刀具材料和切削用量.pptx

1-3 1-3 刀具材料和切削用量刀具材料和切削用量 金属切削过程中的加工质量、加工效率、加金属切削过程中的加工质量、加工效率、加工成本，在很大程度上取决于刀具合理选择。因工成本，在很大程度上取决于刀具合理选择。因此，材料、结构和几何形状是构成刀具切削性能此，材料、结构和几何形状是构成刀具切削性能评估的三要素。评估的三要素。一、一、刀具切削部分应具备的基本性能刀具切削部分应具备的基本性能（1 1）较高的硬度）较高的硬度（2 2）较高的耐磨性）较高的耐磨性（3 3）足够的强度和韧性）足够的强度和韧性（4 4）较高的耐热性）较高的耐热性（6 6）良好的工艺性和经济性）良好的工艺性和经济性（5 5）较好的导热性）较好的导热性 二、二、车刀切削部分常用刀具材料车刀切削部分常用刀具材料工具钢工具钢包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。硬质合金硬质合金有钨钴类硬质合金YG（K类）、钨钛钴类硬质合金YT（P类）和钨钛钽（铌）类硬质合YW（M类）。其他材料其他材料 推广使用新型刀具材料如涂层刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼CBN等。1 1高速钢高速钢它含有钨W、钼Mo、铬Cr、钒V等合金元素较多的工具钢。特点：硬度高（6366HRC）足够的强度和韧性有较高的热稳定性、耐磨性 能承受大的冲击力可制造复杂的刀具：如成形车刀、铣刀、钻头、切齿刀、螺纹车刀和拉刀等耐热性较差（500650C）不能高速切削不能高速切削（1 1）高速钢的分类）高速钢的分类 按用途可分为：通用高速钢和高性能高速钢按制造工艺可分为:熔炼高速钢、粉末冶金高速钢 表面涂层高速钢按基本化学成份可分为:钨系和钼系（2）常用高速钢的牌号与性能）常用高速钢的牌号与性能v通用型高速钢 W18Cr4V(18-4-1)由于钨价高，热塑性差，碳化物分布不均匀等原因，目前国内外已很少采用。注意：注意：不适用于高速切削和硬的材料的切削v高性能高速高性能高速钢 高性能高速高性能高速钢是指在通用型高速是指在通用型高速钢中增加碳、中增加碳、钒、钴或或铝等合金元素，使其常温硬度可达等合金元素，使其常温硬度可达67677070HRCHRC，耐磨性与，耐磨性与热稳定性定性进一步提高。一步提高。适用于：适用于：加工不加工不锈钢、高温合金、耐、高温合金、耐热钢和高和高强度度钢等等难加工材料。典型牌号有加工材料。典型牌号有M42M42等等。v粉末冶金高速粉末冶金高速钢 粉末冶金高速粉末冶金高速钢是用高是用高压氩气或气或纯氮气氮气雾化熔化熔融的高速融的高速钢钢水而得到水而得到细小的高速小的高速钢粉末，然后粉末，然后再再热压锻轧制成。制成。特点：特点：适用于制造精密刀具、大尺寸适用于制造精密刀具、大尺寸(滚刀、插刀、插齿刀刀)刀具、复刀具、复杂成形刀具、拉刀等。成形刀具、拉刀等。2 2硬质合金硬质合金 硬质合金是由高硬度和高熔点的金属碳化物(碳化钨WC、碳化钛TiC、碳化钽TaC、碳化铌NbC等)和金属粘结剂(Co、Mo、Ni等)用粉末冶金工艺制成。特点：特点：常温硬度为:89899393HRAHRA化学稳定性好热稳定性好，耐磨性好耐热性好（80080010001000C C）硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢刀具高高 5 51010倍。钨钴类（钨钴类（WC+CoWC+Co）；）；钨钛钴类（钨钛钴类（WC+TiC+CoWC+TiC+Co）；）；钨钛钽（铌）钴类钨钛钽（铌）钴类 TiC+WC+Ni+TaCTiC+WC+Ni+TaC）。）。（1 1）硬质合金硬质合金的分类的分类 （2）常用硬质合金的牌号及其性能）常用硬质合金的牌号及其性能数字越小，硬度越高但韧性越低钨钴类硬质合金钨钴类硬质合金 代号为YG，属K红色类。合金中含钴量愈高，韧性愈好，适合于粗加工，反之用于精加工。YG(K)类硬质合金，有较好的韧性、磨削性、导热性，适合于加工产生崩碎切屑及有冲击载荷的脆性金属材料。v钨钛钴类硬质合金钨钛钴类硬质合金 代号代号为YTYT，属，属P P蓝色色类。它以它以WCWC为基体基体,添加添加TiCTiC，用，用CoCo作粘作粘结剂烧结而成。而成。合金中合金中TiCTiC含量提高，含量提高，CoCo含量就低，其硬度、耐磨含量就低，其硬度、耐磨性和耐性和耐热性性进一步提高，但抗弯一步提高，但抗弯强度、度、导热性、性、特特别是冲是冲击韧性明性明显下降，适合于精加工。下降，适合于精加工。v钨钛钽（铌）类硬质合金钨钛钽（铌）类硬质合金 代号代号为YWYW，属，属M M黄色黄色类。它在它在YT(P)YT(P)类硬硬质合金中加入合金中加入TaCTaC或或NbCNbC，这样可提高抗弯可提高抗弯强度、疲度、疲劳强度、冲度、冲击韧性、性、抗氧化能力、耐磨性和高温硬度等。它既适用于抗氧化能力、耐磨性和高温硬度等。它既适用于加工脆性材料，又适用于加工塑性材料。加工脆性材料，又适用于加工塑性材料。以氧化铝或以氮化硅为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。其优点是硬度高，耐磨性、耐高温性能好，有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散能力强；其缺点是脆性大、抗弯强度低，冲击韧性差，易崩刃，所以使用范围受到限制；可用于钢、铸铁类零件的车削、铣削加工。2000度（1）陶瓷刀具材料）陶瓷刀具材料（2）金刚石刀具材料）金刚石刀具材料 碳的同素异形体，在高温、高压下由石墨转化而成，是目前人工制造出的最坚硬物质。由于硬度极高，耐磨性好，切削刃口锋利，刃部表面摩擦系数较小，不易产生粘结或积屑瘤，可用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达6570HRC的材料。800度也可用于加工高硬度的非金属材料，如石材、压缩木材、玻璃等，还可加工有色金属，如铝硅合金材料以及复合难加工材料的精加工或超精加工。缺点是热稳定性差，强度低、脆性大，对振动敏感，只宜微量切削，与铁有强烈的化学亲合力，不能用于加工钢材。3其它刀具材料其它刀具材料（3）立方氮化硼）立方氮化硼立方氮化硼（CBN）是一种人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化而成。它有很高的硬度及耐磨性，热稳定性好，化学惰性大，与铁系金属在1300时不易起化学反应，导热性好，摩擦系数低。因此可用于高温合金、冷硬铸铁、淬硬钢等难加工材料的加工。（4 4）涂层刀具材料涂层刀具材料在韧牲较好的刀具基体上，涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，又不降低其韧性。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al203及其复合材料等,涂层厚度随刀具材料不同而异。TiC TiC涂层涂层 硬度高、耐磨性好、抗氧化性好，切削时能产生氧化钛膜，减小摩擦及刀具磨损。TiN TiN涂层涂层 在高温时能产生氧化膜，与铁基材料摩擦系数较小，抗粘结性能好，并能有效降低切削温度。TiC TiCTiNTiN复合涂层复合涂层第一层涂TiC，与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂TiN,减少表面层与工件间的摩擦。TiC-Al TiC-Al2 20 03 3复合涂层复合涂层第一层涂TiC,与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂Al203可使刀具表面具有良好的化学稳定性和抗氧化性能。目前单涂层刀片已很少应用，大多采用目前单涂层刀片已很少应用，大多采用TiC-TiN复合涂层或复合涂层或TiC-Al2O3-TiN三复合涂层。三复合涂层。应当指出，加工一般材料大量使应当指出，加工一般材料大量使用的仍是用的仍是普通高速钢及硬质合金普通高速钢及硬质合金，只有在加工难加工材料时，才考虑只有在加工难加工材料时，才考虑选用新牌号合金或高性能高速钢，选用新牌号合金或高性能高速钢，在加工高硬度材料或精密加工时，在加工高硬度材料或精密加工时，才考虑选用超硬材料。才考虑选用超硬材料。切削用量是表示切削用量是表示主运动主运动及及进给运动进给运动大小大小的参数，的参数，是是背吃刀量背吃刀量、进给量进给量和和切削速度切削速度三者的总三者的总称。称。故又把这三者称为故又把这三者称为切削用量三要素切削用量三要素。三、切削用量三要素三、切削用量三要素1.背吃刀量 ap 工件上已加工表面和待加工表面间距离。2.进给量 f 工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距离称为进给量。单位为mm/r分类：纵向进给 沿车床床身导轨方向的进给量 横向进给 垂直于车床床身导轨方向的进给量3.切削速度 Vc 车削时，刀具切削刃上某选定点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，称为切削速度。也为车刀在1min内车削工件表面的理论展开直线长度。Vc=m/minVc-切削速度（m/min）;d-工件（或刀具）的直径（mm）一般取最大直径；n-车床主轴转速（r/min）.例2：车削直径为60mm的工件的外圆，选定的车床主轴转速为600r/min，求切削速度。解：Vc=(3.14x60 x600)/1000 =113m/min 今天作业1、粗加工切削用量的选择原则？2、刀具材料有那些？3、刀具按结构分类可分为几类？