常见刀具材料和刀具种类(麻).doc

专业数控技术应用科目车工工艺学授课教师麻绍辉课题常用车刀具材料和刀具种类课型新授授课班级29、30班授课时间2课时教学目标1、掌握车刀材料的性能2、掌握车刀的种类及选用重点与难点1、车刀材料的性能2、车刀的选用教学方法讲授法教具90车刀、白钢刀学情简析学生从未接触过车刀，对车刀材料的性能更不了解，只有靠讲解让学生去死记硬背教学过程教学环节任务（内容）教师活动学生活动时间安排导入车削加工的概念提问学生举手回答5新授刀具切削性能的好坏，取决于构成刀具切削部分的材料、几何形状和刀具结构。刀具材料对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本等都有很大影响，因此要重视刀具材料的正确选择与和合理使用。（一）刀具材料应具备的性能1、高的硬度和耐磨性刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在HRC62以上；耐磨性表示抵抗磨损的能力，它取决于组织中硬质点的硬度、数量和分布。2、足够的强度和韧性为了承受切削中的压力冲击和韧性，避免崩刀和折断，刀具材料应具有足够的强度和韧性。3、高耐热性刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性得能力。4、良好的工艺性为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性。如，切削加工性、铸造性、锻造性和热处理性等。二）常用的刀具材料目前，生产中所用的刀具材料以高速钢和硬质合金居多。碳素工具钢（如T10A、T12A）、工具钢（如9SiCr、CrWMn）因耐热性差，仅用于一些手工或切削速度较低的刀具。1、高速钢定义：是一种加入较多的钨、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。性能：有较高的热稳定性；有较高的强度、韧性、硬度和耐磨性；制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，可锻造。是制造钻头、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等的主要材料。分类：按用途分：通用型高速钢和高性能高速钢；按制造工艺分：熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。1）、通用型高速钢钨钢：典型牌号为W18Cr4V，有良好的综合性能，可以制造各种复杂刀具。钨钼钢：典型牌号为W6Mo5Cr4V2，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；磨加工性好，目前各国广泛应用。2）、高性能高速钢典型牌号为高碳高速钢9W18Cr4V、高钒高速钢W6MoCr4V3、钴高速钢W6MoCr4V2Co8和超硬高速钢W2Mo9Cr4Co8等。适合于加工高温合金、钛合金和超高强度钢等难加工材料。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。适合于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、高动载荷下使用的刀具等。2、硬质合金由难熔金属化合物（如WC、TiC）和金属粘结剂（Co）经粉末冶金法制成。硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料（约占50%）。如大多数的车刀、端铣刀以至深孔钻、铰刀、拉刀、齿轮刀具等。具有高耐磨性和高耐热性，但抗弯强度低、冲击韧性差，很少用于制造整体刀具。它还可用于高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料。ISO将切削用的硬质合金分为三类：(1)K类 钨钴类硬质合金它的代号是YG，由Co和WC组成。常用牌机床抗弯强脯不怕冲击，但是硬度和耐热。其特点是：韧性好，抗弯强度高，不怕冲击，但是硬度和耐热性较低。适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。常用牌号有YG3、YG6、YG8等，后面的数字表示含钴量的百分比，含钴量愈高，其承受冲击的性能就愈好。因此，YG8常用于粗加工，YG6和YG3常用于半精加工和精加工。(2)P类 钨钻钛类硬质合金它的代号是YT，由WC(碳化钨)、Tic(碳化钛)、Co(钴)组成。其特点是：硬度为8993HRA，耐热温度为8001000；耐磨性、抗氧化性较高；但抗弯强度、冲击韧度较低。适用于加工碳钢、台金钢等到塑性材料。加入碳化钛可以增加合金的耐磨性，可以提高合金与塑性材料的粘结温度，减少刀具磨损，也可以提高硬度；但韧性差，更脆、承受冲击的性能也较差，一般用来加工钢或其他韧性较大的塑性金属。常用牌号有YT5、YT15、YT30等，后面数字是碳化钛含量的百分数，碳化钛的含量愈高，红硬性愈好；但钴的含量相应愈低，韧性愈差，愈不耐冲击，所以YT5常用于粗加工，YT15和YT30常用于半精加工和精加工。(3)M类 钨钽(铌)钴类硬质合金它的代号是YW，由WC、TaC(NbC)和Co组成。其特点是：由于在YT类硬质合金中加人了适量TaC(NbC)，保持了原来的硬度、耐磨性，提高了抗弯强度、韧性和耐热度，弥补了P类硬质合金的不足。常用牌号有YW1、YW2。适用于加工高温合金、高锰钢、不锈钢、合金钢以及可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁等难加工材料。三）其它刀具材料1、涂层刀具材料硬质合金或高速钢刀具通过化学或物理方法在其表面上涂层耐磨性好的难熔金属化合物。其特点是：既能提高刀具材料的耐磨性，又降低其韧性。适用于高速钢刀具和硬质台金。一般涂层的厚度为512m。一般而言，在相同的切削速度下，涂层高速钢刀具的耐磨损比未涂层的提高210倍；涂层硬质台金刀具的耐磨损比未涂层的提高l-3倍。化学气相沉积法（法），适用于硬质合金刀具；涂层厚度为510m物理气相沉积法（法），适用于高速钢刀具。涂层厚度为25m涂层材料可分为iC涂层、TiN涂层、iC与TiN涂层、Al2O3涂层等。2、其它刀具材料（1）陶瓷刀具：是以氧化铝（Al2O3）或以氮化硅（Si3N4）为基体，再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料，其特点是：硬度为80HRA，耐磨性好，耐热性高；脆性大，强度较低，只有一般硬质合金的13左右，不能承受冲击负荷。一般适用于高速下精细加工硬材料。一些新型复合陶瓷刀也可用于半精加工或粗加工难加工的材料或间断切削。陶瓷材料被认为是提高生产率的最有希望的刀具材料之一。（2）人造金刚石：它是碳的同素异形体，是目前最硬的刀具材料，显微硬度达10000HV。它有极高的硬度和耐磨性，与金属摩擦系数很小，切削刃极锋利，能切下极薄切屑，有很好的导热性，较低的热膨胀系数，但它的耐热温度较低，在700800时易脱碳，失去硬度，抗弯强度低，对振动敏感，与铁有很强的化学亲合力，不宜加工钢材，主要用于有色金属及非金属的精加工，超精加工以及作磨具、磨料用。（3）立方氮化硼：是由立方氮化硼（白石墨）在高温高压下转化而成的，其硬度仅次于金刚石，耐热温度可达1400，硬度仅次于金刚石为80009000HV，有很高的化学稳定性，较好的可磨性，抗弯强度与韧性略低于硬质合金。一般用于高硬度，难加工材料的半精加工和精加工。教师讲解拿着车刀实物图进行讲解学生认真做好笔记65小结本