常用刀具材料及选用

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1、常用刀具材料及选用在切削过程屮，刀具担负着切除工件上多余金屈以形成己加工表而的任务。刀具的切削性能好坏，取决于刀具切削部分的材料、儿何参数以及结构的合理性等。刀具材料对刀具寿命、加工生产效率、加工质量以及加工成木都有很大影响,因此必须合理选择。一、刀具材料应具备的性能刀具在切削时要承受高温、高压、强烈的摩擦、冲击和振动，因此刀具材料必须具备以下性能：1•高的换度和耐磨性刀具应具备高的硕度和耐磨性。一般刀具材料的硕度越高，耐磨性越好。其常温硬度一般要求大于60HRCo2.足够的强度和韧性为承受切削负荷、振动和冲击，刀具材料必须具备足够的强度和韧性。3•高的热稳定性刀具在高温下

2、工作，耍求刀具材料具备高的热稳定性，也称高的耐热性。即刀具材料在高温下硕度、耐磨性、强度和韧性变化很小，仍能保持正帘切肖c4.良好的物理特性即刀具材料具备良好的导热性、大的热容量以及优良的热冲击性能。5.良好的工艺性即刀具材料应具备良好的锻造性、机械加工性和热处理性。除此之外，要求刀具材料经济性要好。二、常用刀具材料的性能及选用常用刀具材料的种类和特性刀具材料种类很多，常用的冇工具钢（包括碳索工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金、陶瓷、金刚石（天然和人造）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，目前仅用于手工工具。下而对高速钢、硬质合金、陶瓷及英它超硕刀具

3、材料进行介绍。1）高速钢高速钢是一种加入了较多的鸭、钳、銘、饥等合金元素的高合金工具钢。高速钢有很高的强度，抗弯强度为一般硬质合金的2〜3倍；韧性也高,比硬质合金高几十倍。高速钢的硬度在63IIRC以上，且有较好的耐热性，在切削温度达到500650°C时，尚能进行切削。高速钢可加工性好，热处理变形较小，目前常用于制造各种复杂刀具（如钻头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具等）。高速钢刀具可以加工从有色金属到高温合金的各种材料。表1-2列出了几种常用高速钢的牌号及其主要用途，可供选择时参考。2）硬质合金硬质合金是用高硬度、高熔点的金屈碳化物（如WC、TiC、TaC.NbC等）粉末

4、和金屈粘结剂（如Co、Ni、Mo等）经高压成型后，再在高温下烧结而成的粉末冶金制晶。硕质合金中的金属碳化物熔点高、硕度高、化学稳定性与热稳定性好，因此，硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高，允许的切削速度远高于高速钢，加工效率高且能切削诸如淬火钢等駛材料。駛质合金的不足是与高速钢相比，其抗弯强度较低、脆性较大，抗振动和冲击性能也较差。硕质合金因其切削性能优良而被广泛用来制作各种刀具。在我国，绝大多数车刀、端铳刀和深孔钻都采用硕质合金制造，目前，在一些较复杂的刀具上，如立铳刀、孔加工刀具等也开始应用硬质合金制造。我国常用的硬质合金牌号及其应用范围见表1-3。3）陶瓷和超硬刀貝

5、材料陶瓷材料比硬质合金具有更高的硬度（91〜95IIRA）和耐热性，在1200°C的温度下仍能切削，耐磨性和化学惰性好，摩擦系数小，抗粘结和扩散磨损能力强，因而能以更高的速度切削，并可切削难加工的高硕度材料。主要缺点是性脆、抗冲击韧性差，抗弯强度低。超硬刀具材料包括天然金刚石、聚品金刚石和聚品立方氮化硼三种。金刚石刀具主耍用丁•加工高精度及粗糙度很低的非铁金屈、耐磨材料和塑料，如铝及铝合金、黄铜、预烧结的硕质合金和陶瓷、石墨、玻璃纤维、橡胶及塑料等。立方氮化硼主要用于加工淬硬钢、喷涂材料、冷硬铸铁和耐热合金等。曲于陶瓷、金刚石和立方氮化硼等材料韧性差、硬度高，因此要求使用这

6、类刀具的机床刚性好、速度高、功率足够、主轴偏摆小，并且要求机床-夹具-工件-刀具系统的刚性好。只有这样才能充分发挥这些先进刀具材料的作用，取得良好的使用效果。三、其他刀具材料1.陶瓷口前使用的陶瓷刀具材料有两种：A1203基陶瓷和Si3N4陶瓷。（1）A1203基陶瓷这种陶瓷硕度比硬质合金高，耐热性好、摩擦系数小，化学稳定性好。陶瓷刀具可以加工钢和铸铁以及高硕度合金。由于其抗弯强度低和冲击韧性较差，通常用于精加工和半精加工。（2）S13N4基陶瓷其强度高、韧性好、特别是抗热冲击性大大优于A1203基陶瓷。因此可以加工铸铁及鎳基合金。2.金刚石金刚石是目前发现的最硕的一种物质

7、。它摩擦系数小、导热性好、耐磨性高，所以切削吋不易产牛积屑瘤和鳞刺，加工表面质量好，刀具耐用度高。廿前金刚石刀具有三种：单晶、聚晶整体和金刚石复合刀片。它能够加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等。但一般不易加工铁族金屈，因为金刚石的C元素与铁原子冇很强的化学亲和作用，使Z转化为右墨，失去切削性能。金刚石热稳定性差，在700-800°C以上硬度下降很大，无法切削。目前金刚石刀具多用于有色金属及非金属（如耐磨須料、石材）的加工，也用于制造磨具和磨料。3.立方氮化硼它是硬度仅次于金刚石的物质，与金刚石相比，化学惰性