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模块二：切削过程及控制

模块二：切削过程及控制. 第二单元 刀具材料. 注：课件内部分图片、动画、视频为引用，来源不详 。. 刀具切削性能的优劣取决于刀具材料、切削部分几何形状以及刀具的结构。刀具材料的选择对刀具寿命、加工质量、生产效率影响极大。 （一）刀具材料的性能要求 （ 1 ）较高的硬度和耐磨性 硬度必须比工件材料高，并具有良好的耐磨性，刀具材料的常温硬度要求在 60HRC 以上。 （ 2 ）足够的强度和韧性 要能够承受冲击和振动的作用，不产生崩刃和断裂。 （ 3 ）较高的耐热性 在高温作用下应具有足够的硬度、耐磨性、强度和韧性。

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模块二：切削过程及控制

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Presentation Transcript

  1. 模块二：切削过程及控制 第二单元 刀具材料 注：课件内部分图片、动画、视频为引用，来源不详。

  2. 刀具切削性能的优劣取决于刀具材料、切削部分几何形状以及刀具的结构。刀具材料的选择对刀具寿命、加工质量、生产效率影响极大。刀具切削性能的优劣取决于刀具材料、切削部分几何形状以及刀具的结构。刀具材料的选择对刀具寿命、加工质量、生产效率影响极大。 （一）刀具材料的性能要求 （1）较高的硬度和耐磨性 硬度必须比工件材料高，并具有良好的耐磨性，刀具材料的常温硬度要求在60HRC以上。 （2）足够的强度和韧性 要能够承受冲击和振动的作用，不产生崩刃和断裂。 （3）较高的耐热性 在高温作用下应具有足够的硬度、耐磨性、强度和韧性。 （4）良好的导热性和耐热冲击性能 导热性要好，有利于散热；耐热冲击性能要好，材料内部不得因承受热冲击作用而产生裂纹。 （5）良好的工艺性 应具有良好的锻造性能、热处理性能、刃磨性能等，便于刀具制造。

  3. （二）常用刀具材料 1、工具钢 工具钢是最古老的刀具材料，已经广泛应用于机械加工。虽然这种材料价格便宜，容易成型和磨得锋利，但是由于在高速下不具备足够的热硬性和耐磨性，所以一般只限于制作手工刀具和非常慢速机加工条件下使用的刀具，如锯条、手挫等。

  4. 2、高速钢 加入了较多的钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢 。

  5. 1）高速钢性能、特点及应用 • 具有较高的硬度（62～67HRC）和耐热性（500～650℃） ； • 强度高、韧性好（抗弯强度是一般硬质合金的2～3倍，是陶瓷的5～6倍）； • 可用于加工有色金属、结构钢、铸铁、高温合金等范围广泛的材料；可在有冲击、振动的场合应用； • 制造工艺性好，容易磨出锋利的切削刃，适于制造各类刀具，尤其适于制造钻头、拉刀、成形刀具、齿轮刀具等形状复杂的刀具。

  6. 2）分类 高速钢按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢；按制造工艺方法可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。 • 普通高速钢 切削硬度在250～280HBS以下的大部分结构钢和铸铁，切削普通钢料时的切削速度一般不高于40~60m/min。 • 高性能高速钢 在普通高速钢的基础上增加含碳量、含钒量并添加钴、铝等合金元素熔炼而成，其耐热性好，在630~650℃时仍能保持接近60HRC的硬度，适用于加工高温合金、钛合金、奥氏体不锈钢、高强度钢等难加工材料。

  7. 3、硬质合金 用高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC等）和金属粘结剂（Co、Ni等）在高温条件下烧结而成的粉末冶金制品。

  8. 1）硬质合金的性能、特点及应用 • 常温硬度达89~93HRA，760℃时其硬度为77~85HRA，在800~1000℃时硬质合金还能进行切削； • 刀具寿命比高速钢刀具高几倍到几十倍； • 强度和韧性比高速钢差，常温下的冲击韧性仅为高速钢的1/8~1/30，承受切削振动和冲击的能力较差； • 最常用的刀具材料之一，常用于制造车刀和端铣刀，也可用于制造深孔钻、铰刀、拉刀和滚刀。尺寸较小和形状复杂的刀具，可采用整体硬质合金制造。 • 整体硬质合金刀具成本高，其价格是高速钢刀具的8~10倍；可加工包括淬硬钢在内的多种材料。

  9. 2）硬质合金分类 ISO把切削用硬质合金分为三类： K类、 P类和M类。 • K类（YG类）硬质合金由WC和Co（粘结剂）组成。其牌号是由“YG”（“硬、钴”两字汉语拼音字首）和平均含钴量的百分数组成。例如，YG8，表示平均含Co=8%，其余为碳化钨的钨钴类硬质合金。 随着含钴量增多，硬度和耐磨性下降，抗弯强度和韧性增高，主要用来加工铸铁、有色金属及其合金，也称钨钴类硬质合金。

  10. 2）硬质合金分类 ISO把切削用硬质合金分为三类： K类、 P类和M类。 • P类（YT类）硬质合金由WC、TiC和Co组成。其牌号由“YT”（“硬、钛”两字汉语拼音字首）和碳化钛平均含量组成。例如，YT15，表示平均CTi=15%，其余为碳化钨和钴含量的钨钛钴类硬质合金。 随着TiC含量的提高，含钴量相应减少，硬度及耐磨性增高，抗弯强度下降。此类硬质合金不宜加工不锈钢和钛合金，主要用于加工钢料，也称钨钛钴类硬质合金。

  11. 2）硬质合金分类 ISO把切削用硬质合金分为三类： K类、 P类和M类。 • M类（YW类）硬质合金是在WC、TiC和Co的基础上再加入TaC（或NbC——碳化铌）而成。其牌号由“YW”（“硬”、“万”两字汉语拼音字首）加顺序号组成，如 YW1。 加入TaC（或 NbC）后，改善了硬质合金的综合性能,既可以加工铸铁和有色金属，又可以加工钢料，还可以加工高温合金和不锈钢等难加工材料，有通用硬质合金之称。

  12. 三、其它刀具材料 1．陶瓷 • 氧化铝（Al2O3）基陶瓷 硬度高达6000-10000HV，耐磨性好，耐热性好，化学稳定性高，抗粘结能力强，但抗弯强度和韧性差；用于精加工和半精加工冷硬铸铁、淬硬钢。 • 氮化硅（Si3N4）基陶瓷 有较高的抗弯强度和韧性，适于加工铸铁及高温合金，切削钢料效果不显著。

  13. 2．立方氮化硼（CBN） 由六方氮化硼经高温高压处理转化而成，硬度高达8000HV，仅次于金刚石；可耐1300～1500℃的高温，热稳定性好；化学稳定性也很好，即使温度高达1200～1300℃也不与铁产生化学反应；能以硬质合金切削铸铁和普通钢的切削速度对冷硬铸铁、淬硬钢、高温合金等进行加工。

  14. 3、金刚石 硬度高达6000～10000HV，是目前已知的最硬物质，可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金等高硬度、高耐磨材料。主要用于制作磨具及磨料，用作刀具材料主要用于有色金属的高速精细切削。金刚石遇热易氧化和石墨化，故切削时须对切削区进行强制冷却；不宜加工铁族元素，因为金刚石中的碳原子和铁族元素的亲和力大，刀具寿命低。

  15. 谢谢大家！ 再见！

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