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常用刀具材料的性能及应用
一、概述
刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状,还要求有相应的刀具材料。目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。
二、刀具材料应具备的性能
(一)高的硬度和良好的耐磨性
(二)高的强度和韧性
(三)高的耐热性
(四)良好的工艺性
总之,刀具应具备的性能主要就这四个方面,当然还有经济性、切削性能的可预测性等要求。
三、常用刀具材料
目前在切削加工中常用的刀具材料有:碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。
一)碳素工具钢
碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢(含C一般为0.65~1.35%)。
1、常用牌号有 T7A、T8A……T13A等
2、主要性能 淬火后硬度较高,可达HRC61~65;红硬性为200℃~250℃,价格低廉,不耐高温,切削速度因此而不能提高,允许切削速度VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具,如板牙、锯条、锉等。
二)合金工具钢
在碳素工具钢中加入一定量的铬(Cr)、钨(W)、锰(Mn)等合金元素,能够提高材料的耐热性、耐磨性和韧性,同时还可以减少热处理时的变形。
1、主要牌号有 9SiCr CrWMn
2、主要性能 淬火后的硬度可达HRC61~65,红硬性为300℃~400℃,允许切削速度Vc=10~15m/min,制作低速、形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具。如板牙、拉刀、手用铰刀(孔的精加工)等。
三)高速钢
高速钢是一种高合金工具钢,钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。
(一) 高速钢的性能:具有较高的强度和韧性;良好的耐磨性;红硬性为600℃;允许切削速度VC=25~30m/min;良好的制造工艺性;可获得锋利的刀刃(锋钢之称);加工范围较大(铸铁、有色金属、钢)。
(二)高速钢的分类
钨系高速钢:W18Cr4V (最常用,刃磨性好)
普通高速钢
钼系高速钢:W6MO5Cr4V2
高速钢
高碳高速钢:95W18Cr4V (含C量为0.95%)
高钒高速钢:W6MO5Cr4V3 (提高耐磨性)
高性能高速钢 钴高速钢:W6MO5Cr4V2CO8
铝高速钢:W6MO5Cr4V2Al
四)硬质合金
硬质合金 = 硬质相(TiC或WC)+ 粘结相(Co、Ni、Mo等,其中Co比较常用)
上图为各种硬质合金刀头
(一)主要性能
1)常温硬度HRC74~81.5,红硬性800℃~1000℃,耐磨性优良;
2)允许切削速度VC=100m/min以上,最高不能超过200m/min;
硬质合金 3)脆性较大,怕冲击和振动。容易出现崩刃,因此注意加工条件;
4)制造工艺性差。由于硬度太高,不能进行机械加工;
5)加工范围较广。脆性材料、钢材、有色金属等均可加工。
(二)分类
钨钴类硬质合金(YG)
硬质合金 钨钴鈦类硬质合金(YT)
添加稀有金属硬质合金(YA 、YW)
碳化鈦基硬质合金(YN)
常用硬质合金牌号介绍:
1、钨钴类硬质合金YG: WC + Co
①常用牌号:YG3、YG6、YG8(3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%)
②应用:
YG3(精加工) YG6(半精加工) YG8(粗加工)
CO的含量↑ 韧性↑ 强度↑ HRC↓ 耐磨性↓
CO的含量↓ 韧性↓ 强度↓ HRC↑ 耐磨性↑ 脆性↑
主要用于加工铸铁、青铜等脆性材料,不适合加工钢料,因为在640℃时发生严重粘结,使刀具磨损,耐用度下降。
2、钨钴钛类硬质合金(YT):硬质相(WC+TiC)+粘结相(Co)
①常用牌号:YT5、YT14、YT15、YT30(数字表示TiC的百分含量)
②应用:
YT5(粗加工)
一、刀具几何参数的合理选择
(一)刀具合理几何参数的基本内容
1.刃形:刃形即是切削刃的形状。从简单的直线刃发展到折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃、阶梯刃及其他适宜的空间曲线刃
切断刀的刃形
外圆车刀的刃形
二、切削刃刃区的剖面型式
后刀面
负倒棱车刀
前刀面
刃形的区别
负倒棱 消振棱 刃带
刀具角度
A、前角的功用及合理前角值的选择
1)前角的主要功用
(1)影响切削区域的变形程度
(2)影响切削刃与刀头的强度、受力性质和散热条件
(3)影响切屑形态和
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