摘要：本文談到切削刀具在金屬切削加工中不可缺少的地位，為了得到刀具最佳切削加工性能和高耐用度，從選材、工作角度分析了如何選擇合理刀具。

關(guān)鍵詞：切削刀具；刀具材料；刀具角度；耐用度；

Abstract： This thesis first illustrates the indispensable status of cutting tools in the metal cutting processing and then analyzes how to choose appropriate cutting tools from angles of material-choosing and of working condition respectively in order to get the best performance and high durability of cutting tools.

Key words： Cutting Tools； Cutting Materials； Cutting Angle； Durability；

1 金屬切削加工概況

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了生產(chǎn)工藝和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，在這種情況下，切削加工技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)階段，金屬的機(jī)器零件經(jīng)過的加工方式分為塑性加工、機(jī)械加工、高能加工、電及化學(xué)加工幾大類。并且機(jī)械加工中的切削加工和磨削加工在機(jī)械制造過程中所占比重大，用途廣泛。因此，為了提高機(jī)械加工的效率，同時(shí)降低生產(chǎn)過程的成本，我國在加工刀具方面投入的研究量大，對(duì)刀具材料、變形過程、切削環(huán)境等進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和智能化分析，得到了真實(shí)有效的數(shù)據(jù)。然而遺憾的是核心數(shù)據(jù)庫在國際上只有少數(shù)廠家掌握，持有者可獲得關(guān)鍵競爭力和壟斷利潤，關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備仍基本依賴進(jìn)口。

2 切削刀具的幾何參數(shù)

金屬切削加工過程是刀具與工件相互作用的過程。其中包括切削力、徑向力和背向力三個(gè)基本分力，同時(shí)伴有摩擦產(chǎn)生高溫作用，所以這對(duì)于刀具切削部分的表面質(zhì)量影響程度很大。易產(chǎn)生積屑瘤、變形或者加工硬化等不利現(xiàn)象。一般刀具切削部分表面分為前刀面、主后刀面，副后刀面三個(gè)表面。前刀面即切屑沿其排出的表面，并控制切屑排出方向，前刀面在切削中由于與切屑產(chǎn)生摩擦，容易形成高溫集中，并伴隨著高壓作用，易產(chǎn)生粘結(jié)作用，容易形成積屑瘤。主后刀面是與工件上過渡表面相對(duì)的表面，副后刀面則是與工件上已加工表面相對(duì)的表面，它在加工中幾乎不參與切削作用，但會(huì)對(duì)已加工表面形成擠壓和摩擦，產(chǎn)生變形與回彈，造成纖維化與加工硬化。切削刀刃分為主刀刃，副刀刃，過渡刃。主刀刃又稱主切削刃，是前刀面與主后刀面相交而得到的邊鋒，用以形成工件的過渡表面，它完成主要的金屬切除工作。同樣，副刀刃稱為副切削刃，是前刀面與副后刀面相交的邊鋒，切除工作，以最終形成工件的已加工表面。過渡刃是主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃，它可以是直線段或圓弧。

3 刀具材料對(duì)刀具合理選擇的影響

在金屬切削加工中，刀具切削部分材料的不同對(duì)刀具的耐用度和加工精度也會(huì)造成不同影響，現(xiàn)在的刀具材料可分為高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層刀具等。高速鋼按用途分為普通高速鋼、高性能高速鋼和粉末冶金高速鋼，普通高速鋼由于具有高硬度和耐磨性，一定的塑性和韌性，適用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的刀具，可以用來切削大部分鑄鐵工件，但在使用普通高速鋼刀具時(shí)要保證切削速度不高于40-60m/min，否則易造成刀具崩刃或快速磨損。高性能高速鋼加熱到630℃仍能保證較高的硬度，因而在高速切削中的耐用度高于普通高速鋼，適用于加工高溫合金，奧氏體不銹鋼等難加工工件，尤其是在高速切削時(shí)優(yōu)勢明顯。粉末冶金高速鋼制造困難，加工成本高，生產(chǎn)環(huán)境要求嚴(yán)格。但這種高速鋼晶粒細(xì)而均勻，具有良好的磨加工性和耐磨性。適用于制造難加工刀具和精密刀具。硬質(zhì)合金刀具分為YG類、YT類、YW類三種。由于增加了Co含量，進(jìn)而提高了刀具的抗彎強(qiáng)度，因此YG類適合制造小尺寸刀具，并且保證較低的切削速度，用于加工難加工工件。YT類在YG類基礎(chǔ)上增加了TiC含量，進(jìn)而增強(qiáng)刀具的耐磨性和硬度，但是TiC含量不宜過高，否則會(huì)使抗彎強(qiáng)度明顯下降。YT類硬質(zhì)合金的突出優(yōu)點(diǎn)是耐熱性好，當(dāng)對(duì)耐熱性要求很高時(shí)，我們可以選擇TiC含量較高的牌號(hào)，而對(duì)于刀具易產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象，無法承受大的沖擊載荷，我們可以選擇TiC含量低的排號(hào)。YW類又是在YT類基礎(chǔ)上增加了一定含量的TaC.，提高了刀具強(qiáng)度、硬度、耐磨性和抗氧化能力?？捎糜诩庸つ巢糠骤T鐵和有色金屬。

4 刀具工作角度對(duì)刀具合理選擇的影響

在金屬切削性分析中，刀具角度是必不可少的。刀具角度是指在刀具工作圖需要標(biāo)注的角度。它用于刀具的制造，測量和刃磨。通常我們用到的標(biāo)注角度有主偏角Kr、副偏角Kr、前角γo、后角αo、刃傾角λs和副后角αo。主偏角對(duì)刀具的耐用度影響很大，主偏角越大，刀具耐用度越低，這是因?yàn)楫?dāng)主偏角增大時(shí)，隨即刀尖角減小，刀具的散熱體積減小，并且切削厚度增大，切削寬度減小，刀刃的曲線部分長度將會(huì)隨之減小，單位面積承受的負(fù)載增大，散熱條件不好。當(dāng)主偏角太大時(shí)，易使刀尖受到?jīng)_擊發(fā)生崩刃。因此合理的刀具盡量選擇小的主偏角。副偏角的主要作用是形成最終的已加工表面，副偏角不宜過小，否則會(huì)增大副后刀面與已加工表面的摩擦，增大表面粗糙度并且還加快刀具的磨損。前角的大小決定著切削刃的鋒利程度和強(qiáng)固程度。根據(jù)李和謝弗的近似剪切角公式Φ+β-γo=π/4可知，前角越大，剪切角變大，切屑變形減小，從而使切削力和切削功率減少，刀頭熱量減少，提高刀具的耐用度，但前角也不宜過大，會(huì)減小楔角，致使切削溫度升高。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得知，在一定的加工條件下，存在一個(gè)刀具耐用度為最大的前角—合理前角。后角的作用是減小主后刀面與加工表面的摩擦。適當(dāng)?shù)脑龃蠛蠼强商岣叩毒吣陀枚?，增大后角可以減小彈性恢復(fù)層與后刀面的接觸長度，并且刀刃鈍圓半徑也會(huì)減小，適合切下金屬層很薄的工件。刃傾角的主要作用是控制切屑排出的方向，很好的分配切削分力。一般工作環(huán)境要求切屑遠(yuǎn)離操作員，所以要求取刃傾角為負(fù)值，但是如果精車時(shí)，我們要保護(hù)已加工表面，防止被切屑刮傷，常取正刃傾角。在系統(tǒng)剛性較差時(shí)，優(yōu)先選擇正刃傾角。車刀的副后角一般等于后角，當(dāng)?shù)毒咝枰胁刍蛘咔袛喙ぜr(shí)，取較小的副后角。最后應(yīng)說明刀具的各個(gè)角度都是相互關(guān)聯(lián)的。單個(gè)角度的合理值并不能使刀具發(fā)揮最佳作用。只有通過實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)，在總結(jié)數(shù)據(jù)的一些特點(diǎn)，才能更好的選擇出最合理的刀具。

5 結(jié)束語

通過對(duì)刀具材料、刀具工作角度這些性質(zhì)分析，使人們能夠認(rèn)識(shí)到如何正確合理的選擇刀具，有助于提高機(jī)械化水平和加快工業(yè)化進(jìn)程。眾所周知，金屬切削機(jī)床的數(shù)控化和柔性化，和集成制作系統(tǒng)的研究和應(yīng)用是現(xiàn)代機(jī)械的發(fā)展方向，一臺(tái)好的機(jī)床只有配上一把好刀才能發(fā)揮最佳功效，所以，我們要掌握刀具的正確使用，才能提高效率，降低生產(chǎn)成本，才能帶來生產(chǎn)效益。

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作者簡介：

喻志高（1995—），男，漢族，江西南昌人，學(xué)生，鄭州大學(xué)，機(jī)械工程學(xué)院，研究方向：機(jī)械工程。