硬质合金属于硬脆材料,刃磨时因砂轮振动使刀具受到冲击载荷,容易发生振裂;同时,磨削区的瞬间升温与冷却使热应力可能超过硬质合金的强度极限而产生热裂纹。绝大多数的刀具是机用的,但也有手用的。切削木材用的刀具则称为木工刀具。为了提高刀具强度将刀尖磨成圆弧型或直线型过渡刃。
硬质合金刀具常识及使用方法
1. 硬质合金刀具的正确刃磨方法硬质合金刀片硬度高、脆性大、导热性差、热膨胀率大,通常应采用金刚石砂轮进行刃磨。但因金刚石砂轮价格昂贵,磨损后不易修复,因此很多工厂仍采用普通砂轮进行刃磨。在刃磨过程中,由于硬质合金硬度较高,普通砂轮的磨粒极易钝化,剧烈的摩擦使刀片表面产生局部高温,形成附加热应力,极易引起热变形和热裂纹,直接影响刀具使用寿命和加工质量。因此,应采取必要措施防止刃磨裂纹的产生。通过加工实践,总结出以下可有效防止或减少刃磨裂纹的工艺措施。
1) 负刃刃磨法:负刃刃磨法是指在刃磨刀具前,先在前刀面或后刀面上磨出一条负刃带。硬质合金属于硬脆材料,刃磨时因砂轮振动使刀具受到冲击载荷,容易发生振裂;同时,磨削区的瞬间升温与冷却使热应力可能超过硬质合金的强度极限而产生热裂纹。采用负刃刃磨法可提高刀片强度,增强刀片抗振性和承受冲击载荷的能力,并增大受热面积,防止磨削热大量导向刀片,从而减少或防止裂纹产生。
2) 用二硫化钼浸润砂轮:在常温状态下,将粉状二硫化钼与无水乙醇制成混合溶液,然后在密闭容器内(防止乙醇挥发)将新的普通砂轮浸泡在混合溶液中,14小时后取出,自然干燥18~20小时,使砂轮完全晾干。经上述处理的砂轮内部空隙中充满二硫化钼,对磨粒可起到润滑作用,使砂轮排屑良好,不易堵塞。试验证明,用二硫化钼浸润过的砂轮磨削硬质合金刀片时,磨削锋利,磨粒不易钝化,工件变形小,排屑顺畅,磨屑形状基本呈带状,可带走大部分磨削热,从而改善磨削效果,提高刀片成品率。
3) 合理选用磨削用量:若刃磨过程中摩擦力过大,可导致磨削温度急剧上升,刀片易发生爆裂,因此合理选用磨削用量十分重要。常用的合理磨削用量为:圆周速度v=10~15m/min,进给量f纵=0.5~1.0m/min,f横=0.01~0.02mm/行程。手工刃磨时,纵向和横向进给量均不宜过大。
4) 其它工艺措施:刀杆刚性不足、刀具夹持不稳、机床主轴跳动等均可能引起刃磨裂纹的产生,因此,由机床、砂轮、夹具和刀具组成的加工系统应具有足够刚性,且应控制砂轮的轴向和径向跳动。造成硬质合金刀具产生刃磨裂纹的因素较多,只有选用合适的砂轮,同时采用合理的磨削工艺,才能有效避免裂纹产生,提高刃磨质量。
2. 硬质合金刀具材料的分类
常用的硬质合金以 WC为主要成分,根据是否加入其它碳化物而分为以下几类:
1) 钨钴类( WC+Co)硬质合金( YG):它由 WC和 Co组成,具有较高的抗弯强度和韧性,导热性好,但耐热性和耐磨性较差,主要用于加工铸铁和有色金属。
2) 细晶粒的 YG类硬质合金(如 YG3X、YG6X):在含钴量相同时,其硬度耐磨性比 YG3、YG6高,强度和韧性稍差,适用于加工硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、硬青铜等。
3) 钨钛钴类( WC+TiC+Co)硬质合金( YT):由于 TiC的硬度和熔点均比 WC高,所以和 YG相比,其硬度、耐磨性、红硬性增大,粘结温度高,抗氧化能力强,而且在高温下会生成 TiO2,可减少粘结。但导热性能较差,抗弯强度低,所以它适用于加工钢材等韧性材料。
3. 硬质合金的应用领域
硬质合金主要应用在金属加工的刀具、刃具和地质钻探、盾构施工的钻头和刀具中。制造切削工具、刀具、钻具和耐磨零部件,广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域。硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。
4. 刀具刀头的焊接与固定
焊接式切削刀具结构应具有足够的刚性,足够的刚性是以最大允许的外形尺寸以及采用较高强度的钢号和热处理来保证。硬质合金刀具刀片应固定牢靠,硬质合金刀具焊接刀片应有足够的固定牢靠程度,它是靠刀槽及焊接质量来保证的,故要根据刀片形状及刀具几何参数选择刀片镶槽形状。认真检查刀杆。在将硬质合金刀具刀片焊接至刀杆上以前须要对刀片、刀杆进行必要的检查,首先应检查刀片支承面不能有严重弯曲。硬质合金刀具焊接面不得有严重渗碳层,同时还应将硬质合金刀具刀片表面及刀杆镶槽中的污垢进行清除,以保证焊接牢靠,为了保证焊接强度,应选择合适的焊料。在焊接过程中,应保证良好的湿润性和流动性,并排除气泡,使焊接与合金焊接面充分接触,无缺焊现象。
5. 不同加工方式下硬质合金刀片的选用
不同的加工方式,硬质合金刀片的选择要根据被加工材料的不同而选择的。
1) YG3:适用于铸铁,有色金属的精加工。
2) YG6X、YG6A:适用于铸铁,有色金属的精加工,半精加工,亦可用于锰钢,淬火钢加工。
3) YG6、YG8:适用于铸铁,轻合金的粗加工,亦可作铸铁,低合金钢铣削加工。
4) YW1、YW3、YW4:适用于不锈钢,普通合金钢的精加工和半精加工。
5) YW2:适用于不锈钢,低合金钢的半精加工,主要用于火车轮箍加工。
6) YT15、YT05:适用于钢,铸钢的精加工和半精加工,宜采用中等进给量和较高的切削速度。
7) YT14、YS25:适用于钢,铸钢的精加工和半精加工,宜采用中等进给量。
8) YS25专用于钢,铸钢的铣削速度。
9) YT5:适用于钢,铸钢的重切削加工,在作业条件不好的中,低速度大进给量粗加工。
6. 刀具的基本知识
刀具是机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具,还包括磨具。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。刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28~前20世纪,就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪),由于掌握了渗碳技术,制成了铜质刀具。当时的钻头和锯,与现代的扁钻和锯已有些相似之处。然而,刀具的快速发展是在18世纪后期,伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年,法国的勒内首先制出铣刀。1792年,英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年,但直到1864年才作为商品生产。那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的,许用的切削速度约为5米/分。1868年,英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年,美国的泰勒和.怀特发明高速钢。1923年,德国的施勒特尔发明硬质合金。在采用合金工具钢时,刀具的切削速度提高到约8米/分,采用高速钢时,又提高两倍以上,到采用硬质合金时,又比用高速钢提高两倍以上,切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵,刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949~1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片,
刀具切削部分有哪些结构要素?如何定义
切削部分的组成:
前刀面 : 刀具上切屑流过的表面。
后刀面 : 分主后刀面和副后刀面。与过渡表面相对的刀面称主后刀面,与已加工表面相对的刀面叫副后刀面
主切削刃 : 前刀面和主后刀面的相交部位,担负主要切削工作。
副切削刃: 前刀面和副后刀面的相交部位,配合主切削刃完成少量的切削工作。
刀尖 :主切削刃和副切削刃的联结部位。为了提高刀具强度将刀尖磨成圆弧型或直线型过渡刃。一般硬质合金刀尖圆弧半径rε=0.5~1mm。
修光刃: 副切削刃近刀尖处一小段平直的切削刃。须与进给方向平行,且大于进给量。
前角:前刀面与基面的夹角。当前刀面与切削平面夹角小于90°时,前角为正值;大于90°时,前角为负值。前角对于刀具的切削性能有很大的影响。
后角:后刀面与切削平面的夹角。当后刀面与基面夹角小于90°时,后角为正值;大于90°时,后角为负值。由于后角的存在,后刀面与加工过渡表面之间的摩擦可以大大减小。
楔角:前刀面与后刀面之间的夹角。
主偏角:主切削刃与进给方向之间的夹角。
副偏角:副切削刃与进给反方向之间的夹角。
刀尖角:主切削刃与副切削刃之间的夹角。
刃倾角:指的是主切削刃与基面间的夹角。刃倾角的正负值是这样设定的:当刀尖比车刀刀柄的安装面高时,刃倾角为正值;当刀尖低时,刃倾角为负值。当切削刃平行于刀柄安装面时,刃倾角为0°。这时,切削刃位于基面内。
扩展资料:
制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性,必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性,良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等),并不易变形。
通常当材料硬度高时,耐磨性也高;抗弯强度高时,冲击韧性也高。但材料硬度越高,其抗弯强度和冲击韧性就越低。高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性,以及良好的可加工性,现代仍是应用最广的刀具材料,其次是硬质合金。
聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等;聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属,及合金、塑料和玻璃钢等;碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。
硬质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具,也可用于高速钢刀具,如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁,使刀具在切削时的磨损速度减慢,涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1~3倍以上。
由于在高温、高压、高速下,和在腐蚀性流体介质中工作的零件,其应用的难加工材料越来越多,切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高。为了适应这种情况,刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料。
进一步发展刀具的气相沉积涂层技术,在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层,更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾;进一步发展可转位刀具的结构;提高刀具的制造精度,减小产品质量的差别,并使刀具的使用实现最佳化。
刀具材料大致分如下几类:高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼以及聚晶金刚石。
滚压刀能在常温下利用金属的塑性变形,使工件表面的微观不平度辗平从而达到改变表层结构、机械特性、形状和尺寸的目的。因此这种方法可同时达到光整加工及强化两种目的,是磨削、车削无法做到的。
无论用何种金属加工刀具加工,在零件表面总会留下微细的凸凹不平的刀痕,出现交错起伏的峰谷现象,一定的压力,使工件表层金属产生塑性流动,填入到原始残留的低凹波谷中,而达到工件表面粗糙值降低。
由于被滚压的表层金属塑性变形,使表层组织冷硬化和晶粒变细,形成致密的纤维状,并形成残余应力层,硬度和强度提高,从而改善了工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性。滚压是一种无切削的塑性加工方法。
参考资料:百度百科——切削刀具
简述金属切削加工的特点
金属切削是现代机械加工的一样基本工艺,简单来说是用刀具从工件上切除多余材料,从而获得形状、尺寸精度及表面质量等合乎要求的零件的加工过程。常用的设备数控铣床,加工中心等。金属切削的特点有:
1.加工形式多样:车、铣、刨、磨、钻、镗、齿轮加工、划线、锯、锉、刮、研、铰孔、攻螺纹、套螺纹都属于金属切削的范畴,有着共同的现象和规律。
2.在切削力的作用下,会产生很大的切削热,金属切削过程中必不可少切削液。
3.金属切削需要刀具的参与。
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