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切削刀具的基本知识(切削刀具标准刀具材料基本性能)

时间:2024-12-14 作者: 小编 阅读量: 7 栏目名: 金属切削类电动工具

全世界硬质合金的产量增长极快,新材料、新牌号的硬质合金刀具不断出现,在全部刀具中的比重越来越大。但其工艺性差,用于复杂刀具尚受到很大的限制。因此,可以说金刚石刀具是精密加工有色金属及其合金、陶瓷、玻璃、木材等非金属材料最佳的刀具。但是金刚石的热稳定性较低,切削温度超过700~800℃时,就会完全失去其硬度。切削木材用的刀具则称为木工刀具。此外,还有组合刀具。

切削刀具标准刀具材料基本性能


在切削加工中,刀具性能对切削加工的效率、精度及表面质量有着决定性的影响。下面小编为大家详细介绍切削刀具标准与刀具材料必须具备的基本性能的相关知识。
刀具材料必须具备如下一些基本性能:
硬度高,即刀具材料的硬度必须高于被加工材料;高的强度和韧性,刀具切削部分的材料在切削时要受到很大的切削力和冲击力,因此刀具材料必须要有足够的强度和韧性;耐磨性和耐热性好,一般来说,刀具材料硬度越高,耐磨性也就越好,同时刀具的耐磨性和耐热性有着密切的关系;导热性好,导热性越好,就能降低切削部分的温度,从而减轻刀具磨损;工艺性和经济性好。
因此刀具材料必须具备如下一些基本性能:硬度高,即刀具材料的硬度必须高于被加工材料;高的强度和韧性,刀具切削部分的材料在切削时要受到很大的切削力和冲击力,因此刀具材料必须要有足够的强度和韧性;耐磨性和耐热性好,一般来说,刀具材料硬度越高,耐磨性也就越好,同时刀具的耐磨性和耐热性有着密切的关系;导热性好,导热性越好,就能降低切削部分的温度,从而减轻刀具磨损;工艺性和经济性好。
切削刀具标准:
(1)新型高速钢
高速钢(HSS)是加入了W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢。虽然目前可供使用的刀具材料品种较多,但由于高速钢在强度、韧性、热硬性、工艺性,特别是锋利性(刀尖半径可达12~15μm)等方面具有优良的综合性能,因此在切削某些难加工材料以及在复杂刀具(尤其是切齿刀具、拉刀和立铣刀等)制造中仍占有较大比重。
(2)新型细晶粒和超细晶粒硬质合金
硬质合金是高硬度、难熔的金属化合物(主要是WC,TiC等,又称为高温碳化物)微米级的粉末,用钴或镍等金属做粘结剂烧结成的粉末冶金制品。硬质合金是当前切削领域中应用最广泛的切削刀具材料,切削效率大约为高速钢的5~10倍。全世界硬质合金的产量增长极快,新材料、新牌号的硬质合金刀具不断出现,在全部刀具中的比重越来越大。但其工艺性差,用于复杂刀具尚受到很大的限制。
细晶粒(1~0.5μm)和超细晶粒(小于0.5μm)硬质合金材料及整体硬质合金刀具的开发,使硬质合金的抗弯强度大大提高,可替代高速钢用于制造小规模钻头、立铣刀、丝锥等量大面广的通用刀具,其切削速度和刀具寿命远超过高速钢。
整体硬质合金刀具的使用可使原来采用高速钢的大部分应用领域的切削效率显着提高。为提高硬质合金的韧性,通常采取增加Co含量的方法,由此引起的硬度降低现在可通过细化晶粒得到补偿,并可使硬质合金的抗弯强度提高到4.3GPa,已达到并超过普通高速钢的抗弯强度。细晶粒硬质合金的另一优点是刀具刃口锋利,尤其适合高速切削粘而韧的材料。
(3)超硬刀具
所谓超硬刀具材料是指人造金刚石和立方氮化硼,以及用这些粉末与结合剂烧结而成的聚金刚石和聚晶立方氮化硼。由于超硬刀具具有比硬质合金更优良的耐磨性,能够适应更高的切削速度,已成为高速切削的主要刀具材料,更为重要的是能够满足难加工材料的切削需要。因此超硬刀具材料已经在整个切削加工领域中起到越来越重要的作用。
金刚石是碳的同素异形体,分为天然金刚石和人造金刚石(PCD)两种。PCD是在高温、高压和催化剂作用下,由石墨转化而成的。金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性,拥有锋利的切削刃和良好的导热性能,同时PCD刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小,在加工过程中不易在刀尖上产生积屑瘤。
目前,PCD刀具主要运用在以下两个方面:a.难加工有色金属及其合金,如用PCD刀具加工硅铝合金时,刀具寿命可达硬质合金的50~200倍;b.难加工非金属材料,PCD刀具非常适合于石材、硬质碳、碳纤维增强塑料和人造板材等难加工非金属材料的加工。因此,可以说金刚石刀具是精密加工有色金属及其合金、陶瓷、玻璃、木材等非金属材料最佳的刀具。
但是金刚石的热稳定性较低,切削温度超过700~800℃时,就会完全失去其硬度。另外,金刚石中的碳和铁具有很强的亲和力,在高温高压下,铁原子与碳原子发生相互作用,导致金刚石石墨化,从而使刀具极容易发生磨损。因此,金刚石刀具一般不用来加工钢铁等材料。
继美国GE公司于1957年首次合成立方氮化硼之后,在高温高压条件下将立方氮化硼聚合在硬质合金上,得到了复合结构的立方氮化硼(CBN)刀片。CBN刀具有聚晶烧结块和复合刀片两种,能在较高切削速度下加工淬硬钢及铸铁,以车代磨,并可高速切削部分高温合金,加工精度高,表面粗糙度相当低,而且立方氮化硼还适宜加工各种淬硬钢、Ni基、Fe基及其他一些耐磨、耐蚀的热喷涂(焊)件材料,钒钛铸铁、冷硬铸铁等耐磨类铸铁,钛合金材料等。
(4)陶瓷材料
陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高温力学性能,与金属的亲和力小,不易与金属产生粘结,并且化学稳定性好。因此,陶瓷刀具可以加工传统刀具难以加工或根本不能加工的超硬材料。陶瓷刀具有Al2O3基和Si3N4基两大类,加入各种碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等可改善其性能,还可通过颗粒、晶须、相变、微裂纹和几种增韧机理的协同作用提高其断裂韧性。
目前,国产的一些晶须增韧陶瓷、梯度功能陶瓷等产品已达到国外同类刀片的性能,有的还优于国外。陶瓷刀具使用的主要原料氧化铝、氧化硅等在地壳中含量丰富,对节省贵重金属也具有重要的意义。陶瓷刀具主要应用于难加工材料的高速加工。国际上已经将陶瓷材料刀具视为进一步提高生产率的最有希望的刀具之一。
今天关于切削刀具标准的相关内容就介绍到这里了,希望对大家有帮助,如果你想了解更多的相关资讯,请继续关注日隆网资讯平台,谢谢大家欣赏。

切削刀具的分类?

切削工具是机械制造中用于切削加工的工具。绝大多数的刀具是机用的,但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料,所以"刀具"一词一般就理解为金属切削刀具。切削木材用的刀具则称为木工刀具。
切削刀具的分类:
按工件加工表面的形式可分为五类:
■加工各种外表面的刀具,包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等;
■孔加工刀具,包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等;
■螺纹加工刀具,包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等;
■齿轮加工刀具,包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等;
■切断刀具,包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。
此外,还有组合刀具。
按切削运动方式和相应的刀刃形状,刀具又可分为三类:
■通用刀具,如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等;
■成形刀具,这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状,如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等;
■展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件,如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。刀具的结构。

刀具切削定义

刀具切削的过程是刀具挤压被切削金属、或非金属材料,在剪切力作用下使之发生塑性变形而切掉的过程。切削塑性金属时,被切层的金属经过挤压、滑移、挤裂、切离四个阶段。

金属切削刀具的装夹应注意哪些

车刀的组成、角度及作用

车刀由刀头和刀柄两部分组成的,刀头是车刀的切削部分,刀杆是车刀的装夹部分。车削过程中形成3个表面:待加工表面、切削表面、已加工表面。

刀具角度:

1 前角:前刀面与基面之间的夹角。前角增大会使刃口锋利,切屑易流出且变形小,省力,但会削弱强度、容易崩坏。

2 后角:后刀面与切削平面之间的夹角,用来减小后刀面与工件间的摩擦,降低切削时的振动,提高工件表面的加工质量。一般选择6°~12°,当粗加工或加工较硬工件时选择较小值,反之则选大值。

3 主偏角:主切削刃与刀具进给方向间的夹角。减小主偏角可增大刀尖的强度,改善散热条件,提高刀具寿命但增大了径相切削力,使工件变形而影响加工质量,主偏角的角度有45°、60°、75°和90°几种。

4 副偏角:是副切削刃与车刀进给反方向之间的夹角。作用是减少副切削刃与已加工表面之间的摩擦,以提高工件的表面加工质量。一般选择在5°~15°之间。

5、 前刀面:切削时铁屑排出的表面。

6、 主后面:切削时与切削表面想对的表面。

7、 副后面:切削时与已加工表面相对的表面。

8、 主切削刃:前刀面与主后刀面相交的那段切削刃。

9、 副切削刃:前刀面与副后刀面相交的那段切削刃。

10、 刀尖:主切削刃和副切削刃连接处,实际上是一小段圆弧(或直线)过度刃,以提高切削刃的强度。

车刀的安装

(1) 刀头前刀面朝上,放在方刀架左侧。

(2) 保证刀头部分刃磨的几何角度安装时的正确。

(3) 刀尖必须装得与车床主轴中心等高 ( 可选择不同厚度的刀垫垫在刀杆下面达到要求),刀垫放置平整,刀垫数量要尽量减少,不要过宽或过长。

(4) 车刀伸出刀架部分的长度一般为刀杆厚度的1.5——2倍。

(5) 夹持车刀的紧固螺栓至少要拧紧两个,拧紧后扳手必须及时取下,以防发生安全事故。

注意事项:
a. 紧固车刀时应先锁紧方刀架(卸刀也要先锁紧方刀架);
b. 紧固车刀时刀尖应远离工件、顶尖,防止方刀架转动而碰坏刀尖;
c. 如刀尖略高,应先紧车刀前面的螺钉;刀尖略低,先紧车刀后面的螺钉。
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