(4.2.1)--3.1切削刀具材料及其发展.ppt

切削刀具切削刀具切削刀具切削刀具材料的种材料的种材料的种材料的种类类类类切削刀具的切削刀具的切削刀具的切削刀具的发展简史发展简史发展简史发展简史切削刀具应切削刀具应切削刀具应切削刀具应具备的性能具备的性能具备的性能具备的性能金刚石刀金刚石刀金刚石刀金刚石刀具具具具立方氮化立方氮化立方氮化立方氮化硼刀具硼刀具硼刀具硼刀具涂层刀具涂层刀具陶瓷刀具陶瓷刀具陶瓷刀具陶瓷刀具1234567专题专题三三 切削刀具切削刀具材料及其发展材料及其发展硬质合金刀硬质合金刀具具8高速钢刀高速钢刀具具切削刀具的切削刀具的发展展望发展展望910实例：实例：加工直径为加工直径为100100mmmm，长度长度500500mmmm的碳钢棒的碳钢棒。1890 1890年，用碳素工具钢刀具，需要年，用碳素工具钢刀具，需要100100minmin。19101910年，用高速钢刀具，需要年，用高速钢刀具，需要2626minmin。现在现在，用硬质合金刀具，需要，用硬质合金刀具，需要1.51.5minmin。现在现在，用陶瓷或，用陶瓷或PCBNPCBN刀具，小于刀具，小于1.01.0minmin。一一、切削刀具的发展简史切削刀具的发展简史1818世世纪纪后后期期，碳碳素素工工具具钢钢刀刀具具，耐耐热热温温度度为为200200，切切削削速速度度6-6-1010m/minm/min，加工瓦特蒸汽机气缸孔和端面，加工瓦特蒸汽机气缸孔和端面，需要大约需要大约1 1个月个月时间时间。18611861年年英英国国人人首首先先制制备备出出合合金金工工具具钢钢刀刀具具，耐耐热热温温度度达达到到300300左左右右，切削速度切削速度2020m/minm/min。18981898年年美美国国人人研研制制成成功功高高速速钢钢刀刀具具，耐耐热热温温度度达达到到500500左左右右，切切削削速速度度30-4030-40m/minm/min。高高速速钢钢刀刀具具的的出出现现，引引起起了了金金属属切切削削加加工工的的第第一一次次革革命命，新新型型高高速速机机床随之出现。床随之出现。19251925年年德德国国人人首首先先发发明明了了硬硬质质合合金金刀刀具具，耐耐热热温温度度达达到到600-800600-800左左右右，切切削削速速度度40-20040-200m/minm/min。硬硬质质合合金金刀刀具具的的出出现现，引引起起了了金金属属切切削削加加工工的的又一次又一次革命革命。2020世世纪纪3030年年代代，出出现现陶陶瓷瓷刀刀具具，但但并并未未得得到到广广泛泛应应用用，5050年年代代以以后后，逐逐步发展，目前，耐热温度达到步发展，目前，耐热温度达到1100-14001100-1400，切削速度，切削速度500-1000500-1000m/minm/min。2020世世纪纪5050年年代代美美国国GEGE公公司司首首先先合合成成人人造造金金刚刚石石和和CBNCBN，CBNCBN硬硬度度接接近近金金刚刚石，耐热温度达到石，耐热温度达到1400-15001400-1500。自自2020世世纪纪7070年年代代初初美美国国GEGE公公司司研研制制成成功功聚聚晶晶金金刚刚石石(PCD)PCD)刀刀片片，目目前前，在在很多场合下已经替代了天然金刚石。很多场合下已经替代了天然金刚石。一、一、切削刀具的发展简史切削刀具的发展简史二、二、切削刀具的种类切削刀具的种类1.1.按刀具材料的成分可分为：按刀具材料的成分可分为：金刚石刀具（金刚石刀具（DiamondDiamond）立方氮化硼刀具立方氮化硼刀具(Cubic Born Nitride Cubic Born Nitride)陶瓷刀具陶瓷刀具 (Ceramic Tools)Ceramic Tools)硬质合金刀具（硬质合金刀具（Cemented Carbide ToolsCemented Carbide Tools）高速钢刀具高速钢刀具(High Speed Steel)High Speed Steel)碳素和合金工具钢碳素和合金工具钢(Alloy Steel)Alloy Steel)2.2.按加工方式可分为：按加工方式可分为：车刀车刀(Turning Tools)Turning Tools)孔加工刀具孔加工刀具(Drilling Tools)Drilling Tools)铣刀铣刀(Milling Tools)Milling Tools)齿轮刀具（齿轮刀具（Gear Cutting ToolsGear Cutting Tools）成型刀具成型刀具 (Formed Tools(Formed Tools）其它刀具其它刀具(Other Tools)Other Tools)二、二、切削刀具的种类切削刀具的种类3.3.按刀具结构可分为：按刀具结构可分为：整体刀具整体刀具 焊接刀具焊接刀具 可转位刀具可转位刀具 其他刀具其他刀具二、二、切削刀具的种类切削刀具的种类三、刀具材料必备的性能三、刀具材料必备的性能1 1高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性p刀具材料的硬度一般大于刀具材料的硬度一般大于6060HRCHRC（一般应大于工件材料的硬度）。一般应大于工件材料的硬度）。p刀具材料的耐磨性指抵抗磨损的能力，刀具的硬度越高、耐磨性一般越高。刀具材料的耐磨性指抵抗磨损的能力，刀具的硬度越高、耐磨性一般越高。除硬度外，耐磨性还与材料的化学成分、强度、韧性及显微组织等有关。除硬度外，耐磨性还与材料的化学成分、强度、韧性及显微组织等有关。2 2足够的强度和韧性足够的强度和韧性p切削过程中，刀具的切削部分承受很大的切削负荷，尤其在断续切削过程切削过程中，刀具的切削部分承受很大的切削负荷，尤其在断续切削过程中更要承受循环的热及机械冲击，刀具的常见损坏形式为破损如崩刃、断中更要承受循环的热及机械冲击，刀具的常见损坏形式为破损如崩刃、断裂等。刀具材料必须具备足够的强度和韧性。裂等。刀具材料必须具备足够的强度和韧性。三、刀具材料必备的性能三、刀具材料必备的性能3 3高的热稳定性高的热稳定性p也称高的耐热性，是衡量刀具材料切削性能的重要标志，它指刀具材料也称高的耐热性，是衡量刀具材料切削性能的重要标志，它指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。除了高的热稳定性，在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。除了高的热稳定性，刀具材料还应具备良好的高温抗氧化能力、抗扩散性能。刀具材料还应具备良好的高温抗氧化能力、抗扩散性能。4 4良好的热物理特性及抗热冲击性能良好的热物理特性及抗热冲击性能p良好的导热性，大的热容量有利于切削热的传出、降低切削温度；良好的导热性，大的热容量有利于切削热的传出、降低切削温度；p断续切削时，刀具受到循环的热冲击，容易产生热裂纹而断裂，所以刀断续切削时，刀具受到循环的热冲击，容易产生热裂纹而断裂，所以刀具材料应具备优良的抗热冲击性能；具材料应具备优良的抗热冲击性能；p热膨胀系数越小，则热变形越小，有利于降低热应力。热膨胀系数越小，则热变形越小，有利于降低热应力。三、刀具材料必备的性能三、刀具材料必备的性能5 5良好的工艺性良好的工艺性p指良好的锻造性能、机加工性能和热处理性能，便于刀具的制造。指良好的锻造性能、机加工性能和热处理性能，便于刀具的制造。6 6经济性经济性p刀具材料的发展一定要将生产的实际需要与本国的自然资源的相结合，刀具材料的发展一定要将生产的实际需要与本国的自然资源的相结合，因地制宜。因地制宜。高速切削通常使用的刀具材料有以下几种：高速切削通常使用的刀具材料有以下几种：（1 1）硬质合金涂层刀具）硬质合金涂层刀具高速切削的刀具系统高速切削的刀具系统（2 2）陶瓷刀具）陶瓷刀具（3 3）聚晶金刚石刀具）聚晶金刚石刀具（4 4）立方氮化硼刀具）立方氮化硼刀具期 待 大 家 的 积 极 参 与！