金属切削原理与刀具设计刀具材料讲稿.ppt
《金属切削原理与刀具设计刀具材料讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《金属切削原理与刀具设计刀具材料讲稿.ppt(26页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、关于金属切削原理与刀具关于金属切削原理与刀具设计刀具材料刀具材料第一页,讲稿共二十六页哦对刀具切削部分材料的要求1)高的硬度和耐磨性2)足够的强度和韧性3)较好的热硬性4)良好的工艺性5)经济性2.1 概述概述刀具材料简介刀具材料对刀具的寿命、加工质量、切削效率和制造成本均有较大的影响刀具切削部分在切削时要承受高温、高压、强烈的摩擦、冲击和振动第二页,讲稿共二十六页哦图2-2刀具材料的发展与切削加工高速化的关系切削速度(m/min)2000100050020010050201018001850190019502000年代碳素工具钢合金工具钢WC系硬质合金高速钢WC-TiC系硬质合金涂层硬质合金
2、TiAlN涂层硬质合金DLC涂层硬质合金TiC-TiN金属陶瓷聚晶立方氮化硼(PCBN)陶瓷聚晶金刚石(PCD)2.1 概述概述刀具材料的发展第三页,讲稿共二十六页哦天然金刚石PCBNPCD氧化物陶瓷氮化物陶瓷硬质合金涂层WC硬质合金涂层超细粒状硬金属涂层高速钢TiN涂层高速钢断裂韧性耐磨性图2-3刀具材料的耐磨性与断裂韧性2.1 概述概述第四页,讲稿共二十六页哦 刀具材料种类很多,常用的有:刀具材料种类很多,常用的有:v碳素工具钢碳素工具钢v合金工具钢合金工具钢v高速钢高速钢v硬质合金硬质合金v陶瓷陶瓷v金刚石(天然和人造)金刚石(天然和人造)v立方氮化硼等立方氮化硼等2.2 刀具材料刀具材
3、料 常用刀具材料第五页,讲稿共二十六页哦 工具钢工具钢 碳素工具钢是指含碳碳素工具钢是指含碳0.65%-1.35%0.65%-1.35%的优质高碳钢。常用的优质高碳钢。常用T12AT12A。特点:耐热性差特点:耐热性差 应用:常用于制造各种手工与低速工具。(如锉刀)应用:常用于制造各种手工与低速工具。(如锉刀)2.2.1 工具钢与合金工具钢工具钢与合金工具钢 合金工具钢合金工具钢 合合金金工工具具钢钢是是指指在在高高碳碳钢钢中中加加入入SiSi、WW、MnMn等等合合金金元元素素(一一般般不不超超过过3%-5%3%-5%),可可提提高高淬淬透透性性和和回回火火稳稳定定性性,细细化化晶晶粒粒,减
4、小变形。常用减小变形。常用9 9SiCrSiCr、CrWMnCrWMn。应用:常用于制造各种低速工具。(如丝锥、板牙)应用:常用于制造各种低速工具。(如丝锥、板牙)第六页,讲稿共二十六页哦 高高速速钢钢是是一一种种加加入入了了较较多多的的钨钨、钼钼、铬铬、钒钒等等合合金元素的高合金工具钢。金元素的高合金工具钢。别名:别名:(风钢)良好的淬透性,空气中冷却就可得到高硬度。(锋钢)刃容锋利。(白钢)磨光后,表面光亮。2.2.2 高速钢高速钢第七页,讲稿共二十六页哦vv 特点特点 1 1)较较高高的的热热稳稳定定性性:切切削削温温度度高高达达500-500-650650,与与碳碳素素工工具具钢钢,合
5、合金金工工具具钢钢相相比比,切切削削速速度度提提高高1-31-3倍倍,耐耐用用度度提提高高10-4010-40倍倍,可可加加工工有有色色金金属属至至高高温温合合金(范围广)。金(范围广)。22)高强度,韧性:抗弯强度为硬质合金的)高强度,韧性:抗弯强度为硬质合金的2-32-3倍数,是陶瓷的倍数,是陶瓷的5-65-6倍,韧性比倍,韧性比它们高几十倍。它们高几十倍。33)一定的硬度()一定的硬度(HRC63-70HRC63-70):耐磨性好,适合各类切削刀具的要求,也可用):耐磨性好,适合各类切削刀具的要求,也可用于在刚性较差的机床上加工。于在刚性较差的机床上加工。4 4)可加工性好,热处理变形较
6、小。)可加工性好,热处理变形较小。5)5)材料性能较硬质合金和陶瓷稳定,在自动机床上使用可靠。材料性能较硬质合金和陶瓷稳定,在自动机床上使用可靠。因因此此,尽尽管管各各种种新新型型刀刀具具材材料料不不断断出出现现,高高速速钢钢仍仍占占现现用用刀刀具具材材料料的的一一半以上。半以上。2.2.2 高速钢高速钢 第八页,讲稿共二十六页哦vv 分类分类2.2.2 高速钢高速钢 普通高速钢普通高速钢常用常用W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2、W18Cr4VW18Cr4V 高性能高速钢高性能高速钢 再加入一些合金、性能高。如W6MoSCr4V2、W6MoSCr4V3,比通用型高速钢具有更好的切削性能
7、,适合于加工奥氏体不锈钢、高温合金、钍合金和高强度铡等难加工材料。粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢 制造工艺不同,其性能优于上述的高速钢 。第九页,讲稿共二十六页哦vv 普通高速钢普通高速钢 分钨钢,钨钼钢两类,分钨钢,钨钼钢两类,V V不高于不高于40-60%40-60%。钨钢 W18Cr4V(1841)此牌号国内普遍使用,性能稳定,刃磨、热处理工艺控制较方便,国外钨价高,很少使用。综合性能好,600,HRC48.5,用以制造各种复杂刀具。优点:(1)淬火时过热倾向小。(2)含钒少,磨加工性好。(3)碳化物含量高,塑性变形抗力较大 缺点:(1)碳化物分布不均匀,剩余碳化物颗粒大(最大30m),影
8、响薄刃刀具或小截面刀具的耐用度。(2)强度和韧性,显得不够,此材料直径30mm,抗弯强度3.5Ga;直径6080mm,抗弯强度22.3Ga,适宜做小截面刀具,此时强度,韧性才是满意的。(3)热塑性差,很难用作热成形法制造的刀具(如热轧钻头)。2.2.2 高速钢高速钢 第十页,讲稿共二十六页哦vv 普通钢高速普通钢高速钨钼钢 W6M05Cr4V2(6542),因为缺钨而产生优点(1)合金元素少,减少了碳化物数量及分布不均匀性,有利于提高高温塑性、抗弯强度、冲击韧性,抗弯强度比W18高1015%,韧性高5060%。(2)可加大截面刀具,可做尺寸较大,承受冲击力较大的刀具。缺点 淬火温度范围窄,脱碳
9、,过热敏感性大,主要用于热轧刀具(扭槽,麻花钻)2.2.2 高速钢高速钢第十一页,讲稿共二十六页哦 应应用用:常常用用于于制制造造各各种种复复杂杂刀刀具具(如如钻钻头头、丝丝锥锥、拉拉刀刀、成型刀具、齿轮刀具等)。成型刀具、齿轮刀具等)。高速钢的表面处理与涂层高速钢的表面处理与涂层表面化学处理:提高刀具的切削性能 如:(氧氮化处理):将刀具成品置于氨气和水蒸气的混和体中,540560保温12小时,形成0.003mmFe3O4氧化膜,内层为氧、氮、碳扩散层:厚0.03-0.05mm。HV1000以上,耐用度提高60%-70%。涂层:物理气相沉积TiN涂层 550以下高真空下进行,钛气化与氮反应,
10、生成TiN(0.002mm),HRC80以上,切削力,切削温度下降25%,Vf提高一倍,耐用度显著提高。重磨后,性能仍优于普通高速钢。2.2.2 高速钢刀具材料高速钢刀具材料 第十二页,讲稿共二十六页哦表2-1常用高速钢牌号及其应用范围类别牌号主要用途普通高速钢W18Cr4V广泛用于制造钻头、绞刀、铣刀、拉刀、丝锥、齿轮刀具等W6Mo5Cr4V2用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的刀具,如轧制钻头等W14Cr4VmnRe用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的刀具,如轧制钻头等高性能高速钢高碳95W18Cr4V用于制造对韧性要求不高,但对耐磨性要求较高的刀具高矾W12Cr4V4Mo用于制造形状
11、简单,对耐磨性要求较高的刀具超硬W6Mo5Cr4V2Al用于制造复杂刀具和难加工材料用的刀具W10Mo4Cr4V3Al耐磨性好,用于制造加工高强度耐热钢的刀具W6Mo5Cr4V5SiNbAl用于制造形状简单的刀具,如加工铁基高温合金的钻头W12Cr4V3Mo3Co5Si耐磨性、耐热性好,用于制造加工高强度钢的刀具W2Mo9Cr4VCo8(M42)用作难加工材料的刀具,因其磨削性好可作复杂刀具,价格昂贵2.2.2 高速钢高速钢第十三页,讲稿共二十六页哦 超硬刀具材料包括天然金刚石、聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼三种。金刚石刀具主要用于加工高精度及粗糙度很低的非铁金属、耐磨材料和塑料,如铝及铝合金、黄
12、铜、预烧结的硬质合金和陶瓷、石墨、玻璃纤维、橡胶及塑料等。立方氮化硼主要用于加工淬硬钢、喷涂材料、冷硬铸铁和耐热合金等。天然金刚石是自然界最硬的材料,根据其质量的不同,硬度范围为HK800012000(HK,Knoop硬度,单位kgf/mm2),密度为3.483.56。由于天然金刚石是一种各向异性的单晶体,因此,在晶体上的取向不同,耐磨性及硬度也有差异,其耐热性为700800。天然金刚石的耐磨性极好,刃口锋利,切削刃的钝圆半径可达0.01m左右,刀具寿命可长达数百小时。但天然金刚石价格昂贵,因此主要用于制造加工精度和表面粗糙度要求极高的零件的刀具,如加工磁盘、激光反射镜、感光鼓、多面镜等。金刚
13、石刀具不适于加工钢及铸铁。聚晶金刚石是由金刚石微粉在高温高压下聚合而成,因此不存在各向异性,其硬度比天然金刚石低,为HK65008000,价格便宜,焊接方便,可磨削性好,因此成为当前金刚石刀具的主要材料,可在大部分场合替代天然金刚石刀具。用等离子CVD法开发的金刚石涂层刀具,其基体材料为硬质合金或氮化硅陶瓷,用途和聚晶金刚石相同。由于可在形状复杂的刀具(如硬质合金麻花钻、立铣刀、成形刀具及带断屑槽的刀片等)上进行涂层,故具有广阔的发展前途。聚晶立方氮化硼是由单晶立方氮化硼微粉在高温高压下聚合而成。由于成份及粒度的不同,聚晶立方氮化硼刀片的硬度在HV30004500间变动,其耐热性达1200左右
14、,化学惰性很好,在1000的温度下不与铁、镍和钴等金属发生化学反应。主要用于加工淬硬工具钢、冷硬铸铁、耐热合金及喷焊材料等。用于高精度铣削时可以代替磨削加工。由于陶瓷、金刚石和立方氮化硼等材料韧性差、硬度高,因此要求使用这类刀具的机床刚性好、速度高、功率足够、主轴偏摆小,并且要求机床一夹具一工件一刀具系统的刚性好。只有这样才能充分发挥这些先进刀具材料的作用,取得良好的使用效果。硬硬质质合合金金是是用用高高硬硬度度、高高熔熔点点的的金金属属碳碳化化物物(如如WCWC、TiCTiC、TaCTaC、NbCNbC等等)粉粉末末和和金金属属粘粘结结剂剂(如如CoCo、NiNi、MoMo等等)经高压成型后
15、,再在高温下烧结而成的粉末冶金制品。经高压成型后,再在高温下烧结而成的粉末冶金制品。性能性能硬度可达硬度可达8993HRA8993HRA(74-82HRC74-82HRC)切削温度达切削温度达80010008001000切削速度可达切削速度可达100300m100300mminmin韧性差,抗弯强度低,不能承受较大的冲击载荷韧性差,抗弯强度低,不能承受较大的冲击载荷2.2.3 硬质合金硬质合金第十四页,讲稿共二十六页哦 超硬刀具材料包括天然金刚石、聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼三种。金刚石刀具主要用于加工高精度及粗糙度很低的非铁金属、耐磨材料和塑料,如铝及铝合金、黄铜、预烧结的硬质合金和陶瓷、石墨
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 金属 切削 原理 刀具 设计 材料 讲稿
限制150内