機(jī)床刀具材料的選擇ppt課件

1、11.2.2 1.2.2 常用刀具材料常用刀具材料 金屬切削過程除了要求刀具具有適當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)外，還要求刀具材料金屬切削過程除了要求刀具具有適當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)外，還要求刀具材料對工件要有良好的切削性能。對工件要有良好的切削性能。 刀具切削性能的優(yōu)劣，不僅取決于刀具切削部分的幾何參數(shù)，還取決刀具切削性能的優(yōu)劣，不僅取決于刀具切削部分的幾何參數(shù)，還取決于刀具切削部分所選配的刀具材料。于刀具切削部分所選配的刀具材料。 金屬切削過程中的加工質(zhì)量、加工效率、加金屬切削過程中的加工質(zhì)量、加工效率、加工成本，在很大程度上取決于刀具材料的合理選工成本，在很大程度上取決于刀具材料的合理選擇。因此，擇。因此，材料、結(jié)

2、構(gòu)和幾何形狀是構(gòu)成刀具切材料、結(jié)構(gòu)和幾何形狀是構(gòu)成刀具切削性能評估的三要素。削性能評估的三要素。21. 1. 刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料應(yīng)具備的性能（1 1）高的硬度和耐磨性）高的硬度和耐磨性（2 2）足夠的強(qiáng)度和韌性）足夠的強(qiáng)度和韌性（3 3）高的耐熱性與化學(xué)穩(wěn)定性）高的耐熱性與化學(xué)穩(wěn)定性（4 4）良好的工藝性）良好的工藝性（5 5）良好的經(jīng)濟(jì)性）良好的經(jīng)濟(jì)性3 2. 2. 常用刀具材料常用刀具材料工具鋼工具鋼包括碳素工具鋼、合包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼。金工具鋼和高速鋼。硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金有鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦有鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金和鎢鈦鉭鈷類硬質(zhì)合金和鎢鈦鉭（鈮）類硬

3、質(zhì)合金。（鈮）類硬質(zhì)合金。陶瓷陶瓷超硬刀具材料超硬刀具材料 推廣使用新型刀具材料如推廣使用新型刀具材料如涂層刀具、立方氮化硼等。涂層刀具、立方氮化硼等。 41 1高速鋼高速鋼它是一種加入較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金鋼。它是一種加入較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金鋼。熱處理后硬度可達(dá)熱處理后硬度可達(dá)62626666HRC, HRC, 抗彎強(qiáng)度約抗彎強(qiáng)度約3.33.3GPaGPa，有較高的熱穩(wěn)定性有較高的熱穩(wěn)定性 、耐磨性、耐磨性 。切削。切削溫度在溫度在500500650650C C時仍能進(jìn)行切削。時仍能進(jìn)行切削。由于熱處理變形小、能鍛易磨，所以特別適合于制造結(jié)構(gòu)和刃型復(fù)雜的刀具，如

4、成形車刀、由于熱處理變形小、能鍛易磨，所以特別適合于制造結(jié)構(gòu)和刃型復(fù)雜的刀具，如成形車刀、銑刀、鉆頭、切齒刀、螺紋刀具和拉刀等。銑刀、鉆頭、切齒刀、螺紋刀具和拉刀等。各類高速鋼刀具5;.6按用途可分為：通用高速鋼和高性能高速鋼。按用途可分為：通用高速鋼和高性能高速鋼。按制造工藝可分為按制造工藝可分為: : 熔煉高速鋼、粉末冶金高速鋼和表面涂層高速鋼。熔煉高速鋼、粉末冶金高速鋼和表面涂層高速鋼。按基本化學(xué)成份可分為按基本化學(xué)成份可分為: : 鎢系和鉬系。鎢系和鉬系。 （1 1）高速鋼的分類）高速鋼的分類 7（2 2）常用高速鋼的牌號與性能）常用高速鋼的牌號與性能v通用型高速鋼通用型高速鋼 W18

5、Cr4V(18-4-1)W18Cr4V(18-4-1)由于鎢價高，熱塑性差，碳化物分布不均勻等原由于鎢價高，熱塑性差，碳化物分布不均勻等原因，目前國內(nèi)外已很少采用。因，目前國內(nèi)外已很少采用。W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2是國內(nèi)外廣泛使用的牌號。是國內(nèi)外廣泛使用的牌號。v高性能高速鋼高性能高速鋼 高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中增加碳、釩、鈷或鋁等合金高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中增加碳、釩、鈷或鋁等合金元素，使其常溫硬度可達(dá)元素，使其常溫硬度可達(dá)67677070HRCHRC，耐磨性與熱穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。可以用于加工不耐磨性與熱穩(wěn)定性進(jìn)一步提高?？梢杂糜诩庸げ讳P鋼、高溫合金、耐熱鋼和

6、高強(qiáng)度鋼等難加工材料。銹鋼、高溫合金、耐熱鋼和高強(qiáng)度鋼等難加工材料。v粉末冶金高速鋼粉末冶金高速鋼 粉末冶金高速鋼是用高壓氬氣或純氮氣霧化熔融的高速鋼鋼粉末冶金高速鋼是用高壓氬氣或純氮氣霧化熔融的高速鋼鋼水而得到細(xì)小的高速鋼粉末，然后再熱壓鍛軋制成。適用于制造精密刀具、大尺寸水而得到細(xì)小的高速鋼粉末，然后再熱壓鍛軋制成。適用于制造精密刀具、大尺寸( (滾滾刀、插齒刀刀、插齒刀) )刀具、復(fù)雜成形刀具、拉刀等。刀具、復(fù)雜成形刀具、拉刀等。8硬質(zhì)合金以其優(yōu)良的性能被廣泛用作刀具材料。大多數(shù)車刀、端銑刀等均由硬質(zhì)合金制硬質(zhì)合金以其優(yōu)良的性能被廣泛用作刀具材料。大多數(shù)車刀、端銑刀等均由硬質(zhì)合金制造；造

7、；硬質(zhì)合金是由高硬度和高熔點的金屬碳化物硬質(zhì)合金是由高硬度和高熔點的金屬碳化物( (碳化鎢碳化鎢WCWC、碳化鈦碳化鈦TiCTiC、碳化鉭碳化鉭TaCTaC、碳化碳化鈮鈮NbCNbC等等) )和金屬粘結(jié)劑和金屬粘結(jié)劑( (CoCo、MoMo、NiNi等等) )用粉末冶金工藝制成。用粉末冶金工藝制成。硬質(zhì)合金刀具常溫硬度為硬質(zhì)合金刀具常溫硬度為89899393HRA(HRC 7482)HRA(HRC 7482)，化學(xué)穩(wěn)定性好，熱穩(wěn)定性好，耐磨性化學(xué)穩(wěn)定性好，熱穩(wěn)定性好，耐磨性好，耐熱性達(dá)好，耐熱性達(dá)80080010001000C C。硬質(zhì)合金刀具允許的切削速度比高速鋼刀具高硬質(zhì)合金刀具允許的切削

8、速度比高速鋼刀具高5 51010倍倍 。 2 2硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金9鎢鈷類（鎢鈷類（WC+CoWC+Co）；）；YG KYG K鎢鈦鈷類（鎢鈦鈷類（WC+TiC+CoWC+TiC+Co）；）；YT PYT P添加稀有金屬碳化物類（添加稀有金屬碳化物類（WC+TiC+TaC+WC+TiC+TaC+（NbCNbC）+Co+Co）；）；YW MYW M（1 1）硬質(zhì)合金的分類）硬質(zhì)合金的分類 10（2 2）常用硬質(zhì)合金的牌號及其性能）常用硬質(zhì)合金的牌號及其性能v鎢鈷類硬質(zhì)合金鎢鈷類硬質(zhì)合金 代號為代號為YGYG。合金中含鈷量愈高，韌性。合金中含鈷量愈高，韌性愈好，適合于粗加工，反之用于精加工。愈好，適

9、合于粗加工，反之用于精加工。YG(K)YG(K)類硬質(zhì)合金，適合于加工脆性金屬材料。類硬質(zhì)合金，適合于加工脆性金屬材料。v鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金 代號為代號為YTYT。合金中。合金中TiCTiC含量提高，含量提高，CoCo含量就低，其硬度、耐磨性和含量就低，其硬度、耐磨性和耐熱性進(jìn)一步提高，但抗彎強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、特別是沖擊韌性明顯下降，適合于精加工。耐熱性進(jìn)一步提高，但抗彎強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、特別是沖擊韌性明顯下降，適合于精加工。v鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金 代號為代號為YWYW。它在。它在YT(P)YT(P)類硬質(zhì)合金中加入類硬質(zhì)合金中加入TaCTaC或或NbCNbC，它

10、既適它既適用于加工脆性材料，又適用于加工塑性材料。用于加工脆性材料，又適用于加工塑性材料。各類硬質(zhì)合金鋼刀具11;.123 3涂層刀具材料涂層刀具材料在韌性較好的刀具基體上，涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，又不降低其韌性。常用的涂層材料有TiC、TiN、Al203及其復(fù)合材料等, 涂層厚度隨刀具材料不同而異。（1 1）TiCTiC涂層涂層 硬度高、耐磨性好、抗氧化性好，切削時能產(chǎn)生氧化鈦膜，減小摩擦及刀具磨損。（2 2）TiNTiN涂層涂層 在高溫時能產(chǎn)生氧化膜，與鐵基材料摩擦系數(shù)較小，抗粘結(jié)性能好，并能有效降低切削溫度。13（3 3）TiCTiCTiNTiN復(fù)合涂

11、層復(fù)合涂層第一層涂TiC，與刀具基體粘牢不易脫落。第二層涂TiN,減少表面層與工件間的摩擦。（4 4）TiC-AlTiC-Al2 20 03 3復(fù)合涂層復(fù)合涂層第一層涂TiC, 與刀具基體粘牢不易脫落。第二層涂Al203可使刀具表面具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性能。 目前單涂層刀片已很少應(yīng)用，大多采用目前單涂層刀片已很少應(yīng)用，大多采用TiC-TiNTiC-TiN復(fù)合涂層或復(fù)合涂層或TiC-AlTiC-Al2 2O O3 3-TiN-TiN三復(fù)合涂層。三復(fù)合涂層。144 4其它刀具材料其它刀具材料以氧化鋁或以氮化硅為基體再添加以氧化鋁或以氮化硅為基體再添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)而成的一種少量金屬

12、，在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。刀具材料。其優(yōu)點是硬度高，耐磨性、耐高溫其優(yōu)點是硬度高，耐磨性、耐高溫性能好，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧性能好，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性，與金屬的親合力小?；?，與金屬的親合力小。其缺點是脆性大、抗彎強(qiáng)度低，沖其缺點是脆性大、抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，易崩刃，所以使用范圍受擊韌性差，易崩刃，所以使用范圍受到限制；到限制；可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、銑可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、銑削加工。削加工。（1 1）陶瓷刀具材料）陶瓷刀具材料 （2 2）金剛石刀具材料）金剛石刀具材料 碳的同素異形體，在高溫、高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而碳的同素異形體，在高溫、高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成，

13、是目前人工制造出的最堅硬物質(zhì)。成，是目前人工制造出的最堅硬物質(zhì)。也可用于加工高硬度的非金屬材料，如石材、壓也可用于加工高硬度的非金屬材料，如石材、壓縮木材、玻璃等，還可加工有色金屬，如鋁硅合金材縮木材、玻璃等，還可加工有色金屬，如鋁硅合金材料以及復(fù)合難加工材料的精加工或超精加工。料以及復(fù)合難加工材料的精加工或超精加工。缺點是熱穩(wěn)定性差，強(qiáng)度低、脆性大，對振動敏缺點是熱穩(wěn)定性差，強(qiáng)度低、脆性大，對振動敏感，只宜微量切削，與鐵有強(qiáng)烈的化學(xué)親合力，不能感，只宜微量切削，與鐵有強(qiáng)烈的化學(xué)親合力，不能用于加工鋼材。用于加工鋼材。1516（3 3）立方氮化硼）立方氮化硼立方氮化硼（立方氮化硼（CBNCBN）是一種人工合成的新型刀具材料。是一種人工合成的新型刀具材料。它有很高的硬度及耐磨性，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性大，它有很高的硬度及耐磨性，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性大，與鐵系金屬在與鐵系金屬在13001300時不易起化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)熱性好，摩擦?xí)r不易起化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)熱性好，摩擦系數(shù)低。系數(shù)低。因此可用于高溫合金、冷硬鑄鐵、淬硬