第一篇：PCBN刀具材料制備及其特性

PCBN刀具材料制備及其特性

摘要:在現(xiàn)代工業(yè)尤其是汽車工業(yè)及航天航空工業(yè)中，復(fù)合材料及耐磨有色金屬材料被大量使用，而采用普通刀具加工這類材料卻難以勝任。因此，超硬刀具材料PCBN應(yīng)運而生。本文對PCBN材料的主要性能進行了描述。指出，PCBN材料的性能主要與CBN的含量、粒度及結(jié)合劑的種類有關(guān)。一類是Co等作粘結(jié)相，高CBN含量的PCBN，主要用于粗加工，切削高硬度合金鋼、耐磨鑄鐵、硬質(zhì)合金等較優(yōu)。另一類是以陶瓷作粘結(jié)相，低CBN含量，細粒度的PCBN，主要用于精加工，切削材料以淬火鋼、模具鋼、軸承鋼為主。

一、引言

立方氮化硼復(fù)合體(PCBN)是上個世紀(jì)70年代初開發(fā)的一種超硬刀具材料。與傳統(tǒng)刀具材料相比，具有耐磨性高、耐熱性好、與鐵族金屬不起親和反應(yīng)等優(yōu)點。

實踐表明，PCBN刀具具有加工精度高和較低的工件表面粗糙度，達到“以車代磨”、“以銑代磨”、“以鏜代磨”的使用效果。其加工精度可以達到1μm，表面粗糙度可以達到0.2μm。PCBN是先進加工不可缺少的利刃，高速切削技術(shù)發(fā)展的歷史，也就是刀具材料不斷進步的歷史。鐵族金屬高速切削的代表性刀具材料是立方氮化硼。

單晶立方氮化硼的顆粒很小，目前人工合成的單晶立方氮化硼的最大粒徑為3mm左右。鑒于培育立方氮化硼大單晶在技術(shù)上存在難度，所以，蘇聯(lián)、美國、英國、日本和中國相繼研制出聚晶立方氮化硼[1]。

二、PCBN制造工藝簡述

聚晶立方氮化硼可以分為整體PCBN燒結(jié)塊和帶硬合金基體的PCBN復(fù)合片。整體PCBN燒結(jié)塊是由CBN顆粒在高壓高溫下燒結(jié)而成的;PCBN復(fù)合片是由CBN層與硬質(zhì)合金基體在高壓高溫下燒結(jié)而成的。多晶體的結(jié)構(gòu)使聚晶立方氮化硼具有各向同性，克服了單晶存在解理面的缺陷，同時，PCBN具有硬質(zhì)合金基體的抗沖擊韌性[2]。

目前，應(yīng)用比較多是帶粘結(jié)劑的聚晶立方氮化硼復(fù)合片。雖然，整體PCBN燒結(jié)塊克服了立方氮化硼單晶顆粒小以及各向異性的缺點，但它作為刀具在焊接時存在一定問題，整體PCBN燒結(jié)體不易被通常的焊料所浸潤粘接，直接進行焊接很困難，而聚晶立方氮化硼復(fù)合片則具有這方面的優(yōu)勢[3]。

1、粘結(jié)劑

粘接劑在燒結(jié)過程中起著降低燒結(jié)壓力和溫度，改善燒結(jié)體性能的重要作用。選擇粘接劑要遵循以下原則:

(1).線膨脹系數(shù)盡可能與立方氮化硼接近，這樣可以降低溫差應(yīng)力;

(2).粘接劑與氮或硼元素應(yīng)有強烈的化學(xué)親和性，從而可以牢固地粘接立方氮化硼;

(3).可以牢固地連接硬質(zhì)合金基體;

用作聚晶立方氮化硼粘結(jié)劑材料很多，大致可歸結(jié)為三類:

(1).金屬粘結(jié)劑，由金屬或合金組成。一般有鋁、鈦、鈷、鎳等;

(2).陶瓷結(jié)合劑，主要有氮化物、碳化物、硼化物等;

(3).金屬陶瓷結(jié)合劑，由陶瓷與金屬或金屬合金按一定配比組成。

用金屬作粘結(jié)劑的聚晶立方氮化硼一般CBN含量高、韌性好、導(dǎo)熱性優(yōu)于陶瓷作粘結(jié)劑的聚晶立方氮化硼。但金屬通常在七八百度的溫度下就會軟化，高溫下軟化效應(yīng)會導(dǎo)致聚晶立方氮化硼的耐磨性下降。金屬與立方氮化硼的線膨脹系數(shù)相差較大，高溫時會導(dǎo)致立方氮化硼結(jié)構(gòu)的變化，從而使紅硬性下降。

陶瓷結(jié)合劑熔點相對較高，高溫時不會產(chǎn)生軟化效應(yīng)，用陶瓷作結(jié)合劑的聚晶立方氮化硼具有較高的耐高溫磨損和較強的抗化學(xué)磨損性。但陶瓷在高溫時導(dǎo)熱性差，切削溫度集中在被加工材料上，使之軟化。

金屬陶瓷結(jié)合劑則兼具了純金屬和陶瓷粘結(jié)劑兩者的優(yōu)點，解決了上述問題，目前在發(fā)展推廣中[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。通常情況下聚晶立方氮化硼的硬度為HV3000～HV 5000。立方氮化硼的含量一般在40%～95%之間[5]，超過95%時，燒結(jié)性能變差，并且耐磨性大大降低[6]。

3、立方氮化硼的粒度

立方氮化硼顆粒的尺寸大小對聚晶立方氮化硼的耐磨性和抗破損性的影響很大。一般說來，立方氮化硼顆粒越小，聚晶立方氮化硼耐磨性越好，抗壓強度越高，但細粒度的立方氮化硼不容易燒結(jié)。顆粒尺寸越大，聚晶立方氮化硼抗機械磨損能力就越強，而抗磨損能力越弱，用此制作的刀具的刃口鋒利性就越差。

4、燒結(jié)工藝

燒結(jié)過程中的主要參數(shù)是壓力、溫度和時間。

5、PCBN產(chǎn)品牌號及基本特征

目前，國外已有主要的PCBN復(fù)合片的生產(chǎn)商、產(chǎn)品牌號及基本特征見表1

表1 PCBN廠商、牌號及基本特征

PCBN復(fù)合片中的BZN6100是BZN6000的換代產(chǎn)品，BZN8200是BZN8100的換代產(chǎn)品，而新推出的BZN7000則是一種純CBN燒結(jié)體，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和抗沖擊性，特別適合高硬度材料粗加工及鑄鐵的高速切削加工。

三、聚晶立方氮化硼的性能特點

聚晶立方氮化硼不僅具備了立方氮化硼的優(yōu)良品質(zhì)，而且?guī)Щw的復(fù)合片還具有硬質(zhì)合金的抗沖擊韌性。聚晶的晶粒呈無序排列，各向同性，不存在解理面，不像單晶立方氮化硼在不同晶面上的強度和耐磨性存在很大的差異，克服了單晶解理面的存在而導(dǎo)致的易脆弱性，聚晶立方氮化硼的主要性能有以下幾點:

1、具有較高的硬度、耐磨性和抗沖擊韌性

聚晶立方氮化硼的硬度遠遠高于陶瓷和硬質(zhì)合金，耐磨性很高[7]。在加工高硬度材料時表現(xiàn)極佳，例如加工淬硬鋼時，其耐用度是硬質(zhì)合金的10～50倍。聚晶立方氮化硼刀具的抗沖擊韌性也遠遠高于陶瓷刀具。

2、具有高的熱穩(wěn)定性

聚晶立方氮化硼在高達1200C的溫度下仍表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性，而且在800C的高溫下硬度也高于常溫下的硬質(zhì)合金和陶瓷材料[9]

3、化學(xué)穩(wěn)定牲好

聚晶立方氮化硼與鐵族金屬在1200C1300C下不起化學(xué)反應(yīng)。在酸中不受侵蝕，在堿中約300C時才被侵蝕。對各種材料的粘結(jié)、擴散作用比硬質(zhì)合金小得多。因此，聚晶立方氮化硼刀具特別適合加工鋼鐵材料。

PCBN復(fù)合片耐高溫，在大氣和水蒸氣中，在900C以下無任何變化且穩(wěn)定，甚至在1300C時，和Fe、Ni、Co等也幾乎沒有反應(yīng)，更不會像金剛石那樣急劇磨損，這時它能保持良好的紅硬性。

4、導(dǎo)熱性良好

聚晶立方氮化硼材料的導(dǎo)熱系數(shù)略低于金剛石，是硬質(zhì)合金的20倍。隨著切削溫度的提高，聚晶立方氮化硼的導(dǎo)熱系數(shù)增大，而氧化鋁的導(dǎo)熱系數(shù)減小，如圖3所示。因此，立方氮化硼刀具的刀尖處熱量可以很快傳出去，有利于加工精度和抗機械磨損能力的提高[8]。

5、摩擦系數(shù)較低

立方氮化硼與不同材料的摩擦系數(shù)在0.1～0.3之間，大大小于硬質(zhì)合金的摩擦系數(shù)0.4～0.6之間，而且隨摩擦速度及正壓力的增大而稍有減小[9]。

6、PCBN復(fù)合片顯微硬度與抗彎強度(TRS)

溫度是影響PCBN復(fù)合片燒結(jié)好環(huán)的主要因素之一。測試發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高TRS值明顯變大。當(dāng)CBN顆粒間結(jié)合能大于單晶的解理能時就表現(xiàn)為穿晶斷裂，反之為沿晶斷裂。通過電鏡觀測斷口的形貌發(fā)現(xiàn)，沿晶斷裂和穿晶斷裂共存。但隨著溫度的升高或顆粒粒度的增大，穿晶斷裂逐漸增多而且從PCBN層中心沿徑向到邊緣穿晶斷裂也逐漸增多[10]。

7、硬質(zhì)合金對PCBN硬度與導(dǎo)電性的影響[11]。

在合成PCBN的過程中，硬質(zhì)合金中的鈷掃越CBN層，盡管Co與CBN不反應(yīng)，少量的鈷還是殘留在PCBN中作為CBN顆粒間“孔隙”的填充劑。而Co的硬度與CBN顆粒的硬度相比要低得多，因而導(dǎo)致CBN層硬度的降低。

硬質(zhì)合金對PCBN的導(dǎo)電性有重要的影響，但其影響程度不如添加劑含量的影響明顯。它影響到的絕對值跟PCBN本身有關(guān)，在通常的范圍內(nèi)(CBN粘結(jié)劑低于20%)硬質(zhì)合金含鈷量高，PCBN導(dǎo)電性能則較好，PCBN本身導(dǎo)電性能差，硬質(zhì)合金不能跟本上改變其導(dǎo)電性，只能有限提高其導(dǎo)電性。這也與PCBN中鈷檢測情況基本吻合。

表2 PCBN的微觀結(jié)構(gòu)與特征

PCBN的等級粗略地分為兩種類型(如表2)。A型的特征是CBN體積含量(高于80%)。這種PCBN有少量的鈷或鋁化物結(jié)合劑將CBN顆粒結(jié)合起來，表現(xiàn)出的高熱傳導(dǎo)性、硬度和韌性，它主要用于鑄鐵和特殊材料加工。另一種PCBN(B)含有40%到70vol%的CBN，沒有任何CBN-CBN顆粒間粘結(jié)，它的粘結(jié)材料是對黑色材料親合力低的鈦化合物。這種PCBN在加工淬硬鋼時表現(xiàn)出了非常優(yōu)秀的耐磨性[12]。

四、結(jié)語

1、PCBN可提供既好用而又經(jīng)濟的硬車硬切加工所需的耐磨性、強度和剛性，將最終取代許多傳統(tǒng)的磨削加工方式。

2、由于PCBN材料性能廣泛，人們可以利用其一種、兩種或更多種性能而派生出很多不同的應(yīng)用領(lǐng)域。每一種應(yīng)用領(lǐng)域的需求需要選擇最合適的PCBN材料。

3、超硬材料刀具發(fā)展特點:一是產(chǎn)品的系列化，適用于不同加工對象的規(guī)格品種不斷增加;另一是，復(fù)合片尺寸不斷增大。目前，國外復(fù)合片的供貨規(guī)格一般為ф50mm以上，ф74mm的復(fù)合片也能批量供貨，PCBN復(fù)合片的最大規(guī)格可達ф101mm，小尺寸復(fù)合片則是從大復(fù)合片上切割下來的。大規(guī)格復(fù)合片成本低，更適合于大批量使用。

4、目前，國內(nèi)只有ф20mm以下的復(fù)合片供貨，隨著六面頂壓機高壓腔體尺寸的擴大，ф35mm～ф42mmPCBN復(fù)合刀具材料最近也有可能推向市場。這就縮短了我國PCBN復(fù)合刀具材料在尺寸規(guī)格上與國外的差距。

5、由于我國機床工具行業(yè)對現(xiàn)代金屬切削刀具與傳統(tǒng)刀具的差別缺乏足夠的認識，長期以來重主機、輕工具，在發(fā)展戰(zhàn)略上超硬材料刀具與數(shù)控機床的發(fā)展嚴(yán)重脫節(jié)，使我國超硬材料刀具技術(shù)的發(fā)展和行業(yè)水平與現(xiàn)代制造業(yè)的要求相差甚遠。

6、PCBN由于高硬度、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱率高等優(yōu)點，將成為高速加工黑色金屬、難加工材料以及進行干切削、硬切削的主要刀具材料。隨著其韌性的進一步改善，它在切削工具中的比例將有很大的提高。此外，PCBN還是對黑色金屬實現(xiàn)超高速切削，突破C.Salomon提出的臨界速度，從本質(zhì)上改善切削過程最有希望的刀具材料。

參考文獻:

1鄧福銘，陳啟武.PDC超硬復(fù)合刀具材料及其應(yīng)用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003，16

2.Brooks.C.A，The Properties of Natural and Synthetic Diamond，Lodon;ed Field JE Lodon Academic，1992，51

3王光祖，李剛，張相法，立方氮化硼合成與應(yīng)用[M]河南:河南科技出版社，1995，100

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

5.杜國臣，PCBN刀具的切削性能[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2004，7:94

6劉一波，屠厚澤，陳慶壽，聚晶立方氮化硼刀具及其制造技術(shù)綜述[J]地質(zhì)與勘探，1996，32(4):61

7候世香，高開運等，PCBN刀具的特點及實際應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造工程，2002，5:28

8東輝，劉獻禮，胡榮生，PCBN刀具的硬態(tài)切削加工原理[J]機電工程，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應(yīng)用[C]中國超硬材料行業(yè)技術(shù)發(fā)展論壇論文集，2006，11，p.25～28

10姜偉，劉進等，PCBN復(fù)合片顯微硬度和抗彎強度分析[C].中國超硬材料行業(yè)技術(shù)發(fā)展論壇論文集，2006，11,p.72～74

11馮吉富，林峰，李立惟，硬質(zhì)合金對立方氮化硼復(fù)合體性能影響的探討[C]中國超硬材料新技術(shù)研討會論文集，2004，12.p.46～48

12左宏森，王春華，新型PCBN工具高效加工難切削黑色金屬材料[C]中國超硬材料新技術(shù)研討會論文集，2004，12.p.127～130

第二篇：用摻雜氧化鎢的制備及其功能特性研究進展的分析論文

鎢及鎢化合物由于具有獨特的理化性和電子特性，成為國民經(jīng)濟以及現(xiàn)代國防中不可替代的基礎(chǔ)性材料和戰(zhàn)略性資源，并被稱為“工業(yè)的牙齒”。鎢和鎢化合物主要被應(yīng)用于硬質(zhì)合金等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，同時在變色窗、光催化、燃料電池、化學(xué)傳感器、場發(fā)射、環(huán)境凈化、太陽能轉(zhuǎn)換等功能性領(lǐng)域也有良好的應(yīng)用前景，因而引起了研究人員的廣泛關(guān)注，己成為當(dāng)前功能材料研究的熱點之一。例如，金屬鎢是重要的場發(fā)射和熱發(fā)射材料，應(yīng)用于X射線管、粉磨管和無線電電子管中的陰極材料;非晶相氧化鎢具有很好的光致變色特性和電致變色特性叫;負載型氧化鎢近年來被發(fā)現(xiàn)具有很高的可見光催化活性，其理論基礎(chǔ)在于氧化鎢與負載顆粒之間的界而電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)以及氧的多電子還原過程。此外，氧化鎢是一種重要的金屬氧化物氣敏材料，對某些氣體具有卓越的靈敏度和選擇性;氧化鎢對電磁波有很強的吸收能力，可在軍事上用作優(yōu)良的隱形涂料;氧化鎢材料具有極好的紫外光吸收特性和理化特性，可作為信息顯示屏、大規(guī)模信息存儲器、智能變色窗等器件的基礎(chǔ)材料。

然而，近幾年研究人員在研究氧化鎢的電致變色、氣致變色等性能中發(fā)現(xiàn)，純氧化鎢材料存在一些弱點，如材料電阻大、極化電壓過高、氣體選擇性不強等;在研究氧化鎢的光催化性能中發(fā)現(xiàn)，純氧化鎢材料同樣存在載流子復(fù)合率高、光催化效率低等缺點。為了改善這些性能，研究人員采用多種方法對納米氧化鎢進行改性，其中摻雜是一種有效的方法。本文主要介紹近年來國內(nèi)外功能材料用摻雜氧化鎢材料的制備方法和應(yīng)用研究進展，分析制備方法、摻雜元素種類對其性能的影響，并對摻雜氧化鎢材料功能特性今后的研究方向提出一些看法。

1摻雜氧化鎢材料的制備

功能材料用摻雜氧化鎢的制備方法按反應(yīng)環(huán)境的不同分為固相法、液相法和氣相法等。氧化鎢是過渡族金屬氧化物，通過摻雜不同的元素、改變摻雜量、優(yōu)化摻雜及復(fù)合工藝可對材料進行改性，從而改善其性能。

1.1固相法

固相法主要有固相燒結(jié)法叫和機械粉碎法，摻雜氧化鎢的制備多采用固相燒結(jié)法。機械粉碎法是用粉碎機將原料直接研磨成超細粉。固相燒結(jié)法一般是指在高溫環(huán)境下通過固體與固體間的反應(yīng)來合成金屬氧化物的方法。利用固相燒結(jié)法合成氧化鎢或者摻雜氧化鎢的步驟如下:首先將原料干法混合，然后通過球磨等方法粉碎混勻，最后進行一定時間的高溫鍛燒。Akivama等將鎢酸按經(jīng)過高溫鍛燒，合成了固體WO3粉末。杜俊平等采用固相燒結(jié)法合成了不同Ce摻雜量的WO3光催化劑，該工藝過程簡單、成本低，但反應(yīng)效率低、能耗大、產(chǎn)物粒徑不均勻。

1.2液相法

1.2.1水熱法

水熱法通常是在密閉的反應(yīng)體系(如反應(yīng)釜)中，采用水為溶劑，經(jīng)加熱加壓使難溶性反應(yīng)物有效溶解并進行重結(jié)晶，從而合成產(chǎn)物(需適當(dāng)?shù)暮筇幚?的一種有效方法。2009年，Le等以WC16為鎢源、芐醇為溶劑，經(jīng)溶劑熱反應(yīng)及高溫鍛燒后得到納米級固體WO3;研究結(jié)果表明，經(jīng)微波加熱方式合成的產(chǎn)物粒度較小，平均直徑為6 nm，比表而積為140 m2/g。桂陽海等分別在Na2WO4溶液和Co(NO3)2溶液中加入CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)，得到鎢酸沉淀和鉆酸沉淀，再將沉淀物轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中水熱反應(yīng)12 h，得到摻CO納米WO3.通過水熱法合成的摻雜WO3粉末具有粒徑均勻、純度較高、結(jié)晶性良好等優(yōu)點。

1.2.2溶膠-凝膠法

與其他制備方法相比，溶膠-凝膠法工藝簡單，設(shè)備成本低，反應(yīng)過程可控，且便于規(guī)?；a(chǎn)薄膜材料;但由于產(chǎn)物烘干后易形成硬團聚，同時反應(yīng)時間過長，該法的應(yīng)用受到了限制。該法主要分為兩步:首先利用溶質(zhì)與溶劑間的水解反應(yīng)，使金屬鹽或無機鹽溶解于溶劑中，通過縮聚反應(yīng)使水解產(chǎn)物重新聚集成納米級粒子，形成溶膠;溶膠經(jīng)陳化、聚合形成凝膠;凝膠經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。研究人員根據(jù)溶膠的特性并結(jié)合不同的工藝參數(shù)，可合成各種各樣的納米級粉末、薄膜等材料.Zayat等采用溶膠凝膠法合成摻Pt的WO3薄膜，過程如下:在Na2WO3溶液中通過離子交換得到H2 WO4溶膠，再將K2(PtCI4)加入溶膠中，并加入丙酮減緩凝膠過程，隨后將玻璃基板浸入溶膠，即得具有良好的光學(xué)性能和機械強度的摻Pt的WO3薄膜。

1.2.3沉淀法

沉淀法通常分為共沉淀法和化學(xué)沉淀法，共沉淀法一般用于合成小粒徑的摻雜復(fù)合氧化物。Lee等采用共沉淀法制備WO3 /TiO2復(fù)合氧化物:將氨水和適當(dāng)?shù)谋矶钚詣┤芙庥赪Cl6和TiC14(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%)的水溶液，從而生成W(OH)6的沉淀，鍛燒后得到納米粒徑的W O3/TiO2.Xia等采用化學(xué)沉淀法制備摻Cu的WO3粉末:往水合鎢酸鈉中加入去離子水，滴入鹽酸至白色沉淀物生成，立即加入HAuCI4.4H2 O，調(diào)整pH值后靜置，然后加入CTAB形成白色絮狀沉淀，超聲清洗40 min，過濾并去除沉淀物表而殘留物后，將沉淀物鍛燒得到Au摻雜WO3粉末。

沉淀法制備的納米粉末的粒徑分布較均勻，但由于所得沉淀物中往往包含較多的結(jié)晶水，在干燥時易產(chǎn)生硬團聚，以致粉末結(jié)構(gòu)被破壞。

1.3氣相法

1.3.1物理氣相沉積

物理氣相沉積(PVD)一般有濺射鍍膜法和蒸發(fā)鍍膜法兩種。濺射鍍膜法通常采用磁控濺射，其原理是:利用高能粒子束轟擊靶材表面，使靶材表面的原子擺脫原子間的束縛逸出;采用一定方向一定強度的磁場可控制逸出的原子或二次電子，使其以輪擺線的形式規(guī)則運動;通過將原子或二次電子束縛在靶材表面，可使輝光維持而進行濺射。蒸發(fā)鍍膜法主要采用電子束蒸鍍，其原理是:利用高能電子束對靶材表面進行轟擊，使材料表而產(chǎn)生極高的溫度，從而使材料由固態(tài)直接升華到氣態(tài)，并沉積到工件表而形成薄膜。

胡明等為了研究WO3薄膜的氣敏性，在未拋光的Al2O3基片上，采用直流反應(yīng)磁控濺射法制備了納米級WO3薄膜。Chatchawal等以WO3和CNT的混合粉末為原料，采用電子束蒸鍍法在A12 O3基板上制得NWCNT摻雜WO3薄膜。物理氣相沉積是實驗室中較為廣泛采用的制膜方法，與其他方法相比，其合成薄膜的速度較快，薄膜純度較高，表而均勻性較好，且可將一些高熔點反應(yīng)物用于摻雜WO3薄膜的制備，但反應(yīng)儀器成本較高，因而不適用于規(guī)?；苽浔∧げ牧稀?/p>

1.3.2化學(xué)氣相沉積

化學(xué)氣相沉積是在反應(yīng)室中使氣體與原料間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成物經(jīng)過成核、生長，最后沉積在襯底上形成薄膜的工藝方法，可分為真空CVD、常壓CVD、低壓CVD、等離子體增強型CVD等。楊眉等以荃青石蜂窩陶瓷為基體，采用CVD技術(shù)負載TiO2載體，沉浸于V、W化合物溶液中，最終制備出V2 O5 –WO3/ TiO2催化劑。采用CVD方法制備WO3薄膜，可得到高純度的薄膜，且能完全控制WO3的形貌，但成本高，不適用于大規(guī)模制備。

2摻雜氧化鎢的功能特性

對于一定的納米級基體材料，在低濃度摻雜條件下，摻雜元素一般以固溶體形式進入基體晶格，不會改變基體的晶格結(jié)構(gòu)。但在高濃度摻雜條件下，基體與摻雜劑可能形成復(fù)合化合物，從而改變基體的晶格結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地改變材料的特性。氧化鎢材料通過合理地摻雜不同的元素，可使其結(jié)構(gòu)和功能特性得到明顯改善，如調(diào)節(jié)其吸收光譜，提高其電致變色性能、氣敏性、催化性能等。

2.1電氣變色性能

2.1.1 Ni摻雜氧化鎢

Ni摻雜可適當(dāng)?shù)亟档蚖O3的極化電壓，并提高WO3薄膜的穩(wěn)定性和著色性能。Ni一般以雜質(zhì)原子的形式進入WO3晶格中，在WO3中有一定的固溶度，形成置換固溶體，從而改變WO3的晶格結(jié)構(gòu)及其性能。黃佳木等以磁控濺射法制備Ni摻雜WO3，研究結(jié)果表明摻雜Ni后，WO3的可見光透過率降低而著色性能提高，且在低濃度摻雜時效果更明顯，而在高濃度摻雜時效果降低;最佳Ni摻雜量在7.7%左右。

2.1.2 MO摻雜氧化鎢

張旭蘋等以MoO3摻雜氧化鎢制備了納米薄膜，并對其電致變色性能進行了測試，結(jié)果表明:與純氧化鎢納米薄膜相比，Mo摻雜氧化鎢納米薄膜具有更高的電致變色響應(yīng)速率和著色效率，且其光吸收峰的位置向高能方向移動。

2.1.3Ti摻雜氧化鎢

Ti的原子半徑與W的原子半徑相差不大，因而當(dāng)采用Ti摻雜WO3時易發(fā)生置換反應(yīng)，從而改變WO3晶格結(jié)構(gòu)，使其晶體缺陷減少。向氧化鎢中摻雜TI，可改變其電致變色性能，使其電響應(yīng)速度加快，循環(huán)使用壽命延長。胡遠榮等采用磁控濺射法制備T1摻雜氧化鎢薄膜，測試結(jié)果表明，T1摻雜納米WO3薄膜的晶化程度降低，晶粒細化，晶格結(jié)構(gòu)變疏松，從而其離子抽出和注入的通道大大增多，電響應(yīng)速度提高，且循環(huán)使用壽命提高了4倍以上，但其可見光透射率與未摻雜的相比有所降低。Karuppasamy等采用共濺射法制備了TI摻雜WO3，發(fā)現(xiàn)改變反應(yīng)條件如增加氧氣室的壓力，可使WO3薄膜的能帶位置發(fā)生移動，由3.07 eV增至3.24 eV，同時折射率發(fā)生變化，從而改變其電致變色性能;當(dāng)氧氣室的壓強為0.4 Pa時，薄膜的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、光學(xué)和電致變色性能得到了最大的改善.2.2氣敏性

2.2.1 ZnS摻雜氧化鎢

由于ZnS是N型半導(dǎo)體，其化學(xué)鍵呈離子鍵向共價鍵過渡的性質(zhì)，因而具有一定的方向性，WO3可通過摻雜適量ZnS而改善自身的氣敏性。魏少紅等通過沉淀法合成了ZnS-WO3納米粉末，研究了其對H2S氣體的靈敏度、選擇性以及響應(yīng)恢復(fù)速率;研究結(jié)果表明，適量的ZnS摻雜可提高WO3納米粉末對H2S的靈敏度，當(dāng)ZnS摻雜量為1.0%時，此性能與純WO3相比得到最大的提升。

2.2.2貴金屬摻雜氧化鎢

N02、丙酮氣體是化工場所空氣污染的主要來源，因此這些氣體的檢測日益受到重視，而過渡族金屬氧化物，由于其在氣體敏感性方而的優(yōu)異性能，己成功應(yīng)用于氣體的檢測。為了使WO3具有更好的氣敏性，研究人員通過摻雜等方法對其進行改性研究。曾慶豐等以WO3粉末為原料并加入一定量的Pt，采用固相燒結(jié)法制得旁熱式氣體敏感元件;添加不同含量的Pt優(yōu)化了材料的氣敏性，測試結(jié)果表明，將0.5%的Pt粉摻入氧化鎢，所得氣敏元件的靈敏度增強近8倍，響應(yīng)時間減少約60%，相應(yīng)的恢復(fù)時間則縮短近88%。Hiroharu等采用直流濺射法在WO3中分別摻雜Pt、Pa及Au制備氣體傳感器.2.3光催化性能

2.3.1摻雜氧化鎢

為提高氧化鎢的光化學(xué)穩(wěn)定性，劉華俊等通過共沉淀法向WO3中摻雜Tb+3，增強了氧化鎢的結(jié)晶度，使其表而生成少量的Tb6WO12，對可見光的吸收增強，從而提高了WO3對可見光的利用率以及對羅丹明B的降解率;此外WO3抗光腐蝕能力增強，為其光催化降解有機物、治理環(huán)境污染提供了可能。Chang等以氯化缽和氯化鎢為前驅(qū)體，通過水熱法制備了Ce摻雜WO3納米材料，并將其用于染料甲基橙的可見光催化降解;研究結(jié)果表明，隨著W與Ce的質(zhì)量比降低，所得產(chǎn)物形貌由一維納米線逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閳F聚狀顆粒，當(dāng)W與Ce的質(zhì)量比為15：1時，所得復(fù)合材料對水體中的甲基橙有著最高的光催化降解效率。Shibin等以氯化鎢和氯化鉆為原料，由水熱法獲得了不同形貌的Co摻雜氧化鎢，證實了Co摻雜對產(chǎn)物形貌有著明顯的控制作用，且Co摻雜WO3與純WO3相比有著更高的光催化活性。

2.3.2 摻雜氧化鎢

純氧化鎢金屬性較弱，故其光催化性能極不穩(wěn)定。為了提高氧化鎢光催化性能的穩(wěn)定性，通?？刹扇〖毣Я?、提高比表面積以及摻雜等手段對其進行改性。李慧泉等利用浸漬法制備催化劑，隨后對其進行了光催化測試，結(jié)果表明光催化劑的紫外光及可見光催化活性均隨含量的增加先升高后降低，催化劑具有明顯更高的紫外光和可見光催化活性以及輕基自由基形成速率;摻雜同時提升了氧化鎢光催化性能的穩(wěn)定性。

Xu等通過混合鍛燒的方法獲得了摻雜氧化鎢材料，并將其應(yīng)用于染料X3B的光催化降解;不同的鍛燒溫度以及不同的Fe2 O3摻雜量對氧化鎢的光催化活性均有較大的影響，其中Fe2 O3含量為1%、經(jīng)400度鍛燒得到的復(fù)合材料的催化活性最高，電子順磁共振檢測結(jié)果表明，該復(fù)合材料受光激發(fā)后產(chǎn)生的輕基自由基數(shù)量顯著上升，由此可推斷氧化鐵與氧化鎢之間存在電荷遷移，二者耦合促進了光生載流子的分離，從而使材料的光催化活性提高。

3結(jié)語

氧化鎢作為一種寬帶系的N型過渡族金屬氧化物，在電致變色、氣體傳感、光催化等方而具有良好的特性，且通過摻雜的方法可提高其電致變色、光致變色、氣體傳感、光催化等性能，從而使其廣泛地應(yīng)用在氣體傳感器、電致變色器件、光催化試劑等領(lǐng)域。納米時代的到來，標(biāo)志著今后對氧化鎢的研究重點將集中于制備高純度、穩(wěn)定性好、粒度小的納米級摻雜氧化鎢粉末或薄膜材料，以及不同因素對其摻雜改性的影響。因此，研究人員需致力于摻雜氧化鎢的微觀結(jié)構(gòu)形成機制的探討，以及摻雜工藝、摻雜元素、摻雜量的確定，從而優(yōu)化摻雜氧化鎢的各項性能。

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(fā)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(nèi)作記號：“√”表示對，“×”表示錯）（每題1分，共20分）

1．鎢鈷類硬質(zhì)合金（YG）因其韌性、磨削性能和導(dǎo)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(yōu)劣有關(guān)。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(biāo)準(zhǔn)VB表中，高速鋼刀具的VB值均大于硬質(zhì)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(shù)、刀具材料和刀具結(jié)構(gòu)是研究金屬切削刀具的三項基本

容。）

6．由于硬質(zhì)合金的抗彎強度較低，沖擊韌度差，所取前角應(yīng)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(chǎn)生在精加工時要設(shè)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(nèi)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(fā)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(chǎn)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(xiàn)在切削過程中，是刀具在高溫高壓下與工件及切屑產(chǎn)生強烈摩擦，失去正常切削能力的現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)生塑性變形，然后產(chǎn)生崩裂的不規(guī)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(dāng)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(yīng)取大些。

三、選擇題（將正確答案填在空格內(nèi)）（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(nèi)斜式）

2．刀具產(chǎn)生積屑瘤的切削速度大致是在 范圍內(nèi)。（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(fā)生金相變化，使刀具迅速磨損，這種現(xiàn)象稱為 磨損。（300~350 550~600 700~800 擴散 相變 氧化）

5．當(dāng)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(qū)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(dāng)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(fā)生

磨損。（磨粒 粘結(jié) 擴散）

11．車削時切削熱主要是通過

和

進行傳導(dǎo)的。（切屑 工件

刀具 周圍介質(zhì)）

12．刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(fù)雜的刀具有（）材料制造較合適。

2.A、硬質(zhì)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(zhì)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(nèi)磨擦 C、內(nèi)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(jù)（）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(zhuǎn)位車刀（）式的刀片夾固結(jié)構(gòu)所占空間位置最小，故較適合于內(nèi)孔鏜刀。

A、偏心 B、杠桿 C、楔銷 D、壓板（上壓）10.當(dāng)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(nèi)排屑深孔鉆 C、噴吸鉆 D、BTA鉆

12.標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(nèi)孔車刀車削內(nèi)孔，當(dāng)?shù)都獍惭b高于工件中心時，其工作角度與標(biāo)注角度相比，發(fā)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(shù) C、拉刀長度 D、同時工作齒數(shù) E、拉削刀

5.（）用鈍以后重磨后刀面。

A、可轉(zhuǎn)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)刀具 7.在拉刀設(shè)計過程中應(yīng)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(shù)

三、填空題（每空1分，共35分）1.楔角（）與（）的夾角

2.YT類硬質(zhì)合金的主要化學(xué)成分是Co、（）和（），其中（）含量越多，硬質(zhì)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(zhì)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(biāo)來度量。

4.在金屬切削過程中，在（）速度加（）材料時易產(chǎn)生積屑瘤，它將對切削過程帶來一定的影響，故在（）加工時應(yīng)盡量避免。5.外圓車削時，在刀具6個標(biāo)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(tǒng)剛性好的情況下，刀具有磨鈍標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)規(guī)定得較（）；精加工時應(yīng)規(guī)定較（）的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。

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

8.使用可轉(zhuǎn)位車刀生產(chǎn)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(chǎn)。

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(chǎn)生。

10.主剖面（正交平面）標(biāo)注角度參考系中三個坐標(biāo)平面是指（）、（）和（），它們之間關(guān)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(zhì)量要求高時，刀尖圓弧半徑宜取較（）。13.磨平面和磨內(nèi)孔時，應(yīng)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(yīng)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(guī)律。后角的功用是什么？怎樣合理選擇？

六、作圖題（6分）

試標(biāo)出圓柱形螺旋齒銑刀的γo、ao、λ給分）

s

和γn、an（不按對應(yīng)關(guān)系標(biāo)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．?dāng)U孔鉆既可用作孔的最后加工，也可用作 前的預(yù)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(dǎo)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(fù)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(nèi)。多選不給分。每題2分，共20分)

l．當(dāng)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(zhì)合金車刀能消除刃磨或重磨時內(nèi)應(yīng)力可能引起的裂紋。

①焊接式

②機夾重磨式

③機夾式可轉(zhuǎn)位

3．設(shè)計一把加工階梯軸零件的可轉(zhuǎn)位車刀時，應(yīng)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)刀具。

①內(nèi)

②外

③內(nèi)、外 7．螺紋銑刀是用銑削方式加工()螺紋的刀具。

①內(nèi)

②外

③內(nèi)、外

8．對于螺旋導(dǎo)程角λ。＞5°的右螺旋滾刀，其容屑槽應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)麻花鉆結(jié)構(gòu)上(特別是切削部分)的主要缺點。

3．當(dāng)設(shè)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(tǒng)中，刀具管理的任務(wù)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(xiàn)象?為什么? ②拉刀標(biāo)準(zhǔn)齒的直徑應(yīng)是多少?(假設(shè)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(yīng)重磨何處?重磨應(yīng)注意什么?請結(jié)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(nèi)；(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(yīng)選用什么牌號的硬質(zhì)合金（），加工鑄鐵件時，應(yīng)選用什么牌號的硬質(zhì)合金（）。

3、切削用量包含哪三個要素（）；切屑有幾種基本態(tài)（）。

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(biāo)準(zhǔn)麻花鉆一般有幾部分構(gòu)成（），其切削部分有幾個刀面和刀刃構(gòu)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(zhì)合金（YG）因其韌性、磨削性能和導(dǎo)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(yōu)劣有關(guān)。（）

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(qū)別在哪里？一般進給運動是否都是一個？

2、試從鉸刀結(jié)構(gòu)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(zhǔn)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(zhì)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(biāo)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(shù)包含哪三個要素（）。

2、粗、精加工鋼件和鑄鐵件時，應(yīng)選用什么牌號的硬質(zhì)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(zhì)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(guī)律是f>vc>ap。()

4、衡量材料切削加工性的常用指標(biāo)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(qū)別在哪里？一般進給運動是否都是一個？

2、刀具材料應(yīng)具備哪些性能?其硬度、耐磨性、強度之間有什么聯(lián)系?

3、主運動的切削速度與合成運動的速度有和區(qū)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(guī)律?

5、在精加工時為提高表面質(zhì)量主偏角和進給量應(yīng)如何選擇？

四、計算題（22分）用YT15硬質(zhì)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(shù)?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(cè)面的距離為15mm,刀尖在刀桿的頂面內(nèi)。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(shù)包含哪三個要素（）。

2、粗、精加工鋼件和鑄鐵件時，應(yīng)選用什么牌號的硬質(zhì)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(tài)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(zhì)合金（YG）因其韌性、磨削性能和導(dǎo)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(yōu)劣有關(guān)。（）

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(guān)系？

3、什么是刀具磨損標(biāo)準(zhǔn)?刀具耐用度是如何定義的?

4、刃傾角在哪個平面內(nèi)度量？

5、刀具材料應(yīng)具備的性能？

四、計算題（共22分）

用YT14硬質(zhì)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(shù)?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(cè)面的距離為12mm,刀尖在刀桿的頂面內(nèi)。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(shù)包含哪三個要素（）、（）；

2、粗、精加工鋼件和鑄鐵件時，應(yīng)選用什么牌號的硬質(zhì)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(dāng)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(yīng)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(chǎn)生塑性變形，然后產(chǎn)生崩裂的不規(guī)則粒狀切屑，稱為崩碎切屑。（）

4、積屑瘤的產(chǎn)生在精加工時要設(shè)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(nèi)在的有利條件。（）

三、回答問題（每小題5分，共20分）

1、刀具標(biāo)注角度坐標(biāo)系和工作角度坐標(biāo)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(qū)的變形特點？

四、計算題（20分）

?r=45鏜削熱軋45號鋼套內(nèi)孔。用硬質(zhì)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(cè)面的距離為15mm,刀尖在刀桿的頂面內(nèi)。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(zhì)合金優(yōu)點是（），陶瓷刀具材料特點是（）；

2、切削用量和切削層參數(shù)包含哪三個要素（）；

3、粗、精加工鋼件和鑄鐵件時，應(yīng)選用什么牌號的硬質(zhì)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(zhì)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(jié)構(gòu)、材料、加工方法和（）。A，設(shè)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(nèi)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(chǎn)生（）。A，彎曲 B，扭轉(zhuǎn) C，刀痕 D，振動

6、在加工內(nèi)圓弧面時，刀具半徑的選擇應(yīng)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(tài)。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(chǎn)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(nèi)孔。用硬質(zhì)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(cè)面的距離為15mm,刀尖在刀桿的頂面內(nèi)。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(nèi)度量、楔角?o在（）

0內(nèi)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(zhì)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(zhì)合金中，YG類一般用于加工（）、YT類硬質(zhì)合金一般用于加工（），而YW類硬質(zhì)合金它的加工范圍為（）。

8、在切削過程中，當(dāng)系統(tǒng)剛性不足時為避免引起振動，刀具的前角與主偏角應(yīng)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(jīng)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(nèi)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(chǎn)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(qū) B、第二、三變形區(qū)的擠壓與摩擦力

C、前刀面與切屑的摩擦力 D、三個變形區(qū)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(qū)別？在粗磨時若工件材料的硬度比較高，砂輪的硬度應(yīng)如何選擇？

五、標(biāo)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(zhì)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(shù)

=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(nèi)，且刀尖距刀桿左側(cè)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(shù)包含哪三個要素（）；

2、粗、精加工鋼件時，應(yīng)選用硬質(zhì)合金的牌號為（），粗、精加工鑄鐵件時，應(yīng)選用硬質(zhì)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(zhì)合金優(yōu)點是（），陶瓷刀具材料特點是（）；

5、第一變形區(qū)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(fā)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(chǎn)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(xiàn)在切削過程中，是刀具在高溫高壓下與工件及切屑產(chǎn)生強烈摩擦，失去正常切削能力的現(xiàn)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(yīng)具備哪些性能?其硬度、耐磨性、強度之間有什么聯(lián)系？

2、什么叫基面和切削平面？基面和切削平面有何關(guān)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(zhǔn)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(shè)？

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(zhì)合金車刀；切

?p＝4mm,進給量f=0.3mm/r。刀具幾何參數(shù)?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(cè)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(zhì)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(jié)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(jīng)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．?dāng)U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(jīng)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(nèi)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(yīng)選用較大的后角；粗加工時，為增加刀頭強度，應(yīng)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(shù)

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(yīng)力指切削過程結(jié)束后，殘留在金屬中的應(yīng)力，表現(xiàn)為拉應(yīng)力或殘應(yīng)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(jīng)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(nèi)??；

(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(zhuǎn)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(guī)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(dǎo)向；

3、銑刀繞其軸線轉(zhuǎn)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(dǎo)向和定心；

7、“產(chǎn)形”齒輪；

8、其基圓柱切平面內(nèi)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(nèi)、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(dāng)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(dāng)修改銑刀的切削刃形狀，但這種方法將使工件形狀發(fā)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(jiān)控；(2分)

④刀具信息的處理；(1分)

⑤刀具標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)）＝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(jié)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(gòu)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(jié)構(gòu)分為切削部分和校準(zhǔn)部分，其校準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhì)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(wěn)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(yīng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(yīng)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(jié)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(wěn)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(biāo)準(zhǔn)是，規(guī)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(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的切削時間。

4、答：刃傾角在切削平面內(nèi)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(wěn)性；

二、判斷題

1、×

2、√

3、√

4、×

5、×

三、簡答題

1、答：刀具標(biāo)注角度坐標(biāo)系是以vc而建立的，而工作角度坐標(biāo)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(zhì)合金。

3、答：人造金剛石立方氮化硼。人造金剛石用于硬質(zhì)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(qū)為剪切滑移變形，第Ⅱ變形區(qū)為擠壓摩擦變形，第Ⅲ變形區(qū)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(xué)穩(wěn)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(wěn)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(shù)?法；剪切角?法；相對滑移法。

2、答：當(dāng)加工塑性材料時，溫度達到一定值，壓力又較高時，由于粘結(jié)和加工硬化便形成了積屑瘤；積屑瘤影響切削的平穩(wěn)性、加工精度、加工表面質(zhì)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(shù)

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(zhì)合金

4、切削速度；切削深度

?dn?c?1000

5、主運動；

6、變形系數(shù)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(yīng)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(qū)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(yīng)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(yīng)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(wěn)性

（3）影響加工精度與表面質(zhì)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(zhǔn)齒刃帶最寬。這是因為各齒的切削功能不同所至，例如, 校準(zhǔn)齒的刃帶就是對孔徑起校準(zhǔn)和修光的作用，故應(yīng)寬些。

5、答：（1）生產(chǎn)率高

（2）加工質(zhì)量穩(wěn)定

（3）刀具使用壽命長

（4）刀具制造比較困難

截形設(shè)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(wěn)定，保障師生人身安全，根據(jù)市公安局、縣公安局要求在學(xué)校內(nèi)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(biāo)

認真貫徹公安部制定的公安機關(guān)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(yán)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(huán)境，維護校園教學(xué)秩序，保障師生人身安全，達到學(xué)生放心、家長放心、社會放心的目的。

二、組織領(lǐng)導(dǎo) 組長:敖衛(wèi)兵（校長）

副組長:崔健(法制副校長)、梁志江（保衛(wèi)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(fā)到每一個家長，根據(jù)行動方案結(jié)合治安處罰法，針對學(xué)生廣泛開展法制宣傳，對學(xué)校普遍開展一次禁止收藏、攜帶、使用刀具、督促學(xué)生及時上繳攜帶刀具的宣傳、教育活動，使學(xué)生認識到攜帶管制刀具的危害性。

（二）派出所和學(xué)校協(xié)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(xué)生主動上交攜帶的管制刀具；二是發(fā)動學(xué)生提供相關(guān)線索，動員積極舉報販賣、攜帶、使用刀具的行為，開展調(diào)查收繳工作，最大限度地預(yù)防刀具傷害案件的發(fā)生；三是通過校方了解摸排綴學(xué)、經(jīng)常曠課、有違法劣跡的學(xué)生名單，調(diào)查這些學(xué)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(guān)協(xié)同辦案系統(tǒng)，梳理曾經(jīng)受過打擊處理的在校學(xué)生名單，了解學(xué)生的現(xiàn)實表現(xiàn)。

（三）對校園周邊的相關(guān)場所要組織開展全面排查行動，尤其是對校園周邊200米內(nèi)的相關(guān)商店、地攤等場所販賣管制刀具的業(yè)主，要發(fā)現(xiàn)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(tǒng)一思想認識。組織專項行動，既是公安機關(guān)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(wěn)定的重要舉措，也是落實構(gòu)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(wù)到位、組織到位、責(zé)任到位，確保工作取得明顯成效。

（二）學(xué)校校長是校園安全第一責(zé)任人，指導(dǎo)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(nèi)部安全管理工作的各項規(guī)章制度，加強學(xué)校安全保衛(wèi)工作的制度化和規(guī)范化建設(shè)，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(xué)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(jié)近年來校園管制刀具收繳行動的經(jīng)驗，因地制宜開展管制刀具收繳工作。要注重宣傳教育，使學(xué)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(yù)防校園涉刀案件的發(fā)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(xié)作。派出所、學(xué)校要加強聯(lián)系，加強協(xié)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(xié)同作戰(zhàn)，全力搞好專項收繳工作。行動中遇到的情況，應(yīng)及時向?qū)ｍ椥袆宇I(lǐng)導(dǎo)小組報告。

（五）、加強信息，及時溝通。統(tǒng)一行動后，學(xué)校要每月總結(jié)一次情況，重要情況及時上報。

至誠中學(xué)關(guān)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(xué)生利用刀具作為兇器犯罪。結(jié)合國務(wù)院批準(zhǔn)公布施行的《對部分道具實行管制的暫行規(guī)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(guī)定，結(jié)合我校具體情況，對于常被學(xué)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(xué)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(jīng)行清查。利用班會、法制課等機會對學(xué)生驚醒管制刀具的宣傳教育，明白其危害性。

四、學(xué)生如果有斗毆跡象，班主任應(yīng)引起高度警惕，立即將嫌疑學(xué)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(xué)生中查出的刀具，學(xué)生不得以任何借口逃避學(xué)校及派出所的處理、處罰、情節(jié)嚴(yán)重的將追究法律責(zé)任。

七、如果學(xué)生在利用刀具行兇時，任何老師如果發(fā)現(xiàn)不予制止或不沒收刀具，造成嚴(yán)重后果的將按有關(guān)規(guī)定追究責(zé)任。若因班主任疏于管理，造成嚴(yán)重后果的將追究班主任經(jīng)濟或法律責(zé)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(fā)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(jù)切削刀具發(fā)展要求展望各類切削材料方趨勢。

關(guān)鍵字：切削刀具材料；刀具的分類；發(fā)展方向

1.概述

1.1 內(nèi)涵

在21世紀(jì)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(guān)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(fù)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(zhì)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(yōu)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(zhì)量，同時降低加工費用，刀具材料的性能必須優(yōu)良，并向更高水平發(fā)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(yán)重制約。只有在刀具正常工作和運轉(zhuǎn)的情況下，加工效率才能得到提高，加工總費用才能保持正?；驕p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(gòu)成刀具的材料、幾何參數(shù)及其結(jié)構(gòu)，其中刀具材料對刀具耐用度、加工效率和加工質(zhì)量等的影響最大。隨著生產(chǎn)技術(shù)的進步，高速切削已成為切削的發(fā)展趨勢，它所采用的速度比常規(guī)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(jié)、化學(xué)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(xué)性能、熱物理性能、抗粘結(jié)性能、化學(xué)穩(wěn)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(fā)展方向

2.1 硬質(zhì)合金

硬質(zhì)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(jié)相,采用粉末冶金方法制備的材料。硬質(zhì)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(shù)小以及高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點,是目前最主要的切削刀具材料，超細硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金是其在未來最主要的發(fā)展方向。

刀具材料性能的兩個關(guān)鍵指標(biāo)—硬度和強度之間總存在著矛盾，超細硬質(zhì)合金是解決這種矛盾的重要途徑。目前國內(nèi)外在超細硬質(zhì)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(zhì)合金在印刷電路板打印針、金屬切削等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但一方面，目前市場上多為亞微晶粒硬質(zhì)合金（0.6～0.9μm），而真正的超細硬質(zhì)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(zhì)合金材料目是未來超細合金研究和發(fā)展的方向，而超細硬質(zhì)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(zhì)合金主要是K類，而應(yīng)用更廣泛的P、M類硬質(zhì)合金的超細化的研究在國內(nèi)外也已經(jīng)得到重視。

上世紀(jì)70年代出現(xiàn)的刀具涂層技術(shù)是刀具發(fā)展史上的一個里程碑，涂層技術(shù)得到了高速發(fā)展。采用各種涂層技術(shù)在硬質(zhì)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(yè)發(fā)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(zhì)合金在未來主要關(guān)注的三個方面，即優(yōu)質(zhì)涂層基體的開發(fā)、涂層材料的開發(fā)及納米化、涂層技術(shù)的改進的新技術(shù)開發(fā)。梯度硬質(zhì)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(jié)構(gòu)的形成過程,精確控制梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金微觀組織，使其成為優(yōu)質(zhì)的涂層基體。同時強韌性優(yōu)異的涂層基體新材質(zhì)的開發(fā)也非常重要。目前的涂層材料包括TiC、TiN、Al2O3、TiAlN等，開發(fā)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(shù)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(jié)合力有待提高，改進目前的涂層工藝和開發(fā)新的涂層技術(shù)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(xué)穩(wěn)定性，與金屬間的摩擦系數(shù)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(zhuǎn)位刀片,用于精鏜孔、精孔加工和以車代磨等精加工領(lǐng)域，其功能填補了傳統(tǒng)WC-Co系硬質(zhì)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(zhàn)略資源硬質(zhì)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(yōu)勢。目前，金屬陶瓷發(fā)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(jīng)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(zhì)合金生產(chǎn)國與消費國，年產(chǎn)硬質(zhì)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(fā)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(yōu)點但其致命的弱點是脆性大這不僅限制了現(xiàn)代陶瓷材料的應(yīng)用范圍也限制了其優(yōu)良性能的發(fā)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(yù)計金屬陶瓷刀具材料將代替 WC 基硬質(zhì)合金，成為整個刀具材料中的新生力量，甚至占據(jù)硬質(zhì)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(jīng)冷壓制成形后燒結(jié)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(xué)性能穩(wěn)定，耐氧化，摩擦因數(shù)低，刀具耐用度比硬質(zhì)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(jié)約大量的貴重金屬W、Co、Ni及Ti等。

陶瓷刀具是最有發(fā)展?jié)摿Φ母咚偾邢鞯毒?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(fā)的陶瓷與硬質(zhì)合金的復(fù)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(zhì)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(chuàng)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(yīng)用。為解決韌性差，納米化技術(shù)已成為重要的研究方向，以提高韌性，可以預(yù)料,隨著高速切削、干式切削和硬切削應(yīng)用的增多,陶瓷刀具必將得到高速的發(fā)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(jié)構(gòu)取向不一的細晶粒金剛石燒結(jié)體，由于PCD燒結(jié)體表現(xiàn)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(zhì)量和加工經(jīng)濟性在非金屬材料、有色金屬及其合金材料、金屬基復(fù)合材料等切削加工領(lǐng)域顯示出其它刀具難以比擬的優(yōu)勢。隨著PCD刀具理論研究日益深入，尤其在提其化學(xué)穩(wěn)定性方面的進展，PCD刀具在切削刀具領(lǐng)域的地位將日益重要，其應(yīng)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(jié)而成的CBN聚集體的一類超硬材料產(chǎn)品。它除了具有高硬度、高耐磨性外，還具有

高韌性、化學(xué)惰性、紅硬性等特點，能夠在高溫下實現(xiàn)穩(wěn)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(shù)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(shè)計和用途也出現(xiàn)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(yīng)用范圍。PCBN在數(shù)控切削行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，是一種具有良好發(fā)展前景的刀具材料。2.5 粉末高速鋼（PMHSS）

高速鋼是一種傳統(tǒng)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(jié)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(yōu)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(guān)鍵在于掌握氮含量的控制技術(shù)。

PMHSS工藝技術(shù)隨著粉末冶金技術(shù)日新月異的發(fā)展，將會涌現(xiàn)出一系列新技術(shù)、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(jié)、燒結(jié)硬化等。PMHSS工藝技術(shù)正朝著高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向發(fā)展，在未來，高速鋼仍在切削領(lǐng)域占有一席之地。展望

綜上所述，隨著社會進步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在航空、航天、船舶、電子、汽車等領(lǐng)域?qū)Φ毒卟牧咸岢隽嗽絹碓礁叩囊?。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(fā)展的主流。

在現(xiàn)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(fā)展。高速鋼和硬質(zhì)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(tǒng)的鎢高速鋼W18Cr4V中含W達18%，鎢鈷類硬質(zhì)合金含WC92%～97%，鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金合WC66%～85%，通用類硬質(zhì)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(zhì)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(jì)后將發(fā)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(yīng)用與發(fā)展中應(yīng)十分注意節(jié)約W和Co，具體建議是：

（1）發(fā)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(dāng)。

（2）發(fā)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(fā)的W6Mo5Cr4V2Al(M2Al)、W12Mo3Cr4V3N(V3N)和W12Mo3Cr4V3Co5Si(Co5Si)，都節(jié)約了Co資源，而使用性能均能完全可與美國的知名產(chǎn)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(fā)展金屬陶瓷，用TiCN或TiC作基體，不含WC或少含WC，粘結(jié)劑用Ni、Mo。這樣就節(jié)約了W和Co。與WC基硬質(zhì)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(shù)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(jié)劑，可節(jié)約Co；若能成功地用Fe作粘結(jié)劑，則意義更大。發(fā)展金屬陶瓷對節(jié)約資源有重要意義。

（4）發(fā)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(yōu)于硬質(zhì)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(yīng)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(fā)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(zhì)合金加工高硬的非鐵金屬和非金屬材料，從而節(jié)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(fā)展的看法

21世紀(jì)刀具材料必定有更快的發(fā)展。（1）刀具材料的發(fā)展要適應(yīng)加工對象的需要，尤其是難加工材料應(yīng)用的需要。航空、航天工程材料應(yīng)當(dāng)處于領(lǐng)頭的位置。（2）刀具材料的新發(fā)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(fā)展。（3）刀具材料的發(fā)展要考慮資源的儲有量，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先

發(fā)展儲存量大的刀具材料，節(jié)約貴重資源的刀具材料。

參考文獻

[1]王寶友,崔麗華.陶瓷刀具的發(fā)展與應(yīng)用[J].工具材料,2001,35:3-7 [2]熊 繼.超細TiCN金屬陶瓷的制備及性能[J].粉末冶金技術(shù),2003,21(2):92-95 [3]賈佐誠,陳飛雄,吳誠.硬質(zhì)合金新進展[J].粉末冶金工業(yè),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]周建華.國內(nèi)外新型復(fù)合硬質(zhì)合金材料的發(fā)展動態(tài)[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] 葉偉昌.超硬硬質(zhì)合金發(fā)展得新動態(tài)[J].產(chǎn)品信息.2002,2:66-69 [8] 龐俊忠,王敏杰,李國和.高速切削淬硬鋼的研究進展[J].中國機械工程(增),2006,17,421-425 [9]閆建新,李在元.粉末高速鋼的研究進展[J].硬質(zhì)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