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精密切削加工技术 项目一 车削输出轴 ----任务1.2 选用车刀 陕西国防工业职业技术学院任 务 单 输出轴零件图 输出轴毛坯图 1.2.4 车刀 金属切削时,刀具切削部分直接和工件及切屑相接触,承受着很大的切削压力和冲击,并受到工件及切屑的剧烈摩擦,产生很高的切削温度。即刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。因此,刀具切削部分材料应具备以下基本性能。 (1) 硬度高 刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度。一般要求刀具材料的常温硬度必须HRC62以上。 (2) 足够的强度和韧性 刀具切削部分的材料在切削时承受着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) 耐磨性和耐热性好 刀具在切削时承受着剧烈的摩擦,因此刀具材料应具有较强的耐磨性。刀具材料的耐磨性和耐热性有着密切的关系,其耐热性通常用它在高温下保持较高硬度的能力来衡量(热硬性)。耐热性越好,允许的切削速度越高。 2、常用刀具材料的分类 刀具材料可分为工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等五大类。常用刀具材料的主要性能及用途见表1-1 (1)高速钢 ① 普通高速钢 普通高速钢指用来加工一般工程材料的高速钢,常用的牌号有: a) W18Cr4V(简称W18) 属钨系高速钢,具有较好的切削性能,是我国最常用的一种高速钢。 b) W6Mo5Cr4V2(简称M2) 属钼系高速钢,碳化物分布均匀性、韧性和高温塑性均超过W18Cr4V,但其磨削性能较差。 c) W9Mo3Cr4V(简称W9) 是一种含钨量较多,含钼量较少的钨钼系高速钢。其碳化物不均匀性介于W18和M2之间,但抗弯强度和冲击韧度高于M2。具有较好的硬度和韧性,其热塑性也很好。 ②高性能高速钢 高性能高速钢是在普通高速钢的基础上,用调整其基本化学成分和添加一些其它合金元素(如钒、钴、铅、硅、铌等)的办法,着重提高其耐热性和耐磨性而衍生出来的。它主要用来加工不锈钢、耐热钢、高温合金和超高强度钢等难加工材料。 (2) 硬质合金 硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物(WC、TiC、NbC、TaC等)作硬质相,用钴、钼或镍等作粘结相,研制成粉末,按一定比例混合,压制成型,在高温高压下烧结而成。 硬质合金的常温硬度很高(89~93HRA,相当于78~82HRC)。耐熔性好,热硬性可达800~1000℃以上,允许的切削速度比高速钢提高4~7倍,刀具寿命高5~8倍,是目前切削加工中用量仅次于高速钢的主要刀具材料。但它的抗弯强度和韧性均较低,性脆,怕冲击和振动,工艺性也不如高速钢。 ① 钨钴类硬质合金 由WC和Co组成,代号为YG。常温硬度为89~91HRA,耐热性达800~900℃,适用于加工切屑呈崩碎状的脆性材料。常用牌号有YG3、YG6和YG8等,其中数字表示含Co的百分比,其余为含WC的百分比。钴在硬质合金中起粘结作用,含Co愈多的硬质合金韧性愈好,所以YG8适于粗加工和断续切削,YG6适于半精加工,YG3适于精加工和连续切削。 ② 钨钛钴类硬质合金 由WC、TiC和Co组成,代号为YT。此类硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性(900~1000℃)均比YG类合金高,但抗弯强度和冲击韧度降低。主要适于加工切屑呈带状的钢料等韧性材料。常用牌号有YT30、YT15和YT5等,数字表示含TiC的百分比。故YT30适于对钢料的精加工和连续切削,YT15适于半精加工,YT5适于粗加工和断续切削。 ③ 钨钛钽(铌)钴类硬质合金 又称通用合金,由WC、TiC、TaC(NbC)TCo组成,代号为YW。其抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、耐热性、高温硬度和抗氧化能力都有很大提高。常用牌号有YW1和YW2,这两种硬质合金都具有YG类硬质合金的韧性,比YT类硬质合金的抗刃口剥落能力强。由于YW类硬质合金的综合性能较好,除可加工铸铁、有色金属和钢料外,主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。 (3) 其它刀具材料 ① 陶瓷材料 陶瓷刀具材料的主要成分是硬度和熔点都很高的Al2O3、Si3N4等氧化物、氮化物,再加入少量的金属碳化物、氧化物或纯金属等添加剂。也是采用粉末冶金工艺方法经制粉,压制烧结而成。 陶瓷刀具有很高的硬度(91~95HRA)和耐磨性,刀具耐用度高;有很好的高温性能,化学稳定性好。陶瓷刀具的最大缺点是脆性大,抗弯强度和冲击韧度低,承受冲击负荷的能力差。 主要用
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