第一篇：刀具材料的現狀

刀具材料的現狀與運用

俗話說好鋼用在刀刃上，由此可以看出材料對刀具有著重要的影響，20世紀刀具材料大發展歷史時期——各種難加工材料出現和應用，先進制造系統、高速切削、超精密加工、綠色制造發展和付諸實現，對刀具提出了全新要求，令刀具品種、類型、數量和性能均比過去有了長足發展。刀具材料與工件雙方交替發展和相互促進，成為切削技術不斷向前發展的歷史規律。在未來，刀具材料必將面臨工件材料性能提高、加工批量加大和制造精度提升的更嚴峻挑戰。材料科學的進步，推動了刀具材料的發展；而刀具材料的發展，應考慮原材料資源的制約。新品種的出現，新舊品種各自所占比重的變化以及它們之間相互競爭和相互補充的格局，將成為未來刀具材料發展的新特點。下面就談談現代新型材料及其應用 一 高速鋼

在現代切削加工中，高速鋼的性能已不夠先進，但因其穩定性好，能接受成形加工，目前在刀具材料總消耗量中高速鋼刀具仍占到40%。傳統的普通高速鋼以鎢系的Wl8Cr4V和鎢鉬系的W6Mo5Cr4V2為代表。所有的高速鋼中，鉻含量均保持在3.5%～4.5%，它是增大高速鋼淬透性的主要元素。而如若釩含量分類增加，鋼的耐磨性將隨之提高，但會使刀具接受刃磨困難，且脆性增加。鋁元素在鋼中能生成AL2O3、AlN；且起釘扎作用，阻止位錯，從而提高了材料的硬度和強度。

加入鈷元素后，可形成超硬高速鋼，鈷不形成碳化物，但能提高淬火溫度，增強二次硬化效果，提高高溫硬度。中國缺鈷資源，鈷價昂貴，因而研制了無鈷或少鈷的超硬高速鋼——它們的性能都能達到M42的水平。可以說，中國在發展無鈷、少鈷超硬高速鋼方面，做出了很大貢獻。值得一提的是，用粉末冶金方法制造高速鋼，可減少有害雜質，有利于消除碳化物偏析，提高鋼的硬度和韌性。粉末高速鋼的切能性能優于熔煉高速鋼，國內也掌握這方面的技術。今后，中國應發展和使用性能優良的鎢鉬系或鉬鎢系高速鋼，少用鎢系高速鋼以節約W；發展和使用無鈷和少鈷超硬（高性能）高速鋼，盡量不用高鈷高速鋼（如M42，HSP-15）。中國已大量使用涂層高速鋼刀具，亦已掌握涂層工藝，但粉末合金高速鋼刀具尚屬空白。在工業先進國家，粉末冶金高速鋼刀具已占高速鋼總量的10%，因其性能優越，可有效提高刀具壽命和設備利用率，所以盡管這種刀具的價格較貴，仍能在總體上降低加工成本。近年，國內個別鋼廠和工具廠已能制造粉末冶金高速鋼，如能保證質量且性能穩定，應推薦機械制造廠采用。筆者認為，中國應大力研制粉末冶金高速鋼。二 硬質合金

硬質合金是碳化物（WC、TIC等）的粉末冶金制品，新型硬質合金有下列6種。①添加TaC和NbC的硬質合金：添加后能有效地提高常溫硬度、高溫強度和高溫硬度，細化晶粒，提高抗擴散和抗氧化的能力。此外，還能增強抗塑性變形的能力。

②細晶粒和超細晶粒硬質合金：晶粒細化后可提高合金的硬度和耐磨性，適當增加鈷含量后還可提高抗彎強度。普通刀具牌號和合金平均晶粒尺寸為2～3mm，細晶粒合金為1～2mm，亞微細晶粒合金為0.5～1mm，超細晶粒合金為0.5mm以下。我國硬質合金刀具已達細晶粒和亞微細晶粒的水平。

③TiC基和Ti（C，N）基硬質合金金屬陶瓷：在YT，YG，YW合金中，WC是主要成分，并以Co為黏結劑；TiC基合金則以TiC為主要成分，不含或少含WC，以Ni-Mo作黏結劑。

④添加稀土元素的硬質合金：添加少量稀土元素，可有效提高合金的韌性和抗彎強度，耐磨性亦有一定提高。這類合金最適于粗加工刀具牌號，亦可用于半精加工牌號；在礦山工具、頂錘、拉絲模用硬質合金中亦有廣闊發展前景。我國稀土元素資源豐富，在硬質合金中添加稀土的研究有所領先。P，M，K類合金都已研制出添加稀土的牌號。

⑤表面涂層硬質合金：涂層硬質合金的表面硬度和耐磨性完全反映TiC等涂層材料自身的性能，故可提高刀具壽命和加工效率，降低切削力，提高已加工表面質量。近20年來，涂層硬質合金刀具有了很大發展，在工業先進國家已在可轉位刀具中占50%～60%以上。

⑥梯度硬質合金：這是近年來發展起來的新品種，各層成分可根據需要加以調節。綜述可知，各種硬質合金全都在提高水平，擴大其使用范圍。在21世紀中，硬質合金刀具材料將重點在兩方面發展：一是細化晶粒，提高韌性與抗彎強度，從而擴大應用，進一步代替高速鋼刀具。將晶粒尺寸達到納米級，抗彎強度可達到2.5～3.0GPa以上。二是發展金屬陶瓷，用TiC和Ti（C，N）代替WC，以節約W資源；用Ni和Mo代替Co，節約Co資源。現在的問題是，金屬陶瓷的韌性尚遜于WC基硬質合金，在這方面要加強研究，爭取突破。三 陶瓷

陶瓷刀具材料分為3類：氧化鋁基陶瓷；氮化硅基陶瓷；復合氮化硅——氧化鋁陶瓷。陶瓷的高溫性能優于硬質合金，故適用于高速切削。Al2O3基和Si3N4基復合陶瓷都適合切削淬硬鋼、高硬鑄鐵及一般鑄鐵；Al2O3基復合陶瓷亦能有效地切削未淬硬鋼料，而Si3N4基陶瓷切削一般鋼材時磨損迅速。

陶瓷的硬度稍高于硬質合金，但其脆性很大，韌性不足，可加工性很差，故應用受到限制。今后的發展方向在于增韌，用細化原料的粒度，添加ZrO2、TiB2或SiC晶須等方法，可在一定程度上提高陶瓷材料的韌性。四 超硬刀具材料

超硬材料是指金剛石和立方氮化硼（CBN），它們的硬度比其他刀具材料高出好幾倍。金剛石是自然界中最硬的物質，CBN的硬度僅次于金剛石。近年來，超硬刀具材料發展迅速。

金剛石刀具材料分為5類：天然金剛石（ND）；人造聚晶金剛石（PCD）和人造單晶金剛石；人造聚晶金剛石復合片（PCD/CC）；金剛石薄膜涂層刀具（CD）；金剛石厚膜刀具（FCD）。ND的結晶各向異性，在進行刀磨的使用時必須選擇適宜的方向。人造金剛石各向同性，其硬度低于ND，但強度與韌性高于ND。

金剛石刀具能夠有效地加工非鐵金屬材料和非金屬材料，如銅、鎢等有色金屬及其合金、陶瓷、硬質合金、各種纖維和顆粒加強復合材料、塑料、橡膠、石墨、玻璃和木材等，但金剛石忌切鋼鐵及其他鐵族金屬。

TFD綜合性能很好，兼有天然金剛石和人造聚晶金剛石的優點，與基底結合牢固，便于

多次重磨，故有良好應用價值和發展前景。CBN的制造方法與PCD或PCD/CC相似。以六方氮化硼為原料，經高溫高壓制成聚晶CBN或復合片CBN/CC。CBN主要用于加工淬硬鋼、高硬鑄鐵及其他硬金屬與非金屬材料。

可以預見，金剛石刀具在21世紀將有大發展，它除了不能加工鋼鐵和鐵族金屬以外，在非鐵金屬和非金屬材料的加工方面，有非常優越的應用價值。如汽車工業中的鋁硅活塞和航空航天工業中的有色金屬精密零件的加工都離不開金剛石刀具。筆者認為，今后人造單晶金則石刀具和CD、TFD金剛石鍍膜（涂層）刀具將有較大發展。

近年，CBN的制造工有了改進，成本有所降低；同時，通過改硬質相和黏結相的配比和黏結材料的種，使其韌性顯著提高。近年，在汽剎轂（灰鑄）和冶金工輥（淬硬和高硬）的加工，得到了廣泛應用。我相信，CBN刀具將有大發展，到21世紀末，可能將替代相當數量的硬質合金刀具和陶瓷刀具，成為應用最廣的刀具材料之一。從技術角度說，CBN應改進在加工一般硬度和中硬材時效果不顯著的缺陷。

近年來還出現了一種嶄新的超硬刀具材料。用磁控濺射法在高速或硬質合金刀具上可沉積氮化碳（CxNy）薄膜，根據體彈模量計算，它能達到甚至超過金剛石的硬度。其他性能也與金剛石十分相似。在高速刀具（如麻花鉆）上涂覆這種薄膜來加工鋼件，刀具命比涂前可提高8～10倍。在硬質合金刀片涂覆亦有一定的效果，但不如高速刀具顯著。因此，CxNy涂層刀具也是未來刀具的重要展方向。

現在，高速鋼和硬質合金仍用得最多兩種刀具材料，但硬質合金占比已擴大到60％。可以看到，經過半個世紀“攻城掠地”，硬質合金竟然占領了如此廣闊陣地，應該也當初人們始料不及。但它仍不能滿足現代高硬度工件材料超精密加工要求，于在20世紀30年代出現了氧化鋁陶瓷，后來又有氮化硅陶瓷。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剛石，它們硬度明顯高于其它刀具材料。陶瓷硬度稍高于硬質合金，但其韌性和可加工性則又遜于硬質合金。

參考文獻

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[5] 《刀具制造工藝基礎》傅水根主編，清華大學出版社出版，03年第1次印刷

第二篇：先進刀具技術現狀分析及發展趨勢

先進刀具技術現狀分析及發展趨勢

鋼市低迷不改 鋼鐵原材料市場延續弱勢1-8月份桐廬蜂產品原料抽檢合格率100%為戶外而生 耳神探險者ER151幾大優勢遼寧山推開展道路機械產品專項培訓(圖)十二五天津節能減排綜合工作實施方案解析濰柴控股集團動能公司進入“高考月”進口葡萄酒：超越價格與跟風的競爭贏創決定將美白炭黑產能提至2.2萬噸廣東LED出口遭“圍剿”2月19日綏芬河開元經貿氯化鉀行情動態新能源車將減免購置稅 政府補貼改為直減2012中國水性木器涂料現場涂裝大賽結果揭曉外國朋友考察福鼎茶業生產先進技術2013匯堅國際·太湖國際裝備制造業博覽會周五開幕7月16日湖北天舜化工磷酸一銨產銷動態央視新址修幕墻大換裝8月21日鋁業市場新聞簡要寧波市智慧物流專項扶持政策出臺

進入21世紀以來，隨著制造技術的全球化趨勢，制造業的競爭也越來越激烈。在由機床、刀具、夾具和工件組成的切削加工工藝系統中，刀具是最活躍的因素。因此在高速加工技術廣泛應用于生產的今天，高性能刀具越來越受到重視并大量取代傳統刀具。雖然高性能刀具與傳統刀具相比價格昂貴，甚至是傳統刀具的10倍，但是使用高性能刀具仍然可以有效地降低生產成本[1]。

刀具材料、幾何參數及其結構是高性能刀具設計制造最重要的關鍵技術。目前，先進刀具發展迅速，各種專用高性能刀具不斷推陳出新。在刀具材料方面，超細晶粒硬質合金刀具和超硬材料刀具獲得了廣泛運用；在涂層方面，多層梯度復合涂層和高強度耐熱納米涂層也得到了長足的發展，并在航空航天、汽車船舶等領域得到應用；在刀具結構方面，將朝可轉位、多功能、專用復合刀具和模塊式方向發展。

刀具材料的最新進展

近年來，世界各工業發達國家都在致力于開發與高速、高效、高質切削加工相匹配的先進切削刀具材料[2]。刀具材料對刀具壽命、加工效率、加工質量和加工成本等影響很大。刀具切削時要承受高壓、高溫、摩擦、沖擊和振動等作用，因此刀具材料必須具備如下一些基本性能：硬度高，即刀具材料的硬度必須高于被加工材料；高的強度和韌性，刀具切削部分的材料在切削時要受到很大的切削力和沖擊力，因此刀具材料必須要有足夠的強度和韌性；耐磨性和耐熱性好，一般來說，刀具材料硬度越高，耐磨性也就越好，同時刀具的耐磨性和耐熱性有著密切的關系；導熱性好，導熱性越好，就能降低切削部分的溫度，從而減輕刀具磨損；工藝性和經濟性好[3-5]。

(1)新型高速鋼。

高速鋼(HSS)是加入了W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具鋼。雖然目前可供使用的刀具材料品種較多，但由于高速鋼在強度、韌性、熱硬性、工藝性，特別是鋒利性(刀尖半徑可達12~15μm)等方面具有優良的綜合性能，因此在切削某些難加工材料以及在復雜刀具(尤其是切齒刀具、拉刀和立銑刀等)制造中仍占有較大比重[6]。

(2)新型細晶粒和超細晶粒硬質合金。

硬質合金是高硬度、難熔的金屬化合物(主要是WC，TiC等，又稱為高溫碳化物)微米級的粉末，用鈷或鎳等金屬做粘結劑燒結成的粉末冶金制品。硬質合金是當前切削領域中應用最廣泛的切削刀具材料，切削效率大約為高速鋼的5~10倍。全世界硬質合金的產量增長極快，新材料、新牌號的硬質合金刀具不斷出現，在全部刀具中的比重越來越大。但其工藝性差，用于復雜刀具尚受到很大的限制。

細晶粒(1～0.5μm)和超細晶粒(小于0.5μm)硬質合金材料及整體硬質合金刀具的開發，使硬質合金的抗彎強度大大提高，可替代高速鋼用于制造小規模鉆頭、立銑刀、絲錐等量大面廣的通用刀具，其切削速度和刀具壽命遠超過高速鋼。整體硬質合金刀具的使用可使原來采用高速鋼的大部分應用領域的切削效率顯著提高。為提高硬質合金的韌性，通常采取增加Co含量的方法，由此引起的硬度降低現在可通過細化晶粒得到補償，并可使硬質合金的抗彎強度提高到4.3GPa，已達到并超過普通高速鋼的抗彎強度。細晶粒硬質合金的另一優點是刀具刃口鋒利，尤其適合高速切削粘而韌的材料[5]。

(3)超硬刀具。

所謂超硬刀具材料是指人造金剛石和立方氮化硼，以及用這些粉末與結合劑燒結而成的聚金剛石和聚晶立方氮化硼。由于超硬刀具具有比硬質合金更優良的耐磨性，能夠適應更高的切削速度，已成為高速切削的主要刀具材料，更為重要的是能夠滿足難加工材料的切削需要。因此超硬刀具材料已經在整個切削加工領域中起到越來越重要的作用。

金剛石是碳的同素異形體，分為天然金剛石和人造金剛石(PCD)兩種。PCD是在高溫、高壓和催化劑作用下，由石墨轉化而成的。金剛石刀具具有極高的硬度和耐磨性，擁有鋒利的切削刃和良好的導熱性能，同時PCD刀具與有色金屬和非金屬材料間的親和力很小，在加工過程中不易在刀尖上產生積屑瘤。目前，PCD刀具主要運用在以下兩個方面[2,5]：a.難加工有色金屬及其合金，如用PCD刀具加工硅鋁合金時，刀具壽命可達硬質合金的50~200倍；b.難加工非金屬材料，PCD刀具非常適合于石材、硬質碳、碳纖維增強塑料和人造板材等難加工非金屬材料的加工[6]。因此，可以說金剛石刀具是精密加工有色金屬及其合金、陶瓷、玻璃、木材等非金屬材料最佳的刀具。

但是金剛石的熱穩定性較低，切削溫度超過700~800℃時，就會完全失去其硬度。另外，金剛石中的碳和鐵具有很強的親和力，在高溫高壓下，鐵原子與碳原子發生相互作用，導致金剛石石墨化，從而使刀具極容易發生磨損。因此，金剛石刀具一般不用來加工鋼鐵等材料。

繼美國GE公司于1957年首次合成立方氮化硼之后，在高溫高壓條件下將立方氮化硼聚合在硬質合金上，得到了復合結構的立方氮化硼(CBN)刀片。CBN刀具有聚晶燒結塊和復合刀片兩種，能在較高切削速度下加工淬硬鋼及鑄鐵，以車代磨，并可高速切削部分高溫合金，加工精度高，表面粗糙度相當低，而且立方氮化硼還適宜加工各種淬硬鋼、Ni基、Fe基及其他一些耐磨、耐蝕的熱噴涂(焊)件材料，釩鈦鑄鐵、冷硬鑄鐵等耐磨類鑄鐵，鈦合金材料等[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溫力學性能，與金屬的親和力小，不易與金屬產生粘結，并且化學穩定性好。因此，陶瓷刀具可以加工傳統刀具難以加工或根本不能加工的超硬材料。陶瓷刀具有Al2O3基和Si3N4基兩大類，加入各種碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等可改善其性能，還可通過顆粒、晶須、相變、微裂紋和幾種增韌機理的協同作用提高其斷裂韌性[7-9]。

目前，國產的一些晶須增韌陶瓷、梯度功能陶瓷等產品已達到國外同類刀片的性能，有的還優于國外。陶瓷刀具使用的主要原料氧化鋁、氧化硅等在地殼中含量豐富，對節省貴重金屬也具有重要的意義。陶瓷刀具主要應用于難加工材料的高速加工。國際上已經將陶瓷材料刀具視為進一步提高生產率的最有希望的刀具之一[10-11]。

刀具涂層的最新進展

在相對較軟的刀具基體上涂覆一層或多層硬度高、耐磨性好的金屬或非金屬化合物薄膜(如TiAlN、TiC、TiN、Al2O3等)而形成的涂層刀具，是切削刀具發展的一次革命。涂層刀具與未涂層刀具相比，具有明顯的優越性：顯著降低摩擦系數，改善刀具表面的摩擦學性能和排屑能力；顯著提高耐磨性和抗沖擊韌性，改善刀具的切削性能，提高加工效率和刀具壽命；提高刀具表面抗氧化性能，使刀具可以承受更高的切削熱，有利于提高切削速度及加工效率，并擴大了干切削的應用范圍。在先進制造業中，80%以上的硬質合金刀具及高性能高速鋼刀具都采用了表面涂層技術，而CNC機床上所用的切削刀具90%以上是涂層刀具[2-5]。

刀具涂層技術自從問世以來，對刀具技術的改善和加工技術起到了越來越重要的作用，已經成為現代刀具的標志。涂層刀具是通過在韌性較好的硬質合金基體或高速鋼基體上，涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而獲得的，使刀具性能發生了巨大的變化。常用的涂層材料有TiC、TiN、Al2O3等，其中TiC的硬度比TiN高，抗磨損性能更好。對硬質合金，一般采用化學氣相沉積法(CVD)，層積溫度為1000℃；而對高速鋼刀具，一般采用物理氣相沉積法(PVD)，層積溫度在500℃左右[2]。

隨著涂層工藝的日益成熟和不斷發展，從開始的單一涂層，進入到開發多元、多層、梯度、納米涂層的新階段。就目前PVD技術的發展狀況，涂層薄膜結構大體可以分為單一涂層、復合涂層、梯度涂層、多層涂層、納米多層涂層、納米復合結構涂層[3]。

復合涂層是由各種不同功能或特性的涂層薄膜組成的結構，也稱為復合涂層結構膜，其典型涂層為目前的硬涂層加軟涂層，每層薄膜各具不同的特征，從而使涂層具有更好的綜合性能[12-14]。

梯度涂層是指涂層成分沿著薄膜生長方向逐步變化，這種變化可以是化合物各元素比例的變化，如TiAlCN中Ti、Al含量的變化，也可以由一種化合物逐漸過渡到另一種化合物，如CrN逐漸過渡到CBC碳基涂層[15]。

多層涂層由多種性能各異的薄膜疊加而成，每層膜化學組成基本恒定。目前在實際應用中多有2種不同膜組成，由于所采用的工藝存在差異，各膜層的尺寸也不盡相同，通常由十幾層薄膜組成，每層薄膜尺寸大于幾十納米，最具代表性的有AlN+TiN、TiAlN+TiN涂層等。與單層涂層相比，多層涂層可有效改善涂層組織狀況，抑制粗大晶粒組織生長[16]。

納米多層涂層結構與多層涂層類似，只是各層薄膜的尺寸為納米數量級，又可稱為超顯微結構。理論研究證實在納米調制周期內(幾納米至幾十納米)，與傳統的單層膜或普通多層膜相比，此類薄膜具有超硬度、超模量效應，其顯微硬度預計可以超過40GPa，并且在相當高的溫度下，薄膜仍可保留非常高的硬度。

正因為涂層刀具既有硬度很高、化學穩定性好、摩擦系數小的表層，不易產生擴散磨損，同時又有基體的韌性，因而切削力、切削溫度都較低，能夠顯著提高刀具的切削性能。因此,涂層刀具已成為現代切削刀具的主流，西方工業發達國家使用的涂層刀具占可轉位刀片的比例已由20世紀80年代的26%上升到目前的90%，新型數控機床所用的刀具中80%左右是涂層刀具。瑞典山特維克可樂滿和美國肯納金屬公司的涂層刀片的比例已達85%以上；美國數控機床上使用的硬質合金涂層刀片的比例為80%；瑞典和德國車削用的涂層刀具都在70%以上[3,15]。我國涂層刀具起步晚，但進步快,其涂層網點遍布全國。有不少城市都有自己的涂層中心，并承接對外加工業務。我國從1970年代初就開始進行CVD涂層技術研究，80年代中期，我國的CVD涂層技術就已經進入實用化水平，其工藝水平也達到國際水平。總體而言，國內CVD涂層技術水平與國際水平相差不大。但我國1980年初才開始研究PVD涂層技術，目前國外刀具PVD涂層技術已發展到第四代，而國內還處于第二代水平，且仍以單層TiN涂層為主[16]。

刀具結構的最新進展

當前刀具結構的變革正朝著可轉位、多功能、專用復合刀具和模塊式方向發展，刀具結構不斷創新[5]。

立銑刀采用變螺旋角的設計或者刀槽采用不等分的設計，能減小精密切削中的振動，提高表面質量；高速鋼立銑刀的大前角設計明顯降低了切削力，改善了排屑，在精密加工中能改善表面的完整性；硬質合金刀具的整體化使小直徑刀具的剛度顯著提高，甚至復雜刀具如齒輪、螺紋刀具等也采用整體硬質合金制造；整體硬質合金立銑刀采取端齒中一刃過中心設計，使立銑刀功能擴大，不用預鉆孔，在一定深度范圍內可實現直接向下切削。

鉆頭的工作條件比較差，而排屑是人們最關心的問題，所以一直在設法改進。群鉆是比較典型的，但是其刃磨比較復雜；德國的Guehring公司研制了RT型鉆頭，其拋物線形槽增加了芯厚，加大了槽的面積；采用S型鉆尖的麻花鉆具有很好的定心性，能顯著減小鉆削軸向力，改善排屑斷屑狀況。

復合刀具淡化了傳統的車、銑、鏜、鉆和螺紋加工等不同切削工藝的界限，能在一次裝夾中對復雜零件進行多工序的集中加工，以減少換刀次數，節省換刀時間，還可減少刀具的數量和庫存量，有利于管理和降低制造成本。較常見復合刀具有多功能車刀、銑刀，還有鏜銑刀、鉆-銑螺紋-倒角等各種多功能刀具。美國肯納公司的多功能車刀可完成車外圓、端面和鏜孔等工作。在CIMT2001上,德國Gun-ther公司展出的車、鉆刀可在實心材料上鉆平底孔、鏜孔、車端面、車外圓，可將工時縮短40%。Emuge公司的螺紋銑刀,一次走刀可完成鉆底孔、倒角和銑螺紋工序。日本三菱公司開發的Octacot多功能銑刀可安裝八角形刀片或圓刀片，在加工中心上完成銑平面、溝槽、臺階、倒角、輪廓加工和斜面等多種加工[2，5，17-18]。

可轉位刀具發展的一個重要方面是刀片斷屑槽型的開發，山特維克可樂滿推出的R、M和F等新槽型系列(鋼材粗加工、半精加工和精加工相應采用PR、PM和PF槽型；切不銹鋼時用MR、MM和MF槽型；切鑄件和有色金屬用KR、KM和KF的槽型)以及伊斯卡以“霸王刀”為典型的槽型設計都獨樹一幟。這些刀片大多是三維曲面槽型，斷屑范圍寬，適應性好。

結束語

隨著制造技術的全球化，制造業的競爭也日趨激烈。高速切削作為先進制造技術的一項全新的共性基礎技術，已經成為現代切削加工技術的重要發展方向。先進刀具在機械加工中起到了越來越重要的作用，選擇合理的刀具材料、涂層及幾何參數將是實現高效切削加工的關鍵。因此，刀具作為切削加工工藝系統中最活躍的因素已經成為實現高速切削加工的必要條件。

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刀具最大利潤率耐用度的可行性探討

第三篇：刀具試題

《金屬切削原理與刀具》試題（1）

一、填空題（每題2分，共20分）

1．刀具材料的種類很多，常用的金屬材料有

、、；非金屬材料有

、等。

2．刀具的幾何角度中，常用的角度有

、、、、和

六個。

3．切削用量要素包括

、、三個。

4．由于工件材料和切削條件的不同，所以切削類型有

、、和

四種。

5．刀具的磨損有正常磨損的非正常磨損兩種。其中正常磨損有

、和

三種。

6．工具鋼刀具切削溫度超過

時，金相組織發生變化，硬度明顯下降，失去切削能力而使刀具磨損稱為。

7．加工脆性材料時，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，必須具有

、、和。

9．防止積削瘤形成，切削速度可采用 或。

10．寫出下列材料的常用牌號：碳素工具鋼、、；合金工具鋼

、；高速工具鋼

、。

二、判斷題：（在題末括號內作記號：“√”表示對，“×”表示錯）（每題1分，共20分）

1．鎢鈷類硬質合金（YG）因其韌性、磨削性能和導熱性好，主要用于加工脆性材料，有色金屬及非金屬。

2．刀具壽命的長短、切削效率的高低與刀具材料切削性能的優劣有關。3．安裝在刀架上的外圓車刀切削刃高于工件中心時，使切削時的前角增大，后角減小。4．刀具磨鈍標準VB表中，高速鋼刀具的VB值均大于硬質合金刀具的VB值，所以高速鋼刀具是耐磨損的。5．刀具幾何參數、刀具材料和刀具結構是研究金屬切削刀具的三項基本

容。）

6．由于硬質合金的抗彎強度較低，沖擊韌度差，所取前角應小于高速鋼刀具的合理前角。）7．切屑形成過程是金屬切削層在刀具作用力的擠壓下，沿著與待加工面近似成45°夾角滑移的過程。（）

8．積屑瘤的產生在精加工時要設法避免，但對粗加工有一定的好處。）9．切屑在形成過程中往往塑性和韌性提高，脆性降低，使斷屑形成了內件。）10．一般在切削脆性金屬材料和切削厚度較小的塑性金屬材料時，所發生的磨損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條件，提高刀具壽命，可以增加切削用量，提高生產效率。12．進給力Ff是縱向進給方向的力，又稱軸向力。（13．刀具的磨鈍出現在切削過程中，是刀具在高溫高壓下與工件及切屑產生強烈摩擦，失去正常切削能力的現象。14．所謂前刀面磨損就是形成月牙洼的磨損，一般在切削速度較高，切削厚度較大情況下，加工塑性金屬材料時引起的。15．刀具材料的硬度越高，強度和韌性越低。

16．粗加工磨鈍標準是按正常磨損階段終了時的磨損值來制訂的。17．切削鑄鐵等脆性材料時，切削層首先產生塑性變形，然后產生崩裂的不規則粒狀切屑，稱為崩碎切屑。18．立方氮化硼是一種超硬材料，其硬度略低于人造金剛石，但不能以正常的切削速度切削淬火等硬度較高的材料。19．加工硬化能提高已加工表面的硬度、強度和耐磨性，在某些零件中可改善使用性能。20．當粗加工、強力切削或承沖擊載荷時，要使刀具壽命延長，必須減少刀具摩擦，所以后角應取大些。

三、選擇題（將正確答案填在空格內）（每題2分，共30分）

1．在中等背吃刀量時，容易形成“C”形切屑的車刀卷屑槽宜采用

。（外斜式平行式 內斜式）

2．刀具產生積屑瘤的切削速度大致是在 范圍內。（低速 中速 高速）

3．切削過程中，車刀主偏角κr增大，切削力FP

。（增大 不變 減小）

04．高速鋼刀具切削溫度超過

C時工具材料發生金相變化，使刀具迅速磨損，這種現象稱為 磨損。（300~350 550~600 700~800 擴散 相變 氧化）

5．當切屑變形最大時，切屑與刀具的摩擦也最大，對刀具來說，傳熱不容易的區域是在，其切削溫度也最高。（刀尖附近前刀面 后刀面）

6．在切削金屬材料時，屬于正常磨損中最常見的情況是

磨損。（前刀面 后刀面 前后刀面同時）

7．背吃刀量ap增大一倍時，切削力FC也增大一倍；但當進給量f增大一倍時，切削力FC約增大

倍。（0.5 0.8 1.0）

8．切削用量對刀具壽命的影響，主要是通過切削溫度的高低來影響的，所以影響刀具壽命最大的是

其次是

。（背吃刀量 進給量 切削速度）

9．成形車刀磨損后要刃磨

，鏟齒銑刀磨損后要刃磨

，才能保持其原來要求的廓形精度。（前刀面 后刀面 前、后刀面）

10．一般在中、低速切削塑性金屬材料時，刀具在切屑與工件接觸壓力和切削溫度的作用下會發生

磨損。（磨粒 粘結 擴散）

11．車削時切削熱主要是通過

和

進行傳導的。（切屑 工件

刀具 周圍介質）

12．刀具磨鈍標準通常都按后刀面的磨損值制訂 值的。（月牙洼深度 KT 后刀面 VB 月牙洼深度KB）

13．刀具磨損過程的三個階段中，作為切削加工應用的是

階段。（初期磨損 正常磨損 急劇磨損）

14．車削細長軸類零件時，為了減小徑向力Fp的作用，主偏角κr，采用

角度為宜。（小于30° 30°~45° 大于60°）

15．切削塑性較大的金屬材料時形成 切屑，切削脆性材料時形成 切屑。（帶狀 擠裂 粒狀 崩碎）

四、簡答題：（每題6分，共30分）

1、簡述楔角：

2、簡述刀具壽命：

3、簡述切削用量要素：

4、簡述刀尖角：

5、后角的功用是什么？怎樣合理選擇？

《金屬切削原理與刀具》試題（2）

一、單項選擇題（每小題1分，共15分）

1.切削刃形狀復雜的刀具有（）材料制造較合適。

2.A、硬質合金 B、人造金剛石 C、陶瓷 D、高速鋼 3.切削用量vc、f、ap對切削溫度的影響程度是（）

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.碳鋼精車時宜用牌號為（）的硬質合金作為刀具材料。A、YT5 B、YT30 C、YG3 D、YG8 5.前刀面上（刀——屑間）的磨擦是（）

A、外磨擦 B、內磨擦 C、內磨擦與外磨擦兼有之 D、不一定

6.一般情況，刀具的后角主要根據（）來選擇。

A、切削寬度 B、切削厚度 C、工件材料 D、切削速度

7.切削用量選擇的一般順序是（）A、ap-f-vc B、ap-vc-f C、vc-f-ap D、f-ap-vc 8.車削時為降低表面精糙度，可采用（）的方法進行改善。

A、增大主偏角 B、增大進給量 C、增大副偏角 D、增大刀尖圓弧半徑

9.可轉位車刀（）式的刀片夾固結構所占空間位置最小，故較適合于內孔鏜刀。

A、偏心 B、杠桿 C、楔銷 D、壓板（上壓）10.當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.槍鉆屬于（）。

A、外排屑深孔鉆 B、內排屑深孔鉆 C、噴吸鉆 D、BTA鉆

12.標準齒輪滾刀采用阿基米德滾刀原因是（）

A、理論要求這種滾刀 B、便于制造和測量其齒形 C、可以減少加工齒面的粗糙度 D、修正齒形誤差 13.磨削硬質合金材料時，宜選用（）磨料的砂輪。

A、棕剛玉 B、白剛玉 C、黑碳化硅 D、綠碳化硅 14.齒輪銑刀所加工的齒輪精度較低原因是（）

A、機床精度低 B、加工時分度精度低 C、銑刀采用刀號制 D、制造公差大 15.粗車時，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、多項選擇題（每小題1分，共7分）

1.確定外圓車刀主切削刃空間位置的角度為（）。

A、γo B、αo C、Kr D、λs E、Kr

2.λs=0的內孔車刀車削內孔，當刀尖安裝高于工件中心時，其工作角度與標注角度相比，發生變化為（）

A、γ增大 B、γ

減小 C、α

增大 D、α

減小 E、相等 oeoeoeoe3.加工塑性材料時，（）將使變形減小。

A、高速切削 B、工件材料強度提高 C、刀具前角減小 D、采用切削液 E、切削厚度增大 4.拉刀齒距變化，（）將受變化。

A、齒升量 B、容屑系數 C、拉刀長度 D、同時工作齒數 E、拉削刀

5.（）用鈍以后重磨后刀面。

A、可轉位車刀 B、麻花鉆 C、尖齒成形銑刀 D、拉刀 E、蝸輪滾刀

6.γf>0的鏟齒成形銑刀具有（）特點。

A、可用鏟齒方法加工后刀面 B、銑刀刀齒廓形與工件廓形不一致

C、重磨次數增加，被加工的`工件廓形精度降低 D、適合加工脆性材料 E、標準刀具 7.在拉刀設計過程中應校驗（）

A、拉床拉削力 B、拉刀強度 C、容屑條件 D、拉刀總長度 E、拉刀同時工作齒數

三、填空題（每空1分，共35分）1.楔角（）與（）的夾角

2.YT類硬質合金的主要化學成分是Co、（）和（），其中（）含量越多，硬質合金硬度越高，耐熱性越好，但脆性越大。

3.切屑形成過程實質上是工件材料的（）過程。為了便于測量，切削過程中的變形程度近似可用（）指標來度量。

4.在金屬切削過程中，在（）速度加（）材料時易產生積屑瘤，它將對切削過程帶來一定的影響，故在（）加工時應盡量避免。5.外圓車削時，在刀具6個標注角度中，對切削溫度影響較大的角度是（）和Kr。

6.在工藝系統剛性好的情況下，刀具有磨鈍標準應規定得較（）；精加工時應規定較（）的磨鈍標準。

7.常用的切削液有水溶液、（）和（）三大類。采用硬質合金刀具時，由于（），故一般不使用切削液。

8.使用可轉位車刀生產率較高，原因是由于它減少了（）及（）所需的輔助時間，故特別適合于自動化生產。

9.麻花鉆切削性能最差的部位是在（）處；鉆頭最易磨損部位是在（）處。鉆削加工時軸向力主要是由（）刃產生。

10.主剖面（正交平面）標注角度參考系中三個坐標平面是指（）、（）和（），它們之間關系為（）。

11.在拉刀上開（）槽，可起減小切削寬度，便于切屑清理的作用，一般在拉削（）材料時可以不開該槽。

12.一般在精加工時，對加工表面質量要求高時，刀尖圓弧半徑宜取較（）。13.磨平面和磨內孔時，應比磨外圓時選用粒度較（），硬度較（），組織較（）的砂輪。

14.在加工細長軸類零件時，刀具的刃傾角λs常取為（）值，這是因為λs使（）。

四、解釋（每小題2分，共10分）

1．殘余應力 2．斜角切削及作用 3．切削加工性 4.簡述刀具壽命： 5.簡述切削用量要素

五、簡答題（簡明扼要回答，每小題5分，共15分）

1、普通麻花鉆的主要缺點是什么？如何改進？

2、切削用量中，切削深度（背吃刀量）ap和進給量f對切削力Fc影響有何不同？試分別詳述其影響規律。后角的功用是什么？怎樣合理選擇？

六、作圖題（6分）

試標出圓柱形螺旋齒銑刀的γo、ao、λ給分）

s

和γn、an（不按對應關系標注不

《金屬切削原理與刀具》試題（3）

一、填空題(每空2分，共20分)

1．擴孔鉆既可用作孔的最后加工，也可用作 前的預加工。

2．不同于普通的孔加工，深孔加工的主要問題有三，即：斷屑和排屑、冷卻和潤滑以及。

3．銑削加工時，是主運動。

4．銑削時，切削厚度ac是指。5．尖齒成形銑刀用鈍后重磨。

6．拉刀的前導部起 作用，并可檢查拉前孔是否太小。

7．直齒插齒刀沿其軸線方向往復運動時，切削刃的運動軌跡就象一個直齒漸開線 齒輪的齒面，這個假想的齒輪為。

8．齒輪滾刀加工齒輪時，滾刀的齒形誤差是沿 方向傳遞到工件上去的。9．蝸輪滾刀切削刃切削蝸輪時，模擬著 與蝸輪的嚙合過程。10．蝸輪滾刀采用切向進給方式切削蝸輪，要求機床有專用附件。

二、單選題(在本題的每一小題的備選答案中，只有一個答案是正確的，請把你認為 正確答案的題號，填入題干的括號內。多選不給分。每題2分，共20分)

l．當加工細長的和剛性不足的軸類工件外圓，或同時加工外圓和凸肩端面時，可以采用主偏角Kr()的偏刀。

①=90°

②＜90°

③＞90° ④=45°

2．()硬質合金車刀能消除刃磨或重磨時內應力可能引起的裂紋。

①焊接式

②機夾重磨式

③機夾式可轉位

3．設計一把加工階梯軸零件的可轉位車刀時，應選擇()邊形的刀片。

①三

②四

③五 4．加工一些大直徑的孔，()幾乎是唯一的刀具。

①麻花鉆

②深孔鉆

③餃刀

④鏜刀 5．當工件表面有硬皮時，不宜采用()方式。

①順銑

②逆銑 6．絲錐是用于加工各種()螺紋的標準刀具。

①內

②外

③內、外 7．螺紋銑刀是用銑削方式加工()螺紋的刀具。

①內

②外

③內、外

8．對于螺旋導程角λ。＞5°的右螺旋滾刀，其容屑槽應做成()

①左螺旋

②右螺旋

③直槽 9．漸開線蝸桿的軸向齒形是()

①直線

②曲線

1O．蝸輪滾刀切向進給切削蝸輪的過程中，滾刀與蝸輪的中心距()

①逐漸變大

②逐漸變小

③保持不變

三、簡答題(每題7分，共28分)l．接其用途不同，常用的車刀有哪幾種類型?簡單介紹這幾類率刀的主要用途。

2．簡述標準麻花鉆結構上(特別是切削部分)的主要缺點。

3．當設計的鏟齒成形銑刀切削刃上某處的法向后角αnx＜2°時，有哪些方法可加以改善? 4．柔性自動化加工系統中，刀具管理的任務包括哪幾個方面?

四、問答題(12分)

下圖所示的工件材料為40Cr，拉前孔徑為①拉刀拉削工件時會出觀什么現象?為什么? ②拉刀標準齒的直徑應是多少?(假設δ＝0．01mm)，拉后孔徑為。

五、綜合題(20分)

徑向圓體成形車刀(γf＝15°，αf＝20°)磨損后應重磨何處?重磨應注意什么?請結合示圖回答。

l．重磨前刀面；(5分)

2．保證磨刀圓半徑hc＝ R1sin(γf十αf)，將Ar磨在這個圓的切平面內；(5分)

3．繪圖表示。(10分)

《金屬切削原理與刀具》試題（4）

一、填空（每小題2分，共20分）

1、刀具材料的主要性能有（），普通高速鋼的常用牌號有（）。

2、加工鋼件時應選用什么牌號的硬質合金（），加工鑄鐵件時，應選用什么牌號的硬質合金（）。

3、切削用量包含哪三個要素（）；切屑有幾種基本態（）。

4、常用切削液有哪些類型（），常用切削液的添加劑有哪些（）。

5、標準麻花鉆一般有幾部分構成（），其切削部分有幾個刀面和刀刃構成（）。

二、判斷正誤（每題3分，共15分）

1、刀具材料的硬度越高，強度和韌性越低。（）

2、鎢鈷類硬質合金（YG）因其韌性、磨削性能和導熱性好，主要用于加工脆性材料，有色金屬及非金屬。（）

3、刀具壽命的長短、切削效率的高低與刀具材料切削性能的優劣有關。（）

4、立方氮化硼是一種超硬材料，其硬度略低于人造金剛石，但不能正常的切削速度切削淬火等硬度較高的材料。（）

5、安裝在刀架上的外圓車刀切削刃高于工件中心時，使切削時的前角增大，后角減小。（）

三、回答問題（每小題5分，共20分）

1、主運動與進給運動的區別在哪里？一般進給運動是否都是一個？

2、試從鉸刀結構方面分析使用鉸刀能加工出精度較高和表面粗糙度較小的原因？

3、粗、精切齒和校準齒的刃帶，三者為什么不同？

4、砂輪硬度與磨料硬度有何不同？砂輪硬度對磨削加工有何影響？

5、切削速度對切削溫度有何影響?為什么?

四、計算題（20分）

用硬質合金車刀車削熱軋45號鋼（?b=0.650GPa）,車到幾何角度為?o=150、?r=75、?s=00，選用切下用量ap=2mm、f=0.3mm/r、vc=100mm/min。求：切削力、切削效率pc。

五、作圖并計算（25分）

畫端面車刀的正交平面參考系幾何角度kr=45°、kr＇=15°、γo=10°、λs =6°、αoˊ＝αo =6°并計算出γp、αp、γf、αf將其標注在圖上。

《金屬切削原理與刀具》試題（5）

一、填空題（每空3分，共18分）

1、切削用量和切削層參數包含哪三個要素（）。

2、粗、精加工鋼件和鑄鐵件時，應選用什么牌號的硬質合金（）。

3、刃傾角的作用有哪些（）, 砂輪磨損有那幾種形式()。

4、常用切削液有哪些類型（），常用切削液的添加劑有哪些（）。

二、判斷題（每空3分，共15分）

1、提高表面質量的主要措施是增大刀具的前角與后角。（）

2、銑削用量包含銑削深度、銑削速度、進給量。（）

3、切削深度、進給量、切削速度對切削力影響規律是f>vc>ap。()

4、衡量材料切削加工性的常用指標有刀具耐用度、切削力、切削溫度、相對加

工性

。（）

5、切削加工中使用切削液目的是降低切削溫度、潤滑、沖洗切屑。（）

三、回答問題（每小題5分，共20分）

1、主運動與進給運動的區別在哪里？一般進給運動是否都是一個？

2、刀具材料應具備哪些性能?其硬度、耐磨性、強度之間有什么聯系?

3、主運動的切削速度與合成運動的速度有和區別？

4、試述切削深度、進給量、切削速度對切削溫度有何影響規律?

5、在精加工時為提高表面質量主偏角和進給量應如何選擇？

四、計算題（22分）用YT15硬質合金刀具，縱車?b＝0.588GPa的熱軋鋼外圓，切削速度vc=100m/min,背吃刀量?p＝4mm,進給量f=0.3mm/r。刀具幾何參數?o＝10kr=75,?s=-10000，,r?=2mm。求切削分力FC、FP、Ff。

五、作圖題。（25分）

已知：?r=65、?r＇=

15、?o=15000、?o=?o＇=80、?s=10

0；刀桿的尺寸為25x25x120mm,刀尖距刀桿的左側面的距離為15mm,刀尖在刀桿的頂面內。試畫出車刀切削部分的幾何形狀。

《金屬切削原理與刀具》試題（6）

一、填空（每空3分，共18分）

1、切削用量和切削層參數包含哪三個要素（）。

2、粗、精加工鋼件和鑄鐵件時，應選用什么牌號的硬質合金（）。

3、砂輪磨損有那幾種形式()，刃傾角的作用有（）。

4、刀具正常磨損的形式有（）。

5、切屑形態有（）。

二、判斷題（每空3分，共15分）

1、刀具材料的硬度越高，強度和韌性越低。（）

2、鎢鈷類硬質合金（YG）因其韌性、磨削性能和導熱性好，主要用于加工脆性材料，有

色

金

屬

及

非

金

屬。

（）

3、刀具壽命的長短、切削效率的高低與刀具材料切削性能的優劣有關。（）

4、立方氮化硼是一種超硬材料，其硬度略低于人造金剛石，但不能以正常的切削速度切

削

淬

火

等

硬

度

較

高的材

料。

（）

5、安裝在刀架上的外圓車刀切削刃高于工件中心時，使切削時的前角增大，后

角小

減。

（）

三、回答問題（每小題5分，共20分）

1、高性能高速鋼有幾種?它們的特點是什么?

2、什么叫基面和切削平面？基面和切削平面有何關系？

3、什么是刀具磨損標準?刀具耐用度是如何定義的?

4、刃傾角在哪個平面內度量？

5、刀具材料應具備的性能？

四、計算題（共22分）

用YT14硬質合金刀具，縱車?b＝0.588GPa的熱軋鋼外圓，切削速度vc=100m/min,背吃刀量?p＝2mm,進給量f=0.2mm/r。刀具幾何參數?o＝15kr=75,?s=-10000，,??=2mm。求切削分力FC、FP、Ff。

五、作圖題。（25分）

已知：?r=75、?r＇=

15、?o=20000、?o=?o＇=60、?s=10

0；刀桿的尺寸為25x25x110mm,刀尖距刀桿的左側面的距離為12mm,刀尖在刀桿的頂面內。試畫出車刀切削部分的幾何形狀。

《金屬切削原理與刀具》試題（7）

一、填空（每小題2分，共20分）

1、切削用量和切削層參數包含哪三個要素（）、（）；

2、粗、精加工鋼件和鑄鐵件時，應選用什么牌號的硬質合（）；

3、刀具切削部分材料的性能，必須具有（）、（）、（）和（）。

4、砂輪磨損有那幾種形式()，刃傾角的作用有哪些（）；

二、判斷題：（每小題2分，共20分）

1、當粗加工、強力切削或承沖擊載荷時，要使刀具壽命延長，必須減少刀具摩擦，所以后角應取大些。（）

2、切屑形成過程是金屬切削層在刀具作用力的擠壓下，沿著與待加工面近似成45°夾角滑移的過程。（）

3、切削鑄鐵等脆性材料時，切削層首先產生塑性變形，然后產生崩裂的不規則粒狀切屑，稱為崩碎切屑。（）

4、積屑瘤的產生在精加工時要設法避免，但對粗加工有一定的好處。（）

5、切屑在形成過程中往往塑性和韌性提高，脆性降低，使斷屑形成了內在的有利條件。（）

三、回答問題（每小題5分，共20分）

1、刀具標注角度坐標系和工作角度坐標系有何不同？

2、對刀具切削部分的材料有何要求？目前常用的刀具材料有哪幾類？

3、超硬刀具材料有哪些？各有何特點？各適用在何種場合下？

4、試述切削過程三個變形區的變形特點？

四、計算題（20分）

?r=45鏜削熱軋45號鋼套內孔。用硬質合金車刀YT15，刀具角度γO =15，00鏜桿的材料為45號鋼（?b=0.650GPa）,直徑為φ=20㎜，鏜削時切削用量為aP=3㎜、f=0.2㎜/r、VC=90m/min。求：背向力FP。

五、作圖題（20分）

已知：?r=65、?r＇=

15、?o=

15、?o=?o＇=8000、?s=10

0；刀桿的尺寸為25x25x120mm,刀尖距刀桿的左側面的距離為15mm,刀尖在刀桿的頂面內。試畫出車刀切削部分的幾何形狀。

《金屬切削原理與刀具》試題（8）

一、填空（每小題2分，共20分）

1、涂層硬質合金優點是（），陶瓷刀具材料特點是（）；

2、切削用量和切削層參數包含哪三個要素（）；

3、粗、精加工鋼件和鑄鐵件時，應選用什么牌號的硬質合金（）；

4、砂輪磨損有那幾種形式()，刃傾角的作用有哪些（）；

二、選擇題（每小題2分，共20分）

1、按一般情況下，制做金屬切削刀具時，硬質合金刀具的前角（）高速鋼刀具的前角。

A，大于 B，等于 C，小于 D，平行于

2、刀具的選擇主要取決于工件的結構、材料、加工方法和（）。A，設備 B，加工余量 C，加工精度 D，被加工工件表面的粗糙度

3、在切削平面內測量的車刀角度有（）。A，前角 B，后角 C，鍥角 D，刃傾角

4、粗加工時（）切削液更合適，精加工時（）切削液更合適。A，水 B，低濃度乳化液 C，高濃度乳化液 D，礦物油

5、切斷刀主切削刃太寬，切削時容易產生（）。A，彎曲 B，扭轉 C，刀痕 D，振動

6、在加工內圓弧面時，刀具半徑的選擇應該是（）圓弧半徑。A，大于 B，小于 C，等于 D，大于或等于

7、雙刃鏜刀的好處是（）得到平衡。A，軸向力 B，徑向力 C，扭矩 D，振動力

8、鉆頭安裝不正會將孔（）。A，鉆大 B，鉆偏 C，鉆扁 D，鉆小

9、無論什么刀具，它們的切削部分總是近似地以（）的切削部分為基本狀態。A，外圓車刀 B，鏜刀 C，銑刀 D，鉸刀

10、彈簧夾頭刀柄依靠（）直接或通過彈簧過度套夾持直柄銑刀、鉆頭、鉸刀。A，緊箍力 B，摩擦力 C，頂緊力 D，扭矩

三、回答問題（每小題5分，共20分）

1、衡量切削變形用什么方法？

2、積屑瘤是如何形成的？它對切削過程有何影響？若要避免產生積屑瘤要采取哪些措施？

3、影響切削溫度的主要因素有哪些？如何影響？

4、切削液有何作用？有哪些種類？

四、計算題（20分）鏜削熱軋45號鋼套內孔。用硬質合金車刀YT15，刀具角度γO =15，?r=4

500鏜桿的材料為45號鋼（?b=0.650GPa）,直徑為φ=20㎜，刀桿在機床上的安裝伸出長度L=60㎜。鏜削時切削用量為aP=2㎜、f=0.3㎜/r、VC=80m/min。求：背向力FP

五、作圖題（20分）

已知：?r=

45、?r＇=

15、?o=

15、?o=?o＇=8000、?s=-10

0；刀桿的尺寸為25x25x120mm,刀尖距刀桿的左側面的距離為15mm,刀尖在刀桿的頂面內。試畫出車刀切削部分的幾何形狀。

《金屬切削原理與刀具》試題（9）

一、填空：（每空1分，共22分）

1、刀夾角?r=180—（）、刀尖角?r在（）內度量、楔角?o在（）

0內度量。

2、外圓車刀切削部分由（）面、（）刃和（）尖組成。

3、高速鋼與硬質合金相比，強度高韌性好的是（）材料，硬度高、脆性大的是（）材料。

4、在切削用量三要素中，對刀具耐用度影響最大的是（）、對切削力影響最大的是（）。

5、在切削過程中速度最高、消耗功率最多的運動是（）、車外圓時切削速度（）。

6、在金屬切削過程中，一般衡量切削變形的方法有（）。

7、在硬質合金中，YG類一般用于加工（）、YT類硬質合金一般用于加工（），而YW類硬質合金它的加工范圍為（）。

8、在切削過程中，當系統剛性不足時為避免引起振動，刀具的前角與主偏角應如何選擇（）。

二、判斷正誤：（每空一分，共計5分，對的劃∨、錯的劃×）

1、高速鋼刀具急劇磨損的主要原因是相變磨損（）。

2、刀具耐用度是指一把新刀從開始切削到達到報廢為止說經歷的總的切削時間（）。

3、積屑瘤是來自于工件與刀具兩方面材料在前刀面上的堆積（）。

4、在車削外圓時三個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，對切削溫度影響最大的是切削深度切削速度vc（）。

三、單選題（每小題2分，共計6分）

ap，其次才是

1、在主剖面內度量的角度是（）。A、主偏角?r B、刃傾角?s C、前角?o D、副后角?/o

2、在加工塑性材料時，常產生的切屑是（）。

A、帶狀切屑 B、崩碎切屑

3、切削力主要來源于（）

A、第一變形區 B、第二、三變形區的擠壓與摩擦力

C、前刀面與切屑的摩擦力 D、三個變形區的變形抗力與摩擦力

四、回答問題（每一小題5分，積計10分）

砂輪的硬度與砂輪磨料的硬度有何區別？在粗磨時若工件材料的硬度比較高，砂輪的硬度應如何選擇？

五、標注刀具幾何角度（每小題5分，共計10分）

六、計算題（15分）

用硬質合金車刀車削中碳鋼，車刀幾何角度為?o=

10、?r=75、?s=0，選用

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

=0.92,求主切削力Fc和切削功率Pc

七、圖示刀具幾何角度（20分）

已知外圓車刀的幾何角度?r=75、?r=

5、?o=

15、?o=?o=

10、?s=15；刀

ooo/oo/尖在刀桿頂面內，且刀尖距刀桿左側面15mm，刀桿截面為25×25。試畫出刀具切削部分的幾何形狀。

《金屬切削原理與刀具》試題（10）

一、填空（每小題2分，共20分）

1、切削用量包含哪三個要素（），切削層參數包含哪三個要素（）；

2、粗、精加工鋼件時，應選用硬質合金的牌號為（），粗、精加工鑄鐵件時，應選用硬質合金的牌號為（）；

3、主運動的切削速度（）,合成運動的速度（）；

4、涂層硬質合金優點是（），陶瓷刀具材料特點是（）；

5、第一變形區主要變形形式為（），影響表面粗糙度的主要因素為（）；

二、判斷題（每空3分，共15分）

1、一般在切削脆性金屬材料和切削厚度較小的塑性金屬材料時，所發生的磨損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條件，提高刀具壽命，可以增加切削用量，提高生產效率。（）

3、進給力Ff是縱向進給方向的力，又稱軸向力。（）

4、刀具的磨鈍出現在切削過程中，是刀具在高溫高壓下與工件及切屑產生強烈摩擦，失去正常切削能力的現象。（）

5、所謂前刀面磨損就是形成月牙洼的磨損，一般在切削速度較高，切削厚度較大情況下，加工塑性金屬材料時引起的。（）

三、回答問題（每小題5分，共20分）

1、刀具材料應具備哪些性能?其硬度、耐磨性、強度之間有什么聯系？

2、什么叫基面和切削平面？基面和切削平面有何關系？

3、試述形成積屑瘤后有何利弊?如何控制?

4、粗切齒、精和校準齒的刃帶，三者為什么不同？

5、成型車刀的特點是什么？成型車刀為什么要進行截形設？

四、計算題（20分）

車外圓（工件材料為

?b＝0.588GPa的熱軋鋼），用YT15硬質合金車刀；切

?p＝4mm,進給量f=0.3mm/r。刀具幾何參數?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、作圖題。（25分）已知：?r=750、?r＇=

10、?o=2000、?o=?o＇=60、?s=10

0；刀桿的尺寸為25x25x120mm,刀尖距刀桿的左側面的距離為15mm,刀尖與刀桿的頂面同高。試用作圖法畫出車刀切削部分的幾何形狀。

《金屬切削原理與刀具》試題（答 案）

試卷1

一、填空題

1．工具鋼、高速鋼、硬質合金 ；金剛石、立方氮化硼 2．前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角、副后角 3．切削深度、進給量、切削速度

4．帶狀切屑、節狀切屑、粒狀切屑、崩碎狀切屑

5．前刀面磨損、后刀面磨損、前后刀面同時磨損 6．200度

相變磨損

7．刀尖；較小的前角、較小的后角

8．高的硬度、良好的強度和韌性、良好的耐磨性、良好的工藝性及經濟性。9．高速 ； 低速

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

二、判斷題

1√ 2√

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

三、選擇題

1．外斜式

2．中速

3．減小

4．550~600 相變

5． 前刀面

6．前后刀面同時

7．0.8

8．切削速度

進給量

9． 前刀面

前刀面

10．擴散

11．切屑刀具

12．后刀面 VB 13．正常磨損

14．大于60°

15．帶狀

崩碎

四、簡答題

1、楔角就是，前刀面與后刀面的夾角，其大小由前角和后角來決定。

2、刀具壽命是指，刀具從開始使用到報廢為止所經歷的切削加工時間。

3、切削用量主要包括：切削速度，進給量，背吃刀量三要素。

4、刀尖角就是指在基面內測量主切削刃與副切削刃的夾角。

5、后角主要影響刀具后面與加工表面的摩擦、加工精度、刀具刃口強度和耐用度。

精加工時，為防止擠壓摩擦，應選用較大的后角；粗加工時，為增加刀頭強度，應選用較小的后角。

試卷2

一、單項選擇題

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、多項選擇題

1、AD

2、BC

3、AE

4、BCD

5、BC

6、AB

7、ABCDE

三、填空題

1、前刀面，后刀面

2、TiC WC

TiC、剪切滑移與擠壓摩擦

變形系數

4、中

塑性

精

5、γo

6、大

小

7、乳化液

切削油

刀具紅硬性

8、更換

刃磨

9、橫刃

刀尖

橫刃、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

背吃刀力減小

四、解釋

1、答、殘余應力指切削過程結束后，殘留在金屬中的應力，表現為拉應力或殘應力。

2、答、斜角切削指切削速度方向與主切削刃不相垂直的切削。作用增大實際切削前角和改變切削的流向。

3、答：切削加工性指工件材料切削加工的難易程度。

4、答：刀具壽命是指一把新刀從開始切削到報廢為止所經歷的切削時間。5.、答：切削用量要素為切削深度、進給量、進給速度

五、簡答題

1、主要缺點：(1)麻花鉆的主切削刃前角分布不合理，外大內小；

(2)主切削刃長度大影響切屑的卷曲；

(3)橫刃前角小而長(4)主切削刃與負切削刃轉角處強度低散熱差。

改進措施：

(1)修磨橫刃(2)修磨過渡刃(3)修磨分屑槽(4)修磨棱邊。

2、影響：因為切削深度增大時切削力成倍增大而進給力增大時切削力只增大 70﹪～80﹪，而切削速度增大對切削力變化較小。

規律：、?p>f.>vc

功用為：

1、影響刀具后面與加工表面的摩擦

2、影響加工精度

3、影響刀具刃口強度和耐用度

后角的選擇：

選擇后角時，主要考慮以下兩方面的因素：加工精度，加工材料

試卷3

一、填空題

1、鉸孔；

2、導向；

3、銑刀繞其軸線轉動；

4、銑刀相鄰刀齒主切削刃的運動軌跡間的垂直距離；

5、后刀面；

6、導向和定心；

7、“產形”齒輪；

8、其基圓柱切平面內的嚙臺線；

9、工作蝸桿；

10、切向刀架

二、選擇題

1、①；

2、③；

3、①；

4、④；

5、①；

6、①；

7、⑤；

8、①；

9、②；

10、②

三、簡答題

1、答：①三類：外圓車刀、端面車刀和切斷車刀；(3分)②用途：外圓車刀——主要用于加工工件的圓柱形或圓錐形外表面，彎頭外圓車刀還可用于車端面和內、外例棱；(2分)端面車刀——專門用于加工工件的端面；(1分)切斷車刀——專門用于切斷工件。(1分)

2、答：主要缺點：

①沿主刃前角變化大，備點切削條件差異大；(2分)②橫刃前角為大負值，且橫刃寬，軸向力大；(2分)③主刃長，切屑寬，卷屑排屑困難；(2分)④韌帶處副后角為零，而該點vc最大，刀尖角εr小，磨損快。(1分)

3、答：改善方法：

①適當增大αf，但αf不宜超過15°～17°，否則將削弱刀齒強度；(2分)②改變工件的安裝位置；(3分)③斜向鏟齒；(1分)④適當修改銑刀的切削刃形狀，但這種方法將使工件形狀發生變化，必須事先征得用戶同意(2分)

4、答：包括五個方面：

①刀具室的控制與管理；(2分)

②刀具的分配與傳輸；(7分)

③刀具的監控；(2分)

④刀具信息的處理；(1分)

⑤刀具標準化。(1分)

四、問答題

答：1．拉削后孔徑收縮，拉削時孔徑擴張。因為拉削的是塑性材料的薄壁

工件（6分）

2．Do（標）＝40.04mm。(6分)

五、綜合題

試卷4

一、填空題

1、硬度、耐磨性、強度和韌性、耐熱性、工藝性能；w18cr4v、w6mo5cr4v2、w14cr4vmnre

2、YT5、YT14、YT15、YT30；YG3、YG6、YG8；

3、?p、f、vc；帶狀、節狀、單元狀、崩碎形；

4、水溶液、乳化液、切削油；油性劑、極壓添加劑、乳化劑、防銹劑。

5、工作部分、頸部、柄部；六面、五刃、四尖構成；

二、判斷題

1√ 2√ 3 × 4 × 5 √

三、解答題

1、答：主運動速度高、消耗的功率多，而進給運動速度低，消耗的功率少；進給運動可以是一個或幾個。

2、答：鉸刀在結構分為切削部分和校準部分，其校準部分就會使被鉸的尺寸和表面粗糙度得到保證。

3、答：初切齒的韌帶最小。校準齒的韌帶為最大，這樣安排一是考慮刃磨，二是尺寸精度的需要。

4、答：砂輪的硬度是指磨粒從砂輪上脫落的難易程度，而磨料的硬度是指磨粒本身的硬度；砂輪的軟硬直接會影響磨削的質量，例如：砂輪會在磨粒鈍化后引起表面燒傷等。

5、答：切削速度對切削溫度影響最大，因為速度提高，散熱基本沒有改善。

四、計算題

Fc=0.89N Pc=1.6kw

試卷5

一、填空題

1、?p、f、vc ； hD、bD、AD

2、YT5 YT30 ；YG3 YG8

3、改變切屑流向，影響刀尖強度，影響切削平穩性；磨粒變鈍、磨粒潰落、表面堵塞；

4、水溶液、乳化液、切削油；油性劑、極壓添加劑、乳化劑、防銹劑。

二、判斷題 × 2 × 3 × 4√ 5 √

三、回答問題

1、答：速度最高，消耗功率最高的運動為主運動；而進給運動是使新的金屬不斷投入切削的運動，而進給運動與主運動相比速度低的多。

2、答：應具備高的硬度，高的強度和較好的韌性，一定的耐磨性和耐熱性和較好的工藝性。一般硬度高，而耐磨性就好，而強度低。

?an3、答：vc＝1000而合成速度為ve?vc?vf

4、答：當切削深度?p增大時，由于散熱條件明顯改善，故對切屑溫度影響最少，當進給量f增大時，散熱條件有所改善，故對切削溫度影響較大，當切削速度vc增大時，散熱條件幾乎沒有改善，故對切削溫度影響最大。他們對切削溫度的影響順序為?p

5、答：主偏角和進給量均應選的小些。

四、計算題

FC＝1859.53N, FP=689.49N,Ff=791.87N。

試卷6

一、填空

1、?p、f、vc；；hD、bD、AD

2、鋼料YT5、YT30；鑄鐵、YG3、YG8；

3、磨粒變鈍、磨粒潰落、表面堵塞；

4、前刀面磨損、后刀面磨損、前后刀面同時磨損；

5、帶狀、節狀、單元狀、崩碎形；

二、判斷

1、√

2、√

3、×

4、×

5、√

三、解答題

1、答：有四種；特點：高碳高速鋼其硬度高、耐磨性和耐熱性好，但強度和韌性略有所下降。高釩高速鋼其耐磨性要好，一般用于切削高強度鋼，但這種鋼的刃磨比普通高速鋼困難；鈷高速鋼其高溫硬度和熱穩定性好。可用于切削高溫合金、不銹鋼的難加工材料；鋁高速鋼其耐熱性和耐磨性好，具有良好的綜合性能，可用于難加工材料的切削。

2、答：基面是過主切削刃上選定點并與切削速度相垂直的平面；切削平面是指過切削刃上選定點與主切削刃相切并垂直于基面的平面；二者相互垂直。

3、答：磨鈍標準是，規定允許刀具磨損量的最大限度。刀具耐用度是指一把新刃磨好的刀具從開始切削至達到磨鈍標準所經過的切削時間。

4、答：刃傾角在切削平面內度量。

5、答：高的硬度和耐磨性、高的強度和較好的韌性、良好的耐熱性及良好的工藝性；

四、計算題 解：FC=651（N）；FP=246（N）；Ff=270（N）

試卷7

一、填空題

ap1、、f、vc；hD、bD、AD

2、鋼料：YT5、YT30；鑄鐵：YG3、YG6；

3、高的硬度、高的強度和韌性、較好的耐磨性、耐熱性和良好的工藝性；

4、磨粒變鈍、磨粒潰落、表面堵塞；；改變切屑的流向、影響刀尖的強度、影響切削的平穩性；

二、判斷題

1、×

2、√

3、√

4、×

5、×

三、簡答題

1、答：刀具標注角度坐標系是以vc而建立的，而工作角度坐標系是以ve建立的。

2、答：高的硬度、高的強度和韌性、較好的耐磨性、耐熱性和良好的工藝性；常用刀具材料是高速鋼和硬質合金。

3、答：人造金剛石立方氮化硼。人造金剛石用于硬質合金、陶瓷和有色金屬及其它合金的加工。立方氮化硼主要用于高溫合金、淬硬鋼、冷硬鑄鐵的加工。

4、答：第Ⅰ變形區為剪切滑移變形，第Ⅱ變形區為擠壓摩擦變形，第Ⅲ變形區為擠壓摩擦變形。

四、計算題

解：Fe＝1078N Pc＝1.6KW

試卷8

一、填空題

1、硬度高、耐磨性好、刀片基體強度高；硬度高、耐熱性好、化學穩定性好，但脆性大；

ap2、、f、vc；hD、bD、AD；

3、鋼料：YT5、YT30；鑄鐵：YG3、YG8；

4、磨粒變鈍、磨粒潰落、表面堵塞；改變切屑的流向、影響刀尖的強度、影響切削的平穩性；

二、選擇題

1、C

2、C

3、D

4、A、D

5、D

6、B

7、B

8、A

9、A

10、A

三、簡答題

1、答：變形系數?法；剪切角?法；相對滑移法。

2、答：當加工塑性材料時，溫度達到一定值，壓力又較高時，由于粘結和加工硬化便形成了積屑瘤；積屑瘤影響切削的平穩性、加工精度、加工表面質量；控制措施為降低材料塑性，選用高的或低的切削速度，選用較大的前角，以及切削液。

3、答：

1、工件材料

2、切削用量

3、刀具幾何參數

4、刀具磨損和切削液等。

4、答：切削液的作用有：冷卻作用、潤滑作用、防銹作用、清洗作用，種類有：水溶液、乳化液、切削油和其它。

四、計算題

Fc＝1103N Pc＝1.5KW

試卷 9

一、填空題

1、?r??r，在基面，主剖面

2、三面；兩刃、一個尖

3、高速鋼；硬質合金

4、切削速度；切削深度

?dn?c?1000

5、主運動；

6、變形系數法、剪切角法、相對滑移法

7、鑄鐵等脆性材料；鋼料等塑性材料；鑄鐵、鋼料等塑、脆性材料

8、主偏角與前角均應選得大些

二、判斷正誤：

1、∨

2、×

3、×

4、×

5、×

三、單選題

1、A（主偏角?r）

2、A（帶狀切屑）

3、D(三個變形區的變形抗力與摩擦力)

四、回答問題

答：砂輪的硬度是指磨粒從砂輪上脫落的難易程度；磨料的硬度是指磨料本身的硬度；在粗磨時工件的硬度比較高，應選擇硬度比較軟的砂輪，以提高磨削效率。

五、計算題

Fc?1054 N；Pc?1.8KW

試卷 10

一、填空題

1、ap、f、vc；hD、bD、AD

2、鋼料：YT5、YT30；鑄鐵：YG3、YG8

?dn?c?1000，ve?vc?vf 3、4、硬度高、耐磨性好、刀片基體強度高

5、剪切滑移變形； ?r、?r、f、r?

二、判斷題

1、√

2、×

3、√

4、√

5、√

三、回答問題

1、答：應具備高的硬度、高的強度和較好的韌性、較好的耐磨性和耐熱性、以及較好的工藝性；刀具材料硬度越高，其耐磨性就越好，但強度下降。

2、答：基面是過切削刃上選定點與該點切削速度vc相垂直的平面。切削平面是

/過選定點并通過切削速度vc方向與切削刃相切的平面。相互垂直。

3、答：（1）影響刀具實際切削的前角

（2）影響切削平穩性

（3）影響加工精度與表面質量

控制措施：

（1）選用較大或較低的切削速度vc（2）采用較大的?o（3）澆注充分的切削液

4、答：粗切齒刃帶最小，校準齒刃帶最寬。這是因為各齒的切削功能不同所至，例如, 校準齒的刃帶就是對孔徑起校準和修光的作用，故應寬些。

5、答：（1）生產率高

（2）加工質量穩定

（3）刀具使用壽命長

（4）刀具制造比較困難

截形設計是因工件的廓形深度并不等于刀具的截形深度。

三、計算題

解：Fc＝1846N Pc＝3.1KW

第四篇：刀具管理

名山街道中心校

開展校園管制刀具收繳專項行動工作方案

為切實維護校園及周邊治安秩序穩定，保障師生人身安全，根據市公安局、縣公安局要求在學校內開展校園管制刀具收繳專項行動，并制定以下工作方案：

一、工作目標

認真貫徹公安部制定的公安機關維護校園及周邊治安秩序八條措施和教育部制定的“六條措施”，深入開展對收藏、販賣、使用刀具等行為的專項整治工作，全面排查校園及周邊持刀傷害等不安全因素，收繳管制刀具，整改治安隱患，嚴密治安管理與防范，加大案件偵查查處力度，通過專項行動，凈化校園及周邊治安環境，維護校園教學秩序，保障師生人身安全，達到學生放心、家長放心、社會放心的目的。

二、組織領導 組長:敖衛兵（校長）

副組長:崔健(法制副校長)、梁志江（保衛科長）成員：全體班主任

三、行動時間

從2011年9月28日至2012年10月1日止。

四、方法步驟

（一）將《致家長的一封信》印發到每一個家長，根據行動方案結合治安處罰法，針對學生廣泛開展法制宣傳，對學校普遍開展一次禁止收藏、攜帶、使用刀具、督促學生及時上繳攜帶刀具的宣傳、教育活動，使學生認識到攜帶管制刀具的危害性。

（二）派出所和學校協同做好校園及周邊管制刀具收繳排查工作。一是通過法制宣傳，教育學生主動上交攜帶的管制刀具；二是發動學生提供相關線索，動員積極舉報販賣、攜帶、使用刀具的行為，開展調查收繳工作，最大限度地預防刀具傷害案件的發生；三是通過校方了解摸排綴學、經常曠課、有違法劣跡的學生名單，調查這些學生與社會閑雜人員的交往情況，查找是否攜帶管制刀具的線索；四是通過公安機關協同辦案系統，梳理曾經受過打擊處理的在校學生名單，了解學生的現實表現。

（三）對校園周邊的相關場所要組織開展全面排查行動，尤其是對校園周邊200米內的相關商店、地攤等場所販賣管制刀具的業主，要發現一起查繳一起，堅決堵塞管制刀具流入校園。

五、工作要求

（一）統一思想認識。組織專項行動，既是公安機關和教育行政管理部門提高駕馭校園及周邊安全防范能力，維護校園穩定的重要舉措，也是落實構建和諧社會的要求、保障師生人身安全的實際行動。精心組織，確保任務到位、組織到位、責任到位，確保工作取得明顯成效。

（二）學校校長是校園安全第一責任人，指導督促校園全面開展收繳刀具專項行動，進一步建立健全校園內部安全管理工作的各項規章制度，加強學校安全保衛工作的制度化和規范化建設，落實人防、物防和技防措施，加強單位的治安防范，切實提升學校自身安全管理水平和自防自護能力。

（三）因地制宜，注重實效。要認真總結近年來校園管制刀具收繳行動的經驗，因地制宜開展管制刀具收繳工作。要注重宣傳教育，使學生明白收藏、攜帶、使用管制刀具的違法性和危害性，主動遠離刀具，并動員他們積極舉報非法販賣、攜帶和使用管制刀具的行為，最大限度地預防校園涉刀案件的發生。要通過各種新聞媒體及時報道，營造全民積極參與的良好氛圍。

（四）、密切配合，加強協作。派出所、學校要加強聯系，加強協作配合，互通情況信息，形成工作合力。各警種之間要通力合作，密切配合，協同作戰，全力搞好專項收繳工作。行動中遇到的情況，應及時向專項行動領導小組報告。

（五）、加強信息，及時溝通。統一行動后，學校要每月總結一次情況，重要情況及時上報。

至誠中學關于對管制刀具的管理制度

為保障我校師生的人身安全，防止學生利用刀具作為兇器犯罪。結合國務院批準公布施行的《對部分道具實行管制的暫行規定》，特制定如下制度；

一、各類匕首、鎖刀、彈刀、三棱尖刀、西瓜刀以及刀刃長度七公分以上、刀頂尖在四十五度以下的單刃刀具，一律列入管制。對于其他類似上述刀具的單刃、雙刃和三棱刀具，由于社會上使用的品種繁多，不可能一一作出具體規定，結合我校具體情況，對于常被學生利用作為犯罪兇器的均列入管制。

二、對于上述列入管制的刀具，學生不得購買、贈送、攜帶保管、使用。

三、班主任定期或不定期在教室、寢室（包括出租房）經行清查。利用班會、法制課等機會對學生驚醒管制刀具的宣傳教育，明白其危害性。

四、學生如果有斗毆跡象，班主任應引起高度警惕，立即將嫌疑學生及時清理，沒收刀具、棍棒等，并向安保處報告。

五、各班建立管制刀具收繳登記表，并將收繳的管制刀具上交安保處，安保處交派出所備案，班主任將其情況向家長通報，要求家長重視并對子女教育。

六、在學生中查出的刀具，學生不得以任何借口逃避學校及派出所的處理、處罰、情節嚴重的將追究法律責任。

七、如果學生在利用刀具行兇時，任何老師如果發現不予制止或不沒收刀具，造成嚴重后果的將按有關規定追究責任。若因班主任疏于管理，造成嚴重后果的將追究班主任經濟或法律責任。

本制度報派出所及教文局安全股。

2011年 春

第五篇：最新刀具材料發展趨勢

摘要：本文主要簡要介紹切削刀具材料的分類以及重要性，并根據切削刀具發展要求展望各類切削材料方趨勢。

關鍵字：切削刀具材料；刀具的分類；發展方向

1.概述

1.1 內涵

在21世紀未來的歲月里，切削加工仍將是機械加工最主要的方法。其中，刀具材料起著至關重要的作用。切削刀具材料指的是用于制作刀具的材料，該刀具不僅對普通鋼，鑄鐵等一般材料加工，還要對鋁合金，高硬度鋼，鈦合金，復合材料等超硬超軟材料的加工。目前主要切削刀具材料包括：硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷、超硬材料、高速鋼等。1.2 重要性

刀具材料性能的優劣，直接影響切削加工能否正常進行。為了保證提高加工效率和加工質量，同時降低加工費用，刀具材料的性能必須優良，并向更高水平發展。在切削加工中，刀具費用約占加工總費用的5%。加工效率和機床、人工等費用受到刀具工作狀況的嚴重制約。只有在刀具正常工作和運轉的情況下，加工效率才能得到提高，加工總費用才能保持正常或減少；反之，切削加工不能正常進行，甚至被迫停止。刀具切削性能的好壞，取決于構成刀具的材料、幾何參數及其結構，其中刀具材料對刀具耐用度、加工效率和加工質量等的影響最大。隨著生產技術的進步，高速切削已成為切削的發展趨勢，它所采用的速度比常規切削速度高幾倍甚至十幾倍，切削溫度很高。因此，高速切削對刀具材料提出了更高的要求。研究表明，高速切削時，隨著切削速度的提高，切削力減小，切削溫度上升很高，達到一定值后上升逐漸趨緩。造成刀具損壞最主要的原因是切削力和切削溫度作用下的機械摩擦、粘結、化學磨損、崩刃、破碎以及塑性變形等磨損和破損，因此高速切削刀具材料最主要的要求是高溫時的力學性能、熱物理性能、抗粘結性能、化學穩定性(氧化性、擴散性、溶解度等)和抗熱震性能以及抗涂層破裂性能等。

2.刀具的分類及發展方向

2.1 硬質合金

硬質合金是以WC等難熔金屬碳化物為基體,以Co等過渡族金屬為粘結相,采用粉末冶金方法制備的材料。硬質合金具有高強度、高硬度、高彈性模量、耐

磨損、耐腐蝕、熱膨脹系數小以及高化學穩定性等優點,是目前最主要的切削刀具材料，超細硬質合金、涂層硬質合金是其在未來最主要的發展方向。

刀具材料性能的兩個關鍵指標—硬度和強度之間總存在著矛盾，超細硬質合金是解決這種矛盾的重要途徑。目前國內外在超細硬質合金原料、晶粒長大抑制、制備工藝等方面的研究已取得突破性進展。超細WC-Co硬質合金在印刷電路板打印針、金屬切削等領域得到了廣泛應用。但一方面，目前市場上多為亞微晶粒硬質合金（0.6～0.9μm），而真正的超細硬質合金材料（<0.5μm）十分少。晶粒超細化可獲得強度硬度 “雙高”的性能，因此晶粒度小于0.5μm的硬質合金材料目是未來超細合金研究和發展的方向，而超細硬質合金制備過程中的均勻性，晶粒度控制等仍是需要解決的問題。另一方面，目前超細硬質合金主要是K類，而應用更廣泛的P、M類硬質合金的超細化的研究在國內外也已經得到重視。

上世紀70年代出現的刀具涂層技術是刀具發展史上的一個里程碑，涂層技術得到了高速發展。采用各種涂層技術在硬質合金基體上涂覆上一層或者多層高硬度、高耐磨損性能的材料，可顯著提高刀具的使用性能。在工業發達國家中，涂層刀具材料占全部刀具材料使用量的70-80%。涂層硬質合金在未來主要關注的三個方面，即優質涂層基體的開發、涂層材料的開發及納米化、涂層技術的改進的新技術開發。梯度硬質合金表面富Co、具有良好的抗涂層裂紋擴散能力，研究梯度結構的形成過程,精確控制梯度結構硬質合金微觀組織，使其成為優質的涂層基體。同時強韌性優異的涂層基體新材質的開發也非常重要。目前的涂層材料包括TiC、TiN、Al2O3、TiAlN等，開發新的耐磨涂層材料及組合，制備具有納米級晶粒度的涂層組織是獲得高切削性能的保證。目前的涂層技術主要包括CVD、PVD等，但CVD存在溫度高、使用有毒性的氣體等缺點； PVD方法是在500℃或者低于500℃下進行的，膜基體結合力有待提高，改進目前的涂層工藝和開發新的涂層技術非常必要。2.2 金屬陶瓷

Ti(C，N)基金屬陶瓷刀具有更好的紅硬性，耐磨性和化學穩定性，與金屬間的摩擦系數極低，抗粘刀能力強，有利于提高加工件的表面光潔度和控制尺寸精度，可用于制成微型可轉位刀片,用于精鏜孔、精孔加工和以車代磨等精加工領域，其功能填補了傳統WC-Co系硬質合金與Al2O3陶瓷刀具之間的空白，是一種大有前途的刀具材料。必須指出的是，與大量使用W、Co的稀缺戰略資源硬質合金相比，金屬陶瓷以相對豐富的Ti和Ni為主要原材料資源，具有明顯的資源優勢。目前，金屬陶瓷發展最好的日本，其切削刀具中金屬陶瓷（絕大部分是Ti(C,N)基金屬陶瓷）已經占到30%以上。美國的切削刀具市場上，金屬陶瓷刀具已占5%以上，且仍在增加。我國作為世界第一大硬質合金生產國與消費國，年產硬質合金15000噸左右（占世界1/3），金屬陶瓷刀具占不到0.5%，有很大的發展空間。

金屬陶瓷材料具有耐高溫、耐磨損耐腐蝕、高硬度重量輕等優點但其致命的弱點是脆性大這不僅限制了現代陶瓷材料的應用范圍也限制了其優良性能的發揮。因此進一步提高金屬陶瓷刀具材料的斷裂韌性和抗彎強度仍然是目前研究的熱點問題之一。通過成分改進、晶粒細化和表面涂層等工藝，使其性能進一步提高。預計金屬陶瓷刀具材料將代替 WC 基硬質合金，成為整個刀具材料中的新生力量，甚至占據硬質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鋁或氮化硅等為主要成分，加微量添加劑，經冷壓制成形后燒結而成，是一種廉價的非金屬材料。它具有高硬度和高溫硬度，在1200℃時硬度達58HRC，可加工硬度高達65HRC的高硬度難加工材料；化學性能穩定，耐氧化，摩擦因數低，刀具耐用度比硬質合金提高幾倍至幾十倍，切削效率提高3～10倍。而且使用陶瓷刀具，可節約大量的貴重金屬W、Co、Ni及Ti等。

陶瓷刀具是最有發展潛力的高速切削刀具,目前已引起世界各國的重視。在德國約70% 加工鑄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總量的8%～10%。中國開發的陶瓷與硬質合金的復合刀片, 其工作表面既有陶瓷材料高的硬度與耐磨性, 而基體又有硬質合金較好的抗彎強度, 故能承受沖擊負荷, 并解決了陶瓷刀具鑲焊困難等問題, 為推廣使用陶瓷刀具創造了條件。

但由于其強度低、韌性差，陶瓷刀具未能在我國廣泛推廣應用。為解決韌性差，納米化技術已成為重要的研究方向，以提高韌性，可以預料,隨著高速切削、干式切削和硬切削應用的增多,陶瓷刀具必將得到高速的發展。2.4 超硬刀具材料

超硬材料是指聚晶金剛石（PCD）和聚晶立方氮化硼（CBN）。PCD（Polycrystalline diamond）是結構取向不一的細晶粒金剛石燒結體，由于PCD燒結體表現為各向同性，因此不易沿單一解理面裂開。PCD刀具因其良好的加工質量和加工經濟性在非金屬材料、有色金屬及其合金材料、金屬基復合材料等切削加工領域顯示出其它刀具難以比擬的優勢。隨著PCD刀具理論研究日益深入，尤其在提其化學穩定性方面的進展，PCD刀具在切削刀具領域的地位將日益重要，其應用范圍也將進一步拓展。

PCBN(Polycrystalline Cubic Boron Nitride)是由許多細晶粒CBN聚結而成的CBN聚集體的一類超硬材料產品。它除了具有高硬度、高耐磨性外，還具有

高韌性、化學惰性、紅硬性等特點，能夠在高溫下實現穩定切削，特別適合加工各種淬火鋼、工具鋼、冷硬鑄鐵等難加工材料。PCBN刀具切削鋒利、保形性好、耐磨性能高、單位磨損量小、修正次數少、利于自動加工，適用于從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韌性的牌號有了革命性的變化。PCBN刀具的設計和用途也出現了許多新的進展，PCBN刀具能夠更加廣泛地滿足特殊工件材料加工過程的要求，改善加工性能，擴大應用范圍。PCBN在數控切削行業已得到廣泛應用，是一種具有良好發展前景的刀具材料。2.5 粉末高速鋼（PMHSS）

高速鋼是一種傳統的刀具材料盡管高速鋼材料在全世界的銷售額正逐年減少，但粉末冶金高速鋼的使用量仍在不斷增加，這種高性能高速鋼比普通高速鋼具有更好的耐磨性、紅硬性和使用的可靠性。

粉末高速鋼（PMHSS）通過把高速鋼微細粉末用特殊方法成形并燒結而制成的高速鋼材制品。PMHSS是高速鋼中的上品，它的特點在于無論尺寸大小和形狀如何，都具有組織均勻,晶粒細小,消除了熔鑄高速鋼難以避免的偏析,因而比相同成分的熔鑄高速鋼具有更高的韌性和耐磨性，同時還具有熱處理變形小、鍛軋性能和磨削性能良好等優點。研究表明，用微量的氮置換粉末高速鋼中的一部份碳，不僅能增加強度，而且韌性、耐磨損性、耐熱性都獲得提高。關鍵在于掌握氮含量的控制技術。

PMHSS工藝技術隨著粉末冶金技術日新月異的發展，將會涌現出一系列新技術、新工藝，如粉末冶金注射成形、熱壓成形、流動熱壓成形、高速壓制成形、微波燒結、燒結硬化等。PMHSS工藝技術正朝著高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向發展，在未來，高速鋼仍在切削領域占有一席之地。展望

綜上所述，隨著社會進步和科學技術的發展，在航空、航天、船舶、電子、汽車等領域對刀具材料提出了越來越高的要求。由加工工藝的多樣性造成對刀具材料需求的多樣性，提高各類刀具材料性能，進一步提高刀具材料耐磨性和韌性是未來刀具材料發展的主流。

在現代刀具材料中，含有多種金屬成分和非金屬成分。有些在大自然中蘊藏豐富，取之不盡，用之不竭；但也有些儲藏量有限，制約著刀具材料的發展。高速鋼和硬質合金是目前用得最多的2種材料，其成分為W、Mo、Cr、V、Ti、Co等。如傳統的鎢高速鋼W18Cr4V中含W達18%，鎢鈷類硬質合金含WC92%～97%，鎢鈦鈷類硬質合金合WC66%～85%，通用類硬質合金含WC82%～85%，普通高速鋼

中不含Co，高性能鈷高速鋼中含Co量高達8%～10%，各類硬質合金中含Co量為3～10%。中國W資源豐富，除本國使用外，還大量出口。全世界使用的W原料，約75%～80%來自中國。中國W的蘊藏量尚夠用50年，半個世紀后將發生枯竭。Co的情況與W不同，中國Co資源缺少，大部分依賴進口，價格昂貴。故在刀具材料的應用與發展中應十分注意節約W和Co，具體建議是：

（1）發展鎢鉬和鉬鎢高速鋼，用Mo代替一部分W。如W6Mo5Cr4V2高速鋼中W只占6%，Mo占5%。其使用性能與W18Cr4V相當。

（2）發展無鈷或少鈷的高性能高速鋼。目前中國在這方面已做出了很大貢獻。如自行研發的W6Mo5Cr4V2Al(M2Al)、W12Mo3Cr4V3N(V3N)和W12Mo3Cr4V3Co5Si(Co5Si)，都節約了Co資源，而使用性能均能完全可與美國的知名產品110W1.5Mo9.5Cr4VCo8(M42)相媲美。M42的綜合性能很好，但Co含量高，價格貴，不適合中國國情。

（3）發展金屬陶瓷，用TiCN或TiC作基體，不含WC或少含WC，粘結劑用Ni、Mo。這樣就節約了W和Co。與WC基硬質合金相比，金屬陶瓷的硬度較高，與工件材料之間的摩擦系數較小，耐磨性更強；不足之處是抗彎強度和沖擊韌性稍低，故其使用受到一定限制。用Ni、Mo作粘結劑，可節約Co；若能成功地用Fe作粘結劑，則意義更大。發展金屬陶瓷對節約資源有重要意義。

（4）發展陶瓷和PCBN。在它們的組分中，都沒有貴重金屬，使用性能常優于硬質合金；唯韌性不足，可加工性不好，在使用上受到限制；另外，由于工藝成本的原因，其價格競爭力尚不夠強。應改變組分，改進工藝，降低價格，使陶瓷和PCBN刀具進一步推廣使用。

（5）發展人造金剛石。金剛石的原料并不貴重，而且是最硬的刀具材料，可用以代替硬質合金加工高硬的非鐵金屬和非金屬材料，從而節省了W、Wo資源。對有色金屬進行精密切削，更是非金剛石刀具莫屬

對材料發展的看法

21世紀刀具材料必定有更快的發展。（1）刀具材料的發展要適應加工對象的需要，尤其是難加工材料應用的需要。航空、航天工程材料應當處于領頭的位置。（2）刀具材料的新發展不斷對它們的制造工藝提出新要求，而制造工藝的進步推動著刀具材料的新發展。（3）刀具材料的發展要考慮資源的儲有量，應當優先

發展儲存量大的刀具材料，節約貴重資源的刀具材料。

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