(1)刀具材料性能  刀具材料不僅是影響刀具切削性能的重要因素,而且它對刀具耐用度、切削用量、生產率、加工成本等有著重要的影響。因此,在機械加工過程中,不數控車床但要熟悉各種刀具材料的種類、性能和用途,還必須能根據不同的工件和加工條件,對刀具材料進行合理的選擇。
    切削時,刀具在承受較大壓力的同時,還與切屑、工件產生劇烈的摩擦,由此而產生較高的切削溫度;在加工余量不均勻和切削斷續表面時,加工中心刀具還將受到沖擊,產生振動。為此,刀具切削部分的材料應具備下列基本性能。
    ①硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必須大于工件材料的硬度,一般情況下,要求其常溫硬度在60HRC以上。通常,刀具材料的硬度越高,耐磨性也越好,刀具切削部分抗磨損的能力也就越強。耐磨性還取決于材料的化學成分、顯微組織。刀具材料組織中硬質點的硬度越高,數量越多,晶粒越細,分布越均勻,則耐磨性越好。此外,刀具材料對工件材料的抗黏附能力越強,耐磨性也越好。
    ②強度和韌性。由于切削力、沖擊和振動等作用,數控車床刀具材料必須具有足夠的抗彎強度和沖擊韌性,以避免刀具材料在切削過程中產生斷裂和崩刃。
    ③耐熱性與化學穩定性。耐熱性是指刀具材料在高溫下保持其硬度、耐磨性、強度和韌性的能力。耐熱性越好,則允許的切削速度越高,同時抵抗切削刃塑性變形的能力也越強。
    化學穩定性是指刀具材料在高溫下不易和工件材料、周圍介質發生化學反應的能力。化學穩定性越好,刀具的磨損越慢。
除此之外,刀具材料還應具有良好的工藝性和經濟性。如工具鋼淬火變形要小加工中心,脫碳層要淺及淬透性要好;熱軋成形刀具應具有較好的高溫塑性等。
    (2)常用刀具材料
    ①高速鋼。高速鋼是一種加入較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼,有較高的熱穩定性,切削溫度達500~650~C時仍能進行切削,有較高的強度、韌性、硬度和耐磨性。其制造工藝簡單,容易磨成鋒利的切削刃,可鍛造,這對于一些形狀復雜的工具,如鉆頭、成形刀具、數控車床拉刀、齒輪刀具等尤為重要,是制造這些刀具的主要材料。
    高速鋼的品種繁多;按切削性能可分為普通高速鋼和高性能高速鋼;按化學成分可分為鎢系、鎢鉬系和鉬系高速鋼;按制造工藝不同,分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。
    a.普通高速鋼。國內外使用最多的普通高速鋼是W6M05Cr4V2(M2鉬系)及W18Cr4V(W18鎢系)鋼,含碳量為0.?%~0.9%,硬度63~66HRC,不適于高速和硬材料切削。
    新牌號的普通高速鋼W6M03Cr4V(W9)是根據我國資源情況研制的含鎢量較多、含鉬量較少的鎢鉬鋼。其硬度為65~66.5HRC,有較好硬度和韌性的配合,熱塑性、熱穩定性都較好,焊接性能、磨削加工性能都較高,磨削效率比M2高20%,表面粗糙度值也小。
    b.高性能高速鋼指在普通高速鋼中加入一些合金,如Co、A1等,使其耐熱性、耐磨性又有進一步提高,熱穩定性高。但綜合性能不如普通高速鋼,數控車床不同牌號只有在各自規定的切削條件下,加工中心才能達到良好的加工效果。我國正努力提高高性能高速鋼的應用水平,如發展低鈷高碳鋼W12M03Cr4V3CoSSi、含鋁的超硬高速鋼W6MoSCr4V2A!、W10M04Cr4V3A1,提高韌性、熱塑性、導熱性,其硬度達67~69HRC,可用于制造出口鉆頭、鉸刀、銑刀等。
    c.粉末冶金高速鋼。可以避免熔煉法煉鋼時產生的碳化物偏析。其強度、韌性比熔煉鋼有很大提高。可用于加工超高強度鋼、不銹鋼、鈦合金等難加工材料。用于制造大型拉刀和齒輪刀具,特別制造是切削時受沖擊載荷的刀具效果更好。
    ②硬質合金。硬質合金是由高硬度、高熔點的金屬碳化物(如WC、TiC等)粉末,以鈷(C。)為黏結劑,用粉末冶金方法制成的。硬質合金的硬度、耐磨性、數控車床耐熱性都很高,硬度可達89—93HRA,在800~1000~C還能承擔切削,耐用度較高速鋼高十幾倍,允許采用的切削速度達100~300m/miD_,甚至更高,約為高速鋼刀具的4—10倍,并能切削一般工具鋼刀具不能切削的材料(如淬火鋼、玻璃、大理石等)。但其抗彎強度較高速鋼低,僅為0.9—1.5GPa;沖擊韌度差,切削時不能承受大的振動和沖擊負荷。
    硬質合金以其切削性能優良被廣泛用作刀具材料,如車刀、加工中心端銑刀以至深孔鉆等。它制成各種形式的刀片,然后用機械夾緊或用釬焊方式固定在刀具的切削部位上。
    常用的硬質合金牌號按其金屬碳化物的不同分為三類:
    鎢
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