第三讲刀具.ppt

* * * * * 硬度和韧性是一对不可解决的矛盾，如高速钢的韧性好，硬度较差，而硬质合金的硬度高，韧性差 * 是目前人工制造出的最硬的物质，可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、高耐磨的材料，刀具耐用度比硬质合金可提高几倍到几百倍。，加工冷硬现象较少，有较低的摩擦系数，其切屑与刀具不易产生粘结，不产生积屑瘤，很适于精密加工。但其热稳定性差，切削温度不宜超过700～800℃；强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削；与铁有极强的化学亲合力，不适于加工黑金属。目前主要用于磨具和磨料，对有色金属及非金属材料进行高速精细车削及镗孔；加工铝合金、铜合金时，切削速度可达800～3800m/min。 * 由软的立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。有很高的硬度（HV8000～9000）及耐磨性；其比金刚石高得多的热稳定性（1400℃），可用来加工高温合金；化学惰性大，与铁族金属直至1300℃时也不易起化学反应，可用与加工淬硬钢及冷硬铸铁；有良好的导热性、较低的摩擦系数。 它目前不仅用于磨具，也逐渐用于车、镗、铣、铰。 它有两种类型：整体聚晶立方氮化硼，能像硬质合金一样焊接，并可多次重磨；立方氮化硼复合片，即在硬质合金基体上烧结一层厚度为0.5mm的立方氮化硼而成。 它不宜加工塑性大的钢件和镍基合金，也不适合加工铝合金和铜合金， * 实践证明，以高的切削效率切削难加工材料的理想刀具材料应该具备一下性能： 但在可预见的将来还不可能找到具有这样理想性能的刀具材料。目前使用的主要刀具材料仍然是硬质合金及高速钢，但其内部构成比将有明显变化，传统的非涂层牌号及品种将会减少，耐磨涂层品种和牌号及其在柔性加工和集成制造系统中的应用将进一步增加，同时陶瓷及超硬刀具材料所占比重有较快增长。在相当长的时期内，各种刀具材料仍然是相互补充，相互竞争。 * 常用刀具材料 五、超硬刀具材料 1、金刚石 分类：天然单晶金刚石刀具；人造聚晶金刚石刀具；金刚石烧结体。 特点：硬度高达HV10000,耐磨性是硬质合金的60～80倍，其切削刃锋利，切下极薄的切屑，能实现超精密微量加工，但耐热性差、强度低、脆性大。 适用范围：高速条件下精细加工非铁材料，高硬度非金属及其难加工的复合材料。 常用刀具材料 五、超硬刀具材料 1、立方氮化硼（CBN） 概念：立方氮化硼（简称CBN）是由六方氮化硼为原料在高温高压下合成。 特点：硬度高，硬度仅次于金刚石，热稳定性好，较高的导热性和较小的摩擦系数。但强度和韧性较差，抗弯强度仅为陶瓷刀具的1/5～1/2。 适用范围：适用于加工高硬度淬火钢、冷硬铸铁和高温合金材料。 通常采用负前角的高速切削！ 理想刀具材料 具有金刚石一样高的硬度和耐磨性； 具有立方氮化硼或陶瓷一样高的热稳定性和化学惰性； 具有硬质合金一样高的强度和抗冲击性能。 重点掌握 刀具材料应具备的性能 掌握高速钢与硬质合金的性能及应用场合 了解其他刀具材料的性能 本章小结 刀具材料应该具备的性能包括足够的硬度和耐磨性、足够的强度与韧性、较高的耐热性、较好的工艺性、较好的传热性和经济性。 工具钢包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢。 碳素工具钢优点是工艺性能良好，有较高的耐磨性，价格低廉；最大缺点是热硬性差，淬透性低。主要用于制造手用刀具、低速及小进给量的机用刀具。 合金工具钢比碳素工具钢有较高的淬透性、韧性、耐磨性和耐热性。主要用于制造细长刀具或截面积大、刃形复杂的刀具。 高速钢按切削性能可分为普通高速钢、高性能高速钢和粉末冶金高速钢。 高速钢还具有较高的硬度、耐磨性以及强度和韧性。与硬质合金相比，高速钢的最大优点是可加工性好并具有良好的综合力学性能。高速钢主要用于制造形状复杂的刀具。高性能高速钢和粉末冶金高速钢适于制造切削难加工材料的各种精密刀具和形状复杂刀具。 硬质合金刀具材料有YG类、YT类、 YW类和YN类四种。具有高硬度、高耐磨性、高耐热性、抗弯强度低和可加工工艺性差等特点。 YG类硬质合金主要用于加工形成短切屑的铸铁、有色金属及非金属等脆性材料以及淬硬钢、高强度钢和奥氏体不锈钢等难加工材料。 YT类硬质合金主要用于加工形成长屑的钢材等塑性材料。 YW类硬质合金主要用于加工钢料和难加工材料的半精加工和精加工。 YN类硬质合金适用于工具钢的半精加工和精加工及淬硬钢的加工。 陶瓷材料具有很高的硬度和耐磨性及耐热性，抗扩散和抗黏结能力强。最大缺点是强度低、韧性差。 适用于钢、铸铁及塑性大的材料的半精加工和精加工，尤其对于冷硬铸铁、淬硬钢等高硬度材料零件加工特别有效；但不适于机械冲击和热冲击大的加工场合。 金刚石和立方氮化硼属于超硬刀具材