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机械制造 车削加工
教学情境一: 车削加工 子教学情境3 车刀 2、常用刀具材料 (1)碳素工具钢 碳素工具钢是含碳量较高的优质钢(含碳量0.7%—1.2% 如T10、T12A等)淬火后硬度为60-65HRC,但红硬性较差,一般在200-250oC时失去原有硬度,淬火后易变形开裂。只能做简单的手动刀具,如锉刀、刮刀、锯条等。 (2)合金工具钢 在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素形成合金工具钢,如(9SiCr、CWMn等)。淬火后硬度为60-65HRC,红硬性温度为300-350oC,热处理性较好,可估较复杂的手动刀具,如丝锥、板牙、铰刀或切削速度不高的刀具。 教学情境一: 车削加工 子教学情境3 车刀 2、常用刀具材料 (3)高速钢(白钢、锋钢) 高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。如W18Cr4V、W6Mo5Cr4V、9W18Cr4V等。淬火后硬度为62-67HRC,红硬性温度为550-600oC,高速钢具有高的强度(抗弯强度为一般硬质合金的2~3倍,为陶瓷的5~6倍)和韧性,制造工艺简单,容易磨成锋利切削刃,能锻造,这一点对形状复杂及大型成形刀具非常重要,故在复杂刀具车刀、钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等,制造中,高速钢仍占主要地位。高速钢主要用于中速切削,切削速度小于30m/min。 教学情境一: 车削加工 子教学情境3 车刀 2、常用刀具材料 (4)硬质合金 由于硬质合金成分中都含有大量金属碳化物,如钨钴类(YG)、钨钛钴类(YT)、钨钛钽铌类(万能硬质合金YW),这些碳化物都有熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好等特点,因此,硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬度为89~93HRA(相当于74-82HRC),红硬性温度为800-1000℃时。因此,硬质合金的切削性能比高速钢高得多,刀具耐用度可提高几倍到几十倍,在耐用度相同时,切削速度可达100-300 m/min,主要用于高速切削。但硬质合金导热性差,一般不使用冷却液,韧性差(比较脆),不能做成整体刀具(只是镶块,刀杆可用合金钢),不需热处理、不能被切削加工(只能磨削或电火花加工)。硬质合金的分类有P、M、K,性能和应用见表1-1(P9)。 为进一步提高硬质合金的性能,常在表面涂覆TiC、TiN,称为表面涂层刀具,常制成不重磨刀片,用于精加工。 教学情境一: 车削加工 子教学情境3 车刀 2、常用刀具材料 (5) 陶瓷刀具 陶瓷刀具的主要成分是Al2O3,陶瓷刀具的硬度为90-94HRA(相当于75-83HRC),耐磨性好、耐热性高,红硬性为1200-1400℃,允许使用较高的切削速度,价格低廉、原料丰富,因此有很好的发展前途。但陶瓷材料性脆怕冲击,切削时易崩刃,所以如何提高其抗弯强度已成为各国研究的工作重点。 教学情境一: 车削加工 子教学情境3 车刀 2、常用刀具材料 (6) 人造金刚石 人造金刚石硬度极高(10000HV),目前是最硬的材料,耐热性为700~800℃。聚晶金刚石大颗粒可制成一般切削刀具,单晶微粒主要制成砂轮,金刚石可以加工高硬度而具耐磨的硬合金、陶瓷、玻璃外,还可以加工有色金属及其合金,但不宜加工铁族金属,这是由于铁和碳原子的亲和力较强,易产生粘结作用而加快刀具磨损。 教学情境一: 车削加工 子教学情境3 车刀 2、常用刀具材料 (7)立方氮化硼(CBN) 立方氮化硼是人工合成的又一种高硬材料,硬度(7300~9000HV)仅次于金刚石。但它的耐热性为化学稳定性大大高于金刚石,能耐1300~1500℃的高温,并且与铁族金属的亲和力小,因此它的切削性能好,不但适合于非铁族难加工材料的加工,也适合于铁族材料的加工。 教学情境一: 车削加工 子教学情境4:金属切削过程及物理现象 子教学情境4:金属切削过程及物理现象 一、金属切削过程 切削过程是指工件上多余的金属被刀具切除的过程和已加工表面形成的过程。 1、切屑的形成 刀具在被切削金属表面 经过挤压、剪切滑移变形而 形成切屑。 教学情境一: 车削加工 子教学情境4:金属切削过程及物理现象 2、切屑的种类 ⑴带状切屑:一般在切削塑性材料,前角较大时产生。切屑过程较平稳,切削力波动小,加工表面较光洁,但切屑与前刀面摩擦较大,生产切削热,切屑易伤人或刮伤工件表面,应采取断屑措施。 ⑵节状切屑:一般在切削中等硬度钢材时产生。切削力波动较大,加工表面较粗糙。 ⑶粒状切屑:一般在切削速度较低,前角较小,切屑厚度较大时产生,切削力波动大,加工表面粗糙。(单
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