刀具复习知识点 简答题

第一章、第二章简答题

1、刀具在什么条件下工作？

答：刀具工作时，要承受很大的压力，同时，由于切削是产生的金属塑性变形以及在刀具、切屑工件相互接触表面间产生的强烈摩擦，使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力。

另外，在加工脆性材料，断续切削，粗加工过程中，刀具切削部分要承受一定的冲击力的作用。

2、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼各有何性能特点，适用于何处？

答：高速钢的特点：耐热温度低，切削速度低；强度高，工艺性最好。主要低速加工铸铁，结构钢

硬质合金的主要特点：

（1）随碳化物含量的提高，其熔点、硬度、耐磨性提高； （2）化学稳定性好，热稳定性好 （3）切削速度高

（4）抗弯强度低，冲击韧性低

主要应用：加工铸铁，结构钢，不锈钢，耐热合金，钛合金等 陶瓷刀具的主要特点：

（1）硬度高，耐磨性好，切削速度高 （2）热化学稳定性好，耐热温度高 （3）抗弯强度低，冲击韧性差 （4）导热性能差

主要应用：氧化铝基陶瓷刀具主要用于高速精车、半精车铸铁及调质结构钢；氮化硅基陶瓷刀具加工铸铁，镍基合金。 金刚石主要特点：

（1）具有极高的硬度和耐磨性 （2）切削刃可以刃磨得非常锋利 （3）导热性能非常好 （4）热稳定性能较低

（5）高温下和黑色金属(铁碳合金)在加工中会发生化学磨损应用：主要用于磨料，用作刀具时，多用于在高速下对有色金属及非金属进行精细车削，镗孔 3、常用高速钢有哪些牌号？其化学成分和性能特点如何？目前通过那些途径提高高速钢的切削性能？

答： W18Cr4V（W18），化学成分中含钨量18% 主要特点：

（1）综合性能较好

（2）淬火过热倾向小，热处理易控制，刃磨性能好 （3）含碳量高，塑性变形抗力大

（4）碳化物分布不均，剩余碳化物颗粒大（30μm （5）抗弯强度、韧性较低， 钨钼钢 W6Mo5Cr4V2（M2） 特点： 优点：

（1）碳化物细小均匀，机械性能好，可做大尺寸刀具； （2）热塑性好； （3）刃磨性好。

（4）热稳定性稍低于W18，V>40m/min时，性能稍差； （5）热处理时脱碳倾向大，易氧化，淬火温度范围较窄。

W9Mo3Cr4V

（1）热稳定性能高于M2

（2）碳化物均匀性接近M2，良好的热塑性； （3）脱碳倾向小于M2 （4）耐用度较高。

W2Mo9Cr4VCo8（M42）

（1）67-69HRC，600 ℃时，55HRC （2）含V量低，刃磨性好 （3）含Co，成本高

（4）综合性能好，应用广泛

（5）可加工耐热钢、不锈钢，加工材料硬度越高，效果越明显。 W6Mo5Cr4V2Al（501）

（1）Al的作用：提高高温硬度，热塑性与刃性，高温形成Al2O3，减轻粘刀。（提高W,Mo的溶解度，组织晶粒长大）

（2）600 ℃时，54HRC；抗弯强度2.9-3.9GPa， （3）成本低 （4）刃磨性差

（5）切削性能优良：加工30-40HRC调质钢，耐用度较HSS高3-4倍。目前提高高速钢切削性能的主要途径有：

（1）在通用性高速钢成分中再增加含碳量、含钒量及添加钴、铝等合金元素 （2）采用粉末冶金的方法制备高速钢

4、常用硬质合金有哪几大类，各有哪些常用牌号，其性能特点如何？加工钢料和加工铸铁、粗加工和精加工应如何选择硬质合金？为什么？ 答：常用硬质合金有四大类：钨钴类（YG）、钨钛钴类（YT）、钨钛钽（铌）钴类（YT）和碳（氮）化钛类（YN）。

YG类的主要特点为：硬度较低、韧性高、导热性好，切削温度低、刃磨性好，刃口锋利，常用牌号有： YG3X、YG6X、YG6、YG8。

YT类的主要特点为：硬度高，σ弯和αk较低，随着TiC含量的增加，其导热性、刃磨性、焊接性下降；耐热性好。常用牌号有： YT5、YT14、YT15、YT30

YW类的主要特点为：晶粒细化，提高σ弯、αk、σ-1和高温性能，同时保持较高的硬度。 粗加工加工钢料时，应选择耐热温度高，有一定抗冲击性能的硬质合金，如YT5,YG3 精加工加工钢料时，应选择硬度高，耐磨性好的硬质合金，如YT15,YT30

粗加工加工铸铁时，应选择抗弯强度高，冲击性能好的硬质合金，如YG6，YG8

精加工加工铸铁时，应选择冲击韧性较好，硬度高，耐磨性好的硬质合金，如YG3，YT5

5、涂层硬质合金有哪些优点？常用涂层材料有哪些？

答：涂层硬质合金一般选择YG类硬质合金为基体，韧性较好，而涂层一般要求硬度较高，耐磨性好，与金属亲和力小，高温下有良好的热稳定性，因此涂层硬质合金的主要优点有： （1）涂层比基体硬度高；

（2）涂层具有高的抗氧化性，抗粘结性，耐磨性，抗月牙洼磨损 （3）低的摩擦系数，可降低切削力，切削温度25% （4）耐用度提高1-3倍（WC）

常用涂层材料有：TiC、TiN、 Al2O3

7、按下列条件选择刀具材料类型和牌号：（1）45号钢锻件粗车；（2）HT200铸铁精车；（3）

低速精车合金钢蜗杆；（4）高速精车调质钢长轴；（5）高速精密镗削铝合金缸套；（6）中速车削淬火钢轴；（7）加工65HRC冷硬铸铁 答：

（1）45号钢锻件粗车的特点：工件表面有硬皮，要求刀具耐磨性好，切削力加大，切削温度高，要求刀具耐热性能好，因此选择YT5，YW1，

（2）HT200铸铁精车的特点：切削力不大，有较小的冲击，由于是精车，要求较好的耐磨性，因此选择CBN ，陶瓷刀YG3

（3）低速精车合金钢蜗杆：特点：加工余量小，切削力小，无冲击，由于是合金钢，要求刀具耐磨性好，选择刀具：YT30,YG3

（4）高速精车调质钢长轴：特点：由于是长轴，要求刀具耐磨性很好，对高速精车，要求耐热性良好，选择刀具：CBN，YN10，陶瓷刀

（5）高速精密镗削铝合金缸套：特点：工件材料塑性极好，精密镗削，要求刀刃锋利，抗粘结性好。选择刀具：PCD，YG3X （6）中速车削淬火钢轴：特点：要求刀具硬度高，耐磨性好耐热性好，由于是中等切削速度，易产生积屑瘤，因此选择抗粘结的涂层刀具材料（TiN涂层）或陶瓷刀具

（7）加工65HRC冷硬铸铁：特点：工件材料硬度较高，脆性大，粗加工是切削力大，要求刀具材料人性较高，同时硬度也较高，粗加工时易选择YG6A，精加工时可选CBN，Sailon陶瓷刀

第三章：切削变形

1、 切削变形区的划分，各有何特点？ 答：

第一变形区，位于始滑移面和终止滑移面之间，主要特点是产生剪切变形 第二变形区发生于切屑底面和前刀面的接触处，主要特点是产生纤维化 第三变形区发生于以加工表面上，主要特点是产生纤维化和加工硬化。 3、 金属切削变形的表示方法有哪几个？ 答：

剪切角：φ：剪切面和切削速度方向的夹角相对滑移ε：第一变形区剪切应变量的大小 变形系数ξ：切削层长度与切屑长度的比 3、剪切角和刀具的前角、摩擦角有何关系？ 答：Lee Shaffer近似剪切角公式

???4?????o?

γo↑→φ↑→切削变形↓——有利

β↑→φ↓→切削变形↑——应提高刀具的刃磨质量， 施加切削液

5、 影响前刀面摩擦系数的主要情况有哪些？ 答：

1．工件材料：强度、硬度↑→切削温度↑→μ↓ 2．切削厚度：切削厚度↑→正应力↑→μ↓

3．切削速度切削速度↑→粘结↑→μ↑；切削速度↑→塑性↑→μ↓

4．刀具前角：前角γo↑→正应力↓→μ↑ 5、什么是积屑瘤？积屑瘤对加工过程有何影响？ 答：

在中等切削速度下，加工钢料等塑性材料时，在前刀面切削刃处由于冷焊作用而粘着一块硬块，该金属称为积屑瘤 积屑瘤对加工过程的影响

1．实际前角增大 2．增大切削厚度

3．使加工表面粗糙度增大 4．对刀具耐用度的影响

7、 防止积屑瘤的主要方法有哪些？ 答：

1．降低切削速度

2．采用高速切削

3．采用润滑性好的切削液 4．增加刀具前角

5．提高工件材料硬度

7、对切削变形的影响因素有哪些？ 答： 一、工件材料对切削变形的影响:工件材料强度↑→摩擦系数μ↓→剪切角φ↑→切削变形↓二、刀具前角对切削变形的影响:前角↑→(β－γo)↓→剪切角φ↑→切削变形↓ 三、切削速度对切削变形的影响：切削速度提高，变形程度越小。

四、切削厚度对切削变形的影响：进给量f↑→切削厚度ac↑→μ↓→ξ↓→切削变形↓

第四章：切削力

1、 什么叫切削力？分析加工塑性材料和脆性材料时切削力的来源？ 答：

金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。 加工塑性材料时，切削力来自工件材料的弹性变形抗力、塑性变形抗力、前刀面和切屑底面的摩擦力和后刀面和已加工表面的摩擦力。

加工脆性材料时，主要来自工件材料的弹性变形抗力和后刀面的摩擦力。

2、为了实际应用，Fr可分解为相互垂直的Fx（国标为Ff）、Fy（国标为Fp）和Fz（国标为Fc）三个分力，这三个分力各有何作用？ 答：

Fz—切削力或切向力。它切于过渡表面并与基面垂直。Fz是计算车刀强度，设计机床零件，确定机床功率所必需的。

Fx是设计走刀机构，计算车刀进给功率所必需的。

Fy—切深抗力、或背向力、径向力、吃刀力。Fy用来确定与工件加工精度有关的工件挠度，计算机床零件和车刀强度。它与工件在切削过程中产生的振动有关。 3、 切削力指数公式中各参数的含义是什么？

xfz?Fz?CFzapf??xfyF?Caf?yFyp?xfxF?Caf?Fxp?xyfzyfyyfxvnfznfyKfzKfyKfxvvnfxCFz——与被加工金属和切削条件有关的系数

xfz，yfz，nfz——切削用量三要素的指数，分别表示背吃刀量、进给量和切削速度对切削力影响的大小。

Kfz——表示当实际加工条件与所求得经验公式的条件不符时，各种因素对切削力的修正系数的积

4、影响切削力的因素有哪些？ （1）切削用量对切削力的影响？ （2）刀具角度对切削力的影响？答：被加工材料、切削加工用量、刀具几何参数、刀具材料、切削液对切削力的影响、刀具磨损对切削力的影响

（1）背吃刀量ap和进给量f增大，切削力增大，但ap的影响比f的大。切削速度v对切削力的影响很小。

（2）前角对切削力的影响在刀具角度中影响最大，

前角↑→φ↑→塑性变形↓→ξ↓→摩擦力↓→切削力↓ 主偏角↑→切削厚度ac↑→切削变形↓→切削力↓

但Kr>60-75 °时，Fz会增大（非自由切削）

第五章

P ? C a f 0 . 75 v 0 . 85 K

1、根据公式，对切削热产生的影响大小为apm Fz p fz ，v，f，能否说明切削用量对切削温度的影响也是这个顺序？为什么？ 答：

对切削热产生的影响大小为ap，v，f，不能说明切削用量三要素对切削温度的影响也是这样，因为切削温度不但和切削热的产生有关，也和切削热的传出有关，增加背吃刀量，虽然可使切削热增加，但也增加了刀屑的接触长度，改善了散热条件，因此对切削温度的影响最小，而切削速度对切削温度的影响最大。 2、影响切削温度的因素有哪些？ 答：一、切削用量的影响

二、刀具几何参数的影响 三、工件材料的影响 四、刀具磨损的影响 五、切削液的影响

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