刀具材料课件.pptx
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1、21 刀具材料应当具备的性能刀具材料应当具备的性能一、刀具切削材料应具备的性能一、刀具切削材料应具备的性能 在切削加工中,刀具切削部分不但要求承受切削在切削加工中,刀具切削部分不但要求承受切削过程中的高温、高压及冲击载荷,而且还要受到切过程中的高温、高压及冲击载荷,而且还要受到切屑及工件的强烈摩擦。屑及工件的强烈摩擦。1、刀具的工作环境、刀具的工作环境2、刀具切削材料应具备下列性能:、刀具切削材料应具备下列性能:(1)高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性 1)刀具材料的硬度必须)刀具材料的硬度必须高于高于工件材料的硬度,否工件材料的硬度,否则在高温高压下,就不能保持刀具锋利的几何形则在高温高压下,
2、就不能保持刀具锋利的几何形状。状。2)一般在常温下,刀具硬度都在)一般在常温下,刀具硬度都在HRC60以上。以上。3)耐磨性指刀具材料抵抗磨损的能力,一般刀具耐磨性指刀具材料抵抗磨损的能力,一般刀具材料的硬度越高,耐磨性越好。但对同硬度的刀材料的硬度越高,耐磨性越好。但对同硬度的刀具,其耐磨性还取决与它们的具,其耐磨性还取决与它们的显微组织显微组织。耐磨性。耐磨性越好的材料碳化物颗粒越多,晶粒越细,分布越越好的材料碳化物颗粒越多,晶粒越细,分布越均匀。均匀。(2)足够的强度和韧性足够的强度和韧性 切削时刀具承受很大的切削力切削时刀具承受很大的切削力和冲击,如车削和冲击,如车削45钢时,当钢时,
3、当=4mm,f=0.5mm/r时刀具要时刀具要承受约承受约4000N的切削力,因此刀具必须具有足够的抗弯强的切削力,因此刀具必须具有足够的抗弯强度和冲击韧性,防止切削过程中刀具发生脆性断裂和崩刃。度和冲击韧性,防止切削过程中刀具发生脆性断裂和崩刃。(3)高的耐热性高的耐热性 耐热性又称耐热性又称热硬性或红硬性热硬性或红硬性,是衡量,是衡量刀具材料切削性能的主要指标。它是指在刀具材料切削性能的主要指标。它是指在高温下保持材料高温下保持材料硬度的性能,可用高温硬度表示硬度的性能,可用高温硬度表示。高温硬度越高,表示材。高温硬度越高,表示材料的耐热性好,刀具材料在高温下抗塑性变形的能力、抗料的耐热性
4、好,刀具材料在高温下抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。磨损的能力也越强。耐热性越好的材料允许的切削速度越耐热性越好的材料允许的切削速度越高。高。(4)良好的工艺性良好的工艺性(5)经济性经济性二、常用刀具材料的种类二、常用刀具材料的种类当前常用刀具材料可分为当前常用刀具材料可分为工具钢(包括碳素工具钢、工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢)、硬质合金、陶瓷、超硬材合金工具钢和高速钢)、硬质合金、陶瓷、超硬材料料四大类。四大类。一、一、碳素工具钢碳素工具钢是含碳量在是含碳量在070135的优的优质高碳钢,用牌号质高碳钢,用牌号T8A、T10A、T12A等。等。碳素工具钢碳素工具钢的优点
5、的优点是价格低廉,切削刃可磨得很锋利,是价格低廉,切削刃可磨得很锋利,一般用来做切削速度低,尺寸较小的手动工具。如丝锥、一般用来做切削速度低,尺寸较小的手动工具。如丝锥、锉刀及手锯条等。锉刀及手锯条等。1。淬火后硬度为。淬火后硬度为6064HRC,与一般高速钢相近,与一般高速钢相近,2。耐热性很差,当切削刃温度超过。耐热性很差,当切削刃温度超过200250时,时,硬度将急剧下降,失去切削能力。因此碳素工具钢只能硬度将急剧下降,失去切削能力。因此碳素工具钢只能在在8m/min10m/min的切削速度下工作。的切削速度下工作。3。碳素工具钢的淬透性差,淬火时在水中急剧冷却,容。碳素工具钢的淬透性差
6、,淬火时在水中急剧冷却,容易产生淬火变形和开裂。易产生淬火变形和开裂。二、二、合金工具钢合金工具钢是在碳素工具钢中加入一定量的合金元是在碳素工具钢中加入一定量的合金元素,如素,如钨、铬、钼、钒、锰、硅等钨、铬、钼、钒、锰、硅等组成的工具钢。常用的组成的工具钢。常用的合金工具钢有合金工具钢有9SiCr、CrWMn等。等。这些钢淬火后的硬度达这些钢淬火后的硬度达6065HRC,与碳素工具钢差别,与碳素工具钢差别不大,但耐热性稍高,约不大,但耐热性稍高,约300400。因此切削速度可。因此切削速度可比碳素工具钢高比碳素工具钢高20左右。左右。主要用于制造丝锥、板牙、绞刀等要求热处理变形小的主要用于制
7、造丝锥、板牙、绞刀等要求热处理变形小的低速刀具。低速刀具。目前机加工中应用最多的是高速钢和硬质合金。目前机加工中应用最多的是高速钢和硬质合金。随着难加工材料应用的增加,陶瓷刀具、金刚石等随着难加工材料应用的增加,陶瓷刀具、金刚石等超硬材料的使用量日益增长,它们的显微硬度很高,超硬材料的使用量日益增长,它们的显微硬度很高,具有优良的抗磨损性能,刀具寿命长,能保证高的具有优良的抗磨损性能,刀具寿命长,能保证高的加工精度,应予以足够的重视。加工精度,应予以足够的重视。22 高速钢高速钢 高速钢是含有较多的钨(高速钢是含有较多的钨(W)、()、(Mo)、铬)、铬(Cr)、钒()、钒(V)的高合金工具钢
8、。)的高合金工具钢。它具有较高的它具有较高的耐热性耐热性,切削温度在,切削温度在500600时仍能保持高硬度,从而允许的切削速度比碳素时仍能保持高硬度,从而允许的切削速度比碳素工具钢和合金工具钢提高工具钢和合金工具钢提高13倍,倍,铬提高了高速钢钢的淬透性,使小型刀具在空气铬提高了高速钢钢的淬透性,使小型刀具在空气中冷却就能淬硬,且刃磨时能获得锋利的刃口,中冷却就能淬硬,且刃磨时能获得锋利的刃口,故高速钢又有故高速钢又有“风钢风钢”、“锋钢锋钢”之称。之称。因其刃口颜色呈白色,又称因其刃口颜色呈白色,又称“白钢白钢”。高速钢是综合性能好、应用广泛的一种刀具材高速钢是综合性能好、应用广泛的一种刀
9、具材料。料。它可以承受较大的切削力和冲击,其它可以承受较大的切削力和冲击,其强度和强度和韧性韧性是现有刀具材料中最高的(其抗弯强度是硬是现有刀具材料中最高的(其抗弯强度是硬质合金的质合金的23倍,韧性是硬质合金的倍,韧性是硬质合金的910倍),倍),具有一定的硬度和耐磨性具有一定的硬度和耐磨性,同时高速钢还具有良好的工艺性,特别适合于制同时高速钢还具有良好的工艺性,特别适合于制造各种复杂及大型成形刀具,如成形车刀、各种造各种复杂及大型成形刀具,如成形车刀、各种铣刀、钻头、拉刀、齿轮刀具和螺纹刀具等,可铣刀、钻头、拉刀、齿轮刀具和螺纹刀具等,可以加工从有色金属到高温合金的各种材料。以加工从有色金
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