单刃刀具

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第104页（2927字）

单刃刀具，指的是在整个给定的切削循环期间，同工件相接触的仅有一个切削刃和(或)一个锋角的那些刀具。它用于车削、镗削、成型切削、刨削和车螺纹。在有些情况下，可把两个或两个以上的单刃刀具组装起来，实现多刀同时切削。

在美国，大多数单刃刀具是用超硬工具材料的刀片装配在用碳钢或合金钢制成的刀体上。据资料估计，40%以上的单刃刀具是机械夹固式的，其余部分为整体高速钢或焊有硬质合金刀头的钢制刀具。刀具的性能，不仅取决于特殊刀具材料，而且也取决于被切削材料，刀具型式，切削速度，切削角度以及切削液或润滑剂的类型和用量。在大多数操作条件下，各种不同材料和硬度的工件，都可以在机械制造文献和机械加工手册里查到相应的被推荐应用的刀具材料，切削速度和切削液。但必须认识到，对于特殊的机械加工，这未必是最佳的，还应当根据经验来决定。所推荐的资料，仅仅是能够使操作者尽快地找到可以合理地满意应用的综合数据的开端，或用以估计生产能力和制造成本。

适宜的刀具材料、工具类型、切削刃的形状和切削条件的实际确定，是一项非常复杂的工作，还必须考虑工作特性(包括金相状态)，应用的机床及推荐的机床布置。只有这样，我们才能合理地选用刀具，以达到最高的生产效率，优异的刀具寿命和全面地降低刀具成本。

高速钢 在用作单刃切削刀具时，高速钢既可用作整体刀具，也可以用作镶片。M2和M4钼型高速钢，推荐用作加工硬度低于HB250的金属的整体刀具。在加工较硬的金属时，要优先选用有较好的热硬性的M42或T15高速钢。在加工铸铁和铜合金时，单刃刀具一般要用T4和T5高速钢，而不用M2和M4。

T15是用作刀片的主要工具钢。镶片型刀具，通常是用来加工相当硬或粘的，以及其他难加工的材料。镶片刀具与整体刀具相比，可使用稍微长一点的时间。而且，还可节约加工时间。因此，制造像T15型这样的高速钢镶片是完全必要的。这类刀片具有优良的保持刃口锐利的特性。

硬质合金 硬质合金大部用于刀片。单刃硬质合金刀具，通常用于高效大批量生产的机械加工。通过提高切削速度、切削深度、进给量和采取快速更换刀片的办法可以极大地提高生产效率。

确定最合适的切削速度，对单刃硬质合金刀具非常重要，因为切削速度对刀具寿命有极大的影响。切削深度对刀具寿命的影响极少。因此可以调整切削深度来达到我们所期望的金属切除率。然而我们不能把切削深度调整得太低，因为当切削深度低于进给量的十分之一时，切削时产生的热量，大部分将集中于刀片的刀尖上，这对刀具寿命带来不利的影响。因此，为了保证最适合的刀具使用寿命，必须同时调整切削深度和进给量，而进给量要切合实际的提高，以便避免过高的切削速度。

恰当的选择刀具形状几乎和正确的选择切削条件一样重要。为此，为了获得最好的性能，刀片的形状，镶入刀片和刀体的倾角，在特定的条件下都是由生产厂家预先设计好的，因此硬质合金刀片制造厂家的推荐值通常可以获得最满意的结果。

虽然加工条件和刀具形状的选择与硬质合金类型的选用相比，对刀具使用寿命有更大的影响，但是某些硬质合金还只是用来作对某些金属的单刀车削。碳化钨类硬质合金主要用于铸铁和有色金属的加工，在加工钢时，则在刀刃上很快地形成月牙洼，因此，要选用涂层硬质合金，或选用含碳化钛的复合硬质合金。

碳化钨硬质合金的性能，可通过调节碳化物颗粒的大小和钴含量来改变。含钴量低的比含钴量高的耐磨性要高些，但有大的断裂敏感性。在选择硬质合金的类别时，对粗加工来说，抗断裂，抗变形则是最重要的，而对精加工，由于采用高的切削速度和保证完工零件精密公差的要求，耐磨性，就成为关键的性能。

用碳化钛、氮化钛涂复或这些成分复合涂复的涂层硬质合金是可采用的。也可以采用单一的氧化铝涂层或在碳－氮化钛的涂层上方涂复氧化铝的复合涂层。涂层镶片比不涂层刀片，在抗磨损和月牙洼形成上有更高的优越性。在高的切削速度下，在刀具和工件间极可能发生化学反应，陶瓷涂层刀片具有最好的抗化学反应的能力。

在市场上出售的带有衬底的涂层刀片，其衬底不是普通切削用的硬质合金，而是为改进刃口抗断裂和变形性能而按着特殊的配方制造的。这种刀片适用切削条件范围很广。

陶瓷 陶瓷刀片，如整体的氧化铝陶瓷刀片，可以在极高的切削速度下工作，而不损害刀具寿命，同时，比起其他刀片材料来，还可得到更好的光洁度。但陶瓷材料比硬质合金或涂层硬质合金冲击韧性差，因此，它只允许用于冲击载荷特别低的场合。适于硬质合金的选材原则也适于陶瓷材料，但还受到如下的限制：

·整个工艺系统——夹具、机床和切削刀具——必须有足够的刚性，以免引起各种振动冲击载荷；

·为了保护切削刃防止承受过大的压力，刀片形状应当选择。大的负前角，强壮的刀片形状，大的刀尖圆弧半径和大的刃倾角应当优先选用；

·无孔刀片也应优先被采用，但它需要一个带有压板的刀体。

金刚石 金刚石刀片，可以用单晶天然的金刚石，也可以是硬质合金衬底的无序向细颗粒多晶人造金刚石。单晶天然金刚石刀片有异常好的抗磨性，但不能承受大的冲击载荷。它们在性能上可以达到一个数量级那么多的变化，而这种变化取决于与切削刃有关的晶粒方向。金刚石－硬质合金复合刀片具有优异的耐磨性和良好的耐冲击负荷性能。

金刚石刀具优先地用于加工软的、有磨蚀性的有色金属和非金属，如硬质合金、非烧结陶瓷、填充塑料、橡胶、碳精棒和石墨等。金刚石刀具一般推荐用于：

·正前角刀具；

·在采用高的切削速度，大的正前角(或较小的负前角)和／或减小进给速度时，不用组合切削刃：

·可重磨以增加经济效益的刀片(注：某些复杂刀片是不能重磨的)。

氮化硼 被粘结到硬质合金上的氮化硼在加工耐热合金和淬火钢时，可显着地提高刀具的耐磨性和使用寿命。除了金刚石外，立方氮化硼是目前材料中最硬的。这就说出了氮化硼切削性能，再加上采用硬质合金坚实的本体，使刀片具有满意的抗冲击性能。