刀具材料与道具工件的关系.doc

刀具材料与道具工件的关系 刀具材料与道具工件的关系 2011年04月18日 　　刀具材料主要指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的优劣，直接影响着生产效率，加工质量和生产成本。而刀具的切削性能，首先取决于切削部分的材料，其次是几何形状及刀具结构的选择和设计是否合理。 　　在切削过程中，刀具切削部分不仅要承受很大的切削力，而且要承受切削变形和摩擦生产的高温，要保持刀具的切削能力，刀具应该具备如下的切削性能： 　　1. 高的硬度和耐磨性 　　刀具材料的硬度必须高与工件材料的硬度，常温下一般应在HRC60以上。一般来说刀具材料的硬度越高，耐磨性也就越好。 　　2. 足够的强度和韧性 　　刀具的切削部分要承受很大的切削力和冲击力。因此，刀具材料必须要有足够的强度和韧性。 　　3.良好的耐热性和导热性 　　刀具材料的耐热性是指在高温下仍能保持其硬度和强度，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。刀具材料的导热性越好，切削时产生的热量越容易传导出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具的磨损。 　　4.良好的工艺性 　　为了便于制造，要求刀具材料具有良好的加工性。包括热加工性能，如热塑性，可焊性，渗透性；和机械加工性能。 　　5.良好的经济性 　　基于以上的要求，常用的刀具材料的种类很多，常用的有工具钢 　　包括：碳素工具钢，合金工具钢和高速钢，硬质合金，陶瓷，金刚石和立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具钢因其耐热性很差，只宜于作手工刀具。陶瓷，金刚石和立方氮化硼，由于质脆，工艺性及价格昂贵等原因，仅在较小范围内使用。目前最常用的刀具材料是高速钢和硬质合金。 　　高速钢 　　是在合金工具钢中加入较多的钨，钼，钒，铬等合金元素的高合金工具钢。它具有较高的强度，韧性和耐热性，是目前应用最广泛的刀具材料。因刃磨时易获得锋利的刃口，又称“锋钢”。 　　高速钢按用途不同，可分为普通高速钢和高性能高速钢。 　　普通高速钢具有一定的硬度（62~67HRC）和耐磨性，较高的强度和韧性，切削钢料时切削速度一般不高于50~60m/min，不适合高速切削和硬材料的切削。常用牌号有9W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2。 　　高性能高速钢在普通高速钢中增加碳，钒的含量或者加入一些其他合金元素而得到耐热性，耐磨性更高的新钢种。但这类钢的综合性能不如普通高速钢。常用牌号有9W6Mo5Cr4V2, 9W18Cr4V,W6Mo5Cr4V3等。 　　硬质合金 　　硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化物，用CO,MO,NI作粘合剂烧结而成的粉末冶金制品。其常温硬度可达到78~82HRC，能耐850~1000摄氏度的高温，切削速度可比高速钢高4~10倍。但其冲击韧性与抗弯强度远比高速钢差，因此很少做成整体式刀具。实际使用中，常将硬质合金刀片焊接或用机械夹固的方式固定在刀架上。 　　我国目前生产的硬质合金主要分为三类： 　　K类（YG） 　　即钨钴类，由碳化钨和钴组成。这类硬质合金韧性较好，但硬度和耐磨性较差，适用于加工铸铁，青铜等脆性材料。常用的牌号有：YG8,YG6,YG3，它们制造的刀具依次适用于粗加工。数字表示Co含量的百分数，YG6即含Co越多，则韧性越好。 　　P类（YT） 　　即钨钴钛类，由碳化钨，碳化钛和钴组成。这类硬质合金耐热性和耐磨性较好，但是抗冲击韧性较差，适用于加工钢料等韧性材料。常用的牌号有：YT5,YT15,YT30等，其中的数字表示碳化钛含量的百分数，碳化钛的含量越高，则耐磨性较好，韧性越低。这三种牌号的硬质合金制造的刀具分别适用于粗加工，半精加工和精加工。 　　M类（YW） 　　即钨钴钛旦铌类。由在钨钴钛类硬质合金中加入少量的稀有金属碳化物组成。它具有前两类硬质合金的优点，用其制造的刀具既能加工脆性材料，又能加工韧性材料。同事还能加工高温合金，耐热合金及合金铸铁等难加工材料。常用牌号有YW1.YW2。 　　其他不常用刀具材料简介 　　涂层硬质合金 　　这种材料是在韧性，强度较好的硬质合金基本上或者高速钢基本上，采用化学气相沉积法或物理气相沉淀法涂覆一层极薄硬质和耐磨性极高的难熔金属化合物而得到的刀具材料。通过这种方法，使刀具即具有基本材料的强度和韧性，又具有很高的耐磨性。常用的图层材料有TIC,TIN,AL2O3等。TIC的耐性和耐磨性好；TIN的抗氧化，抗粘结性好；AL2O3的耐热性好。使用时可根据不同的需要选择涂层材料。 　　陶瓷 　　其主要成分是AL2O3，刀片硬度可达78HRC以上，能耐1200~1450摄氏度的高温，故能承受较高的切削速度。但抗弯强度低，冲击韧性差，易崩刃。主要用于钢，铸铁，高硬度材料及高精度零件的精加工。 　　金刚石 　　金刚石分人造和