課件模塊二切削過程及控制.ppt

模塊二：切削過程及控制,第二單元 刀具材料,注：課件內(nèi)部分圖片、動畫、視頻為引用，來源不詳。,刀具切削性能的優(yōu)劣取決于刀具材料、切削部分幾何形狀以及刀具的結(jié)構(gòu)。刀具材料的選擇對刀具壽命、加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率影響極大。 （一）刀具材料的性能要求 （1）較高的硬度和耐磨性 硬度必須比工件材料高，并具有良好的耐磨性，刀具材料的常溫硬度要求在60HRC以上。 （2）足夠的強(qiáng)度和韌性 要能夠承受沖擊和振動的作用，不產(chǎn)生崩刃和斷裂。 （3）較高的耐熱性 在高溫作用下應(yīng)具有足夠的硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性。 （4）良好的導(dǎo)熱性和耐熱沖擊性能 導(dǎo)熱性要好，有利于散熱；耐熱沖擊性能要好，材料內(nèi)部不得因承受熱沖擊作用而產(chǎn)生裂紋。 （5）良好的工藝性 應(yīng)具有良好的鍛造性能、熱處理性能、刃磨性能等，便于刀具制造。,（二）常用刀具材料,1、工具鋼 工具鋼是最古老的刀具材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工。雖然這種材料價格便宜，容易成型和磨得鋒利，但是由于在高速下不具備足夠的熱硬性和耐磨性，所以一般只限于制作手工刀具和非常慢速機(jī)加工條件下使用的刀具，如鋸條、手挫等。,2、高速鋼 加入了較多的鎢（W）、鉬（Mo）、鉻（Cr）、釩（V）等合金元素的高合金工具鋼 。,1）高速鋼性能、特點及應(yīng)用 具有較高的硬度（6267HRC）和耐熱性（500 650） ； 強(qiáng)度高、韌性好（抗彎強(qiáng)度是一般硬質(zhì)合金的23倍，是陶瓷的56倍）； 可用于加工有色金屬、結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵、高溫合金等范圍廣泛的材料；可在有沖擊、振動的場合應(yīng)用； 制造工藝性好，容易磨出鋒利的切削刃，適于制造各類刀具，尤其適于制造鉆頭、拉刀、成形刀具、齒輪刀具等形狀復(fù)雜的刀具。,2）分類 高速鋼按切削性能可分為普通高速鋼和高性能高速鋼；按制造工藝方法可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。 普通高速鋼 切削硬度在250280HBS以下的大部分結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵，切削普通鋼料時的切削速度一般不高于4060m/min。 高性能高速鋼 在普通高速鋼的基礎(chǔ)上增加含碳量、含釩量并添加鈷、鋁等合金元素熔煉而成，其耐熱性好，在630650時仍能保持接近60HRC的硬度，適用于加工高溫合金、鈦合金、奧氏體不銹鋼、高強(qiáng)度鋼等難加工材料。,3、硬質(zhì)合金,用高硬度、難熔的金屬碳化物（WC、TiC等）和金屬粘結(jié)劑（Co、Ni等）在高溫條件下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。,1）硬質(zhì)合金的性能、特點及應(yīng)用 常溫硬度達(dá)8993HRA，760時其硬度為7785HRA，在8001000時硬質(zhì)合金還能進(jìn)行切削； 刀具壽命比高速鋼刀具高幾倍到幾十倍； 強(qiáng)度和韌性比高速鋼差，常溫下的沖擊韌性僅為高速鋼的1/81/30，承受切削振動和沖擊的能力較差； 最常用的刀具材料之一，常用于制造車刀和端銑刀，也可用于制造深孔鉆、鉸刀、拉刀和滾刀。尺寸較小和形狀復(fù)雜的刀具，可采用整體硬質(zhì)合金制造。 整體硬質(zhì)合金刀具成本高，其價格是高速鋼刀具的810倍；可加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料。,2）硬質(zhì)合金分類 ISO把切削用硬質(zhì)合金分為三類： K類、 P類和M類。 K類（YG類）硬質(zhì)合金 由WC和Co（粘結(jié)劑）組成。其牌號是由“YG”（“硬、鈷”兩字漢語拼音字首）和平均含鈷量的百分?jǐn)?shù)組成。例如，YG8，表示平均含Co=8%，其余為碳化鎢的鎢鈷類硬質(zhì)合金。 隨著含鈷量增多，硬度和耐磨性下降，抗彎強(qiáng)度和韌性增高，主要用來加工鑄鐵、有色金屬及其合金，也稱鎢鈷類硬質(zhì)合金。,2）硬質(zhì)合金分類 ISO把切削用硬質(zhì)合金分為三類： K類、 P類和M類。 P類（YT類）硬質(zhì)合金 由WC、TiC和Co組成。其牌號由“YT”（“硬、鈦”兩字漢語拼音字首）和碳化鈦平均含量組成。例如，YT15，表示平均CTi=15%，其余為碳化鎢和鈷含量的鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金。 隨著TiC含量的提高，含鈷量相應(yīng)減少，硬度及耐磨性增高，抗彎強(qiáng)度下降。此類硬質(zhì)合金不宜加工不銹鋼和鈦合金，主要用于加工鋼料，也稱鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金。,2）硬質(zhì)合金分類 ISO把切削用硬質(zhì)合金分為三類： K類、 P類和M類。 M類（YW類）硬質(zhì)合金 是在WC、TiC和Co的基礎(chǔ)上再加入TaC（或NbC碳化鈮）而成。其牌號由“YW”（“硬”、“萬”兩字漢語拼音字首）加順序號組成，如 YW1。 加入TaC（或 NbC）后，改善了硬質(zhì)合金的綜合性能,既可以加工鑄鐵和有色金屬，又可以加工鋼料，還可以加工高溫合金和不銹鋼等難加工材料，有通用硬質(zhì)合金之稱。,三、其它刀具材料,1陶瓷 氧化鋁（Al2O3）基陶瓷 硬度高達(dá)6000-10000HV，耐磨性好，耐熱性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，抗粘結(jié)能力強(qiáng)，但抗彎強(qiáng)度和韌性差；用于精加工和半精加工冷硬鑄鐵、淬硬鋼。 氮化硅（Si3N4）基陶瓷 有較高的抗彎強(qiáng)度和韌性，適于加工鑄鐵及高溫合金，切削鋼料效果不顯著。,2立方氮化硼（CBN） 由六方氮化硼經(jīng)高溫高壓處理轉(zhuǎn)化而成，硬度高達(dá)8000HV，僅次于金剛石；可耐13001500的高溫，熱穩(wěn)定性好；化學(xué)穩(wěn)定性也很好，即使溫度高達(dá)12001300也不與鐵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；能以硬質(zhì)合金切削鑄鐵和普通鋼的切削速度對冷硬鑄鐵、淬硬鋼、高溫合金等進(jìn)行加工。,3、金剛石 硬度高達(dá)600010000HV，是目前已知的最硬物質(zhì)，可用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷、高硅鋁合金等高硬度、高耐