第二节刀具材料..ppt

2 陶瓷材料 陶瓷材料 陶瓷材料 陶瓷材料 陶瓷材料 金刚石是碳的同素异构体，分天然金刚石和人造金刚石两种。人造金刚石是在高温(约2000°C)、高压(5～9GPa)和金属触媒作用的条件下，由石墨转化而成的。金刚石刀具的性能特点是： 1） 有极高的硬度和耐磨性 人造金刚石的硬度高达10000HV，比硬质合金的硬度(1300～1800HV)和陶瓷的硬度高几倍，是世界已发现的最硬材料。人造金刚石的耐磨性为硬质合金的60～80倍。 2） 有锋利的切削刃 人造金刚石的切削刃钝圆半径很小，能进行超精密微量切削，使已加工表面冷硬层很小，尺寸精度和几何形状精度可达到3～1μm，表面粗糙度值可达到Ra0.02～0.06 μm ），可实现镜面加工。 3 人造金刚石 3）很高的导热性 人造金刚石有较低的线膨胀系数和摩擦系数。其热导率约为硬质台金的2～7倍，陶瓷的7～36倍，而热膨胀系数只有硬质台金的1/1l和陶瓷的1／8。固此，切削热变形小，尺寸精度稳定。 4） 耐热性较差 人造金刚石的温度超过800°C时就会碳化而失去切削能力；且与铁有较强的化学亲和力。高温时金刚石中的碳元素会很快扩散到铁中去，而使刃口“破裂”。因此，金刚石刀具一般不适于加工铁系金属。 3 人造金刚石 * 第二节 刀具材料 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 切削时刀具要承受高温、高压、摩擦和冲击的作用，刀具切削部分的材料须满足以下基本要求： （1）较高的硬度和耐磨性 （2）较高的耐热性 （3）足够的强度和韧性 （4）良好的工艺性 （5）良好的导热性和耐热冲击性能 （6）良好的经济性 （1）高的硬度和耐磨性 硬度:是指材料抵抗其他物体压入其表面的能力。 刀具材料的硬度必须更高于被加工材料的硬度，一般高于一倍至几倍，否则在高温高压下，就不能保持刀具锋利的几何形状。常温硬度应在HRC60以上。目前，切削性能最差的刀具材料--碳素工具钢，其硬度在室温条件下也应在62HRC以上；高速钢的硬度为63～70HRC。 刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力。 一般说，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料的耐磨性和耐热性有着密切的关系。 刀具材料应具备的基本性能 （2） 高的耐热性 耐热性通常用它在高温下保持较高硬度的性能即高温硬度来衡量，或叫热硬性。高温硬度越高，表示耐热性越好，刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。耐热性差的刀具材料，由于高温下硬度显著下降而会很快磨损乃至发生塑性变形，丧失其切削能力。 刀具材料应具备的基本性能 （3） 足够的强度和韧性 为了承受切削力、冲击和振动，刀具材料应具有足够的强度和韧性。例如，车削45钢时，当ap=4mm，，f=0.5mm/r时，刀片要承受约4000N的切削力。因此，刀具材料必须要有足够的强度和韧性。一般用刀具材料的抗弯强度σbb (单位为Pa—N／m。)表示它的强度大小。用冲击韧度αk(单位为J／m。)表示其韧性的大小，它反映刀具材料抗脆性断裂和崩刃的能力。 （4）良好的工艺性 为了便于刀具制造、要求刀具材料有较好的可加工性，如热塑性（锻压成形）、焊接工艺性、切削加工性、可磨削性和热处理工艺性等。 刀具材料应具备的基本性能 （5）良好的导热性 和耐热冲击性能 刀具材料的导热性用热导率[单位为w／（m·K)]来表示。热导率大，表示导热性好，切削时产生的热量容易传导出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损。此外，导热性好的刀具材料其耐热冲击和抗热龟裂的性能增强，这种性能对采用脆性刀具材料进行断续切削，特别在加工导热性能差的工件时尤为重要。 （6） 经济性好 经济性是评价新型刀具材料的重要指标之一，也是正确选用刀具材料、降低产品成本的主要依据之一。 刀具材料应具备的基本性能 二、常用刀具材料 刀具材料有高速钢、硬质合金、工具钢、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。目前，在生产中所用的刀具材料主要是高速钢和硬质合金两类。碳素工具钢、合金工具钢因耐热性差，仅用于手工或切削速度较低的刀具。 1．工具钢 2．硬质合金 3．非金属材料 陶瓷 金刚石 立方氮化硼 涂层刀具 碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 不易加工的铁族金属 硬质合金、陶瓷、玻璃、有色金属及合金 车刀、铣刀、砂轮等 1000HV，热硬性好。 人造金刚石 用于连