刀具选用及材料_.ppt
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刀具选用及材料_.ppt
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课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课题3课题三常用刀具及其选用1-1-11课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课题3教学重点常用刀具材料,几何角度的选择教学难点本课题重点与难点常用切削方法的掌握1-1-22课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课题31刀具几何角度的合理选用1、前角的选择1)前角的选择原则为:
在刀具强度许可条件下,尽量选用大的前角。
2)同时应考虑:
(1)被切削对象塑性越大,前角越大。
(2)刀具切削部分的材料高速钢前角可大于硬质合金。
(3)粗加工前角应取小些,精加工时前角应取大些。
引言:
工欲善其事,必先利其器引言:
工欲善其事,必先利其器.1-1-33课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课题3刀具前刀面主要有如图所示的几种形式。
a)正前角单面型(a)形状简单,制造容易,重磨方便,刃口锋利,但刃口强度低,传热能力差,主要应用于精加工刀具、加工有色金属刀具、复杂成形刀具及加工脆性材料的刀具。
1-1-44b)正前角曲面带倒棱型(图b)这种形式是在平面带倒棱的基础上,在前刀面上又磨出一个曲面,称为卷屑槽或月牙槽,有利于切屑的卷曲和折断,在刃口处磨出负倒棱,增加了刀具强度,改善了散热条件。
c)负前角单面型(图c)刃口较钝,但强度高。
主要用于受冲击载荷的刀具和加工高硬度、高强度材料的刀具。
课程教学模块五:
金属切削理论与基本应用5课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课题31刀具几何角度的合理选用2、后角及副后角的选择1)后角选择后角的作用主要是减小后刀面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦,影响楔角的大小,可配合前角调整切削刃的锋利程度和强度。
增大后角可以减少摩擦,减少切削热,使切削轻快。
但若后角过大,则刀具强度下降,容易造成崩刃。
后角选择的原则:
在不产生较大摩擦的前提下,尽量选取较小的后角。
一般粗加工时以确保刀具强度为主,精加工时以保证加工表面质量为主。
1-1-6677课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课题31刀具几何角度的合理选用2)副后角的选择3、主偏角、副偏角、过渡刃和修光刃1)主偏角的选择原则:
工件材料强度、硬度高时,主偏角应取小些;工艺系统刚性好,主偏角应取小些,反之取大些。
大进给、大切深的强力车刀,为了减小背向抗力,一般取较大的主偏角(75度)。
2)副偏角通常将副后角做成与主后角相等。
有些刀具(切断刀、铣刀、拉刀等)的副后角较小,主要用以提高刀具强度。
副偏角选择原则:
在工艺系统刚度允许的条件下,副偏角通常取较小值,一般,最大不超过;精加工时,应更小,必要时可磨出的修光刃。
1-1-88课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课题31刀具几何角度的合理选用3)主、副偏角的选用值4)过渡刃过渡刃的选择原则是,普通切削刀具常磨出较小圆弧过渡刃,以增加刀尖强度和提高耐用度。
随着工件强度和硬度提高,切削用量增大,则过渡刃尺寸相应加大,一般可取过渡刃偏面,宽度或取圆弧半径,1-1-99为了强化刀尖,许多刀具都在刀尖处磨出直线或圆弧形过渡刃。
1010课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课题31刀具几何角度的合理选用5)修光刃4、刃倾角的选择当过渡刃与进给方向平行见图2-50,即副偏角=0,该过渡刃亦称为修光刃(水平刃),它的长度一般略大于进给量。
刃倾角选择原则是:
主要根据刀具强度,流屑方向和加工条件而定。
一般钢料或铸造铁粗加工,取,若有冲击负荷,取;精加工时为使切屑不流向已加工表面使其划伤进行微量精细切削时,取,切削淬硬钢、高强度钢等难加工材料时,则取。
1-1-1111课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课题32常用刀具种类、材料及其选择1、刀具的种类1)按加工方式分:
车刀、铣刀、钻头、铰刀、拉刀、砂轮等。
2)按结构方式分:
整体式、焊接式、机夹式、可转位式等。
3)按刀具的刃形分:
单刃刀具、多刃刀具、成形刀具等。
4)按国家标准分:
标准刀具、非标准刀具等。
1-1-1212三、刀具结构三、刀具结构车刀按结构分类,有整体式、焊接式、机车刀按结构分类,有整体式、焊接式、机夹式和可转位式四种型式(见图)。
夹式和可转位式四种型式(见图)。
(它们的特点与常用场合见表(它们的特点与常用场合见表1122。
)。
)13表表1122车刀结构类型、特点与用途车刀结构类型、特点与用途名名称称特特点点适适用用场场合合整体整体式式用整体高速钢制造用整体高速钢制造,刃口较锋利刃口较锋利,但价高的刀但价高的刀具材料消耗较大具材料消耗较大小型车床或加工有色小型车床或加工有色金属金属焊接焊接式式焊接硬质合金或高速钢于预制刀柄上焊接硬质合金或高速钢于预制刀柄上,结构结构紧凑紧凑,刚性好刚性好,灵活性大。
但硬质合金刀片经灵活性大。
但硬质合金刀片经过高温焊接和刃磨,易产生内应力和裂纹过高温焊接和刃磨,易产生内应力和裂纹各类车刀各类车刀机夹机夹式式避免了焊接式的缺陷避免了焊接式的缺陷,刀杆利用率高。
刀片刀杆利用率高。
刀片可集中精确刃磨可集中精确刃磨,使用灵活。
但刀具设计制使用灵活。
但刀具设计制造较为复杂造较为复杂外圆、端面、镗孔、外圆、端面、镗孔、割断、螺纹车刀。
大割断、螺纹车刀。
大刃倾角、小后角刨刀刃倾角、小后角刨刀等等可转可转位式位式不焊接、刃磨不焊接、刃磨,刀片可快换转位刀片可快换转位,生产率高。
生产率高。
可使用涂层刀片可使用涂层刀片,断屑效果好。
刀具已标准断屑效果好。
刀具已标准化,方便选用和管理化,方便选用和管理大中型车床、特别适大中型车床、特别适用自动、数控车床与用自动、数控车床与加工中心等加工中心等14课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课题32常用刀具种类、材料及其选择1)刀具材料应具备的性能刀具切削部分的材料应满足下列要求:
高的硬度和耐磨性足够的强度和韧性高的耐热性与化学稳定性良好的工艺性和经济性2、刀具材料1-1-1515二、刀具材料二、刀具材料类类型型1普通高速钢
(一)
(一)高速钢高速钢2高性能高速钢3粉末冶金高速钢
(1)钨系高速钢
(2)钨钼系(或称钼系)高速钢16课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课题3
(1)高速钢
(1)通用型高速钢钨钢典型牌号为W18Cr4V(简称W18)。
含量:
W18、Cr4、Vl。
特点:
有良好的综合性能,在600时其高温硬度为HRC48.5,可以制造各种复杂刀具。
淬火时过热倾向小;含钒量小,磨加工性好;碳化物含量高,塑性变形抗力大;但碳化物分布不均匀,影响薄刃刀具或小截面刀具的耐用度;强度和韧性显得不够;热塑性差,很难用作热成形方法制造的刀具(如热轧钻头)。
钨钼钢(将钨钢中的一部分钨以钼代替而得。
)典型牌号为W6Mo5Cr4V2(简称M2)。
含量:
W6、Mo5、Cr4、V2。
特点:
碳化物分布细小均匀,具有良好的机械性能,抗弯强度比W18高1015,韧性高5060,可做尺寸较小、承受冲击力较大的刀具,热塑性特别好,更适用于制造热轧钻头等;磨加工性也好,目前各国广为应用。
1-1-1717
(2)高性能高速钢是在通用高速钢的基础上再增加一些含碳量、含钒量及添加钴、铝等元素。
按其耐热性,又称高热稳定性高速钢。
在630650时仍可保持HRC60的硬度,具有更好的切削性能,耐用度较通用型高速钢高1.33倍。
适合于加工高温合金、钛合金、超高强度钢等难加工材料。
典型牌号有:
高碳高速钢9W18Cr4V、高钒高速钢W6Mo5Cr4V3、钴高速钢W6Mo5Cr4V2Co8、超硬高速钢W2Mo9Cr4VCo8等。
1818(3)粉末冶金高速钢用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水,直接得到细小的高速钢粉末,高温下压制成致密的钢坯,而后锻压成材或刀具形状。
这有效地解决了一般熔炼高速钢时铸锭产生粗大碳化物共晶偏析的问题,得到细小、均匀的结晶组织,使之具有良好的机械性能。
其强度和韧性分别是熔炼高速钢的2倍和2.53倍;磨加工性能好;物理机械性能高度各向同性,淬火变形小;耐磨性能提高2030,适合制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具(如滚刀、插齿刀)、精密刀具、磨加工量大的复杂刀具、高压动载荷下使用的刀具等。
1919课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课题32常用刀具种类、材料及其选择
(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达7176HRC,耐磨性很好,能耐8001000度的高温。
硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢510倍,但抗弯强度低,怕冲击振动,制造工艺性差。
硬度合金按其化学成分与使用性能为分四类:
钨钴类、钨钛钴类、添加稀有金属碳化物类及碳化钛基类。
1-1-2020刀具材料硬质合金1硬质合金的种类
(1)钨钴类硬质合金(YG)
(2)钨钛钴类硬质合金(YT)(3)钨钽(铌)钴类硬质合金(YA)(4)钨钛钽(铌)钴类硬类硬质合金(YW)(5)碳化钛基硬质合金(YN)21钨钴类硬质合金代号为YG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。
2222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(9001000)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。
2323钨钛钽(铌)钴类硬质合金代号为YW又称通用合金,由WC、TiC、TaC(NbC)TCo组成。
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。
24242涂层硬质合金涂层硬质合金是采用韧性较好的基体(如硬质合金刀片或高速钢等),通过化学气相沉积和真空溅射等方法,对硬质合金表面喷涂厚度为512um的涂层以提高刀具的抗磨损能力。
25(三三)其他刀具材料或超硬刀具材料其他刀具材料或超硬刀具材料1.陶瓷
(1)高纯氧化铝陶瓷(3)复合氮化硅陶瓷
(2)复合氧化铝陶瓷陶瓷有很高的硬度和耐磨性,耐热性高达1200以上,切削速度可比硬质合金提高25倍。
化学稳定性好,与金属的亲合力小,抗粘结和抗扩散磨损的能力强。
陶瓷的最大缺点是抗弯强度很低,冲击韧性很差。
因此,目前主要用于各种金属材料(钢、铸铁、有色金属等)的精加工和半精加工。
陶瓷的性能26回目录回目录金刚石金刚石金刚石分天然的和人造的两种,都是碳的同素构体。
金刚石刀具既能胜任硬质合金、陶瓷、高硅铝合金等高硬度、耐磨材料的加工,又能胜任有色金属及其合金的加工。
但它不适合加工钢铁材料,因为金刚石中的碳原子和铁有很强的化学的亲合力,在高温条件下,铁原子容易与碳原子作用而使其转化为石墨结构,刀具极易损坏。
加工范围27课程教学模块五:
金属切削的基本理论与应用课程教学模块五:
金属切削的基本理论与
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