硬质合金高速切削铝合金时刀具材料和切削用量的选择

09高职刀具毕业鉴定复习题一、选择题1、λs=0,α0=8°的切断车刀，由外圆向中心切断时，其（c ）A、α0e>8°B、α0e=8°C、α0e<8°D、α0e变化不确定2、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有（）A、γ0 、K rB、α0、KrC、Kr 、λsD、λs、Kγ′3、λs=0，α0=6°的切断车刀，由外圆向中心切断工件，当车刀还未到达工件中心但快接近中心时，工件就自动折断，其原因是（E ）A、因自重而折断B、实际工作后角变负C、进给运动影响较大D、主运动速度变小E、后刀面严重挤压工件6、安装刀具使刀尖低于工件中心时，刀具的工作（D ）增大。

A.主偏角；B.副偏角；C.前角；D.后角。

7、确定刀具标注角度的参考系选用的三个主要基准平面是：（ C）A.切削平面、已加工平面和待加工平面；B.前刀面、主后刀面和副后刀面；c .基面、切削平面和正交平面（主剖面）。

8、通过切削刃选定点的基面是：（）A.垂直于假定主运动方向的平面； B、与切削速度相平行的平面； C.与过渡表面相切的表面。

9、刀具的主偏角是：（）A.主切削平面与假定工作表面间的夹角，在基面中测量（主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角）； B.主切削刃与工件回转轴线间的夹角，在基面中测量； C.主切削刃与刀杆中轴线间的夹角，在基面中测量。

10、在切削平面内测量的角度有：（）A.前角和后角；B.主偏角和副偏角；C.刃倾角。

11、在基面内测量的角度有：（）A.前角和后角；B.主偏角和副偏角；C.刃倾角。

12、在正交平面（主剖面）内测量的角度有：A.前角和后角；B.主偏角和副偏角；C.刃倾角。

13、影响刀尖强度和切削流动方向的刀具角度是：（）A.主偏角；B.前角；C.副偏角；D.刃倾角；E.后角。

14、安装外车槽刀时，刀尖低于工件回转中心时，与其标注角度相比。

其工作角度将会：（）A.前角不变，后角减小；B.前角变大，后角变小；C.前角变小，后角变大；D.前、后角均不变。

四大材料刀具的性能与选择刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。

本文介绍了切削中所使用的金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等刀具材料的性能及适用范围。

刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础，刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据，要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料，才能获得良好的切削效果。

就活塞在切削加工时的刀具材料选用作了阐述。

高速钢：活塞加工中铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀，钻油孔用钻头等都为高速钢材料。

硬质合金：YG、YD系列硬质合金刀具被广泛应用于铝活塞加工的各个工序中，特别是活塞粗加工和半精加工工序。

立方氮化硼：立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中。

同时也应用于活塞立体靠模的加工中。

金刚石：金刚石刀具可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。

在切削铝合金时，PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍，是目前铝活塞精密加工的理想刀具，已经应用于精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面及精车活塞燃烧室等精加工工序中。

刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。

切削加工时，直接担负切削工作的是刀具的切削部分。

刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。

切削加工生产率和刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等，在很大程度上都取决于刀具材料的合理选择。

正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。

每一品种刀具材料都有其特定的加工范围，只能适用于一定的工件材料和切削速度范围。

不同的刀具材料和同种刀具加工不同的工件材料时刀具寿命往往存在很大的差别，例如：加工铝活塞时，金刚石刀具的寿命是YG类硬质合金刀具寿命的几倍到几十倍；YG类硬质合金刀具加工含硅量高、中、低的铝合金时其寿命也有很大的差别。

铝合金的高速切削加工技术研究摘要：随着我国工业的快速发展，铝合金设备的需求量进一步增大，同时对铝合金原材料进行加工时，工序也变的越来越繁杂，对于切削参数也是要求越来越精确。

因此，在工业中对铝合金材料进行切削时，应该对其切削特性以及工艺参数有更加深入的研究，保证在实际应用中，既能避免资源的浪费，又能保证工艺制作质量。

因此，本文对铝合金的高速切削加工技术进行分析研究。

关键词：铝合金；高速切削；加工技术近年来，以高速、高精度和大进给为主要特征的高速切削加工发展十分迅猛，已经成为现代数控加工技术的重要发展方向之一。

高速切削加工的巨大吸引力在于实现高速切削的同时，保证了高速切削加工的高精度。

随着我国工业的快速发展，铝合金设备的需求量进一步增大，同时对铝合金原材料进行加工时，工序也变的越来越繁杂，对于切削参数也是要求越来越精确。

因此，在工业中对铝合金材料进行切削时，应该对其切削特性以及工艺参数有更加深入的研究，保证在实际应用中，既能避免资源的浪费，又能保证工艺制作质量。

1铝合金性能与高速切削特点及理论1.1铝合金金属性能纯铝密度小、熔点低、可塑性强、抗腐蚀性能好，但是由于纯铝强度低，无法被用作结构材料。

经过长期的实践，在铝中加入其他的金属元素可以提高铝的强度，抗腐蚀性，能够使其高温耐热大规模的应用于制造业。

在铝合金加工过程中，容易出现加工碎屑粘附铝合金表面，导致铝合金表面粗糙。

同时，由于铝合金容易热胀冷缩，且加工过程排热不畅，这将造成铝合金无法加工精密零件。

铝合金适合被广泛应用，但是，铝合金在加工中存在很多问题，需要不断地改善铝合金的加工。

1.2高速切削的特点高速切削的特点主要表现在他与普通切削加工技术的不同上，具体表现在以下几个方面：第一、生产效率大大提高。

超高速切削在切削材料时极大地缩短了机动时间和辅助时间、使因为切削而消耗的时间缩短了近一半左右。

极大地提高了机械制造过程中切削工作效率，缩短了机械制造工期。

刀具及切削参数选择在进行切削加工时，刀具及切削参数的选择是非常重要的。

刀具的选择取决于工件的材料、加工方式和所需的加工质量，而切削参数的选择则直接影响到切削效率、加工质量和工具寿命。

下面将详细介绍刀具及切削参数的选择要点。

首先，刀具的选择应根据工件的材料来确定。

不同材料的硬度、耐磨性和塑性等性质会对刀具的选择产生影响。

常用的刀具材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等。

高速钢刀具适用于切削低硬度的材料，如铸铁、铝等。

硬质合金刀具具有较好的耐磨性和硬度，适用于切削高硬度材料，如钢和钛合金等。

陶瓷刀具具有良好的高温硬度和耐磨性，适用于切削高硬度和高温材料。

其次，根据加工方式来选择刀具的类型。

常见的刀具类型有立铣刀、立铣刀、钻头、螺纹刀和车刀等。

立铣刀适用于平面和立面的铣削加工。

立铣刀适用于开槽和切割加工。

钻头适用于孔加工。

螺纹刀适用于螺纹加工。

车刀适用于车削加工。

再次，切削参数的选择要考虑切削效率、加工质量和刀具寿命的平衡。

常见的切削参数有切削速度、进给速度和切削深度等。

切削速度是刀具切削的线速度，影响切削热的产生和刀具寿命。

一般来说，当工件材料硬度较高时，切削速度应适当降低。

进给速度是工件在单位时间内移动的距离，影响切削力和加工质量。

一般来说，较高的进给速度可以提高切削效率，但过高的进给速度会增加切削力和工具磨损。

切削深度是刀具在每次切割时进入工件的距离，影响切削力和切削热的产生。

较大的切削深度可以提高切削效率，但会增加切削力和工具磨损。

此外，还应考虑冷却润滑剂的选择和使用。

合适的冷却润滑剂可以降低切削热的产生，减小工具磨损，提高加工质量。

综上所述，刀具及切削参数的选择需要考虑工件材料、加工方式和所需加工质量。

合理选择刀具类型和切削参数可以提高切削效率、加工质量和工具寿命。

在实际应用中，还需要根据具体情况进行调整和优化。

铣削加工中的刀具材料选择铣削加工是现代制造业中不可或缺的一部分，在汽车、航空、家电、通讯等领域中扮演着重要的角色。

而刀具材料的选择则直接关系到铣削加工的效率、质量和成本。

本文将详细介绍铣削加工中的刀具材料选择，以便读者更好地了解它的重要性和影响。

一、刀具材料的种类刀具材料按照其物理和化学性质的不同，可以分为硬质合金、高速钢、陶瓷、PCD和CBN五种类型。

1、硬质合金（WC）硬质合金最大的特点是硬度高，在磨削和抗磨损等方面表现出色。

它主要由钨钴碳和钨钴钛碳等复合材料构成。

在加工锻件、不锈钢、镍基合金等材料时，尤为适用。

2、高速钢（HSS）高速钢是一种由钼、钴、钢和其他元素制成的合金材料，它也是铣削加工中最常用的刀具材料之一。

高速钢刀具具有良好的切削性和强度，在适当的条件下可以进行高速切削。

但是在加工难加工材料时容易断刃和变形。

3、陶瓷陶瓷刀具是一种无机非金属材料，它具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性等特点。

陶瓷刀具适用于加工高硬度、脆性材料，例如钢化玻璃、陶瓷、石英和高分子材料等。

4、PCD聚晶金刚石（PCD）刀具是一种由聚晶金刚石颗粒和金属粉末制成的高强度复合材料，它的硬度比陶瓷还要高。

PCD刀具适用于铣削加工铝合金、纤维强化塑料、合成材料、铜等材料的高效率切削。

5、CBN晶体立方氮化硼（CBN）刀具是一种由晶体立方氮化硼和金属粉末制成的材料，它的热稳定性非常好，在高温和高速切削中表现优异，适用于铣削加工高温合金、镍合金、钢等难加工材料。

二、刀具材料选择的依据正确的刀具材料选择可以极大地提高加工效率和产品品质。

因此在选择刀具材料时，需要考虑如下因素。

1、被加工材料的性质材料的硬度、塑性和耐热性等性质，直接影响了刀具材料的选择。

例如硬质合金适用于加工材料硬度较大的材料，高速钢适用于加工硬度适中的材料，而陶瓷和PCD适用于加工高硬度、脆性材料等。

2、切削工况切削速度、冷却液、进给量、切削深度等切削条件，对刀具材料选择有重要的影响。

削用量及加工余量的合理选择切削用量的选择，主要根据刀具耐用度和加工表面粗糟度，加工精度的要求。

切削用量愈大，刀具耐用度愈低。

切削速度Vc,进给量f和切削深度Ap刀具耐用度的影响不同，切削速度影响最大，进给量次之，切削深度影响最小。

（1）切削深度的选择切削深度应根据加工余量确定。

1）粗加工时，在留有精加工及半精加工的余量后，应尽可能一次走刀切除全部粗加工余量。

若粗切余量过大，不能一次切除，这时，应将第一次走刀的切削深度取大些，可占全部余量的2/3~3/4，以使精加工工序获得较小的表面粗糙度值及较高的加工精度。

2）切削零件表层有硬皮的铸、锻件或不锈钢等冷硬较严重的材料时，应使切削深度超过硬皮或冷硬层，以避免使切削刃在硬皮或冷硬层上切削。

(硬皮深度可达0.07~0.5mm)3）当冲击载荷较大（如断续切削）或工艺系统刚性较差时，应适当减小切削深度。

4）一般精切（ 1.6！~ 0.8）时，可取=0.05~0.8mm;半精切（ 6.3~ 3.2）时，可取=1.0~3.0mm.（2）进给量F的选择1）粗加工时，进给量主要受刀杆、刀具、机床、工件等的强度、刚度所能承受的切削力的限制，一般是根据刚度来选取。

2）精加工时，进给量主要受表面粗糙度要求的限制。

要求表面粗糙度小，应选取较小的F。

但F过小，切削厚度过薄，表面粗糙度反而大，而且刀具磨损加剧。

3）当刀具的副角较大，刀尖圆弧半径较大时，F可选较大值。

（3）切削速度的选择在保证刀具的经济耐用度及切削负荷不超过机床的额定功率的情况下选定切削速度。

1）粗车时，背后吃刀量和进给量均较大，故选较低的切削速度，精车时，则选较高的切削速度。

2）加工材料的加工性差时，切削速度选得低些。

如加工灰铸铁的切削速度比加工中碳钢低；而加工铝合金和铜合金的切削速度比加工中碳钢要高得多。

3）刀具材料的切削性能越好时，切削速度也可以越高。

如涂层硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼刀具的切削速度。

熊建武周进陈湘舜（湖南铁道职业技术学院机电工程系，湖南株洲 412001）摘要：金刚石是切削有色金属的优选刀具材料。

本文阐述了金刚石刀具材料的特性，切削加工铝合金时PCD刀具材料粒度和复合片厚度、几何角度、切削用量的选择。

关键词：金刚石；刀具材料；粒度；切削用量；选择The Choice of the Material and the Cutting Parameter when Aluminum Alloy Cutted by Diamond Cutting-toolsXIONG Jian-wu,ZHOU Jin,CHEN Xiang-shun (Department of Machine and Electricity Enginerring,Hunan Railway Professional-Technology College,Zhuzhou 412001 China) Abstract：Diamond is the best material of cutting-tools to cut nonferrous metals.This paper discussed the specific property of diamond cutting-tools,the choice of the size and thickness of PCDcutting-tools,the choice of degree of cutting-tools and cutting parameter,when the aluminum alloy cutted by diamond cutting-tools.Key words：diamond;material of cutting-tools;size;cutting parameter;choice1 金刚石刀具材料的特性适合于切削加工铝合金金刚石的热稳定性比较差，切削温度达到8000C时，其硬度就会大大降低。

高速切削加工中刀具材料的选用[摘要]简要地介绍了在高速切削加工中，根据不同的工艺及被加工零件的不同材料，选用刀具材料的问题。

关键词：高速切削刀具材料选用1 引言随着科技工业的飞速发展，切削加工技术的应用也越来越广泛，新型刀具材料也不断涌现，高速切削加工技术的应用也越来越广泛，高速切削加工设备在生产中的优势正在日益发挥，在切削过程中，刀具的切削部分是在较大的切削力、较高的切削温度和剧烈的摩擦条件下进行工作的。

刀具材料对刀具耐用度、加工效率、加工质量和加工成本影响极大。

因此，应当重视刀具材料的正确选择和合理使用。

刀具材料的基本要求刀具在高温下进行切削工作，同时还要承受切削力、冲击和振动，因此刀具材料必须具备以下基本要求：1、高硬度刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度必须在HRC62以上，对于某些难以切削的材料，刀具硬度更高。

2、高的耐磨性耐磨性表示抵抗磨损的能力，通常刀具材料的硬度越高、耐磨性就越好。

3、足够的强度和韧性为了承受切削力、冲击和振动，刀具材料应该具有足够的强度和韧性。

一般用抗弯强度σb b 和冲击韧性αk来衡量。

4、高的耐热性耐热性（又称红硬性）是指材料在高温下保持其硬度的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指标。

5、良好的工艺性为了便于刀具的制造，要求刀具材料具有良好的可加工性和热处理性能（如淬透性好，淬火变形小，脱碳层浅等）。

6、良好的经济性经济性差的刀具材料难以推广使用。

刀具材料种类及选用刀具材料种类很多，常用的金属材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢及硬质合金；非金属材料有陶瓷、金刚石（天然和人造）、立方氮化硼等。

1、碳素工具钢含碳量在～％的优质碳素钢称碳素工具钢，用来制造刀具的常用牌号有T8A、T10A等。

一般用于制造低速、手用刀具，如手用锯条、锉刀等。

2、合金工具钢在碳素工具钢中加入适量的合金元素如Mn、Cr、W、Si等即成合金工具钢，常用牌号有9SiCr、CrWMn、GCr5等。

机械工程中的刀具材料与切削力分析在机械加工过程中，刀具材料的选择以及切削力的分析是非常重要的。

刀具材料的性能直接影响着加工效率、质量和刀具寿命，而切削力的分析则可以帮助工程师更好地了解加工过程中的力学特性和优化切削参数。

本文将就机械工程中的刀具材料与切削力分析进行探讨。

一、刀具材料的选择刀具材料的选择是机械加工中的一个关键环节。

常见的刀具材料包括高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等。

不同的刀具材料具有不同的性能特点，因此在实际应用中需要根据具体加工要求来选择合适的刀具材料。

高速钢是一种常用的刀具材料，具有良好的切削性能和耐磨性。

它适用于一般的加工任务，但在高温和高速切削条件下容易磨损。

硬质合金是由金属碳化物和金属结合相组成的复合材料，具有优异的硬度和耐磨性，适用于高速切削和重切削任务。

陶瓷刀具具有高硬度和耐高温的特点，适用于高速切削和干切削任务。

超硬材料如金刚石和立方氮化硼则具有极高的硬度和耐磨性，适用于超精密加工和高硬度材料的切削。

除了材料的硬度和耐磨性外，刀具材料的热稳定性、化学稳定性和导热性等性能也需要考虑。

在选择刀具材料时，还需要综合考虑加工材料的硬度、切削速度、切削深度和切削方式等因素。

二、切削力的分析切削力是机械加工中的一个重要参数，它直接影响着加工过程中的切削负荷、切削温度和切削表面质量。

因此，对切削力的分析可以帮助工程师更好地了解加工过程中的力学特性，从而优化切削参数，提高加工效率和质量。

切削力的分析可以从力学的角度进行。

在切削过程中，切削力由切削阻力和切削力矩组成。

切削阻力是切削床面和刀具之间的摩擦力，它与切削速度、切削深度、切削角度和刀具几何形状等因素有关。

切削力矩则是切削力在刀具上的力矩，它与刀具几何形状、切削力和刀具材料的强度等因素相关。

切削力的分析可以通过实验和数值模拟两种方法进行。

实验方法是通过在实际加工中测量切削力来进行分析。

这种方法可以直接获取切削力的实际数值，但需要进行大量的实验，并且受到实验条件的限制。

高速切削对数控编程的具体要求
1. 切削参数要求，高速切削对数控编程要求合理选择切削速度、进给速度和切削深度等参数。

切削速度要保持在合适的范围内，以
确保切削效率和刀具寿命的平衡。

进给速度要根据材料的硬度、切
削力和刀具的性能等因素进行调整，以实现高效的切削。

切削深度
要根据工件的要求和刀具的稳定性来确定。

2. 刀具选择要求，高速切削要求选择合适的刀具。

刀具的材料、刃数、刃角、刃长等参数需要根据切削材料、切削条件和加工要求
进行选择。

高速切削一般需要使用硬质合金刀具或涂层刀具，以提
高切削速度和刀具寿命。

3. 编程技巧要求，高速切削对数控编程的要求包括合理的刀具
路径规划、平滑的切削轨迹和精确的切削参数控制。

刀具路径要避
免多余的刀具运动，减少空程时间，提高切削效率。

切削轨迹要尽
量平滑，避免急剧的变化和过大的加速度，以减少振动和刀具的应力。

切削参数的控制要准确，包括切削速度、进给速度、切削深度、切削角度等，以保证加工质量和刀具寿命。

4. 程序调试要求，高速切削对数控编程的程序调试要求严格。

需要对程序进行充分的模拟和验证，确保刀具路径和切削参数的准确性。

同时，还需要进行切削试验和切削力的监测，以调整和优化切削参数，提高切削效率和加工质量。

综上所述，高速切削对数控编程的具体要求包括合理选择切削参数、选择合适的刀具、掌握编程技巧和进行程序调试等方面。

这些要求的达成可以提高加工效率、降低成本和提高产品质量。

高速铣削刀具及切削参数的选择摘要：通过等效类比的方法研究了高速铣削刀具选择的一般原则。

推导了球头铣刀的有效直径和有效线速度的计算公式，以此进一步确定转速，通过试验的方法测定了径向铣削深度和每齿进给量对表面粗糙度的影响。

关键词：高速铣削刀具；有效直径；有效线速度；切削参数；表面粗糙度作者：宋志国，宋艳，常州信息职业技术学院0 引言传统意义上的高速切削是以切削速度的高低来进行分类的，而铣削机床则是以转速的高低进行分类。

如果从切削变形的机理来看高速切削，则前一种分类比较合适；但是若从切削工艺的角度出发，则后一种更恰当。

这是因为随着主轴转速的提高，机床的结构、刀具结构、刀具装夹和机床特性都有本质上的改变。

高转速意味着高离心力，传统的7∶24锥柄，弹簧夹头、液压夹头在离心力的作用下，难以提供足够的夹持力；同时为避免切削振动要求刀具系统具有更高的动平衡精度。

高速切削的最大优势并不在于速度、进给速度提高所导致的效率提高；而是由于采用了更高的切削速度和进给速度，允许采用较小的切削用量进行切削加工。

由于切削用量的降低，切削力和切削热随之下降，工艺系统变形减小，可以避免铣削颤振。

1 刀具的选择通常选用图1所示的3种立铣刀进行铣削加工，在高速铣削中一般不推荐使用平底立铣刀。

平底立铣刀在切削时刀尖部位由于流屑干涉，切屑变形大，同时有效切削刃长度最短，导致刀尖受力大、切削温度高，导致快速磨损。

在工艺允许的条件下，尽量采用刀尖圆弧半径较大的刀具进行高速铣削。

图1 立铣刀示意图随着立铣刀刀尖圆弧半径的增加，平均切削厚度和主偏角均下降，同时刀具轴向受力增加可以充分利用机床的轴向刚度，减小刀具变形和切削振动（图2）。

图2 立铣刀受力示意图图3为高速铣削铝合金时，等铣削面积时两种刀具的铣削力对比。

刀具为直径Φ10mm的2齿整体硬质合金立铣刀，螺旋角30度。

刀尖圆弧半径为1.5mm和无刀尖圆弧的两种刀具。

图3 刀尖圆弧半径对铣削力的影响铣削面积同定为a，a p·a e=2.Omm2。