第1章节第4节切削刀具[简化].ppt

?三、刀具材料必备的性能 1．高的硬度和耐磨性 刀具材料的硬度一般大于60HRC（一般应大于工件材料的硬度）。 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。 2．足够的强度和韧性 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、断裂等。刀具材料必须具备足够的强度和韧性。 3．高的热稳定性 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，刀具材料还应具备良好的高温抗氧化能力、抗扩散性能。 4．良好的热物理特性及抗热冲击性能 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； 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； 热膨胀系数越小，则热变形越小，有利于降低热应力。 5．良好的工艺性 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．经济性 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。 1．硬质合金的特点 硬质合金是由高硬、难熔的金属碳化物如：WC、TiC、TaC、NbC等和金属粘结剂如：Co、Ni等经粉末冶金法制成的。特点： 硬度高（89-93HRA）、耐磨性好（耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时切削速度可提高4-10倍）；耐热性高（在800-1000℃时仍可切削）；抗弯强度低（0.9-1.5GPa）；断裂韧性低。因此承受切削振动和冲击负荷能力差。 当硬质合金碳化物含量高，其硬度、耐热性和耐磨性增加，强度、韧性降低；粘结剂增加，其性能相反变化。 碳化物（也叫硬质相）颗粒越小、分布越均匀，耐磨性越好、硬度增加，但强度减小。 2．常用硬质合金的种类、成分及选用 按国际标准化组织（ISO）可分三类： P类，加工长切屑（塑性）黑色金属，相当我国YT类； K类，加工短切屑（脆性）黑色金属、有色金属和非金属材料，相当我国YG类； M类，加工长切屑和短切屑黑色金属和有色金属，相当我国YW类。 (1) YG类（WC＋Co）硬质合金（ISO，K类） 由硬质相WC和粘结相Co组成。常用牌号：YG3、YG6、YG8及YG3X、YG6X。其含Co量为3％、6％和8％ Co含量增加?强度?、硬度?。 WC晶粒分中颗粒（YG3、YG6、YG8）、细颗粒（YG3X、YG6X）和超细颗粒。 YG类适于加工短切屑黑色金属、有色金属以及非金属材料，低速时也可加工钛合金等耐热钢。 (2) YT类（WC＋TiC十Co）硬质合金（ISO，P类） 硬质相除WC外还有TiC。常用牌号：YT30、YT15、YT14及 YT5，其TiC含量为 30％、15％、14％和 5％。 TiC与WC相比，硬度、耐热性好，但韧性与导热系数较差。因此YT类硬质合金随着TiC含量增加，Co含量的减少，其硬度、耐热性及耐磨性增加，而强度、冲击韧性及导热性降低。 YT类适于加工长切屑黑色金属。含TiC越多，耐热性好，强度低，用于精加平；含TiC少的用于粗加工。 (3) YW类（WC +TiC＋TaC（NbC＋Co）硬质合金（ISO，M类） 在YT类中加人TaC（ NbC）硬质相。 抗弯强度、冲击韧性和疲劳强度增加，提高了高温性能和抗氧化能力。 既可加工长切屑也能加工短切屑黑色金属和有色金属，有通用合金之称。 以上三类统称WC基硬质合金。 在WC基硬质合金中加人某些高温碳化物可以改善某些力学性能以适应某些材料的切削加工。常用的像YG6A（YA6）和 YG8N，它是在 YG类基础上添加 TaC或 NbC，提高了合金的高温性能和耐磨性，适于加工硬铸铁和不锈钢之类。 (4) YN类硬质合金 TiC为主要硬质相，以 Ni或 Mo为粘结相制成的合金。 比WC基合金有高的耐磨性、耐热性和高的硬度（近似陶瓷），但抗弯强度和冲击韧性较差。 通常适用于钢和铸铁的半精和精加工。 代表牌号为YN05和YN10。 硬质合金微观结构 a) 细晶粒 b) 粗晶粒 YG10硬质合金（1500倍） 十、切削刀具的发展展望 环境污染已成为全世界共同关注的焦点，保护环境，实现人类的可持续发展是21世纪的必然趋势。机械制造业作为国家的制造装备部，每年都在消耗大量的能源和资源，对环境也造成了很大污染。目前，欧美等工业发达国家已清醒的认识到切削液对环境的危害，相继制定出严格的工业排放标准，进一步限制了切削液的使用。 解决这一问题的最有效途径是采用少、无切削液的对环境友好的绿色干加工技术。因此，开发各种无需切削液的干式切削刀具也是刀具发展