金屬切削專題2

1、2022-3-201 金屬切削過程除了要求刀具具有適當(dāng)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的幾何參數(shù)外，還要求刀具材料對工件要有良好的切削性能。有良好的切削性能。 專題二、常用刀具材料及其選擇專題二、常用刀具材料及其選擇 刀具切削性能的優(yōu)劣，不僅取決于刀具刀具切削性能的優(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切削部分的幾何參數(shù)，還取決于刀具切削部分所選用的刀具材料。分所選用的刀具材料。2022-3-202 金屬切削過程中的加工質(zhì)量、加工效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率、加工成本，在很大程度上取決于刀具材料的

2、合理選擇。具材料的合理選擇。 是是構(gòu)成刀具切削性能評估的三大要素。構(gòu)成刀具切削性能評估的三大要素。2022-3-2032022-3-204（1 1）高的硬度和耐磨性）高的硬度和耐磨性（2 2）足夠的強度和韌性）足夠的強度和韌性（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）有鍛造、焊接、熱處理、磨削加工等良好的工藝性有鍛造、焊接、熱處理、磨削加工等良好的工藝性（5 5）資源豐富，價格低廉。資源豐富，價格低廉。（一）刀具材料應(yīng)具備的性能（一）刀具材料應(yīng)具備的性能切切削削性性能能制造工藝性制造工藝性經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性2022-3-2052022-3-206工具鋼工具鋼包括碳素工具鋼、合

3、金工具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼和和高速鋼。高速鋼。由于碳素工具鋼和由于碳素工具鋼和合金工具鋼耐熱性較低，一般合金工具鋼耐熱性較低，一般用做手動工具材料，而高速鋼用做手動工具材料，而高速鋼有較高的耐熱性，可用作機動有較高的耐熱性，可用作機動工具材料。工具材料。硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金有鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢有鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金和鎢鈦鈦鈷類硬質(zhì)合金和鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金。鉭（鈮）類硬質(zhì)合金。陶瓷陶瓷超硬刀具材料超硬刀具材料 （二）常用的刀具材料（二）常用的刀具材料2022-3-2072022-3-208它是一種含有較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素它是一種含有較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金

4、工具鋼。的高合金工具鋼。熱處理后硬度可達(dá)熱處理后硬度可達(dá)62626666HRC, HRC, 抗彎強度約抗彎強度約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 、耐熱、耐熱性。性。是綜合性能較好、應(yīng)用范圍最廣的一種刀具材料。是綜合性能較好、應(yīng)用范圍最廣的一種刀具材料。由于熱處理變形小、能鍛易磨，所以特別適合由于熱處理變形小、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。刀、鉆頭、切齒刀、螺紋刀具和拉刀等。1 1高速鋼高速鋼2022-3-209 （1 1）高速鋼的分類）高

5、速鋼的分類 2022-3-2010 1 1、 W18Cr4V(18-4-1)W18Cr4V(18-4-1)鋼鋼（鎢系）（鎢系） 具有較好的綜合性能，因含釩量少，刃磨工具有較好的綜合性能，因含釩量少，刃磨工藝性好，熱處理性能好；但熱塑性能較差，碳化藝性好，熱處理性能好；但熱塑性能較差，碳化物分布不均勻，不宜做大截面及薄刃刀具，另外物分布不均勻，不宜做大截面及薄刃刀具，另外由于鎢價高等原因，目前國內(nèi)外已很少采用。由于鎢價高等原因，目前國內(nèi)外已很少采用。2 2、W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)鋼（鎢鉬系）鋼（鎢鉬系） 具有較好的綜合性能，因含鉬，晶粒細(xì)化，

6、具有較好的綜合性能，因含鉬，晶粒細(xì)化，熱塑性能好、抗彎強度、抗沖擊韌性高，可以用熱塑性能好、抗彎強度、抗沖擊韌性高，可以用作制造復(fù)雜刀具；但其淬火溫度范圍窄，脫碳過作制造復(fù)雜刀具；但其淬火溫度范圍窄，脫碳過熱敏感性大，不易掌握。熱敏感性大，不易掌握。 （2 2）常用高速鋼的牌號與性能）常用高速鋼的牌號與性能2022-3-2011v高性能高速鋼高性能高速鋼 （高生產(chǎn)率高速鋼）（高生產(chǎn)率高速鋼） 高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中增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，使其常溫硬加碳、釩、鈷或鋁等合金元素，使其常溫硬度可達(dá)度可達(dá)67677070HRCHRC，耐磨性與熱穩(wěn)定性進(jìn)

7、一步耐磨性與熱穩(wěn)定性進(jìn)一步提高?？梢杂糜诩庸げ讳P鋼、高溫合金、耐提高?？梢杂糜诩庸げ讳P鋼、高溫合金、耐熱鋼和高強度鋼等難加工材料。熱鋼和高強度鋼等難加工材料。 常用的牌號有常用的牌號有 1 1、鈷高速鋼：、鈷高速鋼：W2MoW2Mo9 9Cr4VCo8(M42)Cr4VCo8(M42)鋼、鋼、 2 2、鋁高速鋼：、鋁高速鋼：W6Mo5Cr4V2Al(5O1)W6Mo5Cr4V2Al(5O1)鋼。鋼。2022-3-2012v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，霧化熔融的高速鋼鋼水而得到細(xì)小的

8、高速鋼粉末，然后再熱壓成形，在經(jīng)燒結(jié)而成。然后再熱壓成形，在經(jīng)燒結(jié)而成。 適用于制造精密刀具、大尺寸適用于制造精密刀具、大尺寸( (滾刀、插滾刀、插齒刀齒刀) )刀具、復(fù)雜成形刀具、拉刀等。刀具、復(fù)雜成形刀具、拉刀等。2022-3-2013v涂層高速鋼：涂層高速鋼： 采用物理氣相沉積（采用物理氣相沉積（PVDPVD）方法，在高速方法，在高速鋼刀具表面上生成一層厚度約鋼刀具表面上生成一層厚度約2 2mm的、牢固的的、牢固的TiNTiN硬膜，其硬度可高達(dá)硬膜，其硬度可高達(dá)22002200HVHV，具有較高的熱穩(wěn)定具有較高的熱穩(wěn)定性，極大改善了刀具切削性能，并仍具有良好的性，極大改善了刀具切削性能，

9、并仍具有良好的制造工藝性。制造工藝性。2022-3-2014q硬質(zhì)合金以其優(yōu)良的性能被廣泛用作刀具材料。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；大多數(shù)車刀、端銑刀等均由硬質(zhì)合金制造；q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( (碳碳化鎢化鎢WCWC、碳化鈦碳化鈦TiCTiC、碳化鉭碳化鉭TaCTaC、碳化鈮碳化鈮NbCNbC等等) )和金屬粘結(jié)劑和金屬粘結(jié)劑( (CoCo、MoMo、NiNi等等) )用粉末冶金工藝制用粉末冶金工藝制成。成。q硬質(zhì)合金刀具常溫硬度為硬質(zhì)合金刀具常溫硬度為89899393HRAHRA，化

10、學(xué)穩(wěn)定化學(xué)穩(wěn)定性好，熱穩(wěn)定性好，耐磨性好，耐熱性達(dá)性好，熱穩(wěn)定性好，耐磨性好，耐熱性達(dá)80080010001000C C。q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2022-3-2015鎢鈷類（鎢鈷類（WC+CoWC+Co）；）；鎢鈦鈷類（鎢鈦鈷類（WC+WC+TiCTiC+Co+Co）；）；添加稀有金屬碳化物類添加稀有金屬碳化物類（WC+WC+TiCTiC+ +TaCTaC+ +（NbCNbC）+Co+Co）；）；碳化鈦基類（碳化鈦基類（TiCTiC+WC+Ni+Mo+WC+Ni+Mo）。）。（1 1）硬質(zhì)

11、合金的分類）硬質(zhì)合金的分類 2022-3-2016v鎢鈷類硬質(zhì)合金鎢鈷類硬質(zhì)合金 代號為代號為YGYG，屬屬K K類。類。合金中含合金中含鈷量愈高，韌性愈好，適合于粗加工，反之用于鈷量愈高，韌性愈好，適合于粗加工，反之用于精加工。精加工。YG(K)YG(K)類硬質(zhì)合金，有較好的韌性、磨削類硬質(zhì)合金，有較好的韌性、磨削性、導(dǎo)熱性，適合于加工產(chǎn)生崩碎切屑及有沖擊性、導(dǎo)熱性，適合于加工產(chǎn)生崩碎切屑及有沖擊載荷的脆性金屬材料。載荷的脆性金屬材料。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，屬屬P P類。類。它以它以WCWC為基體為基體, , 添加添加TiCTiC，用用CoCo作粘結(jié)劑燒結(jié)

12、而成。合金作粘結(jié)劑燒結(jié)而成。合金中中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，但抗彎強度、導(dǎo)熱性、特別耐熱性進(jìn)一步提高，但抗彎強度、導(dǎo)熱性、特別是沖擊韌性明顯下降，適合于精加工。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，屬屬M M類。類。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，這樣可提這樣可提高抗彎強度、疲勞強度、沖擊韌性、抗氧化能力、高抗彎強度、疲勞強度、沖擊韌性、抗氧化能力、耐磨性和高溫硬度等。它既適用于加工脆性

13、材料，耐磨性和高溫硬度等。它既適用于加工脆性材料，又適用于加工塑性材料。又適用于加工塑性材料。（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2022-3-2017n1. 鎢鈷類鎢鈷類 YG(K) WC+Co n YG3 YG6X YG6 YG8 YG8C n 含鈷量：含鈷量：3% 6% 8% n 堅韌性：堅韌性：低低 高高 n 硬度硬度: 高高 低低 n（切削速度）（切削速度）n 精加工精加工 半精加工半精加工 粗加工粗加工 n 用于脆性材料的加工用于脆性材料的加工2022-3-2018n2. 鎢鈷鈦類鎢鈷鈦類 YT(P) WC+TiC+Co 5% 14% 15% 30% 1

14、0% 8% 6% 4%高高 低低 低低 高高粗加工粗加工 半精加工半精加工 精加工精加工2022-3-2019（1 1）TiCTiC涂層涂層 硬度高、耐磨性好、抗硬度高、耐磨性好、抗氧化性好，切削時能產(chǎn)氧化性好，切削時能產(chǎn)生氧化鈦膜，減小摩擦生氧化鈦膜，減小摩擦及刀具磨損。及刀具磨損。（2 2）TiNTiN涂層涂層 在高溫時能產(chǎn)生氧化在高溫時能產(chǎn)生氧化膜，與鐵基材料摩擦膜，與鐵基材料摩擦系數(shù)較小，抗粘結(jié)性系數(shù)較小，抗粘結(jié)性能好，并能有效降低能好，并能有效降低切削溫度切削溫度。3 3涂層刀具材料涂層刀具材料在韌牲較好的刀具基體上，在韌牲較好的刀具基體上，涂覆一層耐磨性好的難熔涂覆一層耐磨性好的難

15、熔金屬化合物，既能提高刀金屬化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，又不降具材料的耐磨性，又不降低其韌性。常用的涂層材低其韌性。常用的涂層材料有料有TiC、TiN、Al203及及其復(fù)合材料等其復(fù)合材料等, 涂層厚度涂層厚度隨刀具材料不同而異。隨刀具材料不同而異。2022-3-2020（3 3）TiCTiCTiNTiN復(fù)合涂層復(fù)合涂層第一層涂第一層涂TiCTiC，與刀具基體粘牢與刀具基體粘牢不易脫落。第二不易脫落。第二層涂層涂TiNTiN, ,減少表減少表面層與工件間的面層與工件間的摩擦。摩擦。（4 4）TiCTiC-Al-Al2 20 03 3復(fù)合涂層復(fù)合涂層第一層涂第一層涂TiCTiC, , 與刀

16、具基體與刀具基體粘牢不易脫落。第二層涂粘牢不易脫落。第二層涂AlAl2 20 03 3可使刀具表面具有良可使刀具表面具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性能性能。 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TiCTiC- -TiNTiN復(fù)合涂層或復(fù)合涂層或TiCTiC-Al-Al2 2O O3 3- -TiNTiN三復(fù)合涂層。三復(fù)合涂層。2022-3-2021（1 1）陶瓷刀具材料）陶瓷刀具材料 4 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少量金屬，在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)而成的一種刀具材料。高溫下燒結(jié)而成的

17、一種刀具材料。其優(yōu)點是硬度高，耐磨性、耐高溫性能好，有良其優(yōu)點是硬度高，耐磨性、耐高溫性能好，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性，與金屬的親合力小、好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性，與金屬的親合力小、抗粘結(jié)和抗擴散能力強；抗粘結(jié)和抗擴散能力強；其缺點是脆性大、抗彎強度低，沖擊韌性差，易其缺點是脆性大、抗彎強度低，沖擊韌性差，易崩刃，所以使用范圍受到限制；崩刃，所以使用范圍受到限制；可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、銑削加工可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、銑削加工。2022-3-2022（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，是目

18、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)。由于硬度極高由于硬度極高，耐磨性好，切削刃口鋒利，刃部耐磨性好，切削刃口鋒利，刃部表面摩擦系數(shù)較小，不易產(chǎn)生粘結(jié)或積屑瘤，可用表面摩擦系數(shù)較小，不易產(chǎn)生粘結(jié)或積屑瘤，可用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷等硬度達(dá)于加工硬質(zhì)合金、陶瓷等硬度達(dá)65657070HRCHRC的材料。的材料。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。材料以及復(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，強度低、脆性大，對振動敏缺點是熱穩(wěn)定性差，強度低、脆性大，對振動敏感，只宜微量切削，與鐵有強烈的化學(xué)親合力，不感，只宜微量切削，與鐵有強烈的化學(xué)親合力，不能用于加工鋼材。能用于加工鋼材。2022-3-2023（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是一種人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高溫、高壓型刀具材料，它由六方氮化硼在高溫、高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)化而成。下加入催化劑轉(zhuǎn)化而成。它有很高的硬度及耐磨性，熱穩(wěn)定性好，它有很高的硬度及耐磨性，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性大，與鐵系金屬在化學(xué)惰性大，與鐵系金屬在130013