最有效的方法是钻削。这是一种快速的调整，而且材料去除量能精确控制。另外一个选择是铣削，它是平衡薄壁刀具或强制需要浅切削场合最有效。

理 论上，完美的平衡在平衡刀具时是可以获得的。在现实应用里，因为成本的考虑和刀具的限制，完美的平衡仅在十分幸运时达到。因此，精度等级必须设置成允许一 定量的把有害影响控制在一个可接受水平的残余不平衡。在ISO1940里给出的精度通常产生满意的结果，但确定你实施的标准适合要平衡的刀具。例如，和刚 性负载螺旋桨相比，机床将很明显地使用不同的数值。

刀具选用和维护

刀具平衡不只是测量不平衡量和增加或去除重量。刀具选用至关重要。短的分量轻的刀具容易平衡到很好的精度，而大型的重的刀具要困难得多并有产生很大振动的倾向。你也能通过选择已做过预平衡或预加工到最小不平衡的刀柄来节约时间和削减成本。

更 进一步你可以通过常规的维护和仔细的处理来减少必须平衡的数量。刀柄的任何表面损坏将影响平衡和同心度。为什么？当旋转速度爬升时刀柄缺陷的影响被放大。 假如你的仪器测到每分钟1000转时可忽略的力，当转速为每分钟10000转时力增加100倍，每分钟20000转时为400倍。

极好的同心度还在高速主轴下更重要，因为如果刀具不在主轴中心线上回转，它变成额外不平衡的首要因素。但是不平衡刀柄的影响在较低速度下也是明显的。小的不平衡能引起你的加工中心主轴轴承损坏的很高的力，而且连续的很大的径向力回导致轴承的早期失效和昂贵的机床维修费用。

还有，要记住任何的调节（安装或去除刀具组件，旋紧螺母或任何细微的扭转或熔补）都需要某种程度的平衡。即使调节干扰刀具的平衡量仅有几克X毫米，这个不平衡量转化成振动的增加，引起刀具磨损加快、表面光洁度恶化和零件形位精度的下降（如镗孔时圆度或直线度的丢失）。

精度恰当=更好的平衡

除了正确的维护和处理高质量的刀柄，刀具组件正确地装到机床主轴是重要的。为获得牢固稳定的连接刀柄匹配主轴锥孔应尽可能精确。刀柄配合得好和差的区别在高速下尤其明显。你可能拥有世界上平衡得最好的刀具，但如果它没有正确连到主轴上，那你是自找麻烦。

当你认为今天出售的很多加工中心配备有最高转速10000转或以上的主轴，你不得不推论出刀柄的质量必须和主轴的性能同等水准。它们必定是牢固的、对中心的、适当平衡的，而且没有表面损伤和污染。如果不是这样，肯定发生振动，那将产生振颤并降低刀具寿命和表面光洁度。

不是所有的刀具都需要平衡是正确的，尤其当处理过程引起成本增加和额外的步骤时。是否要做刀具平衡应视具体情况。在高速下平衡效果最突出，但是在任何速度下平衡刀具产生更好的形位精度、提高表面光洁度和延长刀具寿命。

平衡的刀具产出最佳的零件

虽然它需要一些额外的时间和照料，恰当的平衡将延长你刀具和主轴的寿命并将增加可用时间，而且为客户生产出精确的高质量的零件。
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用高速加工可以处理至今为止不能加工的任何材料

因为没有达到适当线速度的高速主轴而不能加工的工件，用高速主轴接近其适当的线速度就能够加工，例如0.05mm至0.2mm微小直径刀具加工就是一个例子。但是，适正线速度降至每分钟几十米的时候就不适合了。

不论什麽直径的刀具都可以进行高速加工

这个仍然是线速度的问题，适正线速度由工件和刀具决定，如果选择了无视适正线速度的刀具直径和转速，就无法进行实用性加工。

用高速回转加工时，加工负荷下降

研 究切削加工的人们说，这种现象是可能发生的。可是，伴随?负荷下降而来的是急剧增加的摩擦力，不能说这是能够进行实用加工的领域。因为没有达到适正的回转 速度而使加工负荷增大的情况有很多。选择削切负荷下降的路径，用适正的转速进行加工时，可以提高进给速度，延长刀具寿命。

用高速回转加工时，工件和刀具不发热

选择削切负荷极小的条件才能达到这个效果。相反，用切削负荷高条件进行重切削加工，工件和刀具依然会发热。

用高速回转加工时，加工表面的光洁度提高，不需磨削

这要根据刀具的刃部形状、切削深度，以及进给量而定。如果要使磨削的工时降至最少或不需磨削，那麽精加工後的表面必须是均匀的。虽然用球头铣刀磨擦是最好的，但是这不是切削，而是在抛光，这会令刀具的寿命很快丧失。

高速回转加工必须加工低负荷工件，所以最好是进行很薄的加工，可是这时在刀具的中心附近，进行的是线速度非常慢的加工，负荷反而会增加。

等高线加工在程序编制时需要花费时间，在加工效率方面，还是往复式的扫描线加工方法好。

两者相比，刀具轨迹的生成的确需要时间。但是，对於刀具的负荷是一定的，对刀具寿命、加工面的粗糙等要好很多。

刀具寿命的缩短和对策

在使用球头立铣刀加工时，即使选择合适的线速度及切削深度进行加工，但还有很多因素导致刀具寿命下降。

切削开始时负荷增加

在Z 轴方向刀具垂直下降，开始切削时，线速度慢的刀具中心首先开始接触工件，加工开始时，必然成为槽加工。槽加工时进给方向的右侧和左侧都有工件，成为一边是 下降加工，一边是上升加工。特别是上升加工，刀具的寿命、加工面的光洁度都会下降。因此和通常的侧面加工相比，必须降低进给速度。

使用刀具像画螺旋线那样下降的螺旋加工接触工件的方法，虽然消除了线速度慢、刀具中心首先接触工件的问题，但不能说是最好的方法，也就是说，在螺旋终了後进入直线加工时，还是槽加工。在这里如果进给速度不下降，也是导致刀具寿命缩短的原因。

槽加工负荷大及加工面粗糙

在由内侧向外侧进行加工时（设置的加工），在螺旋终了後的(Z轴到达加工位置後)加工，必然变成糟加工。这时如果不降低进给速度，刀具的寿命会缩短。

角部负荷增加

从内侧向外侧加工时，锐角的角部加工较多。此时与侧面加工相比，每转切削体积会增加。为了使单位时间的切削体积一致，有必要在角部进行自动加速或减速。工件的硬度越高，在角部的加减速幅度应越大。

过长的刀具伸出量

刀具伸出的长度过长时，刚性会下降，刀具的寿命会缩短。当遇到高硬度材料或难切削材料时，这种现象会更加明显。

刀具

用 立铣刀进行的铣削加工，也就是用复数的切削刃进行断序的切削，有的刃从非切削状态，随着主轴的旋转，接触到工件开始切削。工件的硬度越高，刀尖接触工件的 瞬间冲击越大，刀尖损坏的可能性越高。为此使刀尖变厚，刀刃的切削面制成负面，减小槽部使刃的根部变粗，此种刀具称为高硬度用刀具。

不过，非高硬度用铣刀的刀具磨耗，对於在实际加工直径附近表现出的临界摩擦现象，高硬度用铣刀的磨耗，前端的中心部在实际加工直径的大小範围内显得很平，不能加工的时间大幅度缩短。所以，必须将此因素考虑在内。

综合来说，采用适当的线速度，减小切削深度，并用尽可能快的进给速度进行加工的基本原则不仅限於小直径刀具。

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高 速切削的研究历史，可以追溯到二十世纪30年代由德国Carl Salomon博士首次提出的有关高速切削的概念。Salomon博士的研究突破了传统切削理论对切削热的认识，认为切削热只是在传统切削速度范围内是与 切削速度成单调增函数关系。而当切削速度突破一定限度以后，切削温度不再随切削速度的增加而增加，反而会随切削速度的增加而降低，即与切削速度在较高速度 的范围内成单调减函数。Salomon博士的研究因第
二次世界大战而中断。50年代后期开始，高速切削的试验又开始进入各种试验研究，高速切削的 机理开始被科学家们所认识。1979年开始由德国政府研究技术部资助、德国Darmstadt大学PTW研究所牵头、由大学研究机构、机床制造商、刀具制 造商、用户等多方面共同组成的研究团队对高速铣削展开了系统的研究。除了高速切削机理外，研究团队同步研究解决高速铣削中机床、刀具、工艺参数等多方面的 应用解决方案，使高速铣削在加工机理尚未得到完全共识的情况下首先在铝合金加工和硬材料加工等领域得到应用，解决模具、汽车、航空等领域的加工需求，从而 取得了巨大的经济效益。

从 目前的试验看，随着切削速度的逐步提高，切削时的变形规律发生一些改变。切屑中的剪切变形逐渐加剧，剪切区的滑移逐渐加强，即使是塑性材料的切屑形态，也 会组建逐渐从带状切屑转变为锯齿状切屑，进而有可能进一步转变为单元状切屑。下图是镍基高温合金在不同的切削速度下切屑的形态。

v=106m/min v=125m/min v=160m/min v=200m/min

由 于在高速切削的条件下切屑会由带状切 屑转变为单元切屑，切屑与前刀面的摩擦将不再是切削力和切削热的主要来源之一；同样由于切削速度的提高，后刀面处工件材料的弹性变形也将由于变形速度逐渐 跟不上切削速度而减少，后刀面的摩擦也因此而减少，从而对降低切削力和切削热产生有利的影响。因此在高速切削时，主要的切削热将由切屑导出，而工件和刀具 的温升都非常小，高速切削也被成为“冷态切削”。

德国高速切削研究团队认为，高速切削的速度范围应该是传统切削速度的5-10倍。而实现高速切削可能涉及机床、刀具、工件、工艺参数等诸多方面的问题。本文将就高速切削的刀具及其它有关因素与刀具相关的若干方面介绍一些自己的看法。

一、刀具与机床的接口

在传统的镗铣加工中，我们通常使用的是各种7:24的刀具接口。这些接口的主轴端面与刀具存在间隙，在主轴高速旋转和切削力的作用下，主轴的大端孔径膨胀，造成刀具轴向和径向定位精度下降。同时锥柄的轴向尺寸和重量都较大，不利于快速换刀和机床的小型化。

而 高速加工我们通常会推荐一种新的被称为HSK的接口标准。HSK由德国阿亨大学机床研究所专门为高转速机床开发的新型刀-机接口，并形成了用于自动换刀和 手动换刀、中心冷却和端面冷却、普通型和紧凑型等6种形式。HSK是一种小锥度(1:10)的空心短锥柄，使用时端面和锥面同时接触，从而形成高的接触刚 性。经分析研究，尽管HSK连接在高速旋转时主轴也同样会扩张，但仍然能够保持良好的接触，转速对接口的连接刚性影响不大。

二、刀具的平衡

物理学的原理表明，旋转中的质点的离心力与质点的质量、质点与旋转轴的距离以及旋转的角速度(或者转速)的二次方成正比。也就是说，如果转速增加1倍，离心力将增大到原来的四倍。这就意味着在高的旋转速度下，刀具的加工精度和寿命都可能受到离心力的严重影响。

某 精密镗刀制造商提供了如下图的数据，说明了这一问题。他们选择两把镗刀进行试验，其中只有一把精镗刀预先进行过动平衡。这两把镗刀在 5000r/min时所加工孔的的圆度没有什么差别，都是1.1µm，这些误差我认为主要由于机床工具系统的精度造成；而当转速提高1倍到 10000r/min时，情况就明显不同了。经过平衡的镗刀所加工出的孔的圆度比5000r/min时略有增加，为1.25µm，而未经平衡的镗刀所加工 出的孔的圆度比5000r/min时增加很多，达到6.30µm，是经过平衡调整的镗刀的5倍多。

因此，对于在高速旋转下使用的刀具必须进行平衡。

按照平衡理论，回转体的不平衡可以分为3种：

静不平衡：
静不平衡是只有一个不平衡质量且该不平衡质量位于两个支承的正中间，因此其在旋转中的离心力在两个支承上反力的大小和方向均相等。在切削加工中的短悬伸刀具(如盘类刀具)可近似地认为只是静不平衡。

偶不平衡：
有两个不平衡质量，分布在对称于支承中点的180°位置，因此其在旋转中的离心力在两个支承上反力的大小相等方向却相反，形成的是一个力偶。

动不平衡：
有两个或两个以上的不平衡质量，分布不符合以上的规律，其在旋转中的离心力在两个支承上反力的大小和方向都不一样。可以这样认为，动不平衡是静不平衡和偶不平衡的叠加，杆类刀具大部分都是此类不平衡。

有两个或两个以上的不平衡质量，分布不符合以上的规律，其在旋转中的离心力在两个支承上反力的大小和方向都不一样。可以这样认为，动不平衡是静不平衡和偶不平衡的叠加，杆类刀具大部分都是此类不平衡。

不 平衡的消除有加重、去重和调整三类方法，刀具的出厂预平衡多采用钻孔去重的方法。即在经平衡机测量并计算得到的位置钻一个指定大小和深度的孔，以使刀具 在该位置截面上得到静平衡，或者在两个位置上各钻一个孔以实现动平衡。可转位刀具由于更换刀片和配件后会产生新的微量不平衡，整体刀具在装入刀柄后也会在 整体上形成某种微量不平衡，我们经常会使用调整法来去除不平衡量以达到平衡目的。调整法主要有三种方式：

平衡调整环：高速加工中安装整体刀具使用的刀柄主要采用这种方式，通常在刀柄上具有两个平衡调整环。通过分别旋转平衡调整环，可以产生一个合力和一个平衡力矩，从而实现动平衡。

平衡调整螺钉：盘类刀具可以采用这种方式。这种方法通常通过在一个(或两个)截面内对两个螺钉进行径向移动来改变该截面内的质心位置，从而达到平衡调整的目的。

平衡调整块：大尺寸的单刃刀具(如单刃镗刀)通常会设置一个平衡调整块。该调整块与单刃刀头处于同一截面，径向可以移动。通过该调整块的移动来达到平衡。

减 少刀具不平衡的方法，除了上述平衡方法以外，减少刀具的重量也是一个有效的方法。右图是瓦尔特用于铝合金高速切削的刀具。该刀具的刀体用高强度 的铝合金制造。由于铝的密度仅为钢的34.6%，同样制造精度下的离心力也就大大减少了。以直径200mm的铣刀为例，相对于相同直径钢刀体铣刀，刀具的 重量由9.8kg减少到3.7kg，允许使用的最高转速也从4200r/min提高到13200r/min。

带平衡调整螺钉的铝合金刀体铣刀

对 于在高速切削条件下使用的刀具，盘类刀具由于轴向尺寸相对较小，一般可以只进行静平衡；而杆类刀具 的悬伸较长，其质量轴线与旋转轴线之间可能存在的夹角就不能被忽略，因此必须进行动平衡。必须明确的是，只有在两个或两个以上截面中进行的平衡调整才可能 是动平衡，而在一个截面内进行的平衡都应是静平衡。

(a) (b)
中心不对称的三齿结构 中心对称的二齿结构

就 一般规律而言，中心对称的结构的更适合高速加工。右图中(a)是中心不对称的三齿结 构，三齿中仅一齿过中心，该刀具一般不合适作为高速切削刀具；而(b)则是中心对称的二齿结构，其两个刀齿均过中心，就比较合适高速切削。同样，带削平的 圆柱刀柄由于削平去除了刀具一侧的部分材料，也造成了刀具的不平衡，对于高速切削也是不利的。加上其通常使用螺钉从侧面压紧，使刀柄上安装孔与刀具柄部的 间隙在夹紧过程中变为不对称间隙，安装后的不平衡可能被加剧，更不合适用于高速切削。因此我们在高速切削的刀具选择过程中要充分考虑其结构的影响，避免刀 具结构在原理上就不平衡。因为通常通过调整所能去除的不平衡量相当有限，而原理上的不平衡往往远远超出刀柄调整所能消除的不平衡的范围。
我们认为刀具供应者应对自己提供的刀具能否用于高速切削作出明示。现在，许多欧美刀具商已经在其样本等宣传资料上标明了表示适用于高速切削的符号“HSC”或适用于高速加工的符号“HSM”，因此，一般没有标注这类符号的就表示不适合高速切削。

三、安全性

由于高速切削通常会需要较高的转速，由此使刀具在巨大离心力作用下发生破碎、解体的可能性大大增加。左图的一组照片说明了这种问题不但存在，而且具有不小的危险。

刀片飞脱的可转位铣刀机床的防弹玻璃被击碎

图 中刀片飞脱的可转位铣刀是国内某知名厂商生产的直径100mm的面铣刀。山东大学在使 用该铣刀安装单刀片进行切削试验时，在转速增加到5000r/min时，仅有的一个刀片在离心力超过锲块摩擦力的情况下飞离了刀体，击打在机床的防护钢板 上。而苏州的一个用户则比较不幸，他们的刀具破碎后碎片击中了机床的防弹玻璃，结果是玻璃被完全击碎。

那么，高速加工的刀具为什么会有如 此大的破坏能力呢？我们作了如下的简要分析。如果一个直径40mm的可转位铣刀以40000r/min的转速进 行加工，其线速度为5024m/min，即83.7m/s，以刀片重量0.015kg计算，其动量为1.26 kg·m/s。这一结果与一著名的微声手枪子弹的出膛动量相当(该手枪子弹弹头重量约0.005kg，出膛初速度为230m/s，因此动量为1.20 kg·m/s)。

刀片式铣刀的结构与安全性有很大关系。山东大学在使用的刀片飞出的铣刀，是国内普遍采用的锲块时夹紧方式。这种夹紧方式 完全依靠摩擦力来抵御离心 力，刀片比较容易飞出，而采用螺钉夹紧方式的刀具则需要剪断螺钉才会导致刀片飞出，安全性大大提高。研究表明，用螺钉夹紧的铣刀随着转速的逐渐提高，螺钉 会在离心力的作用下被拉长，刀体也会发生轻微的膨胀。大约在30000~35000r/min时已达临界应力而出现永久性的拉伸变形，而在在达到临界速度 之前，螺钉已经出现弯曲现象，造成夹紧力下降，刀片也随之发生位移。

因此，我们必须充分注意高速加工刀具的安全性问题，杜绝在高速切削时 发生安全事故。德国高速切削的工作组就此提出的高速加工刀具安全性技术规范早 已被建议成为德国标准和国际标准。该规范规定：对于刀片式的刀具，生产商必须保证在1.6倍于最大使用转速(np＝1.6nmax)下试验，刀具的永久变 形或零件的位移不超过0.05mm，而在2倍于最大使用转速(np=2nmax)下试验，刀具不发生爆碎；对于整体式刀具，则应在np=2nmax条件下 试验而不发生弯曲或断裂。同时要求刀具生产商必须对可用于高速切削的刀具明示其最大使用转速。在此条件下使用刀具的安全性将得到充分的安全保证。当然，对 于非高速切削刀具(即在左图的绿色部分)，则不需要作如此要求。因此我们在选用高速切削刀具时应严格按照生产商提供的核定最高转速规定。但由于国内尚无高 速切削刀具的安全性标准，我们在选用时需要更加慎重。

对于高速切削的刀具，我们应采取一定措施来保证其安全性。比如，瓦尔特要求对高速切削的刀片式刀具，使用原厂刀片锁紧螺钉以保证安全性；刀片安装时保证规定扭矩；同时在刀片更换5次后，使用新的刀片锁紧螺钉以防止螺钉因疲劳着成造成夹紧力下降，影响刀具的安全使用。

带离心力卸载的铣刀示意

同 样，刀具生产商也应该采取措施来加强刀具在高速加工中的安全性。国外一些著名的刀具生产商近年来在刀片式刀 具的开发中纷纷采用了技术措施来加强刀具的安全性，刀片与刀体间增加离心力卸载结构就是其中之一。左图的刀体上有一个突起，刀片的相应位置上则有一个凹 坑，刀片的离心力可由刀片与刀体间的摩擦力、螺钉的支承力和离心力卸载结构的支承力共同承担，这样抵御刀片飞出的能力得到了加强。

四、高速切削刀具的材料

虽然我们总是希望得到既有高的硬度以保证刀具的耐磨性，又有高的韧性来防止刀具的碎裂，但目前的技术发展还没有找到如此优越性能的刀具材料，鱼于熊掌无法兼得。因此，我们会在实际中按照需要选用更合适的刀具材料：

粗加工时优先考虑刀具材料的韧性；
精加工时优先考虑刀具材料的硬度。

金刚石、立方氮化硼和陶瓷的技术由来已久，他们共同的特点是硬度高，脆性大，不能承受较大的冲击。

刀具材料性能示意

而近年来镀层技术的发展，使细颗粒硬质合金在保持其较高韧性的同时，提高了其抗高温和抗冲击载荷的能力，为高速切削应用更经济的刀具提供了技术保证。

如 瓦尔特公司创建的Tiger·Tec技术(中文我们称之为“老虎刀片”)，采用了特殊的镀层技术使刀片的前后刀面分别呈现黑色和金色两种颜色， 又通过改善前刀面表面氧化铝镀层和基础镀层之间的连接结构加强了镀层的强度，使氧化铝膜层的厚度得到了增强，刀片的抗高温性能大大提高。由于高速切削时切 屑状态的单元化，老虎刀片从主要适合加工铸铁加工，扩展为不仅适合铸铁加工，也同样适合钢件的加工。

瓦尔特在1999年的欧洲机床展览会 上推出的Quar·Tec系列产品中有一个被命名为WQM35的刀片材质，该材质使用了一个具有100层的镀 层技术。这100层的镀层总厚度为6-8µm，单层的厚度大部分为20~50nm。由于镀层在高速切削，尤其是高速铣削下，在虽然数值不大但交变频率非常 高的切削力和切削热的冲击下，极易将微小的缺口扩张形成裂纹，从而降低膜层与膜层、膜层与基体之间的结合力。因此，我们建议在粗加工时选择镀层的硬质合金 (尤其是细颗粒硬质合金)，精加工是选择金刚石或立方氮化硼。

100镀层的WAP35

五、高速加工策略

高 速加工可能导致高的金属切除率，因此在粗加工时必须检查其所需的扭距和功率是否超过了机床所能提供的扭距和功率。尤其在加工铝件时，由于其加工速度极 高，其所需可能导致超出我们想象的的值。以32mm直径的玉米铣刀为例，如果以约1000m/min的线速度(相应的转速大约为10000r/min)进 行铣槽，当切深为10mm时，其功率消耗大约是19kW，而当切深增加到30mm的话，功率消耗将增加到大约56kW。因此，我们的建议是：

在高速加工中尽可能增加切削时间在整个工作时间中的比例，减少非加工时间(如换刀、调整、空行程等)；
面铣和立铣加工：采用用小或中等尺寸的刀具和分层切削的加工策略；
在槽铣加工时，采用分层切削,小的切深, 中等进给。由于切削速度高，同样可以得到高的进给速度。

还有一些具体的加工注意事项：

球头铣刀使用时应注意其近中心处切削速度极小，接近于“零”，因此切削条件比较恶劣。因此有可能的话，应该是铣刀轴线与工件的法线方向由一个倾斜角。根据试验，当这个夹角为15°左右时，刀具的寿命将达到极大值。

刀具的悬伸对高速加工中的刀具寿命将产生一些影响。就有限的试验的结果看，当6mm的立铣刀悬伸从30mm增加到60mm时，刀具寿命可望增加到原来的140%到230%。

在 仿形加工中，沿横截面轮廓的铣削方式(又称为等高铣)优于沿纵截面轮廓的铣削方式(又称爬坡铣)。因为等高铣的切削条件比较一致，切削平稳，工 件表面的粗糙度情况也比较好，而爬坡铣的切削条件极不稳定，刀具接近中心处极易发生崩刃，工件表面的粗糙度情况也不理想。而在采用爬坡铣的情况下，实验表 明，顺铣的刀具寿命优于逆铣，向上铣的刀具寿命要优于向下铣。

铣削内部型腔时切削力的变化

在铣削内部型腔时，当刀具进给到拐角处时，由于切削包角突然增大，其径向力会急剧增大，峰值会达到正常切削值的170%左右。因此，我们建议在拐角处实施所谓的“摆线切削”，这样就可以避免切削力的突然增大，从而实现平稳切削，延长刀具的寿命。

在冷却方面，我们应该加以特别注意。油雾冷却(又称准干切削)是比较理想的，喷气冷却、高压大流量内部冷却也可以接受，但应避免低压的、外部的冷却方式。 BW碧威股份有限公司針對客戶端改善切削方式、提供專業切削CNC數控刀具專業能力、製造客戶需求如：Cutting tool、切削刀具、HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、Core drill、鎢鋼銑刀、航太刀具、鎢鋼鑽頭、高速剛、鉸刀、中心鑽頭、Taperd end mills、斜度銑刀、Metric end mills、公制銑刀、Miniature end mills、微小徑銑刀、鎢鋼切削刀具、Pilot reamer、領先鉸刀、Electronics cutter、電子用切削刀具、Step drill、階梯鑽頭、Metal cutting saw、金屬圓鋸片、Double margin drill、領先階梯鑽頭、Gun barrel、Angle milling cutter、角度銑刀、Carbide burrs、滾磨刀、Carbide tipped cutter、銲刃刀具、Chamfering tool、倒角銑刀、IC card engraving cutter、IC晶片卡刀、Side cutter、側銑刀、NAS tool、DIN tool、德國規範切削刀具、Special tool、特殊刀具、Metal slitting saws、Shell end mills、滾筒銑刀、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、交叉齒側銑刀、Long end mills、長刃銑刀、Stub roughing end mills、粗齒銑刀、Dovetail milling cutters、鳩尾刀具、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、鎢鋼圓鼻銑刀、Angeled carbide end mills、角度鎢鋼銑刀.aerospace tool、Carbide torus cutters、短刃平銑刀、Carbide ball-noseed slot drills、鎢鋼球頭銑刀、Mould cutter、模具用刀具、BW微型渦流管槍、Tool manufacturer、刀具製造商等相關切削刀具、以服務客戶改善工廠加工條件、爭加競爭力。歡迎尋購～～～碧威股份有限公司www.tool-tool.com

然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。

那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和．怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。

在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。

由 于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949～1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀 具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料 可使刀具以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的 邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨 性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。

刀具按工件加工表面的形式可分为五类。加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣 刀、外表面拉刀和锉刀等；孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等；螺纹加工工具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣 刀等；齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外，还有组合刀 具。

按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类。通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗 刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和 各种螺纹加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。

各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。

刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。

带 柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车刀、刨刀等一般为矩形柄；圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；圆柱柄一般适用于较小的麻花 钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。

刀 具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削 部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切 除切屑，校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。

刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种。整体结构是在刀体上做 出切削刃；焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上；机械夹固结构又有两种，一种是把刀片夹固在刀体上，另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。硬质合金刀具一般 制成焊接结构或机械夹固结构；瓷刀具都采用机械夹固结构。

在选择刀具的角度时，需要考虑多种因素的影响，如工件材料、刀具材料、加工性质 (粗、精加工)等，必须根据具体情况合理选择。通常讲的刀具角度，是指制造和测量用的标注角度在实际工作时，由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改 变，实际工作的角度和标注的角度有所不同，但通常相差很校制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工 艺性(切削加工、锻造和热处理等)，并不易变形。

通常当材料硬度高时，耐磨性也高；抗弯强度高时，冲击韧性也高。但材料硬度越高，其抗弯强度和冲击韧性就越低。高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性，以及良好的可加工性，现代仍是应用最广的刀具材料，其次是硬质合金。

聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等；聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属，及合金、塑料和玻璃钢等；碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。

硬 质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具，也可用于高速钢 刀具，如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁，使刀具在切削时的磨损速度减慢，涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高 1～3倍以上

由于在高温、高压、高速下，和在腐蚀性流体介质中工作的零件，其应用的难加工材料越来越多，切削加工的自动化水平和对加工精 度的要求越来越高。为了适应这种情况，刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料；进一步发展刀具的气相沉积涂层技术，在高韧性高强度的基体上沉积更高硬 度的涂层，更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾；进一步发展可转位刀具的结构；提高刀具的制造精度，减小产品质量的差别，并使刀具的使用实现最佳化。
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