PCBN刀具材料制备及其特性

第一篇：PCBN刀具材料制备及其特性

PCBN刀具材料制备及其特性

摘要:在现代工业尤其是汽车工业及航天航空工业中，复合材料及耐磨有色金属材料被大量使用，而采用普通刀具加工这类材料却难以胜任。因此，超硬刀具材料PCBN应运而生。本文对PCBN材料的主要性能进行了描述。指出，PCBN材料的性能主要与CBN的含量、粒度及结合剂的种类有关。一类是Co等作粘结相，高CBN含量的PCBN，主要用于粗加工，切削高硬度合金钢、耐磨铸铁、硬质合金等较优。另一类是以陶瓷作粘结相，低CBN含量，细粒度的PCBN，主要用于精加工，切削材料以淬火钢、模具钢、轴承钢为主。

一、引言

立方氮化硼复合体(PCBN)是上个世纪70年代初开发的一种超硬刀具材料。与传统刀具材料相比，具有耐磨性高、耐热性好、与铁族金属不起亲和反应等优点。

实践表明，PCBN刀具具有加工精度高和较低的工件表面粗糙度，达到“以车代磨”、“以铣代磨”、“以镗代磨”的使用效果。其加工精度可以达到1μm，表面粗糙度可以达到0.2μm。PCBN是先进加工不可缺少的利刃，高速切削技术发展的历史，也就是刀具材料不断进步的历史。铁族金属高速切削的代表性刀具材料是立方氮化硼。

单晶立方氮化硼的颗粒很小，目前人工合成的单晶立方氮化硼的最大粒径为3mm左右。鉴于培育立方氮化硼大单晶在技术上存在难度，所以，苏联、美国、英国、日本和中国相继研制出聚晶立方氮化硼[1]。

二、PCBN制造工艺简述

聚晶立方氮化硼可以分为整体PCBN烧结块和带硬合金基体的PCBN复合片。整体PCBN烧结块是由CBN颗粒在高压高温下烧结而成的;PCBN复合片是由CBN层与硬质合金基体在高压高温下烧结而成的。多晶体的结构使聚晶立方氮化硼具有各向同性，克服了单晶存在解理面的缺陷，同时，PCBN具有硬质合金基体的抗冲击韧性[2]。

目前，应用比较多是带粘结剂的聚晶立方氮化硼复合片。虽然，整体PCBN烧结块克服了立方氮化硼单晶颗粒小以及各向异性的缺点，但它作为刀具在焊接时存在一定问题，整体PCBN烧结体不易被通常的焊料所浸润粘接，直接进行焊接很困难，而聚晶立方氮化硼复合片则具有这方面的优势[3]。

1、粘结剂

粘接剂在烧结过程中起着降低烧结压力和温度，改善烧结体性能的重要作用。选择粘接剂要遵循以下原则:

(1).线膨胀系数尽可能与立方氮化硼接近，这样可以降低温差应力;

(2).粘接剂与氮或硼元素应有强烈的化学亲和性，从而可以牢固地粘接立方氮化硼;

(3).可以牢固地连接硬质合金基体;

用作聚晶立方氮化硼粘结剂材料很多，大致可归结为三类:

(1).金属粘结剂，由金属或合金组成。一般有铝、钛、钴、镍等;

(2).陶瓷结合剂，主要有氮化物、碳化物、硼化物等;

(3).金属陶瓷结合剂，由陶瓷与金属或金属合金按一定配比组成。

用金属作粘结剂的聚晶立方氮化硼一般CBN含量高、韧性好、导热性优于陶瓷作粘结剂的聚晶立方氮化硼。但金属通常在七八百度的温度下就会软化，高温下软化效应会导致聚晶立方氮化硼的耐磨性下降。金属与立方氮化硼的线膨胀系数相差较大，高温时会导致立方氮化硼结构的变化，从而使红硬性下降。

陶瓷结合剂熔点相对较高，高温时不会产生软化效应，用陶瓷作结合剂的聚晶立方氮化硼具有较高的耐高温磨损和较强的抗化学磨损性。但陶瓷在高温时导热性差，切削温度集中在被加工材料上，使之软化。

金属陶瓷结合剂则兼具了纯金属和陶瓷粘结剂两者的优点，解决了上述问题，目前在发展推广中[4]。、立方氮化硼的含量

立方氮化硼含量越高，聚晶立方氮化硼的硬度越硬。通常情况下聚晶立方氮化硼的硬度为HV3000～HV 5000。立方氮化硼的含量一般在40%～95%之间[5]，超过95%时，烧结性能变差，并且耐磨性大大降低[6]。

3、立方氮化硼的粒度

立方氮化硼颗粒的尺寸大小对聚晶立方氮化硼的耐磨性和抗破损性的影响很大。一般说来，立方氮化硼颗粒越小，聚晶立方氮化硼耐磨性越好，抗压强度越高，但细粒度的立方氮化硼不容易烧结。颗粒尺寸越大，聚晶立方氮化硼抗机械磨损能力就越强，而抗磨损能力越弱，用此制作的刀具的刃口锋利性就越差。

4、烧结工艺

烧结过程中的主要参数是压力、温度和时间。

5、PCBN产品牌号及基本特征

目前，国外已有主要的PCBN复合片的生产商、产品牌号及基本特征见表1

表1 PCBN厂商、牌号及基本特征

PCBN复合片中的BZN6100是BZN6000的换代产品，BZN8200是BZN8100的换代产品，而新推出的BZN7000则是一种纯CBN烧结体，具有优良的导热性和抗冲击性，特别适合高硬度材料粗加工及铸铁的高速切削加工。

三、聚晶立方氮化硼的性能特点

聚晶立方氮化硼不仅具备了立方氮化硼的优良品质，而且带基体的复合片还具有硬质合金的抗冲击韧性。聚晶的晶粒呈无序排列，各向同性，不存在解理面，不像单晶立方氮化硼在不同晶面上的强度和耐磨性存在很大的差异，克服了单晶解理面的存在而导致的易脆弱性，聚晶立方氮化硼的主要性能有以下几点:

1、具有较高的硬度、耐磨性和抗冲击韧性

聚晶立方氮化硼的硬度远远高于陶瓷和硬质合金，耐磨性很高[7]。在加工高硬度材料时表现极佳，例如加工淬硬钢时，其耐用度是硬质合金的10～50倍。聚晶立方氮化硼刀具的抗冲击韧性也远远高于陶瓷刀具。

2、具有高的热稳定性

聚晶立方氮化硼在高达1200C的温度下仍表现出良好的热稳定性，而且在800C的高温下硬度也高于常温下的硬质合金和陶瓷材料[9]

3、化学稳定牲好

聚晶立方氮化硼与铁族金属在1200C1300C下不起化学反应。在酸中不受侵蚀，在碱中约300C时才被侵蚀。对各种材料的粘结、扩散作用比硬质合金小得多。因此，聚晶立方氮化硼刀具特别适合加工钢铁材料。

PCBN复合片耐高温，在大气和水蒸气中，在900C以下无任何变化且稳定，甚至在1300C时，和Fe、Ni、Co等也几乎没有反应，更不会像金刚石那样急剧磨损，这时它能保持良好的红硬性。

4、导热性良好

聚晶立方氮化硼材料的导热系数略低于金刚石，是硬质合金的20倍。随着切削温度的提高，聚晶立方氮化硼的导热系数增大，而氧化铝的导热系数减小，如图3所示。因此，立方氮化硼刀具的刀尖处热量可以很快传出去，有利于加工精度和抗机械磨损能力的提高[8]。

5、摩擦系数较低

立方氮化硼与不同材料的摩擦系数在0.1～0.3之间，大大小于硬质合金的摩擦系数0.4～0.6之间，而且随摩擦速度及正压力的增大而稍有减小[9]。

6、PCBN复合片显微硬度与抗弯强度(TRS)

温度是影响PCBN复合片烧结好环的主要因素之一。测试发现，随着温度的升高TRS值明显变大。当CBN颗粒间结合能大于单晶的解理能时就表现为穿晶断裂，反之为沿晶断裂。通过电镜观测断口的形貌发现，沿晶断裂和穿晶断裂共存。但随着温度的升高或颗粒粒度的增大，穿晶断裂逐渐增多而且从PCBN层中心沿径向到边缘穿晶断裂也逐渐增多[10]。

7、硬质合金对PCBN硬度与导电性的影响[11]。

在合成PCBN的过程中，硬质合金中的钴扫越CBN层，尽管Co与CBN不反应，少量的钴还是残留在PCBN中作为CBN颗粒间“孔隙”的填充剂。而Co的硬度与CBN颗粒的硬度相比要低得多，因而导致CBN层硬度的降低。

硬质合金对PCBN的导电性有重要的影响，但其影响程度不如添加剂含量的影响明显。它影响到的绝对值跟PCBN本身有关，在通常的范围内(CBN粘结剂低于20%)硬质合金含钴量高，PCBN导电性能则较好，PCBN本身导电性能差，硬质合金不能跟本上改变其导电性，只能有限提高其导电性。这也与PCBN中钴检测情况基本吻合。

表2 PCBN的微观结构与特征

PCBN的等级粗略地分为两种类型(如表2)。A型的特征是CBN体积含量(高于80%)。这种PCBN有少量的钴或铝化物结合剂将CBN颗粒结合起来，表现出的高热传导性、硬度和韧性，它主要用于铸铁和特殊材料加工。另一种PCBN(B)含有40%到70vol%的CBN，没有任何CBN-CBN颗粒间粘结，它的粘结材料是对黑色材料亲合力低的钛化合物。这种PCBN在加工淬硬钢时表现出了非常优秀的耐磨性[12]。

四、结语

1、PCBN可提供既好用而又经济的硬车硬切加工所需的耐磨性、强度和刚性，将最终取代许多传统的磨削加工方式。

2、由于PCBN材料性能广泛，人们可以利用其一种、两种或更多种性能而派生出很多不同的应用领域。每一种应用领域的需求需要选择最合适的PCBN材料。

3、超硬材料刀具发展特点:一是产品的系列化，适用于不同加工对象的规格品种不断增加;另一是，复合片尺寸不断增大。目前，国外复合片的供货规格一般为ф50mm以上，ф74mm的复合片也能批量供货，PCBN复合片的最大规格可达ф101mm，小尺寸复合片则是从大复合片上切割下来的。大规格复合片成本低，更适合于大批量使用。

4、目前，国内只有ф20mm以下的复合片供货，随着六面顶压机高压腔体尺寸的扩大，ф35mm～ф42mmPCBN复合刀具材料最近也有可能推向市场。这就缩短了我国PCBN复合刀具材料在尺寸规格上与国外的差距。

5、由于我国机床工具行业对现代金属切削刀具与传统刀具的差别缺乏足够的认识，长期以来重主机、轻工具，在发展战略上超硬材料刀具与数控机床的发展严重脱节，使我国超硬材料刀具技术的发展和行业水平与现代制造业的要求相差甚远。

6、PCBN由于高硬度、化学稳定性好、热膨胀系数小、导热率高等优点，将成为高速加工黑色金属、难加工材料以及进行干切削、硬切削的主要刀具材料。随着其韧性的进一步改善，它在切削工具中的比例将有很大的提高。此外，PCBN还是对黑色金属实现超高速切削，突破C.Salomon提出的临界速度，从本质上改善切削过程最有希望的刀具材料。

参考文献:

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4.E.Benko，P.Klimczyk，ect.CBN-Ti3SiC2 Composities，Diamond and Related Materials，2004，(13):521

5.杜国臣，PCBN刀具的切削性能[J].组合机床与自动化加工技术，2004，7:94

6刘一波，屠厚泽，陈庆寿，聚晶立方氮化硼刀具及其制造技术综述[J]地质与勘探，1996，32(4):61

7候世香，高开运等，PCBN刀具的特点及实际应用[J].现代制造工程，2002，5:28

8东辉，刘献礼，胡荣生，PCBN刀具的硬态切削加工原理[J]机电工程，2001，18(6):77

9李丹，寇自力等，聚晶立方氮化硼材料的性能及其应用[C]中国超硬材料行业技术发展论坛论文集，2006，11，p.25～28

10姜伟，刘进等，PCBN复合片显微硬度和抗弯强度分析[C].中国超硬材料行业技术发展论坛论文集，2006，11,p.72～74

11冯吉富，林峰，李立惟，硬质合金对立方氮化硼复合体性能影响的探讨[C]中国超硬材料新技术研讨会论文集，2004，12.p.46～48

12左宏森，王春华，新型PCBN工具高效加工难切削黑色金属材料[C]中国超硬材料新技术研讨会论文集，2004，12.p.127～130

第二篇：用掺杂氧化钨的制备及其功能特性研究进展的分析论文

钨及钨化合物由于具有独特的理化性和电子特性，成为国民经济以及现代国防中不可替代的基础性材料和战略性资源，并被称为“工业的牙齿”。钨和钨化合物主要被应用于硬质合金等传统工业领域，同时在变色窗、光催化、燃料电池、化学传感器、场发射、环境净化、太阳能转换等功能性领域也有良好的应用前景，因而引起了研究人员的广泛关注，己成为当前功能材料研究的热点之一。例如，金属钨是重要的场发射和热发射材料，应用于X射线管、粉磨管和无线电电子管中的阴极材料;非晶相氧化钨具有很好的光致变色特性和电致变色特性叫;负载型氧化钨近年来被发现具有很高的可见光催化活性，其理论基础在于氧化钨与负载颗粒之间的界而电子转移反应以及氧的多电子还原过程。此外，氧化钨是一种重要的金属氧化物气敏材料，对某些气体具有卓越的灵敏度和选择性;氧化钨对电磁波有很强的吸收能力，可在军事上用作优良的隐形涂料;氧化钨材料具有极好的紫外光吸收特性和理化特性，可作为信息显示屏、大规模信息存储器、智能变色窗等器件的基础材料。

然而，近几年研究人员在研究氧化钨的电致变色、气致变色等性能中发现，纯氧化钨材料存在一些弱点，如材料电阻大、极化电压过高、气体选择性不强等;在研究氧化钨的光催化性能中发现，纯氧化钨材料同样存在载流子复合率高、光催化效率低等缺点。为了改善这些性能，研究人员采用多种方法对纳米氧化钨进行改性，其中掺杂是一种有效的方法。本文主要介绍近年来国内外功能材料用掺杂氧化钨材料的制备方法和应用研究进展，分析制备方法、掺杂元素种类对其性能的影响，并对掺杂氧化钨材料功能特性今后的研究方向提出一些看法。

1掺杂氧化钨材料的制备

功能材料用掺杂氧化钨的制备方法按反应环境的不同分为固相法、液相法和气相法等。氧化钨是过渡族金属氧化物，通过掺杂不同的元素、改变掺杂量、优化掺杂及复合工艺可对材料进行改性，从而改善其性能。

1.1固相法

固相法主要有固相烧结法叫和机械粉碎法，掺杂氧化钨的制备多采用固相烧结法。机械粉碎法是用粉碎机将原料直接研磨成超细粉。固相烧结法一般是指在高温环境下通过固体与固体间的反应来合成金属氧化物的方法。利用固相烧结法合成氧化钨或者掺杂氧化钨的步骤如下:首先将原料干法混合，然后通过球磨等方法粉碎混匀，最后进行一定时间的高温锻烧。Akivama等将钨酸按经过高温锻烧，合成了固体WO3粉末。杜俊平等采用固相烧结法合成了不同Ce掺杂量的WO3光催化剂，该工艺过程简单、成本低，但反应效率低、能耗大、产物粒径不均匀。

1.2液相法

1.2.1水热法

水热法通常是在密闭的反应体系(如反应釜)中，采用水为溶剂，经加热加压使难溶性反应物有效溶解并进行重结晶，从而合成产物(需适当的后处理)的一种有效方法。2009年，Le等以WC16为钨源、苄醇为溶剂，经溶剂热反应及高温锻烧后得到纳米级固体WO3;研究结果表明，经微波加热方式合成的产物粒度较小，平均直径为6 nm，比表而积为140 m2/g。桂阳海等分别在Na2WO4溶液和Co(NO3)2溶液中加入CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)，得到钨酸沉淀和钻酸沉淀，再将沉淀物转移至反应釜中水热反应12 h，得到掺CO纳米WO3.通过水热法合成的掺杂WO3粉末具有粒径均匀、纯度较高、结晶性良好等优点。

1.2.2溶胶-凝胶法

与其他制备方法相比，溶胶-凝胶法工艺简单，设备成本低，反应过程可控，且便于规模化生产薄膜材料;但由于产物烘干后易形成硬团聚，同时反应时间过长，该法的应用受到了限制。该法主要分为两步:首先利用溶质与溶剂间的水解反应，使金属盐或无机盐溶解于溶剂中，通过缩聚反应使水解产物重新聚集成纳米级粒子，形成溶胶;溶胶经陈化、聚合形成凝胶;凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。研究人员根据溶胶的特性并结合不同的工艺参数，可合成各种各样的纳米级粉末、薄膜等材料.Zayat等采用溶胶凝胶法合成掺Pt的WO3薄膜，过程如下:在Na2WO3溶液中通过离子交换得到H2 WO4溶胶，再将K2(PtCI4)加入溶胶中，并加入丙酮减缓凝胶过程，随后将玻璃基板浸入溶胶，即得具有良好的光学性能和机械强度的掺Pt的WO3薄膜。

1.2.3沉淀法

沉淀法通常分为共沉淀法和化学沉淀法，共沉淀法一般用于合成小粒径的掺杂复合氧化物。Lee等采用共沉淀法制备WO3 /TiO2复合氧化物:将氨水和适当的表而活性剂溶解于WCl6和TiC14(质量分数4%)的水溶液，从而生成W(OH)6的沉淀，锻烧后得到纳米粒径的W O3/TiO2.Xia等采用化学沉淀法制备掺Cu的WO3粉末:往水合钨酸钠中加入去离子水，滴入盐酸至白色沉淀物生成，立即加入HAuCI4.4H2 O，调整pH值后静置，然后加入CTAB形成白色絮状沉淀，超声清洗40 min，过滤并去除沉淀物表而残留物后，将沉淀物锻烧得到Au掺杂WO3粉末。

沉淀法制备的纳米粉末的粒径分布较均匀，但由于所得沉淀物中往往包含较多的结晶水，在干燥时易产生硬团聚，以致粉末结构被破坏。

1.3气相法

1.3.1物理气相沉积

物理气相沉积(PVD)一般有溅射镀膜法和蒸发镀膜法两种。溅射镀膜法通常采用磁控溅射，其原理是:利用高能粒子束轰击靶材表面，使靶材表面的原子摆脱原子间的束缚逸出;采用一定方向一定强度的磁场可控制逸出的原子或二次电子，使其以轮摆线的形式规则运动;通过将原子或二次电子束缚在靶材表面，可使辉光维持而进行溅射。蒸发镀膜法主要采用电子束蒸镀，其原理是:利用高能电子束对靶材表面进行轰击，使材料表而产生极高的温度，从而使材料由固态直接升华到气态，并沉积到工件表而形成薄膜。

胡明等为了研究WO3薄膜的气敏性，在未抛光的Al2O3基片上，采用直流反应磁控溅射法制备了纳米级WO3薄膜。Chatchawal等以WO3和CNT的混合粉末为原料，采用电子束蒸镀法在A12 O3基板上制得NWCNT掺杂WO3薄膜。物理气相沉积是实验室中较为广泛采用的制膜方法，与其他方法相比，其合成薄膜的速度较快，薄膜纯度较高，表而均匀性较好，且可将一些高熔点反应物用于掺杂WO3薄膜的制备，但反应仪器成本较高，因而不适用于规模化制备薄膜材料。

1.3.2化学气相沉积

化学气相沉积是在反应室中使气体与原料间发生化学反应，生成物经过成核、生长，最后沉积在衬底上形成薄膜的工艺方法，可分为真空CVD、常压CVD、低压CVD、等离子体增强型CVD等。杨眉等以荃青石蜂窝陶瓷为基体，采用CVD技术负载TiO2载体，沉浸于V、W化合物溶液中，最终制备出V2 O5 –WO3/ TiO2催化剂。采用CVD方法制备WO3薄膜，可得到高纯度的薄膜，且能完全控制WO3的形貌，但成本高，不适用于大规模制备。

2掺杂氧化钨的功能特性

对于一定的纳米级基体材料，在低浓度掺杂条件下，掺杂元素一般以固溶体形式进入基体晶格，不会改变基体的晶格结构。但在高浓度掺杂条件下，基体与掺杂剂可能形成复合化合物，从而改变基体的晶格结构，相应地改变材料的特性。氧化钨材料通过合理地掺杂不同的元素，可使其结构和功能特性得到明显改善，如调节其吸收光谱，提高其电致变色性能、气敏性、催化性能等。

2.1电气变色性能

2.1.1 Ni掺杂氧化钨

Ni掺杂可适当地降低WO3的极化电压，并提高WO3薄膜的稳定性和着色性能。Ni一般以杂质原子的形式进入WO3晶格中，在WO3中有一定的固溶度，形成置换固溶体，从而改变WO3的晶格结构及其性能。黄佳木等以磁控溅射法制备Ni掺杂WO3，研究结果表明掺杂Ni后，WO3的可见光透过率降低而着色性能提高，且在低浓度掺杂时效果更明显，而在高浓度掺杂时效果降低;最佳Ni掺杂量在7.7%左右。

2.1.2 MO掺杂氧化钨

张旭苹等以MoO3掺杂氧化钨制备了纳米薄膜，并对其电致变色性能进行了测试，结果表明:与纯氧化钨纳米薄膜相比，Mo掺杂氧化钨纳米薄膜具有更高的电致变色响应速率和着色效率，且其光吸收峰的位置向高能方向移动。

2.1.3Ti掺杂氧化钨

Ti的原子半径与W的原子半径相差不大，因而当采用Ti掺杂WO3时易发生置换反应，从而改变WO3晶格结构，使其晶体缺陷减少。向氧化钨中掺杂TI，可改变其电致变色性能，使其电响应速度加快，循环使用寿命延长。胡远荣等采用磁控溅射法制备T1掺杂氧化钨薄膜，测试结果表明，T1掺杂纳米WO3薄膜的晶化程度降低，晶粒细化，晶格结构变疏松，从而其离子抽出和注入的通道大大增多，电响应速度提高，且循环使用寿命提高了4倍以上，但其可见光透射率与未掺杂的相比有所降低。Karuppasamy等采用共溅射法制备了TI掺杂WO3，发现改变反应条件如增加氧气室的压力，可使WO3薄膜的能带位置发生移动，由3.07 eV增至3.24 eV，同时折射率发生变化，从而改变其电致变色性能;当氧气室的压强为0.4 Pa时，薄膜的结构、形态、光学和电致变色性能得到了最大的改善.2.2气敏性

2.2.1 ZnS掺杂氧化钨

由于ZnS是N型半导体，其化学键呈离子键向共价键过渡的性质，因而具有一定的方向性，WO3可通过掺杂适量ZnS而改善自身的气敏性。魏少红等通过沉淀法合成了ZnS-WO3纳米粉末，研究了其对H2S气体的灵敏度、选择性以及响应恢复速率;研究结果表明，适量的ZnS掺杂可提高WO3纳米粉末对H2S的灵敏度，当ZnS掺杂量为1.0%时，此性能与纯WO3相比得到最大的提升。

2.2.2贵金属掺杂氧化钨

N02、丙酮气体是化工场所空气污染的主要来源，因此这些气体的检测日益受到重视，而过渡族金属氧化物，由于其在气体敏感性方而的优异性能，己成功应用于气体的检测。为了使WO3具有更好的气敏性，研究人员通过掺杂等方法对其进行改性研究。曾庆丰等以WO3粉末为原料并加入一定量的Pt，采用固相烧结法制得旁热式气体敏感元件;添加不同含量的Pt优化了材料的气敏性，测试结果表明，将0.5%的Pt粉掺入氧化钨，所得气敏元件的灵敏度增强近8倍，响应时间减少约60%，相应的恢复时间则缩短近88%。Hiroharu等采用直流溅射法在WO3中分别掺杂Pt、Pa及Au制备气体传感器.2.3光催化性能

2.3.1掺杂氧化钨

为提高氧化钨的光化学稳定性，刘华俊等通过共沉淀法向WO3中掺杂Tb+3，增强了氧化钨的结晶度，使其表而生成少量的Tb6WO12，对可见光的吸收增强，从而提高了WO3对可见光的利用率以及对罗丹明B的降解率;此外WO3抗光腐蚀能力增强，为其光催化降解有机物、治理环境污染提供了可能。Chang等以氯化钵和氯化钨为前驱体，通过水热法制备了Ce掺杂WO3纳米材料，并将其用于染料甲基橙的可见光催化降解;研究结果表明，随着W与Ce的质量比降低，所得产物形貌由一维纳米线逐渐转变为团聚状颗粒，当W与Ce的质量比为15：1时，所得复合材料对水体中的甲基橙有着最高的光催化降解效率。Shibin等以氯化钨和氯化钻为原料，由水热法获得了不同形貌的Co掺杂氧化钨，证实了Co掺杂对产物形貌有着明显的控制作用，且Co掺杂WO3与纯WO3相比有着更高的光催化活性。

2.3.2 掺杂氧化钨

纯氧化钨金属性较弱，故其光催化性能极不稳定。为了提高氧化钨光催化性能的稳定性，通常可采取细化晶粒、提高比表面积以及掺杂等手段对其进行改性。李慧泉等利用浸渍法制备催化剂，随后对其进行了光催化测试，结果表明光催化剂的紫外光及可见光催化活性均随含量的增加先升高后降低，催化剂具有明显更高的紫外光和可见光催化活性以及轻基自由基形成速率;掺杂同时提升了氧化钨光催化性能的稳定性。

Xu等通过混合锻烧的方法获得了掺杂氧化钨材料，并将其应用于染料X3B的光催化降解;不同的锻烧温度以及不同的Fe2 O3掺杂量对氧化钨的光催化活性均有较大的影响，其中Fe2 O3含量为1%、经400度锻烧得到的复合材料的催化活性最高，电子顺磁共振检测结果表明，该复合材料受光激发后产生的轻基自由基数量显著上升，由此可推断氧化铁与氧化钨之间存在电荷迁移，二者耦合促进了光生载流子的分离，从而使材料的光催化活性提高。

3结语

氧化钨作为一种宽带系的N型过渡族金属氧化物，在电致变色、气体传感、光催化等方而具有良好的特性，且通过掺杂的方法可提高其电致变色、光致变色、气体传感、光催化等性能，从而使其广泛地应用在气体传感器、电致变色器件、光催化试剂等领域。纳米时代的到来，标志着今后对氧化钨的研究重点将集中于制备高纯度、稳定性好、粒度小的纳米级掺杂氧化钨粉末或薄膜材料，以及不同因素对其掺杂改性的影响。因此，研究人员需致力于掺杂氧化钨的微观结构形成机制的探讨，以及掺杂工艺、掺杂元素、掺杂量的确定，从而优化掺杂氧化钨的各项性能。

第三篇：刀具试题

《金属切削原理与刀具》试题（1）

一、填空题（每题2分，共20分）

1．刀具材料的种类很多，常用的金属材料有

、、；非金属材料有

、等。

2．刀具的几何角度中，常用的角度有

、、、、和

六个。

3．切削用量要素包括

、、三个。

4．由于工件材料和切削条件的不同，所以切削类型有

、、和

四种。

5．刀具的磨损有正常磨损的非正常磨损两种。其中正常磨损有

、和

三种。

6．工具钢刀具切削温度超过

时，金相组织发生变化，硬度明显下降，失去切削能力而使刀具磨损称为。

7．加工脆性材料时，刀具切削力集中在 附近，宜取

和。

8．刀具切削部分材料的性能，必须具有

、、和。

9．防止积削瘤形成，切削速度可采用 或。

10．写出下列材料的常用牌号：碳素工具钢、、；合金工具钢

、；高速工具钢

、。

二、判断题：（在题末括号内作记号：“√”表示对，“×”表示错）（每题1分，共20分）

1．钨钴类硬质合金（YG）因其韧性、磨削性能和导热性好，主要用于加工脆性材料，有色金属及非金属。

2．刀具寿命的长短、切削效率的高低与刀具材料切削性能的优劣有关。3．安装在刀架上的外圆车刀切削刃高于工件中心时，使切削时的前角增大，后角减小。4．刀具磨钝标准VB表中，高速钢刀具的VB值均大于硬质合金刀具的VB值，所以高速钢刀具是耐磨损的。5．刀具几何参数、刀具材料和刀具结构是研究金属切削刀具的三项基本

容。）

6．由于硬质合金的抗弯强度较低，冲击韧度差，所取前角应小于高速钢刀具的合理前角。）7．切屑形成过程是金属切削层在刀具作用力的挤压下，沿着与待加工面近似成45°夹角滑移的过程。（）

8．积屑瘤的产生在精加工时要设法避免，但对粗加工有一定的好处。）9．切屑在形成过程中往往塑性和韧性提高，脆性降低，使断屑形成了内件。）10．一般在切削脆性金属材料和切削厚度较小的塑性金属材料时，所发生的磨损往往在刀具的主后刀面上。11．刀具主切削刃上磨出分屑槽目的是改善切削条件，提高刀具寿命，可以增加切削用量，提高生产效率。12．进给力Ff是纵向进给方向的力，又称轴向力。（13．刀具的磨钝出现在切削过程中，是刀具在高温高压下与工件及切屑产生强烈摩擦，失去正常切削能力的现象。14．所谓前刀面磨损就是形成月牙洼的磨损，一般在切削速度较高，切削厚度较大情况下，加工塑性金属材料时引起的。15．刀具材料的硬度越高，强度和韧性越低。

16．粗加工磨钝标准是按正常磨损阶段终了时的磨损值来制订的。17．切削铸铁等脆性材料时，切削层首先产生塑性变形，然后产生崩裂的不规则粒状切屑，称为崩碎切屑。18．立方氮化硼是一种超硬材料，其硬度略低于人造金刚石，但不能以正常的切削速度切削淬火等硬度较高的材料。19．加工硬化能提高已加工表面的硬度、强度和耐磨性，在某些零件中可改善使用性能。20．当粗加工、强力切削或承冲击载荷时，要使刀具寿命延长，必须减少刀具摩擦，所以后角应取大些。

三、选择题（将正确答案填在空格内）（每题2分，共30分）

1．在中等背吃刀量时，容易形成“C”形切屑的车刀卷屑槽宜采用

。（外斜式平行式 内斜式）

2．刀具产生积屑瘤的切削速度大致是在 范围内。（低速 中速 高速）

3．切削过程中，车刀主偏角κr增大，切削力FP

。（增大 不变 减小）

04．高速钢刀具切削温度超过

C时工具材料发生金相变化，使刀具迅速磨损，这种现象称为 磨损。（300~350 550~600 700~800 扩散 相变 氧化）

5．当切屑变形最大时，切屑与刀具的摩擦也最大，对刀具来说，传热不容易的区域是在，其切削温度也最高。（刀尖附近前刀面 后刀面）

6．在切削金属材料时，属于正常磨损中最常见的情况是

磨损。（前刀面 后刀面 前后刀面同时）

7．背吃刀量ap增大一倍时，切削力FC也增大一倍；但当进给量f增大一倍时，切削力FC约增大

倍。（0.5 0.8 1.0）

8．切削用量对刀具寿命的影响，主要是通过切削温度的高低来影响的，所以影响刀具寿命最大的是

其次是

。（背吃刀量 进给量 切削速度）

9．成形车刀磨损后要刃磨

，铲齿铣刀磨损后要刃磨

，才能保持其原来要求的廓形精度。（前刀面 后刀面 前、后刀面）

10．一般在中、低速切削塑性金属材料时，刀具在切屑与工件接触压力和切削温度的作用下会发生

磨损。（磨粒 粘结 扩散）

11．车削时切削热主要是通过

和

进行传导的。（切屑 工件

刀具 周围介质）

12．刀具磨钝标准通常都按后刀面的磨损值制订 值的。（月牙洼深度 KT 后刀面 VB 月牙洼深度KB）

13．刀具磨损过程的三个阶段中，作为切削加工应用的是

阶段。（初期磨损 正常磨损 急剧磨损）

14．车削细长轴类零件时，为了减小径向力Fp的作用，主偏角κr，采用

角度为宜。（小于30° 30°~45° 大于60°）

15．切削塑性较大的金属材料时形成 切屑，切削脆性材料时形成 切屑。（带状 挤裂 粒状 崩碎）

四、简答题：（每题6分，共30分）

1、简述楔角：

2、简述刀具寿命：

3、简述切削用量要素：

4、简述刀尖角：

5、后角的功用是什么？怎样合理选择？

《金属切削原理与刀具》试题（2）

一、单项选择题（每小题1分，共15分）

1.切削刃形状复杂的刀具有（）材料制造较合适。

2.A、硬质合金 B、人造金刚石 C、陶瓷 D、高速钢 3.切削用量vc、f、ap对切削温度的影响程度是（）

A、ap最大、f次之、vc最小 B、f最大、vc次之、ap最小 C、vc最大、f次之、ap最小 D、vc最大、ap次之、f最小 4.碳钢精车时宜用牌号为（）的硬质合金作为刀具材料。A、YT5 B、YT30 C、YG3 D、YG8 5.前刀面上（刀——屑间）的磨擦是（）

A、外磨擦 B、内磨擦 C、内磨擦与外磨擦兼有之 D、不一定

6.一般情况，刀具的后角主要根据（）来选择。

A、切削宽度 B、切削厚度 C、工件材料 D、切削速度

7.切削用量选择的一般顺序是（）A、ap-f-vc B、ap-vc-f C、vc-f-ap D、f-ap-vc 8.车削时为降低表面精糙度，可采用（）的方法进行改善。

A、增大主偏角 B、增大进给量 C、增大副偏角 D、增大刀尖圆弧半径

9.可转位车刀（）式的刀片夹固结构所占空间位置最小，故较适合于内孔镗刀。

A、偏心 B、杠杆 C、楔销 D、压板（上压）10.当γf≠0,αf≠0,刀具的廓形深度（）工件的廓形深度。

A、大于 B、小于 C、等于 D、不一定 11.枪钻属于（）。

A、外排屑深孔钻 B、内排屑深孔钻 C、喷吸钻 D、BTA钻

12.标准齿轮滚刀采用阿基米德滚刀原因是（）

A、理论要求这种滚刀 B、便于制造和测量其齿形 C、可以减少加工齿面的粗糙度 D、修正齿形误差 13.磨削硬质合金材料时，宜选用（）磨料的砂轮。

A、棕刚玉 B、白刚玉 C、黑碳化硅 D、绿碳化硅 14.齿轮铣刀所加工的齿轮精度较低原因是（）

A、机床精度低 B、加工时分度精度低 C、铣刀采用刀号制 D、制造公差大 15.粗车时，切削速度的增大，主要受（）限制。

A、表面粗糙度 B、尺寸精度 C、刀具角度 D、刀具耐用度

二、多项选择题（每小题1分，共7分）

1.确定外圆车刀主切削刃空间位置的角度为（）。

A、γo B、αo C、Kr D、λs E、Kr

2.λs=0的内孔车刀车削内孔，当刀尖安装高于工件中心时，其工作角度与标注角度相比，发生变化为（）

A、γ增大 B、γ

减小 C、α

增大 D、α

减小 E、相等 oeoeoeoe3.加工塑性材料时，（）将使变形减小。

A、高速切削 B、工件材料强度提高 C、刀具前角减小 D、采用切削液 E、切削厚度增大 4.拉刀齿距变化，（）将受变化。

A、齿升量 B、容屑系数 C、拉刀长度 D、同时工作齿数 E、拉削刀

5.（）用钝以后重磨后刀面。

A、可转位车刀 B、麻花钻 C、尖齿成形铣刀 D、拉刀 E、蜗轮滚刀

6.γf>0的铲齿成形铣刀具有（）特点。

A、可用铲齿方法加工后刀面 B、铣刀刀齿廓形与工件廓形不一致

C、重磨次数增加，被加工的`工件廓形精度降低 D、适合加工脆性材料 E、标准刀具 7.在拉刀设计过程中应校验（）

A、拉床拉削力 B、拉刀强度 C、容屑条件 D、拉刀总长度 E、拉刀同时工作齿数

三、填空题（每空1分，共35分）1.楔角（）与（）的夹角

2.YT类硬质合金的主要化学成分是Co、（）和（），其中（）含量越多，硬质合金硬度越高，耐热性越好，但脆性越大。

3.切屑形成过程实质上是工件材料的（）过程。为了便于测量，切削过程中的变形程度近似可用（）指标来度量。

4.在金属切削过程中，在（）速度加（）材料时易产生积屑瘤，它将对切削过程带来一定的影响，故在（）加工时应尽量避免。5.外圆车削时，在刀具6个标注角度中，对切削温度影响较大的角度是（）和Kr。

6.在工艺系统刚性好的情况下，刀具有磨钝标准应规定得较（）；精加工时应规定较（）的磨钝标准。

7.常用的切削液有水溶液、（）和（）三大类。采用硬质合金刀具时，由于（），故一般不使用切削液。

8.使用可转位车刀生产率较高，原因是由于它减少了（）及（）所需的辅助时间，故特别适合于自动化生产。

9.麻花钻切削性能最差的部位是在（）处；钻头最易磨损部位是在（）处。钻削加工时轴向力主要是由（）刃产生。

10.主剖面（正交平面）标注角度参考系中三个坐标平面是指（）、（）和（），它们之间关系为（）。

11.在拉刀上开（）槽，可起减小切削宽度，便于切屑清理的作用，一般在拉削（）材料时可以不开该槽。

12.一般在精加工时，对加工表面质量要求高时，刀尖圆弧半径宜取较（）。13.磨平面和磨内孔时，应比磨外圆时选用粒度较（），硬度较（），组织较（）的砂轮。

14.在加工细长轴类零件时，刀具的刃倾角λs常取为（）值，这是因为λs使（）。

四、解释（每小题2分，共10分）

1．残余应力 2．斜角切削及作用 3．切削加工性 4.简述刀具寿命： 5.简述切削用量要素

五、简答题（简明扼要回答，每小题5分，共15分）

1、普通麻花钻的主要缺点是什么？如何改进？

2、切削用量中，切削深度（背吃刀量）ap和进给量f对切削力Fc影响有何不同？试分别详述其影响规律。后角的功用是什么？怎样合理选择？

六、作图题（6分）

试标出圆柱形螺旋齿铣刀的γo、ao、λ给分）

s

和γn、an（不按对应关系标注不

《金属切削原理与刀具》试题（3）

一、填空题(每空2分，共20分)

1．扩孔钻既可用作孔的最后加工，也可用作 前的预加工。

2．不同于普通的孔加工，深孔加工的主要问题有三，即：断屑和排屑、冷却和润滑以及。

3．铣削加工时，是主运动。

4．铣削时，切削厚度ac是指。5．尖齿成形铣刀用钝后重磨。

6．拉刀的前导部起 作用，并可检查拉前孔是否太小。

7．直齿插齿刀沿其轴线方向往复运动时，切削刃的运动轨迹就象一个直齿渐开线 齿轮的齿面，这个假想的齿轮为。

8．齿轮滚刀加工齿轮时，滚刀的齿形误差是沿 方向传递到工件上去的。9．蜗轮滚刀切削刃切削蜗轮时，模拟着 与蜗轮的啮合过程。10．蜗轮滚刀采用切向进给方式切削蜗轮，要求机床有专用附件。

二、单选题(在本题的每一小题的备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为 正确答案的题号，填入题干的括号内。多选不给分。每题2分，共20分)

l．当加工细长的和刚性不足的轴类工件外圆，或同时加工外圆和凸肩端面时，可以采用主偏角Kr()的偏刀。

①=90°

②＜90°

③＞90° ④=45°

2．()硬质合金车刀能消除刃磨或重磨时内应力可能引起的裂纹。

①焊接式

②机夹重磨式

③机夹式可转位

3．设计一把加工阶梯轴零件的可转位车刀时，应选择()边形的刀片。

①三

②四

③五 4．加工一些大直径的孔，()几乎是唯一的刀具。

①麻花钻

②深孔钻

③饺刀

④镗刀 5．当工件表面有硬皮时，不宜采用()方式。

①顺铣

②逆铣 6．丝锥是用于加工各种()螺纹的标准刀具。

①内

②外

③内、外 7．螺纹铣刀是用铣削方式加工()螺纹的刀具。

①内

②外

③内、外

8．对于螺旋导程角λ。＞5°的右螺旋滚刀，其容屑槽应做成()

①左螺旋

②右螺旋

③直槽 9．渐开线蜗杆的轴向齿形是()

①直线

②曲线

1O．蜗轮滚刀切向进给切削蜗轮的过程中，滚刀与蜗轮的中心距()

①逐渐变大

②逐渐变小

③保持不变

三、简答题(每题7分，共28分)l．接其用途不同，常用的车刀有哪几种类型?简单介绍这几类率刀的主要用途。

2．简述标准麻花钻结构上(特别是切削部分)的主要缺点。

3．当设计的铲齿成形铣刀切削刃上某处的法向后角αnx＜2°时，有哪些方法可加以改善? 4．柔性自动化加工系统中，刀具管理的任务包括哪几个方面?

四、问答题(12分)

下图所示的工件材料为40Cr，拉前孔径为①拉刀拉削工件时会出观什么现象?为什么? ②拉刀标准齿的直径应是多少?(假设δ＝0．01mm)，拉后孔径为。

五、综合题(20分)

径向圆体成形车刀(γf＝15°，αf＝20°)磨损后应重磨何处?重磨应注意什么?请结合示图回答。

l．重磨前刀面；(5分)

2．保证磨刀圆半径hc＝ R1sin(γf十αf)，将Ar磨在这个圆的切平面内；(5分)

3．绘图表示。(10分)

《金属切削原理与刀具》试题（4）

一、填空（每小题2分，共20分）

1、刀具材料的主要性能有（），普通高速钢的常用牌号有（）。

2、加工钢件时应选用什么牌号的硬质合金（），加工铸铁件时，应选用什么牌号的硬质合金（）。

3、切削用量包含哪三个要素（）；切屑有几种基本态（）。

4、常用切削液有哪些类型（），常用切削液的添加剂有哪些（）。

5、标准麻花钻一般有几部分构成（），其切削部分有几个刀面和刀刃构成（）。

二、判断正误（每题3分，共15分）

1、刀具材料的硬度越高，强度和韧性越低。（）

2、钨钴类硬质合金（YG）因其韧性、磨削性能和导热性好，主要用于加工脆性材料，有色金属及非金属。（）

3、刀具寿命的长短、切削效率的高低与刀具材料切削性能的优劣有关。（）

4、立方氮化硼是一种超硬材料，其硬度略低于人造金刚石，但不能正常的切削速度切削淬火等硬度较高的材料。（）

5、安装在刀架上的外圆车刀切削刃高于工件中心时，使切削时的前角增大，后角减小。（）

三、回答问题（每小题5分，共20分）

1、主运动与进给运动的区别在哪里？一般进给运动是否都是一个？

2、试从铰刀结构方面分析使用铰刀能加工出精度较高和表面粗糙度较小的原因？

3、粗、精切齿和校准齿的刃带，三者为什么不同？

4、砂轮硬度与磨料硬度有何不同？砂轮硬度对磨削加工有何影响？

5、切削速度对切削温度有何影响?为什么?

四、计算题（20分）

用硬质合金车刀车削热轧45号钢（b=0.650GPa）,车到几何角度为o=150、r=75、s=00，选用切下用量ap=2mm、f=0.3mm/r、vc=100mm/min。求：切削力、切削效率pc。

五、作图并计算（25分）

画端面车刀的正交平面参考系几何角度kr=45°、kr＇=15°、γo=10°、λs =6°、αoˊ＝αo =6°并计算出γp、αp、γf、αf将其标注在图上。

《金属切削原理与刀具》试题（5）

一、填空题（每空3分，共18分）

1、切削用量和切削层参数包含哪三个要素（）。

2、粗、精加工钢件和铸铁件时，应选用什么牌号的硬质合金（）。

3、刃倾角的作用有哪些（）, 砂轮磨损有那几种形式()。

4、常用切削液有哪些类型（），常用切削液的添加剂有哪些（）。

二、判断题（每空3分，共15分）

1、提高表面质量的主要措施是增大刀具的前角与后角。（）

2、铣削用量包含铣削深度、铣削速度、进给量。（）

3、切削深度、进给量、切削速度对切削力影响规律是f>vc>ap。()

4、衡量材料切削加工性的常用指标有刀具耐用度、切削力、切削温度、相对加

工性

。（）

5、切削加工中使用切削液目的是降低切削温度、润滑、冲洗切屑。（）

三、回答问题（每小题5分，共20分）

1、主运动与进给运动的区别在哪里？一般进给运动是否都是一个？

2、刀具材料应具备哪些性能?其硬度、耐磨性、强度之间有什么联系?

3、主运动的切削速度与合成运动的速度有和区别？

4、试述切削深度、进给量、切削速度对切削温度有何影响规律?

5、在精加工时为提高表面质量主偏角和进给量应如何选择？

四、计算题（22分）用YT15硬质合金刀具，纵车b＝0.588GPa的热轧钢外圆，切削速度vc=100m/min,背吃刀量p＝4mm,进给量f=0.3mm/r。刀具几何参数o＝10kr=75,s=-10000，,r=2mm。求切削分力FC、FP、Ff。

五、作图题。（25分）

已知：r=65、r＇=

15、o=15000、o=o＇=80、s=10

0；刀杆的尺寸为25x25x120mm,刀尖距刀杆的左侧面的距离为15mm,刀尖在刀杆的顶面内。试画出车刀切削部分的几何形状。

《金属切削原理与刀具》试题（6）

一、填空（每空3分，共18分）

1、切削用量和切削层参数包含哪三个要素（）。

2、粗、精加工钢件和铸铁件时，应选用什么牌号的硬质合金（）。

3、砂轮磨损有那几种形式()，刃倾角的作用有（）。

4、刀具正常磨损的形式有（）。

5、切屑形态有（）。

二、判断题（每空3分，共15分）

1、刀具材料的硬度越高，强度和韧性越低。（）

2、钨钴类硬质合金（YG）因其韧性、磨削性能和导热性好，主要用于加工脆性材料，有

色

金

属

及

非

金

属。

（）

3、刀具寿命的长短、切削效率的高低与刀具材料切削性能的优劣有关。（）

4、立方氮化硼是一种超硬材料，其硬度略低于人造金刚石，但不能以正常的切削速度切

削

淬

火

等

硬

度

较

高的材

料。

（）

5、安装在刀架上的外圆车刀切削刃高于工件中心时，使切削时的前角增大，后

角小

减。

（）

三、回答问题（每小题5分，共20分）

1、高性能高速钢有几种?它们的特点是什么?

2、什么叫基面和切削平面？基面和切削平面有何关系？

3、什么是刀具磨损标准?刀具耐用度是如何定义的?

4、刃倾角在哪个平面内度量？

5、刀具材料应具备的性能？

四、计算题（共22分）

用YT14硬质合金刀具，纵车b＝0.588GPa的热轧钢外圆，切削速度vc=100m/min,背吃刀量p＝2mm,进给量f=0.2mm/r。刀具几何参数o＝15kr=75,s=-10000，,=2mm。求切削分力FC、FP、Ff。

五、作图题。（25分）

已知：r=75、r＇=

15、o=20000、o=o＇=60、s=10

0；刀杆的尺寸为25x25x110mm,刀尖距刀杆的左侧面的距离为12mm,刀尖在刀杆的顶面内。试画出车刀切削部分的几何形状。

《金属切削原理与刀具》试题（7）

一、填空（每小题2分，共20分）

1、切削用量和切削层参数包含哪三个要素（）、（）；

2、粗、精加工钢件和铸铁件时，应选用什么牌号的硬质合（）；

3、刀具切削部分材料的性能，必须具有（）、（）、（）和（）。

4、砂轮磨损有那几种形式()，刃倾角的作用有哪些（）；

二、判断题：（每小题2分，共20分）

1、当粗加工、强力切削或承冲击载荷时，要使刀具寿命延长，必须减少刀具摩擦，所以后角应取大些。（）

2、切屑形成过程是金属切削层在刀具作用力的挤压下，沿着与待加工面近似成45°夹角滑移的过程。（）

3、切削铸铁等脆性材料时，切削层首先产生塑性变形，然后产生崩裂的不规则粒状切屑，称为崩碎切屑。（）

4、积屑瘤的产生在精加工时要设法避免，但对粗加工有一定的好处。（）

5、切屑在形成过程中往往塑性和韧性提高，脆性降低，使断屑形成了内在的有利条件。（）

三、回答问题（每小题5分，共20分）

1、刀具标注角度坐标系和工作角度坐标系有何不同？

2、对刀具切削部分的材料有何要求？目前常用的刀具材料有哪几类？

3、超硬刀具材料有哪些？各有何特点？各适用在何种场合下？

4、试述切削过程三个变形区的变形特点？

四、计算题（20分）

r=45镗削热轧45号钢套内孔。用硬质合金车刀YT15，刀具角度γO =15，00镗杆的材料为45号钢（b=0.650GPa）,直径为φ=20㎜，镗削时切削用量为aP=3㎜、f=0.2㎜/r、VC=90m/min。求：背向力FP。

五、作图题（20分）

已知：r=65、r＇=

15、o=

15、o=o＇=8000、s=10

0；刀杆的尺寸为25x25x120mm,刀尖距刀杆的左侧面的距离为15mm,刀尖在刀杆的顶面内。试画出车刀切削部分的几何形状。

《金属切削原理与刀具》试题（8）

一、填空（每小题2分，共20分）

1、涂层硬质合金优点是（），陶瓷刀具材料特点是（）；

2、切削用量和切削层参数包含哪三个要素（）；

3、粗、精加工钢件和铸铁件时，应选用什么牌号的硬质合金（）；

4、砂轮磨损有那几种形式()，刃倾角的作用有哪些（）；

二、选择题（每小题2分，共20分）

1、按一般情况下，制做金属切削刀具时，硬质合金刀具的前角（）高速钢刀具的前角。

A，大于 B，等于 C，小于 D，平行于

2、刀具的选择主要取决于工件的结构、材料、加工方法和（）。A，设备 B，加工余量 C，加工精度 D，被加工工件表面的粗糙度

3、在切削平面内测量的车刀角度有（）。A，前角 B，后角 C，锲角 D，刃倾角

4、粗加工时（）切削液更合适，精加工时（）切削液更合适。A，水 B，低浓度乳化液 C，高浓度乳化液 D，矿物油

5、切断刀主切削刃太宽，切削时容易产生（）。A，弯曲 B，扭转 C，刀痕 D，振动

6、在加工内圆弧面时，刀具半径的选择应该是（）圆弧半径。A，大于 B，小于 C，等于 D，大于或等于

7、双刃镗刀的好处是（）得到平衡。A，轴向力 B，径向力 C，扭矩 D，振动力

8、钻头安装不正会将孔（）。A，钻大 B，钻偏 C，钻扁 D，钻小

9、无论什么刀具，它们的切削部分总是近似地以（）的切削部分为基本状态。A，外圆车刀 B，镗刀 C，铣刀 D，铰刀

10、弹簧夹头刀柄依靠（）直接或通过弹簧过度套夹持直柄铣刀、钻头、铰刀。A，紧箍力 B，摩擦力 C，顶紧力 D，扭矩

三、回答问题（每小题5分，共20分）

1、衡量切削变形用什么方法？

2、积屑瘤是如何形成的？它对切削过程有何影响？若要避免产生积屑瘤要采取哪些措施？

3、影响切削温度的主要因素有哪些？如何影响？

4、切削液有何作用？有哪些种类？

四、计算题（20分）镗削热轧45号钢套内孔。用硬质合金车刀YT15，刀具角度γO =15，r=4

500镗杆的材料为45号钢（b=0.650GPa）,直径为φ=20㎜，刀杆在机床上的安装伸出长度L=60㎜。镗削时切削用量为aP=2㎜、f=0.3㎜/r、VC=80m/min。求：背向力FP

五、作图题（20分）

已知：r=

45、r＇=

15、o=

15、o=o＇=8000、s=-10

0；刀杆的尺寸为25x25x120mm,刀尖距刀杆的左侧面的距离为15mm,刀尖在刀杆的顶面内。试画出车刀切削部分的几何形状。

《金属切削原理与刀具》试题（9）

一、填空：（每空1分，共22分）

1、刀夹角r=180—（）、刀尖角r在（）内度量、楔角o在（）

0内度量。

2、外圆车刀切削部分由（）面、（）刃和（）尖组成。

3、高速钢与硬质合金相比，强度高韧性好的是（）材料，硬度高、脆性大的是（）材料。

4、在切削用量三要素中，对刀具耐用度影响最大的是（）、对切削力影响最大的是（）。

5、在切削过程中速度最高、消耗功率最多的运动是（）、车外圆时切削速度（）。

6、在金属切削过程中，一般衡量切削变形的方法有（）。

7、在硬质合金中，YG类一般用于加工（）、YT类硬质合金一般用于加工（），而YW类硬质合金它的加工范围为（）。

8、在切削过程中，当系统刚性不足时为避免引起振动，刀具的前角与主偏角应如何选择（）。

二、判断正误：（每空一分，共计5分，对的划∨、错的划×）

1、高速钢刀具急剧磨损的主要原因是相变磨损（）。

2、刀具耐用度是指一把新刀从开始切削到达到报废为止说经历的总的切削时间（）。

3、积屑瘤是来自于工件与刀具两方面材料在前刀面上的堆积（）。

4、在车削外圆时三个切削分力中一般最大的可能是

Fp或者是

Ff（）。

5、在切削用量三要素中，对切削温度影响最大的是切削深度切削速度vc（）。

三、单选题（每小题2分，共计6分）

ap，其次才是

1、在主剖面内度量的角度是（）。A、主偏角r B、刃倾角s C、前角o D、副后角/o

2、在加工塑性材料时，常产生的切屑是（）。

A、带状切屑 B、崩碎切屑

3、切削力主要来源于（）

A、第一变形区 B、第二、三变形区的挤压与摩擦力

C、前刀面与切屑的摩擦力 D、三个变形区的变形抗力与摩擦力

四、回答问题（每一小题5分，积计10分）

砂轮的硬度与砂轮磨料的硬度有何区别？在粗磨时若工件材料的硬度比较高，砂轮的硬度应如何选择？

五、标注刀具几何角度（每小题5分，共计10分）

六、计算题（15分）

用硬质合金车刀车削中碳钢，车刀几何角度为o=

10、r=75、s=0，选用

ooo切削用量ap=2mm、f=0.3mm、vc=105m/min。已知：KfcCfc=2795、yfc=0.75、nfc=－0.15、修正系数

=0.92,求主切削力Fc和切削功率Pc

七、图示刀具几何角度（20分）

已知外圆车刀的几何角度r=75、r=

5、o=

15、o=o=

10、s=15；刀

ooo/oo/尖在刀杆顶面内，且刀尖距刀杆左侧面15mm，刀杆截面为25×25。试画出刀具切削部分的几何形状。

《金属切削原理与刀具》试题（10）

一、填空（每小题2分，共20分）

1、切削用量包含哪三个要素（），切削层参数包含哪三个要素（）；

2、粗、精加工钢件时，应选用硬质合金的牌号为（），粗、精加工铸铁件时，应选用硬质合金的牌号为（）；

3、主运动的切削速度（）,合成运动的速度（）；

4、涂层硬质合金优点是（），陶瓷刀具材料特点是（）；

5、第一变形区主要变形形式为（），影响表面粗糙度的主要因素为（）；

二、判断题（每空3分，共15分）

1、一般在切削脆性金属材料和切削厚度较小的塑性金属材料时，所发生的磨损往往在刀具的主后刀面上。（）

2、刀具主切削刃上磨出分屑槽目的是改善切削条件，提高刀具寿命，可以增加切削用量，提高生产效率。（）

3、进给力Ff是纵向进给方向的力，又称轴向力。（）

4、刀具的磨钝出现在切削过程中，是刀具在高温高压下与工件及切屑产生强烈摩擦，失去正常切削能力的现象。（）

5、所谓前刀面磨损就是形成月牙洼的磨损，一般在切削速度较高，切削厚度较大情况下，加工塑性金属材料时引起的。（）

三、回答问题（每小题5分，共20分）

1、刀具材料应具备哪些性能?其硬度、耐磨性、强度之间有什么联系？

2、什么叫基面和切削平面？基面和切削平面有何关系？

3、试述形成积屑瘤后有何利弊?如何控制?

4、粗切齿、精和校准齿的刃带，三者为什么不同？

5、成型车刀的特点是什么？成型车刀为什么要进行截形设？

四、计算题（20分）

车外圆（工件材料为

b＝0.588GPa的热轧钢），用YT15硬质合金车刀；切

p＝4mm,进给量f=0.3mm/r。刀具几何参数o＝

FC削速度vc=100m/min,背吃刀量10，kr=7500,s=-10

0,r=2mm。求切削分力、FP、F。

五、作图题。（25分）已知：r=750、r＇=

10、o=2000、o=o＇=60、s=10

0；刀杆的尺寸为25x25x120mm,刀尖距刀杆的左侧面的距离为15mm,刀尖与刀杆的顶面同高。试用作图法画出车刀切削部分的几何形状。

《金属切削原理与刀具》试题（答 案）

试卷1

一、填空题

1．工具钢、高速钢、硬质合金 ；金刚石、立方氮化硼 2．前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角、副后角 3．切削深度、进给量、切削速度

4．带状切屑、节状切屑、粒状切屑、崩碎状切屑

5．前刀面磨损、后刀面磨损、前后刀面同时磨损 6．200度

相变磨损

7．刀尖；较小的前角、较小的后角

8．高的硬度、良好的强度和韧性、良好的耐磨性、良好的工艺性及经济性。9．高速 ； 低速

10．T8A、T10A、T12A； 9SiCr、CrWMn ；W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2

二、判断题

1√ 2√

3√ 4 × 5√ 6√ 7√ 8× 9× 10√ 11√ 12√ 13√ 14√ 15√ 16√ 17√ 18√ 19√ 20×

三、选择题

1．外斜式

2．中速

3．减小

4．550~600 相变

5． 前刀面

6．前后刀面同时

7．0.8

8．切削速度

进给量

9． 前刀面

前刀面

10．扩散

11．切屑刀具

12．后刀面 VB 13．正常磨损

14．大于60°

15．带状

崩碎

四、简答题

1、楔角就是，前刀面与后刀面的夹角，其大小由前角和后角来决定。

2、刀具寿命是指，刀具从开始使用到报废为止所经历的切削加工时间。

3、切削用量主要包括：切削速度，进给量，背吃刀量三要素。

4、刀尖角就是指在基面内测量主切削刃与副切削刃的夹角。

5、后角主要影响刀具后面与加工表面的摩擦、加工精度、刀具刃口强度和耐用度。

精加工时，为防止挤压摩擦，应选用较大的后角；粗加工时，为增加刀头强度，应选用较小的后角。

试卷2

一、单项选择题

1、D

2、C

3、B

4、C

5、C

6、A

7、D

8、A

9、B

10、A

11、B

12、D

13、C

14、D

二、多项选择题

1、AD

2、BC

3、AE

4、BCD

5、BC

6、AB

7、ABCDE

三、填空题

1、前刀面，后刀面

2、TiC WC

TiC、剪切滑移与挤压摩擦

变形系数

4、中

塑性

精

5、γo

6、大

小

7、乳化液

切削油

刀具红硬性

8、更换

刃磨

9、横刃

刀尖

横刃、基面

正交平面

主切削平面

相互垂直、分屑槽

脆性 12、大

13、大

小

大、正值

背吃刀力减小

四、解释

1、答、残余应力指切削过程结束后，残留在金属中的应力，表现为拉应力或残应力。

2、答、斜角切削指切削速度方向与主切削刃不相垂直的切削。作用增大实际切削前角和改变切削的流向。

3、答：切削加工性指工件材料切削加工的难易程度。

4、答：刀具寿命是指一把新刀从开始切削到报废为止所经历的切削时间。5.、答：切削用量要素为切削深度、进给量、进给速度

五、简答题

1、主要缺点：(1)麻花钻的主切削刃前角分布不合理，外大内小；

(2)主切削刃长度大影响切屑的卷曲；

(3)横刃前角小而长(4)主切削刃与负切削刃转角处强度低散热差。

改进措施：

(1)修磨横刃(2)修磨过渡刃(3)修磨分屑槽(4)修磨棱边。

2、影响：因为切削深度增大时切削力成倍增大而进给力增大时切削力只增大 70﹪～80﹪，而切削速度增大对切削力变化较小。

规律：、p>f.>vc

功用为：

1、影响刀具后面与加工表面的摩擦

2、影响加工精度

3、影响刀具刃口强度和耐用度

后角的选择：

选择后角时，主要考虑以下两方面的因素：加工精度，加工材料

试卷3

一、填空题

1、铰孔；

2、导向；

3、铣刀绕其轴线转动；

4、铣刀相邻刀齿主切削刃的运动轨迹间的垂直距离；

5、后刀面；

6、导向和定心；

7、“产形”齿轮；

8、其基圆柱切平面内的啮台线；

9、工作蜗杆；

10、切向刀架

二、选择题

1、①；

2、③；

3、①；

4、④；

5、①；

6、①；

7、⑤；

8、①；

9、②；

10、②

三、简答题

1、答：①三类：外圆车刀、端面车刀和切断车刀；(3分)②用途：外圆车刀——主要用于加工工件的圆柱形或圆锥形外表面，弯头外圆车刀还可用于车端面和内、外例棱；(2分)端面车刀——专门用于加工工件的端面；(1分)切断车刀——专门用于切断工件。(1分)

2、答：主要缺点：

①沿主刃前角变化大，备点切削条件差异大；(2分)②横刃前角为大负值，且横刃宽，轴向力大；(2分)③主刃长，切屑宽，卷屑排屑困难；(2分)④韧带处副后角为零，而该点vc最大，刀尖角εr小，磨损快。(1分)

3、答：改善方法：

①适当增大αf，但αf不宜超过15°～17°，否则将削弱刀齿强度；(2分)②改变工件的安装位置；(3分)③斜向铲齿；(1分)④适当修改铣刀的切削刃形状，但这种方法将使工件形状发生变化，必须事先征得用户同意(2分)

4、答：包括五个方面：

①刀具室的控制与管理；(2分)

②刀具的分配与传输；(7分)

③刀具的监控；(2分)

④刀具信息的处理；(1分)

⑤刀具标准化。(1分)

四、问答题

答：1．拉削后孔径收缩，拉削时孔径扩张。因为拉削的是塑性材料的薄壁

工件（6分）

2．Do（标）＝40.04mm。(6分)

五、综合题

试卷4

一、填空题

1、硬度、耐磨性、强度和韧性、耐热性、工艺性能；w18cr4v、w6mo5cr4v2、w14cr4vmnre

2、YT5、YT14、YT15、YT30；YG3、YG6、YG8；

3、p、f、vc；带状、节状、单元状、崩碎形；

4、水溶液、乳化液、切削油；油性剂、极压添加剂、乳化剂、防锈剂。

5、工作部分、颈部、柄部；六面、五刃、四尖构成；

二、判断题

1√ 2√ 3 × 4 × 5 √

三、解答题

1、答：主运动速度高、消耗的功率多，而进给运动速度低，消耗的功率少；进给运动可以是一个或几个。

2、答：铰刀在结构分为切削部分和校准部分，其校准部分就会使被铰的尺寸和表面粗糙度得到保证。

3、答：初切齿的韧带最小。校准齿的韧带为最大，这样安排一是考虑刃磨，二是尺寸精度的需要。

4、答：砂轮的硬度是指磨粒从砂轮上脱落的难易程度，而磨料的硬度是指磨粒本身的硬度；砂轮的软硬直接会影响磨削的质量，例如：砂轮会在磨粒钝化后引起表面烧伤等。

5、答：切削速度对切削温度影响最大，因为速度提高，散热基本没有改善。

四、计算题

Fc=0.89N Pc=1.6kw

试卷5

一、填空题

1、p、f、vc ； hD、bD、AD

2、YT5 YT30 ；YG3 YG8

3、改变切屑流向，影响刀尖强度，影响切削平稳性；磨粒变钝、磨粒溃落、表面堵塞；

4、水溶液、乳化液、切削油；油性剂、极压添加剂、乳化剂、防锈剂。

二、判断题 × 2 × 3 × 4√ 5 √

三、回答问题

1、答：速度最高，消耗功率最高的运动为主运动；而进给运动是使新的金属不断投入切削的运动，而进给运动与主运动相比速度低的多。

2、答：应具备高的硬度，高的强度和较好的韧性，一定的耐磨性和耐热性和较好的工艺性。一般硬度高，而耐磨性就好，而强度低。

an3、答：vc＝1000而合成速度为vevcvf

4、答：当切削深度p增大时，由于散热条件明显改善，故对切屑温度影响最少，当进给量f增大时，散热条件有所改善，故对切削温度影响较大，当切削速度vc增大时，散热条件几乎没有改善，故对切削温度影响最大。他们对切削温度的影响顺序为p

5、答：主偏角和进给量均应选的小些。

四、计算题

FC＝1859.53N, FP=689.49N,Ff=791.87N。

试卷6

一、填空

1、p、f、vc；；hD、bD、AD

2、钢料YT5、YT30；铸铁、YG3、YG8；

3、磨粒变钝、磨粒溃落、表面堵塞；

4、前刀面磨损、后刀面磨损、前后刀面同时磨损；

5、带状、节状、单元状、崩碎形；

二、判断

1、√

2、√

3、×

4、×

5、√

三、解答题

1、答：有四种；特点：高碳高速钢其硬度高、耐磨性和耐热性好，但强度和韧性略有所下降。高钒高速钢其耐磨性要好，一般用于切削高强度钢，但这种钢的刃磨比普通高速钢困难；钴高速钢其高温硬度和热稳定性好。可用于切削高温合金、不锈钢的难加工材料；铝高速钢其耐热性和耐磨性好，具有良好的综合性能，可用于难加工材料的切削。

2、答：基面是过主切削刃上选定点并与切削速度相垂直的平面；切削平面是指过切削刃上选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面；二者相互垂直。

3、答：磨钝标准是，规定允许刀具磨损量的最大限度。刀具耐用度是指一把新刃磨好的刀具从开始切削至达到磨钝标准所经过的切削时间。

4、答：刃倾角在切削平面内度量。

5、答：高的硬度和耐磨性、高的强度和较好的韧性、良好的耐热性及良好的工艺性；

四、计算题 解：FC=651（N）；FP=246（N）；Ff=270（N）

试卷7

一、填空题

ap1、、f、vc；hD、bD、AD

2、钢料：YT5、YT30；铸铁：YG3、YG6；

3、高的硬度、高的强度和韧性、较好的耐磨性、耐热性和良好的工艺性；

4、磨粒变钝、磨粒溃落、表面堵塞；；改变切屑的流向、影响刀尖的强度、影响切削的平稳性；

二、判断题

1、×

2、√

3、√

4、×

5、×

三、简答题

1、答：刀具标注角度坐标系是以vc而建立的，而工作角度坐标系是以ve建立的。

2、答：高的硬度、高的强度和韧性、较好的耐磨性、耐热性和良好的工艺性；常用刀具材料是高速钢和硬质合金。

3、答：人造金刚石立方氮化硼。人造金刚石用于硬质合金、陶瓷和有色金属及其它合金的加工。立方氮化硼主要用于高温合金、淬硬钢、冷硬铸铁的加工。

4、答：第Ⅰ变形区为剪切滑移变形，第Ⅱ变形区为挤压摩擦变形，第Ⅲ变形区为挤压摩擦变形。

四、计算题

解：Fe＝1078N Pc＝1.6KW

试卷8

一、填空题

1、硬度高、耐磨性好、刀片基体强度高；硬度高、耐热性好、化学稳定性好，但脆性大；

ap2、、f、vc；hD、bD、AD；

3、钢料：YT5、YT30；铸铁：YG3、YG8；

4、磨粒变钝、磨粒溃落、表面堵塞；改变切屑的流向、影响刀尖的强度、影响切削的平稳性；

二、选择题

1、C

2、C

3、D

4、A、D

5、D

6、B

7、B

8、A

9、A

10、A

三、简答题

1、答：变形系数法；剪切角法；相对滑移法。

2、答：当加工塑性材料时，温度达到一定值，压力又较高时，由于粘结和加工硬化便形成了积屑瘤；积屑瘤影响切削的平稳性、加工精度、加工表面质量；控制措施为降低材料塑性，选用高的或低的切削速度，选用较大的前角，以及切削液。

3、答：

1、工件材料

2、切削用量

3、刀具几何参数

4、刀具磨损和切削液等。

4、答：切削液的作用有：冷却作用、润滑作用、防锈作用、清洗作用，种类有：水溶液、乳化液、切削油和其它。

四、计算题

Fc＝1103N Pc＝1.5KW

试卷 9

一、填空题

1、rr，在基面，主剖面

2、三面；两刃、一个尖

3、高速钢；硬质合金

4、切削速度；切削深度

dnc1000

5、主运动；

6、变形系数法、剪切角法、相对滑移法

7、铸铁等脆性材料；钢料等塑性材料；铸铁、钢料等塑、脆性材料

8、主偏角与前角均应选得大些

二、判断正误：

1、∨

2、×

3、×

4、×

5、×

三、单选题

1、A（主偏角r）

2、A（带状切屑）

3、D(三个变形区的变形抗力与摩擦力)

四、回答问题

答：砂轮的硬度是指磨粒从砂轮上脱落的难易程度；磨料的硬度是指磨料本身的硬度；在粗磨时工件的硬度比较高，应选择硬度比较软的砂轮，以提高磨削效率。

五、计算题

Fc1054 N；Pc1.8KW

试卷 10

一、填空题

1、ap、f、vc；hD、bD、AD

2、钢料：YT5、YT30；铸铁：YG3、YG8

dnc1000，vevcvf 3、4、硬度高、耐磨性好、刀片基体强度高

5、剪切滑移变形； r、r、f、r

二、判断题

1、√

2、×

3、√

4、√

5、√

三、回答问题

1、答：应具备高的硬度、高的强度和较好的韧性、较好的耐磨性和耐热性、以及较好的工艺性；刀具材料硬度越高，其耐磨性就越好，但强度下降。

2、答：基面是过切削刃上选定点与该点切削速度vc相垂直的平面。切削平面是

/过选定点并通过切削速度vc方向与切削刃相切的平面。相互垂直。

3、答：（1）影响刀具实际切削的前角

（2）影响切削平稳性

（3）影响加工精度与表面质量

控制措施：

（1）选用较大或较低的切削速度vc（2）采用较大的o（3）浇注充分的切削液

4、答：粗切齿刃带最小，校准齿刃带最宽。这是因为各齿的切削功能不同所至，例如, 校准齿的刃带就是对孔径起校准和修光的作用，故应宽些。

5、答：（1）生产率高

（2）加工质量稳定

（3）刀具使用寿命长

（4）刀具制造比较困难

截形设计是因工件的廓形深度并不等于刀具的截形深度。

三、计算题

解：Fc＝1846N Pc＝3.1KW

第四篇：刀具管理

名山街道中心校

开展校园管制刀具收缴专项行动工作方案

为切实维护校园及周边治安秩序稳定，保障师生人身安全，根据市公安局、县公安局要求在学校内开展校园管制刀具收缴专项行动，并制定以下工作方案：

一、工作目标

认真贯彻公安部制定的公安机关维护校园及周边治安秩序八条措施和教育部制定的“六条措施”，深入开展对收藏、贩卖、使用刀具等行为的专项整治工作，全面排查校园及周边持刀伤害等不安全因素，收缴管制刀具，整改治安隐患，严密治安管理与防范，加大案件侦查查处力度，通过专项行动，净化校园及周边治安环境，维护校园教学秩序，保障师生人身安全，达到学生放心、家长放心、社会放心的目的。

二、组织领导 组长:敖卫兵（校长）

副组长:崔健(法制副校长)、梁志江（保卫科长）成员：全体班主任

三、行动时间

从2011年9月28日至2012年10月1日止。

四、方法步骤

（一）将《致家长的一封信》印发到每一个家长，根据行动方案结合治安处罚法，针对学生广泛开展法制宣传，对学校普遍开展一次禁止收藏、携带、使用刀具、督促学生及时上缴携带刀具的宣传、教育活动，使学生认识到携带管制刀具的危害性。

（二）派出所和学校协同做好校园及周边管制刀具收缴排查工作。一是通过法制宣传，教育学生主动上交携带的管制刀具；二是发动学生提供相关线索，动员积极举报贩卖、携带、使用刀具的行为，开展调查收缴工作，最大限度地预防刀具伤害案件的发生；三是通过校方了解摸排缀学、经常旷课、有违法劣迹的学生名单，调查这些学生与社会闲杂人员的交往情况，查找是否携带管制刀具的线索；四是通过公安机关协同办案系统，梳理曾经受过打击处理的在校学生名单，了解学生的现实表现。

（三）对校园周边的相关场所要组织开展全面排查行动，尤其是对校园周边200米内的相关商店、地摊等场所贩卖管制刀具的业主，要发现一起查缴一起，坚决堵塞管制刀具流入校园。

五、工作要求

（一）统一思想认识。组织专项行动，既是公安机关和教育行政管理部门提高驾驭校园及周边安全防范能力，维护校园稳定的重要举措，也是落实构建和谐社会的要求、保障师生人身安全的实际行动。精心组织，确保任务到位、组织到位、责任到位，确保工作取得明显成效。

（二）学校校长是校园安全第一责任人，指导督促校园全面开展收缴刀具专项行动，进一步建立健全校园内部安全管理工作的各项规章制度，加强学校安全保卫工作的制度化和规范化建设，落实人防、物防和技防措施，加强单位的治安防范，切实提升学校自身安全管理水平和自防自护能力。

（三）因地制宜，注重实效。要认真总结近年来校园管制刀具收缴行动的经验，因地制宜开展管制刀具收缴工作。要注重宣传教育，使学生明白收藏、携带、使用管制刀具的违法性和危害性，主动远离刀具，并动员他们积极举报非法贩卖、携带和使用管制刀具的行为，最大限度地预防校园涉刀案件的发生。要通过各种新闻媒体及时报道，营造全民积极参与的良好氛围。

（四）、密切配合，加强协作。派出所、学校要加强联系，加强协作配合，互通情况信息，形成工作合力。各警种之间要通力合作，密切配合，协同作战，全力搞好专项收缴工作。行动中遇到的情况，应及时向专项行动领导小组报告。

（五）、加强信息，及时沟通。统一行动后，学校要每月总结一次情况，重要情况及时上报。

至诚中学关于对管制刀具的管理制度

为保障我校师生的人身安全，防止学生利用刀具作为凶器犯罪。结合国务院批准公布施行的《对部分道具实行管制的暂行规定》，特制定如下制度；

一、各类匕首、锁刀、弹刀、三棱尖刀、西瓜刀以及刀刃长度七公分以上、刀顶尖在四十五度以下的单刃刀具，一律列入管制。对于其他类似上述刀具的单刃、双刃和三棱刀具，由于社会上使用的品种繁多，不可能一一作出具体规定，结合我校具体情况，对于常被学生利用作为犯罪凶器的均列入管制。

二、对于上述列入管制的刀具，学生不得购买、赠送、携带保管、使用。

三、班主任定期或不定期在教室、寝室（包括出租房）经行清查。利用班会、法制课等机会对学生惊醒管制刀具的宣传教育，明白其危害性。

四、学生如果有斗殴迹象，班主任应引起高度警惕，立即将嫌疑学生及时清理，没收刀具、棍棒等，并向安保处报告。

五、各班建立管制刀具收缴登记表，并将收缴的管制刀具上交安保处，安保处交派出所备案，班主任将其情况向家长通报，要求家长重视并对子女教育。

六、在学生中查出的刀具，学生不得以任何借口逃避学校及派出所的处理、处罚、情节严重的将追究法律责任。

七、如果学生在利用刀具行凶时，任何老师如果发现不予制止或不没收刀具，造成严重后果的将按有关规定追究责任。若因班主任疏于管理，造成严重后果的将追究班主任经济或法律责任。

本制度报派出所及教文局安全股。

2011年 春

第五篇：最新刀具材料发展趋势

摘要：本文主要简要介绍切削刀具材料的分类以及重要性，并根据切削刀具发展要求展望各类切削材料方趋势。

关键字：切削刀具材料；刀具的分类；发展方向

1.概述

1.1 内涵

在21世纪未来的岁月里，切削加工仍将是机械加工最主要的方法。其中，刀具材料起着至关重要的作用。切削刀具材料指的是用于制作刀具的材料，该刀具不仅对普通钢，铸铁等一般材料加工，还要对铝合金，高硬度钢，钛合金，复合材料等超硬超软材料的加工。目前主要切削刀具材料包括：硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、超硬材料、高速钢等。1.2 重要性

刀具材料性能的优劣，直接影响切削加工能否正常进行。为了保证提高加工效率和加工质量，同时降低加工费用，刀具材料的性能必须优良，并向更高水平发展。在切削加工中，刀具费用约占加工总费用的5%。加工效率和机床、人工等费用受到刀具工作状况的严重制约。只有在刀具正常工作和运转的情况下，加工效率才能得到提高，加工总费用才能保持正常或减少；反之，切削加工不能正常进行，甚至被迫停止。刀具切削性能的好坏，取决于构成刀具的材料、几何参数及其结构，其中刀具材料对刀具耐用度、加工效率和加工质量等的影响最大。随着生产技术的进步，高速切削已成为切削的发展趋势，它所采用的速度比常规切削速度高几倍甚至十几倍，切削温度很高。因此，高速切削对刀具材料提出了更高的要求。研究表明，高速切削时，随着切削速度的提高，切削力减小，切削温度上升很高，达到一定值后上升逐渐趋缓。造成刀具损坏最主要的原因是切削力和切削温度作用下的机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等磨损和破损，因此高速切削刀具材料最主要的要求是高温时的力学性能、热物理性能、抗粘结性能、化学稳定性(氧化性、扩散性、溶解度等)和抗热震性能以及抗涂层破裂性能等。

2.刀具的分类及发展方向

2.1 硬质合金

硬质合金是以WC等难熔金属碳化物为基体,以Co等过渡族金属为粘结相,采用粉末冶金方法制备的材料。硬质合金具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐

磨损、耐腐蚀、热膨胀系数小以及高化学稳定性等优点,是目前最主要的切削刀具材料，超细硬质合金、涂层硬质合金是其在未来最主要的发展方向。

刀具材料性能的两个关键指标—硬度和强度之间总存在着矛盾，超细硬质合金是解决这种矛盾的重要途径。目前国内外在超细硬质合金原料、晶粒长大抑制、制备工艺等方面的研究已取得突破性进展。超细WC-Co硬质合金在印刷电路板打印针、金属切削等领域得到了广泛应用。但一方面，目前市场上多为亚微晶粒硬质合金（0.6～0.9µm），而真正的超细硬质合金材料（<0.5µm）十分少。晶粒超细化可获得强度硬度 “双高”的性能，因此晶粒度小于0.5μm的硬质合金材料目是未来超细合金研究和发展的方向，而超细硬质合金制备过程中的均匀性，晶粒度控制等仍是需要解决的问题。另一方面，目前超细硬质合金主要是K类，而应用更广泛的P、M类硬质合金的超细化的研究在国内外也已经得到重视。

上世纪70年代出现的刀具涂层技术是刀具发展史上的一个里程碑，涂层技术得到了高速发展。采用各种涂层技术在硬质合金基体上涂覆上一层或者多层高硬度、高耐磨损性能的材料，可显著提高刀具的使用性能。在工业发达国家中，涂层刀具材料占全部刀具材料使用量的70-80%。涂层硬质合金在未来主要关注的三个方面，即优质涂层基体的开发、涂层材料的开发及纳米化、涂层技术的改进的新技术开发。梯度硬质合金表面富Co、具有良好的抗涂层裂纹扩散能力，研究梯度结构的形成过程,精确控制梯度结构硬质合金微观组织，使其成为优质的涂层基体。同时强韧性优异的涂层基体新材质的开发也非常重要。目前的涂层材料包括TiC、TiN、Al2O3、TiAlN等，开发新的耐磨涂层材料及组合，制备具有纳米级晶粒度的涂层组织是获得高切削性能的保证。目前的涂层技术主要包括CVD、PVD等，但CVD存在温度高、使用有毒性的气体等缺点； PVD方法是在500℃或者低于500℃下进行的，膜基体结合力有待提高，改进目前的涂层工艺和开发新的涂层技术非常必要。2.2 金属陶瓷

Ti(C，N)基金属陶瓷刀具有更好的红硬性，耐磨性和化学稳定性，与金属间的摩擦系数极低，抗粘刀能力强，有利于提高加工件的表面光洁度和控制尺寸精度，可用于制成微型可转位刀片,用于精镗孔、精孔加工和以车代磨等精加工领域，其功能填补了传统WC-Co系硬质合金与Al2O3陶瓷刀具之间的空白，是一种大有前途的刀具材料。必须指出的是，与大量使用W、Co的稀缺战略资源硬质合金相比，金属陶瓷以相对丰富的Ti和Ni为主要原材料资源，具有明显的资源优势。目前，金属陶瓷发展最好的日本，其切削刀具中金属陶瓷（绝大部分是Ti(C,N)基金属陶瓷）已经占到30%以上。美国的切削刀具市场上，金属陶瓷刀具已占5%以上，且仍在增加。我国作为世界第一大硬质合金生产国与消费国，年产硬质合金15000吨左右（占世界1/3），金属陶瓷刀具占不到0.5%，有很大的发展空间。

金属陶瓷材料具有耐高温、耐磨损耐腐蚀、高硬度重量轻等优点但其致命的弱点是脆性大这不仅限制了现代陶瓷材料的应用范围也限制了其优良性能的发挥。因此进一步提高金属陶瓷刀具材料的断裂韧性和抗弯强度仍然是目前研究的热点问题之一。通过成分改进、晶粒细化和表面涂层等工艺，使其性能进一步提高。预计金属陶瓷刀具材料将代替 WC 基硬质合金，成为整个刀具材料中的新生力量，甚至占据硬质合金的主要刀具材料的地位。2.3 陶瓷材料

陶瓷刀具材料是以氧化铝或氮化硅等为主要成分，加微量添加剂，经冷压制成形后烧结而成，是一种廉价的非金属材料。它具有高硬度和高温硬度，在1200℃时硬度达58HRC，可加工硬度高达65HRC的高硬度难加工材料；化学性能稳定，耐氧化，摩擦因数低，刀具耐用度比硬质合金提高几倍至几十倍，切削效率提高3～10倍。而且使用陶瓷刀具，可节约大量的贵重金属W、Co、Ni及Ti等。

陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具,目前已引起世界各国的重视。在德国约70% 加工铸件的工序是用陶瓷刀具完成的, 而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%～10%。中国开发的陶瓷与硬质合金的复合刀片, 其工作表面既有陶瓷材料高的硬度与耐磨性, 而基体又有硬质合金较好的抗弯强度, 故能承受冲击负荷, 并解决了陶瓷刀具镶焊困难等问题, 为推广使用陶瓷刀具创造了条件。

但由于其强度低、韧性差，陶瓷刀具未能在我国广泛推广应用。为解决韧性差，纳米化技术已成为重要的研究方向，以提高韧性，可以预料,随着高速切削、干式切削和硬切削应用的增多,陶瓷刀具必将得到高速的发展。2.4 超硬刀具材料

超硬材料是指聚晶金刚石（PCD）和聚晶立方氮化硼（CBN）。PCD（Polycrystalline diamond）是结构取向不一的细晶粒金刚石烧结体，由于PCD烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开。PCD刀具因其良好的加工质量和加工经济性在非金属材料、有色金属及其合金材料、金属基复合材料等切削加工领域显示出其它刀具难以比拟的优势。随着PCD刀具理论研究日益深入，尤其在提其化学稳定性方面的进展，PCD刀具在切削刀具领域的地位将日益重要，其应用范围也将进一步拓展。

PCBN(Polycrystalline Cubic Boron Nitride)是由许多细晶粒CBN聚结而成的CBN聚集体的一类超硬材料产品。它除了具有高硬度、高耐磨性外，还具有

高韧性、化学惰性、红硬性等特点，能够在高温下实现稳定切削，特别适合加工各种淬火钢、工具钢、冷硬铸铁等难加工材料。PCBN刀具切削锋利、保形性好、耐磨性能高、单位磨损量小、修正次数少、利于自动加工，适用于从粗加工到精加工的所有切削加工。目前的新型的PCBN刀具比起那些早期缺乏韧性的牌号有了革命性的变化。PCBN刀具的设计和用途也出现了许多新的进展，PCBN刀具能够更加广泛地满足特殊工件材料加工过程的要求，改善加工性能，扩大应用范围。PCBN在数控切削行业已得到广泛应用，是一种具有良好发展前景的刀具材料。2.5 粉末高速钢（PMHSS）

高速钢是一种传统的刀具材料尽管高速钢材料在全世界的销售额正逐年减少，但粉末冶金高速钢的使用量仍在不断增加，这种高性能高速钢比普通高速钢具有更好的耐磨性、红硬性和使用的可靠性。

粉末高速钢（PMHSS）通过把高速钢微细粉末用特殊方法成形并烧结而制成的高速钢材制品。PMHSS是高速钢中的上品，它的特点在于无论尺寸大小和形状如何，都具有组织均匀,晶粒细小,消除了熔铸高速钢难以避免的偏析,因而比相同成分的熔铸高速钢具有更高的韧性和耐磨性，同时还具有热处理变形小、锻轧性能和磨削性能良好等优点。研究表明，用微量的氮置换粉末高速钢中的一部份碳，不仅能增加强度，而且韧性、耐磨损性、耐热性都获得提高。关键在于掌握氮含量的控制技术。

PMHSS工艺技术随着粉末冶金技术日新月异的发展，将会涌现出一系列新技术、新工艺，如粉末冶金注射成形、热压成形、流动热压成形、高速压制成形、微波烧结、烧结硬化等。PMHSS工艺技术正朝着高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向发展，在未来，高速钢仍在切削领域占有一席之地。展望

综上所述，随着社会进步和科学技术的发展，在航空、航天、船舶、电子、汽车等领域对刀具材料提出了越来越高的要求。由加工工艺的多样性造成对刀具材料需求的多样性，提高各类刀具材料性能，进一步提高刀具材料耐磨性和韧性是未来刀具材料发展的主流。

在现代刀具材料中，含有多种金属成分和非金属成分。有些在大自然中蕴藏丰富，取之不尽，用之不竭；但也有些储藏量有限，制约着刀具材料的发展。高速钢和硬质合金是目前用得最多的2种材料，其成分为W、Mo、Cr、V、Ti、Co等。如传统的钨高速钢W18Cr4V中含W达18%，钨钴类硬质合金含WC92%～97%，钨钛钴类硬质合金合WC66%～85%，通用类硬质合金含WC82%～85%，普通高速钢

中不含Co，高性能钴高速钢中含Co量高达8%～10%，各类硬质合金中含Co量为3～10%。中国W资源丰富，除本国使用外，还大量出口。全世界使用的W原料，约75%～80%来自中国。中国W的蕴藏量尚够用50年，半个世纪后将发生枯竭。Co的情况与W不同，中国Co资源缺少，大部分依赖进口，价格昂贵。故在刀具材料的应用与发展中应十分注意节约W和Co，具体建议是：

（1）发展钨钼和钼钨高速钢，用Mo代替一部分W。如W6Mo5Cr4V2高速钢中W只占6%，Mo占5%。其使用性能与W18Cr4V相当。

（2）发展无钴或少钴的高性能高速钢。目前中国在这方面已做出了很大贡献。如自行研发的W6Mo5Cr4V2Al(M2Al)、W12Mo3Cr4V3N(V3N)和W12Mo3Cr4V3Co5Si(Co5Si)，都节约了Co资源，而使用性能均能完全可与美国的知名产品110W1.5Mo9.5Cr4VCo8(M42)相媲美。M42的综合性能很好，但Co含量高，价格贵，不适合中国国情。

（3）发展金属陶瓷，用TiCN或TiC作基体，不含WC或少含WC，粘结剂用Ni、Mo。这样就节约了W和Co。与WC基硬质合金相比，金属陶瓷的硬度较高，与工件材料之间的摩擦系数较小，耐磨性更强；不足之处是抗弯强度和冲击韧性稍低，故其使用受到一定限制。用Ni、Mo作粘结剂，可节约Co；若能成功地用Fe作粘结剂，则意义更大。发展金属陶瓷对节约资源有重要意义。

（4）发展陶瓷和PCBN。在它们的组分中，都没有贵重金属，使用性能常优于硬质合金；唯韧性不足，可加工性不好，在使用上受到限制；另外，由于工艺成本的原因，其价格竞争力尚不够强。应改变组分，改进工艺，降低价格，使陶瓷和PCBN刀具进一步推广使用。

（5）发展人造金刚石。金刚石的原料并不贵重，而且是最硬的刀具材料，可用以代替硬质合金加工高硬的非铁金属和非金属材料，从而节省了W、Wo资源。对有色金属进行精密切削，更是非金刚石刀具莫属

对材料发展的看法

21世纪刀具材料必定有更快的发展。（1）刀具材料的发展要适应加工对象的需要，尤其是难加工材料应用的需要。航空、航天工程材料应当处于领头的位置。（2）刀具材料的新发展不断对它们的制造工艺提出新要求，而制造工艺的进步推动着刀具材料的新发展。（3）刀具材料的发展要考虑资源的储有量，应当优先

发展储存量大的刀具材料，节约贵重资源的刀具材料。

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