刀具材料的现状

第一篇：刀具材料的现状

刀具材料的现状与运用

俗话说好钢用在刀刃上，由此可以看出材料对刀具有着重要的影响，20世纪刀具材料大发展历史时期——各种难加工材料出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造发展和付诸实现，对刀具提出了全新要求，令刀具品种、类型、数量和性能均比过去有了长足发展。刀具材料与工件双方交替发展和相互促进，成为切削技术不断向前发展的历史规律。在未来，刀具材料必将面临工件材料性能提高、加工批量加大和制造精度提升的更严峻挑战。材料科学的进步，推动了刀具材料的发展；而刀具材料的发展，应考虑原材料资源的制约。新品种的出现，新旧品种各自所占比重的变化以及它们之间相互竞争和相互补充的格局，将成为未来刀具材料发展的新特点。下面就谈谈现代新型材料及其应用 一 高速钢

在现代切削加工中，高速钢的性能已不够先进，但因其稳定性好，能接受成形加工，目前在刀具材料总消耗量中高速钢刀具仍占到40%。传统的普通高速钢以钨系的Wl8Cr4V和钨钼系的W6Mo5Cr4V2为代表。所有的高速钢中，铬含量均保持在3.5%～4.5%，它是增大高速钢淬透性的主要元素。而如若钒含量分类增加，钢的耐磨性将随之提高，但会使刀具接受刃磨困难，且脆性增加。铝元素在钢中能生成AL2O3、AlN；且起钉扎作用，阻止位错，从而提高了材料的硬度和强度。

加入钴元素后，可形成超硬高速钢，钴不形成碳化物，但能提高淬火温度，增强二次硬化效果，提高高温硬度。中国缺钴资源，钴价昂贵，因而研制了无钴或少钴的超硬高速钢——它们的性能都能达到M42的水平。可以说，中国在发展无钴、少钴超硬高速钢方面，做出了很大贡献。值得一提的是，用粉末冶金方法制造高速钢，可减少有害杂质，有利于消除碳化物偏析，提高钢的硬度和韧性。粉末高速钢的切能性能优于熔炼高速钢，国内也掌握这方面的技术。今后，中国应发展和使用性能优良的钨钼系或钼钨系高速钢，少用钨系高速钢以节约W；发展和使用无钴和少钴超硬（高性能）高速钢，尽量不用高钴高速钢（如M42，HSP-15）。中国已大量使用涂层高速钢刀具，亦已掌握涂层工艺，但粉末合金高速钢刀具尚属空白。在工业先进国家，粉末冶金高速钢刀具已占高速钢总量的10%，因其性能优越，可有效提高刀具寿命和设备利用率，所以尽管这种刀具的价格较贵，仍能在总体上降低加工成本。近年，国内个别钢厂和工具厂已能制造粉末冶金高速钢，如能保证质量且性能稳定，应推荐机械制造厂采用。笔者认为，中国应大力研制粉末冶金高速钢。二 硬质合金

硬质合金是碳化物（WC、TIC等）的粉末冶金制品，新型硬质合金有下列6种。①添加TaC和NbC的硬质合金：添加后能有效地提高常温硬度、高温强度和高温硬度，细化晶粒，提高抗扩散和抗氧化的能力。此外，还能增强抗塑性变形的能力。

②细晶粒和超细晶粒硬质合金：晶粒细化后可提高合金的硬度和耐磨性，适当增加钴含量后还可提高抗弯强度。普通刀具牌号和合金平均晶粒尺寸为2～3mm，细晶粒合金为1～2mm，亚微细晶粒合金为0.5～1mm，超细晶粒合金为0.5mm以下。我国硬质合金刀具已达细晶粒和亚微细晶粒的水平。

③TiC基和Ti（C，N）基硬质合金金属陶瓷：在YT，YG，YW合金中，WC是主要成分，并以Co为黏结剂；TiC基合金则以TiC为主要成分，不含或少含WC，以Ni-Mo作黏结剂。

④添加稀土元素的硬质合金：添加少量稀土元素，可有效提高合金的韧性和抗弯强度，耐磨性亦有一定提高。这类合金最适于粗加工刀具牌号，亦可用于半精加工牌号；在矿山工具、顶锤、拉丝模用硬质合金中亦有广阔发展前景。我国稀土元素资源丰富，在硬质合金中添加稀土的研究有所领先。P，M，K类合金都已研制出添加稀土的牌号。

⑤表面涂层硬质合金：涂层硬质合金的表面硬度和耐磨性完全反映TiC等涂层材料自身的性能，故可提高刀具寿命和加工效率，降低切削力，提高已加工表面质量。近20年来，涂层硬质合金刀具有了很大发展，在工业先进国家已在可转位刀具中占50%～60%以上。

⑥梯度硬质合金：这是近年来发展起来的新品种，各层成分可根据需要加以调节。综述可知，各种硬质合金全都在提高水平，扩大其使用范围。在21世纪中，硬质合金刀具材料将重点在两方面发展：一是细化晶粒，提高韧性与抗弯强度，从而扩大应用，进一步代替高速钢刀具。将晶粒尺寸达到纳米级，抗弯强度可达到2.5～3.0GPa以上。二是发展金属陶瓷，用TiC和Ti（C，N）代替WC，以节约W资源；用Ni和Mo代替Co，节约Co资源。现在的问题是，金属陶瓷的韧性尚逊于WC基硬质合金，在这方面要加强研究，争取突破。三 陶瓷

陶瓷刀具材料分为3类：氧化铝基陶瓷；氮化硅基陶瓷；复合氮化硅——氧化铝陶瓷。陶瓷的高温性能优于硬质合金，故适用于高速切削。Al2O3基和Si3N4基复合陶瓷都适合切削淬硬钢、高硬铸铁及一般铸铁；Al2O3基复合陶瓷亦能有效地切削未淬硬钢料，而Si3N4基陶瓷切削一般钢材时磨损迅速。

陶瓷的硬度稍高于硬质合金，但其脆性很大，韧性不足，可加工性很差，故应用受到限制。今后的发展方向在于增韧，用细化原料的粒度，添加ZrO2、TiB2或SiC晶须等方法，可在一定程度上提高陶瓷材料的韧性。四 超硬刀具材料

超硬材料是指金刚石和立方氮化硼（CBN），它们的硬度比其他刀具材料高出好几倍。金刚石是自然界中最硬的物质，CBN的硬度仅次于金刚石。近年来，超硬刀具材料发展迅速。

金刚石刀具材料分为5类：天然金刚石（ND）；人造聚晶金刚石（PCD）和人造单晶金刚石；人造聚晶金刚石复合片（PCD/CC）；金刚石薄膜涂层刀具（CD）；金刚石厚膜刀具（FCD）。ND的结晶各向异性，在进行刀磨的使用时必须选择适宜的方向。人造金刚石各向同性，其硬度低于ND，但强度与韧性高于ND。

金刚石刀具能够有效地加工非铁金属材料和非金属材料，如铜、钨等有色金属及其合金、陶瓷、硬质合金、各种纤维和颗粒加强复合材料、塑料、橡胶、石墨、玻璃和木材等，但金刚石忌切钢铁及其他铁族金属。

TFD综合性能很好，兼有天然金刚石和人造聚晶金刚石的优点，与基底结合牢固，便于

多次重磨，故有良好应用价值和发展前景。CBN的制造方法与PCD或PCD/CC相似。以六方氮化硼为原料，经高温高压制成聚晶CBN或复合片CBN/CC。CBN主要用于加工淬硬钢、高硬铸铁及其他硬金属与非金属材料。

可以预见，金刚石刀具在21世纪将有大发展，它除了不能加工钢铁和铁族金属以外，在非铁金属和非金属材料的加工方面，有非常优越的应用价值。如汽车工业中的铝硅活塞和航空航天工业中的有色金属精密零件的加工都离不开金刚石刀具。笔者认为，今后人造单晶金则石刀具和CD、TFD金刚石镀膜（涂层）刀具将有较大发展。

近年，CBN的制造工有了改进，成本有所降低；同时，通过改硬质相和黏结相的配比和黏结材料的种，使其韧性显著提高。近年，在汽剎毂（灰铸）和冶金工辊（淬硬和高硬）的加工，得到了广泛应用。我相信，CBN刀具将有大发展，到21世纪末，可能将替代相当数量的硬质合金刀具和陶瓷刀具，成为应用最广的刀具材料之一。从技术角度说，CBN应改进在加工一般硬度和中硬材时效果不显著的缺陷。

近年来还出现了一种崭新的超硬刀具材料。用磁控溅射法在高速或硬质合金刀具上可沉积氮化碳（CxNy）薄膜，根据体弹模量计算，它能达到甚至超过金刚石的硬度。其他性能也与金刚石十分相似。在高速刀具（如麻花钻）上涂覆这种薄膜来加工钢件，刀具命比涂前可提高8～10倍。在硬质合金刀片涂覆亦有一定的效果，但不如高速刀具显著。因此，CxNy涂层刀具也是未来刀具的重要展方向。

现在，高速钢和硬质合金仍用得最多两种刀具材料，但硬质合金占比已扩大到60％。可以看到，经过半个世纪“攻城掠地”，硬质合金竟然占领了如此广阔阵地，应该也当初人们始料不及。但它仍不能满足现代高硬度工件材料超精密加工要求，于在20世纪30年代出现了氧化铝陶瓷，后来又有氮化硅陶瓷。到50年代和60年代又制造出人造立方氮化硼和人造聚晶金刚石，它们硬度明显高于其它刀具材料。陶瓷硬度稍高于硬质合金，但其韧性和可加工性则又逊于硬质合金。

参考文献

[1] 吴岳坤主编 金属切削原理与刀具 北京 机械工业出版社 1978 [2] 杨叔子主编 机械加工工艺 北京 机械工业出版社 2003 [3] 汪定伟等，敏捷制造的EPR及其决策化[M]．北京：机械工业出版社，2003． [4]《机械设计与制造工程》2001年第30卷第1期

[5] 《刀具制造工艺基础》傅水根主编，清华大学出版社出版，03年第1次印刷

第二篇：先进刀具技术现状分析及发展趋势

先进刀具技术现状分析及发展趋势

钢市低迷不改 钢铁原材料市场延续弱势1-8月份桐庐蜂产品原料抽检合格率100%为户外而生 耳神探险者ER151几大优势辽宁山推开展道路机械产品专项培训(图)十二五天津节能减排综合工作实施方案解析潍柴控股集团动能公司进入“高考月”进口葡萄酒：超越价格与跟风的竞争赢创决定将美白炭黑产能提至2.2万吨广东LED出口遭“围剿”2月19日绥芬河开元经贸氯化钾行情动态新能源车将减免购置税 政府补贴改为直减2012中国水性木器涂料现场涂装大赛结果揭晓外国朋友考察福鼎茶业生产先进技术2013汇坚国际·太湖国际装备制造业博览会周五开幕7月16日湖北天舜化工磷酸一铵产销动态央视新址修幕墙大换装8月21日铝业市场新闻简要宁波市智慧物流专项扶持政策出台

进入21世纪以来，随着制造技术的全球化趋势，制造业的竞争也越来越激烈。在由机床、刀具、夹具和工件组成的切削加工工艺系统中，刀具是最活跃的因素。因此在高速加工技术广泛应用于生产的今天，高性能刀具越来越受到重视并大量取代传统刀具。虽然高性能刀具与传统刀具相比价格昂贵，甚至是传统刀具的10倍，但是使用高性能刀具仍然可以有效地降低生产成本[1]。

刀具材料、几何参数及其结构是高性能刀具设计制造最重要的关键技术。目前，先进刀具发展迅速，各种专用高性能刀具不断推陈出新。在刀具材料方面，超细晶粒硬质合金刀具和超硬材料刀具获得了广泛运用；在涂层方面，多层梯度复合涂层和高强度耐热纳米涂层也得到了长足的发展，并在航空航天、汽车船舶等领域得到应用；在刀具结构方面，将朝可转位、多功能、专用复合刀具和模块式方向发展。

刀具材料的最新进展

近年来，世界各工业发达国家都在致力于开发与高速、高效、高质切削加工相匹配的先进切削刀具材料[2]。刀具材料对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用，因此刀具材料必须具备如下一些基本性能：硬度高，即刀具材料的硬度必须高于被加工材料；高的强度和韧性，刀具切削部分的材料在切削时要受到很大的切削力和冲击力，因此刀具材料必须要有足够的强度和韧性；耐磨性和耐热性好，一般来说，刀具材料硬度越高，耐磨性也就越好，同时刀具的耐磨性和耐热性有着密切的关系；导热性好，导热性越好，就能降低切削部分的温度，从而减轻刀具磨损；工艺性和经济性好[3-5]。

(1)新型高速钢。

高速钢(HSS)是加入了W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢。虽然目前可供使用的刀具材料品种较多，但由于高速钢在强度、韧性、热硬性、工艺性，特别是锋利性(刀尖半径可达12~15μm)等方面具有优良的综合性能，因此在切削某些难加工材料以及在复杂刀具(尤其是切齿刀具、拉刀和立铣刀等)制造中仍占有较大比重[6]。

(2)新型细晶粒和超细晶粒硬质合金。

硬质合金是高硬度、难熔的金属化合物(主要是WC，TiC等，又称为高温碳化物)微米级的粉末，用钴或镍等金属做粘结剂烧结成的粉末冶金制品。硬质合金是当前切削领域中应用最广泛的切削刀具材料，切削效率大约为高速钢的5~10倍。全世界硬质合金的产量增长极快，新材料、新牌号的硬质合金刀具不断出现，在全部刀具中的比重越来越大。但其工艺性差，用于复杂刀具尚受到很大的限制。

细晶粒(1～0.5μm)和超细晶粒(小于0.5μm)硬质合金材料及整体硬质合金刀具的开发，使硬质合金的抗弯强度大大提高，可替代高速钢用于制造小规模钻头、立铣刀、丝锥等量大面广的通用刀具，其切削速度和刀具寿命远超过高速钢。整体硬质合金刀具的使用可使原来采用高速钢的大部分应用领域的切削效率显著提高。为提高硬质合金的韧性，通常采取增加Co含量的方法，由此引起的硬度降低现在可通过细化晶粒得到补偿，并可使硬质合金的抗弯强度提高到4.3GPa，已达到并超过普通高速钢的抗弯强度。细晶粒硬质合金的另一优点是刀具刃口锋利，尤其适合高速切削粘而韧的材料[5]。

(3)超硬刀具。

所谓超硬刀具材料是指人造金刚石和立方氮化硼，以及用这些粉末与结合剂烧结而成的聚金刚石和聚晶立方氮化硼。由于超硬刀具具有比硬质合金更优良的耐磨性，能够适应更高的切削速度，已成为高速切削的主要刀具材料，更为重要的是能够满足难加工材料的切削需要。因此超硬刀具材料已经在整个切削加工领域中起到越来越重要的作用。

金刚石是碳的同素异形体，分为天然金刚石和人造金刚石(PCD)两种。PCD是在高温、高压和催化剂作用下，由石墨转化而成的。金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性，拥有锋利的切削刃和良好的导热性能，同时PCD刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小，在加工过程中不易在刀尖上产生积屑瘤。目前，PCD刀具主要运用在以下两个方面[2,5]：a.难加工有色金属及其合金，如用PCD刀具加工硅铝合金时，刀具寿命可达硬质合金的50~200倍；b.难加工非金属材料，PCD刀具非常适合于石材、硬质碳、碳纤维增强塑料和人造板材等难加工非金属材料的加工[6]。因此，可以说金刚石刀具是精密加工有色金属及其合金、陶瓷、玻璃、木材等非金属材料最佳的刀具。

但是金刚石的热稳定性较低，切削温度超过700~800℃时，就会完全失去其硬度。另外，金刚石中的碳和铁具有很强的亲和力，在高温高压下，铁原子与碳原子发生相互作用，导致金刚石石墨化，从而使刀具极容易发生磨损。因此，金刚石刀具一般不用来加工钢铁等材料。

继美国GE公司于1957年首次合成立方氮化硼之后，在高温高压条件下将立方氮化硼聚合在硬质合金上，得到了复合结构的立方氮化硼(CBN)刀片。CBN刀具有聚晶烧结块和复合刀片两种，能在较高切削速度下加工淬硬钢及铸铁，以车代磨，并可高速切削部分高温合金，加工精度高，表面粗糙度相当低，而且立方氮化硼还适宜加工各种淬硬钢、Ni基、Fe基及其他一些耐磨、耐蚀的热喷涂(焊)件材料，钒钛铸铁、冷硬铸铁等耐磨类铸铁，钛合金材料等[2]。

(4)陶瓷材料。

陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高温力学性能，与金属的亲和力小，不易与金属产生粘结，并且化学稳定性好。因此，陶瓷刀具可以加工传统刀具难以加工或根本不能加工的超硬材料。陶瓷刀具有Al2O3基和Si3N4基两大类，加入各种碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等可改善其性能，还可通过颗粒、晶须、相变、微裂纹和几种增韧机理的协同作用提高其断裂韧性[7-9]。

目前，国产的一些晶须增韧陶瓷、梯度功能陶瓷等产品已达到国外同类刀片的性能，有的还优于国外。陶瓷刀具使用的主要原料氧化铝、氧化硅等在地壳中含量丰富，对节省贵重金属也具有重要的意义。陶瓷刀具主要应用于难加工材料的高速加工。国际上已经将陶瓷材料刀具视为进一步提高生产率的最有希望的刀具之一[10-11]。

刀具涂层的最新进展

在相对较软的刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜(如TiAlN、TiC、TiN、Al2O3等)而形成的涂层刀具，是切削刀具发展的一次革命。涂层刀具与未涂层刀具相比，具有明显的优越性：显著降低摩擦系数，改善刀具表面的摩擦学性能和排屑能力；显著提高耐磨性和抗冲击韧性，改善刀具的切削性能，提高加工效率和刀具寿命；提高刀具表面抗氧化性能，使刀具可以承受更高的切削热，有利于提高切削速度及加工效率，并扩大了干切削的应用范围。在先进制造业中，80%以上的硬质合金刀具及高性能高速钢刀具都采用了表面涂层技术，而CNC机床上所用的切削刀具90%以上是涂层刀具[2-5]。

刀具涂层技术自从问世以来，对刀具技术的改善和加工技术起到了越来越重要的作用，已经成为现代刀具的标志。涂层刀具是通过在韧性较好的硬质合金基体或高速钢基体上，涂覆一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而获得的，使刀具性能发生了巨大的变化。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等，其中TiC的硬度比TiN高，抗磨损性能更好。对硬质合金，一般采用化学气相沉积法(CVD)，层积温度为1000℃；而对高速钢刀具，一般采用物理气相沉积法(PVD)，层积温度在500℃左右[2]。

随着涂层工艺的日益成熟和不断发展，从开始的单一涂层，进入到开发多元、多层、梯度、纳米涂层的新阶段。就目前PVD技术的发展状况，涂层薄膜结构大体可以分为单一涂层、复合涂层、梯度涂层、多层涂层、纳米多层涂层、纳米复合结构涂层[3]。

复合涂层是由各种不同功能或特性的涂层薄膜组成的结构，也称为复合涂层结构膜，其典型涂层为目前的硬涂层加软涂层，每层薄膜各具不同的特征，从而使涂层具有更好的综合性能[12-14]。

梯度涂层是指涂层成分沿着薄膜生长方向逐步变化，这种变化可以是化合物各元素比例的变化，如TiAlCN中Ti、Al含量的变化，也可以由一种化合物逐渐过渡到另一种化合物，如CrN逐渐过渡到CBC碳基涂层[15]。

多层涂层由多种性能各异的薄膜叠加而成，每层膜化学组成基本恒定。目前在实际应用中多有2种不同膜组成，由于所采用的工艺存在差异，各膜层的尺寸也不尽相同，通常由十几层薄膜组成，每层薄膜尺寸大于几十纳米，最具代表性的有AlN+TiN、TiAlN+TiN涂层等。与单层涂层相比，多层涂层可有效改善涂层组织状况，抑制粗大晶粒组织生长[16]。

纳米多层涂层结构与多层涂层类似，只是各层薄膜的尺寸为纳米数量级，又可称为超显微结构。理论研究证实在纳米调制周期内(几纳米至几十纳米)，与传统的单层膜或普通多层膜相比，此类薄膜具有超硬度、超模量效应，其显微硬度预计可以超过40GPa，并且在相当高的温度下，薄膜仍可保留非常高的硬度。

正因为涂层刀具既有硬度很高、化学稳定性好、摩擦系数小的表层，不易产生扩散磨损，同时又有基体的韧性，因而切削力、切削温度都较低，能够显著提高刀具的切削性能。因此,涂层刀具已成为现代切削刀具的主流，西方工业发达国家使用的涂层刀具占可转位刀片的比例已由20世纪80年代的26%上升到目前的90%，新型数控机床所用的刀具中80%左右是涂层刀具。瑞典山特维克可乐满和美国肯纳金属公司的涂层刀片的比例已达85%以上；美国数控机床上使用的硬质合金涂层刀片的比例为80%；瑞典和德国车削用的涂层刀具都在70%以上[3,15]。我国涂层刀具起步晚，但进步快,其涂层网点遍布全国。有不少城市都有自己的涂层中心，并承接对外加工业务。我国从1970年代初就开始进行CVD涂层技术研究，80年代中期，我国的CVD涂层技术就已经进入实用化水平，其工艺水平也达到国际水平。总体而言，国内CVD涂层技术水平与国际水平相差不大。但我国1980年初才开始研究PVD涂层技术，目前国外刀具PVD涂层技术已发展到第四代，而国内还处于第二代水平，且仍以单层TiN涂层为主[16]。

刀具结构的最新进展

当前刀具结构的变革正朝着可转位、多功能、专用复合刀具和模块式方向发展，刀具结构不断创新[5]。

立铣刀采用变螺旋角的设计或者刀槽采用不等分的设计，能减小精密切削中的振动，提高表面质量；高速钢立铣刀的大前角设计明显降低了切削力，改善了排屑，在精密加工中能改善表面的完整性；硬质合金刀具的整体化使小直径刀具的刚度显著提高，甚至复杂刀具如齿轮、螺纹刀具等也采用整体硬质合金制造；整体硬质合金立铣刀采取端齿中一刃过中心设计，使立铣刀功能扩大，不用预钻孔，在一定深度范围内可实现直接向下切削。

钻头的工作条件比较差，而排屑是人们最关心的问题，所以一直在设法改进。群钻是比较典型的，但是其刃磨比较复杂；德国的Guehring公司研制了RT型钻头，其抛物线形槽增加了芯厚，加大了槽的面积；采用S型钻尖的麻花钻具有很好的定心性，能显著减小钻削轴向力，改善排屑断屑状况。

复合刀具淡化了传统的车、铣、镗、钻和螺纹加工等不同切削工艺的界限，能在一次装夹中对复杂零件进行多工序的集中加工，以减少换刀次数，节省换刀时间，还可减少刀具的数量和库存量，有利于管理和降低制造成本。较常见复合刀具有多功能车刀、铣刀，还有镗铣刀、钻-铣螺纹-倒角等各种多功能刀具。美国肯纳公司的多功能车刀可完成车外圆、端面和镗孔等工作。在CIMT2001上,德国Gun-ther公司展出的车、钻刀可在实心材料上钻平底孔、镗孔、车端面、车外圆，可将工时缩短40%。Emuge公司的螺纹铣刀,一次走刀可完成钻底孔、倒角和铣螺纹工序。日本三菱公司开发的Octacot多功能铣刀可安装八角形刀片或圆刀片，在加工中心上完成铣平面、沟槽、台阶、倒角、轮廓加工和斜面等多种加工[2，5，17-18]。

可转位刀具发展的一个重要方面是刀片断屑槽型的开发，山特维克可乐满推出的R、M和F等新槽型系列(钢材粗加工、半精加工和精加工相应采用PR、PM和PF槽型；切不锈钢时用MR、MM和MF槽型；切铸件和有色金属用KR、KM和KF的槽型)以及伊斯卡以“霸王刀”为典型的槽型设计都独树一帜。这些刀片大多是三维曲面槽型，断屑范围宽，适应性好。

结束语

随着制造技术的全球化，制造业的竞争也日趋激烈。高速切削作为先进制造技术的一项全新的共性基础技术，已经成为现代切削加工技术的重要发展方向。先进刀具在机械加工中起到了越来越重要的作用，选择合理的刀具材料、涂层及几何参数将是实现高效切削加工的关键。因此，刀具作为切削加工工艺系统中最活跃的因素已经成为实现高速切削加工的必要条件。

参考文献[1]艾兴.高速切削加工研究新进展.第九届切削与先进制造技术学术会议论文摘要集,2007.[2]邓建新，赵军.数控刀具材料选用手册.北京：机械工业出版社,2005.[3]艾兴.高速切削加工技术.北京：国防工业出版社,2003.[4]翁世修，吴振华.机械制造技术基础.上海：上海交通大学出版社,1999.[5]太原市金属切削刀具协会.金属切削实用刀具技术.北京:机械工业出版社,2004.[6]白清顺，姚英学，Zhang G,等.聚晶金刚石(PCD)刀具发展综述.工具技术，2002，36(3):7-10.[7]胥锴,刘徽平,杨天雪.陶瓷刀具材料及其发展前景.稀有金属与硬质合金,2009(3):57-60.[8]张荣波,许崇海,冯曰美,等.陶瓷刀具材料近期研究进展.机械工程师,2008(3):55-58.[9]张福豹,谢国如.陶瓷刀具在高速切削加工中的应用.机械工程与自动化,2009(12):196-197.[10]岑向东,谢国如.新型陶瓷刀具的研究.现代机械,2009(4):3-5.[11]景秀并,林滨,张琪,等.用金属陶瓷刀具加工淬硬钢薄壁件切削参数优化.组合机床与自动化加工技术，2009(4):30-35.[12] Fox-Rabinovicha G S,Weatherlya GC,Dodonovb A I,etal.Nano-crystalline filteredarc deposited(FAD)TiAlN PVD coatings forhigh-speed machining applications.Surface andCoatings Technology,2004,177-178:800-811.[13] Ninga L,Veldhuisa S C,YamamotobK.Investigation of wear behavior and chipformation for cutting tools with nano-multilayeredTiAlCrN/NbN PVD coating.International Journalof Machine Tools &Manufacture,2008,48:656-665.[14] Yoon S Y,Yoon S Y,Chung W S,etal.Impact-wear behaviors of TiN and Ti–Al–N coatings on AISI D2 steel and WC–Cosubstrates.Surface and Coatings Technology,2004,177-178:645-650.[15]梁伟，王先.现代刀具涂层技术及发展趋势.桂林航天工业高等专科学校学报,2008(1)：17-19.[16]赵晓燕.对我国刀具涂层技术现状及发展趋势的认识.科技经济市场,2009(9):27-29.[17]肖曙红,张柏霖,李志英.高速机床主轴/刀具联结的设计.机械工艺师，2000(3):8-10.[18]徐进.刀具结构创新是实现高效加工的有效途径之一.广东轻工职业技术学院学报,2008(7):7-10.(end)

刀具最大利润率耐用度的可行性探讨

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。

参考文献

[1]王宝友,崔丽华.陶瓷刀具的发展与应用[J].工具材料,2001,35:3-7 [2]熊 继.超细TiCN金属陶瓷的制备及性能[J].粉末冶金技术,2003,21(2):92-95 [3]贾佐诚,陈飞雄,吴诚.硬质合金新进展[J].粉末冶金工业,2010,20(3):52-55 [4] Xin Deng,Mechanical Properties of a hybrid cemented carbide composite[J].Refractory Metals and Hard Materials.2001,19:547-552 [5]周建华.国内外新型复合硬质合金材料的发展动态[J].超硬材料工程, 2009,21(2):33-39 [6] Kang wantrakool S, shinohara,K.,Recent advances in tungsten-based hardmetal [J].Journal of chemistry Enginering of Japan, 2001, 34:1486-1492 [7] 叶伟昌.超硬硬质合金发展得新动态[J].产品信息.2002,2:66-69 [8] 庞俊忠,王敏杰,李国和.高速切削淬硬钢的研究进展[J].中国机械工程(增),2006,17,421-425 [9]闫建新,李在元.粉末高速钢的研究进展[J].硬质合金,2010,27(5):316-320 [10]Belyanchikov,L.N.New high-nitrogen corrosion-resistant tool and high-speed steels[J].Russian Metallurgy(Metally),2008(8)：761 [11]Giménez S,Zubizarreta C,Trabadelo V and Iturriza I.Sintering behaviour and microstructure development of T42 powder metallurgy high speed steel under different processing conditions[J].Materials Science and Engineering,2008,480(1-2):130-142