第三节 选择合理的切削条件
?刀具材料
?刀具几何参数
?切削用量
?切削液
一、工件材料的切削加工性
1.切削加工性的概念和衡量指标
切削加工性是指工件材料被切削加工的难
易程度。
一、工件材料的切削加工性
1.切削加工性的概念和衡量指标
标准一 用刀具寿命来衡量
在相同的切削条件下, 使用同一型号 （ 最
好是同一把 ） 刀具, 在同一磨钝标准 （ 例如
VB = 0.3 mm） 下, 切削两种不同的工件材料,
刀具寿命高的比寿命低的切削加工性好 。
一、工件材料的切削加工性
1.切削加工性的概念和衡量指标
标准二 用切削速度来衡量
在刀具寿命相同的条件下, 允许切削速度
高的工件材料, 其切削加工性能好 。
一、工件材料的切削加工性
标准二 用切削速度来衡量
为统一标准起见, 取正火状态下的 45钢作基准
材料, 刀具寿命为 60 min,这时的切削速度为基准
（ 写作 (vc 60) j ）, 而将其它材料的 (vc 60)与
其相比, 这个比值 Kr称为相对加工性,
jc
c
r v
v
K )(
60
60
?
请看表 3-6
一、工件材料的切削加工性
标准三 用已加工表面的表面质量来衡量
精加工时，常以已加工表面质量作为衡量
切削加工性的指标，容易获得良好已加工表
面质量的，其加工性就好，反之就差。
一, 工件材料的切削加工性能
2.工件材料的物理力学性能对切削加
工性的影响
2.工件材料的物理力学性能对切削加工性的影响
（ 1）硬度和强度
（ 2）塑性和韧性
（ 3）导热系数
（ 4） 其它物理力学性能：如线性膨胀系数
3.改善 切削加工性的途径
（ 1） 热处理方法
（ 2） 调整材料的化学成分
二、刀具材料
1.对刀具材料的要求
(1) 高的硬度和耐磨性；
(2) 足够的强度和韧性；
(3) 高的耐热性（指高温下保持硬度、耐磨
性、强度和韧性的性能
(4) 良好的冷加工工艺性、热加工（热处理、
表面处理、锻造、铸造等）工艺性；
(5) 经济性。
二、刀具材料
常用的刀具材料有,
碳素工具钢 切削金属的性能较差, 切削刃
合金工具钢 锋利, 可加工木材, 橡胶, 塑料 。
高速钢 生产中用的最多,
硬质合金 最广 。
陶瓷 强度低, 脆性大, 成本高,
金刚石 仅用于某些有限的场合 。
立方氮化硼
二、刀具材料
2.高速钢
高速钢是一种 合金工具钢,具有一定
的硬度（ 63 HRC ～ 70 HRC） 和耐磨性，
有较高的耐热性，在切削温度高达
500℃ ～ 600℃ 时尚能切削。
2.高速钢
高速钢是强度和韧性最好的
刀具材料, 适于加工从有色金
属到高温合金的范围广泛的金
属材料 。
2.高速钢
高速钢的冷加工工艺性特别
好, 在热处理前, 高速钢可以象
一般中碳钢一样的进行各种加工；
热处理后, 高速钢刀具可以磨出
锋利的切削刃 。
2.高速钢
正是由于高速钢具有足够的强度,
硬度, 耐热性和耐磨性, 具有特别好
的冷加工工艺性, 磨削加工工艺性和
较好的热加工工艺性, 所以, 在钻头,
丝锥, 拉刀, 齿轮刀具, 成形刀具等
复杂刀具制造中, 高速钢仍占主导地
位 。
2.高速钢
请看,P107 表 3-7
（ 1） 通用高速钢,
典型牌号,W18Cr4V
W6Mo5Cr4V2
2.高速钢
（ 2） 高性能高速钢,
高性能高速钢是在通用高速钢的成
分中, 增加碳含量形成高碳高速钢,
增加碳化钒含量形成高钒高速钢,
或者添加钴, 铝等元素形成钴高速
钢, 铝高速钢, 目的是为了提高高
速钢的耐热性和耐磨性 。
2.高速钢
（ 1） 通用高速钢,
典型牌号,W18Cr4V 和 W6Mo5Cr4V2
（ 2） 高性能高速钢,
（ 3） 粉末冶金高速钢,
2.高速钢
（ 1） 通用高速钢,
典型牌号,W18Cr4V 和 W6Mo5Cr4V2
（ 2） 高性能高速钢,
（ 3） 粉末冶金高速钢,
（ 4） 高速钢涂层,
3.硬质合金
硬质合金是由高硬度的难熔
金属碳化物 （ 如 WC,TiC,TaC、
NbC等 ） 和金属粘结剂 （ 如 Co、
Ni等 ） 用粉末冶金方法制成的
一种刀具材料 。
3.硬质合金
硬质合金的硬度, 耐磨性, 耐
热性都很高 。
常 用 硬 质 合 金 的 硬 度 为 89
HRA ～ 93 HRA,比高速钢 （ 83
HRA ～ 86.6 HRA） 高 得 多, 在
800℃ ～ 1000℃ 时还能切削, 所以
硬质合金的耐热性能比高速钢好 。
3.硬质合金
在刀具寿命相同的条件下, 硬
质合金的切削速度比高速钢的可
提高 2～ 10倍, 可达 100 m / min以
上 。
3.硬质合金
但硬质合金的强度和韧性比高
速钢差得多, 使用时要注意, 硬
质合金刀具不能承受大的振动和
冲击, 也不能承受大的热冲击 。
3.硬质合金
硬质合金的冷加工性和热加工性
都很差 。
硬质合金由于具有高硬度, 高耐
热性和高耐磨性, 加工性能优良,
而且 生产成本较低, 所以, 使用极
其广泛 。 主要用于制造如车刀, 刨
刀, 铣刀, 深孔钻, 铰刀等简单刀
具 。
3.硬质合金
请看书 P109 表 3-8
(1) 钨钴类硬质合金,
钨钴类硬质合金的国标代号是 YG，
相当于 ISO标准的 K类 。
（ Wc+Co）
3.硬质合金
(1) 钨钴类硬质合金,
YG类具有较高的抗弯强度和韧
性, 所以 适用于加工铸铁, 也适用
于加工有色金属和非金属材料 。 此
外, YG类硬质合金还适用于加工
钛合金和不锈钢 。
3.硬质合金
（ 2） 钨钛钴类硬质合金,
钨钛钴类硬质合金的代号为 YT，
相当于 ISO标准的 P类 。
（ WC＋ TiC+Co）
YT类硬质合金适用于 在中高切
削速度下加工钢料 。
3.硬质合金
(3)钨钛钽 （ 铌 ） 钴类硬质合金,
钨钛钽 （ 铌 ） 钴类硬质合金的代
号为 YW,相当于 ISO标准的 M类 。
（ WC＋ TiC+TaC(NbC)+Co）
3.硬质合金
(3)钨钛钽 （ 铌 ） 钴类硬质合金,
YW类硬质合金兼有 YG类和 YT
类的优点, 具有硬度高, 耐热性好
和强度高, 韧性好的特点, 既可加
工钢材, 也可加工铸铁和有色金属,
故被称为通用硬质合金 。
3.硬质合金
(3)钨钛钽 （ 铌 ） 钴类硬质合金,
YW类硬质合金主要用于耐热钢,
高锰钢, 不锈钢等难加工材料 。
YW1适用于精加工, YW2 适用于
粗加工 。 YW类硬质合金成本高,
使用受限 。
3.硬质合金
(4) 碳化钛基硬质合金,
碳化钛基硬质合金的国标代号
为 YN,以 TiC为主要成分, 以 Ni、
Mo作为粘结剂 。
3.硬质合金
(4) 碳化钛基硬质合金,
TiC基硬质合金的特点是硬度更
高 。 TiC基硬质合金的硬度已经达
到 93 HRA,接近陶瓷的水平 。
因而, TiC基硬质合金的刀具寿命
比 WC基硬质合金高 。
3.硬质合金
(4) 碳化钛基硬质合金,
TiC基硬质合金可加工钢, 也可加
工铸铁 。 但是, TiC基硬质合金的
抗弯强度和韧性不如 WC基硬质合金,
因此不适于重载荷切削及断续切削,
只适用于精加工 。
4.其他刀具材料
(1) 陶瓷
（ 2） 金刚石
（ 3） 立方氮化硼
三、刀具几何参数的合理选择
1.前角的选择
1）前角的功用
2）合理前角的选择
2.后角的选择
1）后角的功用
2）后角的选择 取决于切削厚度
或进给量的大小
3,主偏角的选择
1）主偏角功用
2）主偏角的选择
取决于工艺系统
的刚度的大小
4,刃倾角的选择
1）刃倾角功用
控制切屑
流出的方向
影响刀头的强度
影响刀刃的
锋利程度度
影响轴向力和
径向力的大小
4,刃倾角的选择
2）刃倾角的选择
第四节 磨削
?磨削是一种精加工方法。
?尺寸精度可达 IT5～ IT6。
?表面粗糙度能达到 0.8～ 0.08,
一、砂轮特性及其选择
1,砂轮
主要起切削作用
主要起粘接作用
主要起容屑和冷却作用
2,砂轮的特性
2,砂轮的特性
1）砂轮的磨料
磨
料
氧化物
碳化物
超硬磨料
棕刚玉
白刚玉
络刚玉
黑色碳化硅
绿色碳化硅
碳化硼
人造金刚石
立方氮化硼
磨削碳钢、合金钢、
通用高速钢
磨削硬铸铁、硬质
合金、非铁金属
磨削硬脆材料、硬
质合金、宝石、高
温合金
取决于工件材料的硬度
2,砂轮的特性
2）砂轮硬度
由结合剂的强度和数量决定
工件材料软 —— 硬砂轮
工件材料硬 —— 软砂轮
选择原则,
2,砂轮的特性
3）磨料粒度
取决于加工表面的粗糙度
磨粒
微粉 <63μm
磨料
2,砂轮的特性
3）砂轮粒度
取决于加工表面的粗糙度的要求
选择原则,
加工表面粗糙度值越大 → 选用越粗的磨料
加工表面粗糙度值越小 → 选用越细的磨料
2,砂轮的特性
4）砂轮的结合剂
结
合
剂
陶瓷结合剂
树脂结合剂
橡胶结合剂
取决于磨削速度
价格便宜，耐酸、耐
碱，用的最多，使用
90%以上
VC>35m/s
2,砂轮的特性
5）砂轮的组织
取决于容屑空间
选择原则,
一般选用中等组织号的砂轮。
3,砂轮的型号、代号、标记和尺寸
形状 — 尺寸 — 磨料 — 粒度号 — 硬度 — 组织号 — 结合
剂 — 最高线速度
形状
例,P300× 30× 75WA60L6V35
外径×厚度×内径
白刚玉
粒度号
硬度
组织号
结合剂
最高
线速度
二、磨削运动及磨削用量
常用的磨削方法,
外圆磨削
平面磨削
内圆磨削
成型磨削
无心外圆磨削
二、磨削运动及磨削用量
1,磨削的主运动
1000
oo ndv ??
?
?
c
m / s
2,工件的切向进给运动
VW m / s 或 m/min
3,工件轴向进给运动
fa mm/ r 或 mm/st
4,径向进给量
fr mm
三、磨削过程
1.砂轮工作表面的形貌特征
1）磨粒在砂轮工作表面上是
随机分布的；
2）每一颗磨粒的形状和大小
都是不规则的。
三、磨削过程
1.砂轮工作表面的形貌特征
三、磨削过程
2,磨屑的形成过程
2）多颗磨粒的切削过程
1）单颗磨粒的切削过程
滑擦 — 刻划 — 切削
3,磨削力和磨削功率
1）磨削力的主要特征及磨削阶段
切向力 Fc
径向力 Fp
轴向力 Fa
★
磨削的三个阶段,
光磨阶段,
稳磨阶段,
初磨阶段,
3,磨削力和磨削功率
2）磨削力和磨削功率的计算
磨削力 Fp
磨削功率 Pm
KBZF,P 70fC ??
370 10C p ??? KBZP,m
（ N）
（ KW）
B
ff
Z
rav w1000
??
单位砂轮宽度
的材料切除率
3,磨削力和磨削功率
3）砂轮的钝化和修整
KBZF,P 70fC ??
四、高效磨削方法简介
1,高速磨削
2,强力磨削
3,砂带磨削
?刀具材料
?刀具几何参数
?切削用量
?切削液
一、工件材料的切削加工性
1.切削加工性的概念和衡量指标
切削加工性是指工件材料被切削加工的难
易程度。
一、工件材料的切削加工性
1.切削加工性的概念和衡量指标
标准一 用刀具寿命来衡量
在相同的切削条件下, 使用同一型号 （ 最
好是同一把 ） 刀具, 在同一磨钝标准 （ 例如
VB = 0.3 mm） 下, 切削两种不同的工件材料,
刀具寿命高的比寿命低的切削加工性好 。
一、工件材料的切削加工性
1.切削加工性的概念和衡量指标
标准二 用切削速度来衡量
在刀具寿命相同的条件下, 允许切削速度
高的工件材料, 其切削加工性能好 。
一、工件材料的切削加工性
标准二 用切削速度来衡量
为统一标准起见, 取正火状态下的 45钢作基准
材料, 刀具寿命为 60 min,这时的切削速度为基准
（ 写作 (vc 60) j ）, 而将其它材料的 (vc 60)与
其相比, 这个比值 Kr称为相对加工性,
jc
c
r v
v
K )(
60
60
?
请看表 3-6
一、工件材料的切削加工性
标准三 用已加工表面的表面质量来衡量
精加工时，常以已加工表面质量作为衡量
切削加工性的指标，容易获得良好已加工表
面质量的，其加工性就好，反之就差。
一, 工件材料的切削加工性能
2.工件材料的物理力学性能对切削加
工性的影响
2.工件材料的物理力学性能对切削加工性的影响
（ 1）硬度和强度
（ 2）塑性和韧性
（ 3）导热系数
（ 4） 其它物理力学性能：如线性膨胀系数
3.改善 切削加工性的途径
（ 1） 热处理方法
（ 2） 调整材料的化学成分
二、刀具材料
1.对刀具材料的要求
(1) 高的硬度和耐磨性；
(2) 足够的强度和韧性；
(3) 高的耐热性（指高温下保持硬度、耐磨
性、强度和韧性的性能
(4) 良好的冷加工工艺性、热加工（热处理、
表面处理、锻造、铸造等）工艺性；
(5) 经济性。
二、刀具材料
常用的刀具材料有,
碳素工具钢 切削金属的性能较差, 切削刃
合金工具钢 锋利, 可加工木材, 橡胶, 塑料 。
高速钢 生产中用的最多,
硬质合金 最广 。
陶瓷 强度低, 脆性大, 成本高,
金刚石 仅用于某些有限的场合 。
立方氮化硼
二、刀具材料
2.高速钢
高速钢是一种 合金工具钢,具有一定
的硬度（ 63 HRC ～ 70 HRC） 和耐磨性，
有较高的耐热性，在切削温度高达
500℃ ～ 600℃ 时尚能切削。
2.高速钢
高速钢是强度和韧性最好的
刀具材料, 适于加工从有色金
属到高温合金的范围广泛的金
属材料 。
2.高速钢
高速钢的冷加工工艺性特别
好, 在热处理前, 高速钢可以象
一般中碳钢一样的进行各种加工；
热处理后, 高速钢刀具可以磨出
锋利的切削刃 。
2.高速钢
正是由于高速钢具有足够的强度,
硬度, 耐热性和耐磨性, 具有特别好
的冷加工工艺性, 磨削加工工艺性和
较好的热加工工艺性, 所以, 在钻头,
丝锥, 拉刀, 齿轮刀具, 成形刀具等
复杂刀具制造中, 高速钢仍占主导地
位 。
2.高速钢
请看,P107 表 3-7
（ 1） 通用高速钢,
典型牌号,W18Cr4V
W6Mo5Cr4V2
2.高速钢
（ 2） 高性能高速钢,
高性能高速钢是在通用高速钢的成
分中, 增加碳含量形成高碳高速钢,
增加碳化钒含量形成高钒高速钢,
或者添加钴, 铝等元素形成钴高速
钢, 铝高速钢, 目的是为了提高高
速钢的耐热性和耐磨性 。
2.高速钢
（ 1） 通用高速钢,
典型牌号,W18Cr4V 和 W6Mo5Cr4V2
（ 2） 高性能高速钢,
（ 3） 粉末冶金高速钢,
2.高速钢
（ 1） 通用高速钢,
典型牌号,W18Cr4V 和 W6Mo5Cr4V2
（ 2） 高性能高速钢,
（ 3） 粉末冶金高速钢,
（ 4） 高速钢涂层,
3.硬质合金
硬质合金是由高硬度的难熔
金属碳化物 （ 如 WC,TiC,TaC、
NbC等 ） 和金属粘结剂 （ 如 Co、
Ni等 ） 用粉末冶金方法制成的
一种刀具材料 。
3.硬质合金
硬质合金的硬度, 耐磨性, 耐
热性都很高 。
常 用 硬 质 合 金 的 硬 度 为 89
HRA ～ 93 HRA,比高速钢 （ 83
HRA ～ 86.6 HRA） 高 得 多, 在
800℃ ～ 1000℃ 时还能切削, 所以
硬质合金的耐热性能比高速钢好 。
3.硬质合金
在刀具寿命相同的条件下, 硬
质合金的切削速度比高速钢的可
提高 2～ 10倍, 可达 100 m / min以
上 。
3.硬质合金
但硬质合金的强度和韧性比高
速钢差得多, 使用时要注意, 硬
质合金刀具不能承受大的振动和
冲击, 也不能承受大的热冲击 。
3.硬质合金
硬质合金的冷加工性和热加工性
都很差 。
硬质合金由于具有高硬度, 高耐
热性和高耐磨性, 加工性能优良,
而且 生产成本较低, 所以, 使用极
其广泛 。 主要用于制造如车刀, 刨
刀, 铣刀, 深孔钻, 铰刀等简单刀
具 。
3.硬质合金
请看书 P109 表 3-8
(1) 钨钴类硬质合金,
钨钴类硬质合金的国标代号是 YG，
相当于 ISO标准的 K类 。
（ Wc+Co）
3.硬质合金
(1) 钨钴类硬质合金,
YG类具有较高的抗弯强度和韧
性, 所以 适用于加工铸铁, 也适用
于加工有色金属和非金属材料 。 此
外, YG类硬质合金还适用于加工
钛合金和不锈钢 。
3.硬质合金
（ 2） 钨钛钴类硬质合金,
钨钛钴类硬质合金的代号为 YT，
相当于 ISO标准的 P类 。
（ WC＋ TiC+Co）
YT类硬质合金适用于 在中高切
削速度下加工钢料 。
3.硬质合金
(3)钨钛钽 （ 铌 ） 钴类硬质合金,
钨钛钽 （ 铌 ） 钴类硬质合金的代
号为 YW,相当于 ISO标准的 M类 。
（ WC＋ TiC+TaC(NbC)+Co）
3.硬质合金
(3)钨钛钽 （ 铌 ） 钴类硬质合金,
YW类硬质合金兼有 YG类和 YT
类的优点, 具有硬度高, 耐热性好
和强度高, 韧性好的特点, 既可加
工钢材, 也可加工铸铁和有色金属,
故被称为通用硬质合金 。
3.硬质合金
(3)钨钛钽 （ 铌 ） 钴类硬质合金,
YW类硬质合金主要用于耐热钢,
高锰钢, 不锈钢等难加工材料 。
YW1适用于精加工, YW2 适用于
粗加工 。 YW类硬质合金成本高,
使用受限 。
3.硬质合金
(4) 碳化钛基硬质合金,
碳化钛基硬质合金的国标代号
为 YN,以 TiC为主要成分, 以 Ni、
Mo作为粘结剂 。
3.硬质合金
(4) 碳化钛基硬质合金,
TiC基硬质合金的特点是硬度更
高 。 TiC基硬质合金的硬度已经达
到 93 HRA,接近陶瓷的水平 。
因而, TiC基硬质合金的刀具寿命
比 WC基硬质合金高 。
3.硬质合金
(4) 碳化钛基硬质合金,
TiC基硬质合金可加工钢, 也可加
工铸铁 。 但是, TiC基硬质合金的
抗弯强度和韧性不如 WC基硬质合金,
因此不适于重载荷切削及断续切削,
只适用于精加工 。
4.其他刀具材料
(1) 陶瓷
（ 2） 金刚石
（ 3） 立方氮化硼
三、刀具几何参数的合理选择
1.前角的选择
1）前角的功用
2）合理前角的选择
2.后角的选择
1）后角的功用
2）后角的选择 取决于切削厚度
或进给量的大小
3,主偏角的选择
1）主偏角功用
2）主偏角的选择
取决于工艺系统
的刚度的大小
4,刃倾角的选择
1）刃倾角功用
控制切屑
流出的方向
影响刀头的强度
影响刀刃的
锋利程度度
影响轴向力和
径向力的大小
4,刃倾角的选择
2）刃倾角的选择
第四节 磨削
?磨削是一种精加工方法。
?尺寸精度可达 IT5～ IT6。
?表面粗糙度能达到 0.8～ 0.08,
一、砂轮特性及其选择
1,砂轮
主要起切削作用
主要起粘接作用
主要起容屑和冷却作用
2,砂轮的特性
2,砂轮的特性
1）砂轮的磨料
磨
料
氧化物
碳化物
超硬磨料
棕刚玉
白刚玉
络刚玉
黑色碳化硅
绿色碳化硅
碳化硼
人造金刚石
立方氮化硼
磨削碳钢、合金钢、
通用高速钢
磨削硬铸铁、硬质
合金、非铁金属
磨削硬脆材料、硬
质合金、宝石、高
温合金
取决于工件材料的硬度
2,砂轮的特性
2）砂轮硬度
由结合剂的强度和数量决定
工件材料软 —— 硬砂轮
工件材料硬 —— 软砂轮
选择原则,
2,砂轮的特性
3）磨料粒度
取决于加工表面的粗糙度
磨粒
微粉 <63μm
磨料
2,砂轮的特性
3）砂轮粒度
取决于加工表面的粗糙度的要求
选择原则,
加工表面粗糙度值越大 → 选用越粗的磨料
加工表面粗糙度值越小 → 选用越细的磨料
2,砂轮的特性
4）砂轮的结合剂
结
合
剂
陶瓷结合剂
树脂结合剂
橡胶结合剂
取决于磨削速度
价格便宜，耐酸、耐
碱，用的最多，使用
90%以上
VC>35m/s
2,砂轮的特性
5）砂轮的组织
取决于容屑空间
选择原则,
一般选用中等组织号的砂轮。
3,砂轮的型号、代号、标记和尺寸
形状 — 尺寸 — 磨料 — 粒度号 — 硬度 — 组织号 — 结合
剂 — 最高线速度
形状
例,P300× 30× 75WA60L6V35
外径×厚度×内径
白刚玉
粒度号
硬度
组织号
结合剂
最高
线速度
二、磨削运动及磨削用量
常用的磨削方法,
外圆磨削
平面磨削
内圆磨削
成型磨削
无心外圆磨削
二、磨削运动及磨削用量
1,磨削的主运动
1000
oo ndv ??
?
?
c
m / s
2,工件的切向进给运动
VW m / s 或 m/min
3,工件轴向进给运动
fa mm/ r 或 mm/st
4,径向进给量
fr mm
三、磨削过程
1.砂轮工作表面的形貌特征
1）磨粒在砂轮工作表面上是
随机分布的；
2）每一颗磨粒的形状和大小
都是不规则的。
三、磨削过程
1.砂轮工作表面的形貌特征
三、磨削过程
2,磨屑的形成过程
2）多颗磨粒的切削过程
1）单颗磨粒的切削过程
滑擦 — 刻划 — 切削
3,磨削力和磨削功率
1）磨削力的主要特征及磨削阶段
切向力 Fc
径向力 Fp
轴向力 Fa
★
磨削的三个阶段,
光磨阶段,
稳磨阶段,
初磨阶段,
3,磨削力和磨削功率
2）磨削力和磨削功率的计算
磨削力 Fp
磨削功率 Pm
KBZF,P 70fC ??
370 10C p ??? KBZP,m
（ N）
（ KW）
B
ff
Z
rav w1000
??
单位砂轮宽度
的材料切除率
3,磨削力和磨削功率
3）砂轮的钝化和修整
KBZF,P 70fC ??
四、高效磨削方法简介
1,高速磨削
2,强力磨削
3,砂带磨削
