刀具实验报告

常用的有工具钢包括:碳素工具钢、合金工具钢和高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具钢,因耐热性很差,只宜作手工刀具。陶瓷、金刚石和立方氮化硼,由于质脆、工艺性差及价格昂贵等原因,仅在较小的范围内使用。
目前最常用的刀具材料是高速钢和硬质合金。
1.高速钢是在合金工具钢中加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。它具有较高的强度、韧性和耐热性,是目前应用最广泛的刀具材料。因刃磨时易获得锋利的刃口,又称“锋钢”。根据高速钢按用途不同,可分为普通高速钢和高性能高速钢。
普通高速钢普通高速钢具有一定的硬度(62~67 HRC)和耐磨性、较高的强度和韧性,切削钢料时切削速度一般不高于50~60m/min,不适合高速切削和硬材料的切削。常用牌号有W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2。
高性能高速钢在普通高速钢中增加碳、钒的含量或加入一些其它合金元素而得到耐热性、耐磨性更高的新钢种。但这类钢的综合性能不如普通高速钢。常用牌号有 9W18Cr4V 、9W6Mo5Cr4V2、 W6Mo5Cr4V3等。
2.硬质合金硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化物,用Co、Mo、Ni作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。其常温硬度可达78~82 HRC,能耐850~1000℃的高温,切削速度可比高速钢高4~10倍。但其冲击韧性与抗弯强度远比高速钢差,因此很少做成整体式刀具。实际使用中,常将硬质合金刀片焊接或用机械夹固的方式固定在刀体上。
我国目前生产的硬质合金主要分为三类:1) K类(YG)即钨钴类,由碳化钨和钴组成。这类硬质合金韧性较好,但硬度和耐磨性较差,适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。常用的牌号有:YG8、YG6、YG3,它们制造的刀具依次适用于粗加工、半精加工和精加工。数字表示Co含量的百分数,YG6即含Co为6%,含Co越多,则韧性越好。2) P类(YT)即钨钴钛类,由碳化钨、碳化钛和钴组成。这类硬质合金耐热性和耐磨性较好,但抗冲击韧性较差,适用于加工钢料等韧性材料。常用的牌号有:YT5、 YT15、 YT30等,其中的数字表示碳化钛含量的百分数,碳化钛的含量越高,则耐磨性较好、韧性越低。这三种牌号的硬质合金制造的刀具分别适用于粗加工、半精加工和精加工。3) M类(YW)即钨钴钛钽铌类。由在钨钴钛类硬质合金中加入少量的稀有金属碳化物(TaC或NbC)组成。它具有前两类硬质合金的
优点,用其制造的刀具既能加工脆性材料,又能加工韧性材料。同时还能加工高温合金、耐热合金及合金铸铁等难加工材料。常用牌号有YW1、YW2。楼宇对讲门禁系统
3其他刀具材料简介
1).涂层硬质合金这种材料是在韧性、强度较好的硬质合金基体上或高速钢基体上,采用化学气相沉积(CVD)法或物理气相沉积(PVD)法涂覆一层极薄硬质和耐磨性极高的难熔金属化合物而得到的刀具材料。通过这种方法,使刀具既具有基体材料的强度和韧性,又具有很高的耐磨性。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。 TiC的韧性和耐磨性好;TiN的抗氧化、抗粘结性好;Al2O3的耐热性好。使用时可根据不同的需要选择涂层材料。2).陶瓷其主要成分是Al2O3,刀片硬度可达78 HRC以上,能耐1200~1450℃的高温,故能承受较高的切削速度。但抗弯强度低,冲击韧性差,易崩刃。主要用于钢、铸铁、高硬度材料及高精度零件的精加工。3).金刚石金刚石分人造和天然两种,做切削刀具的材料,大多数是人造金刚石,其硬度极高,可达10000 HV(硬质合金仅为1300~1800 HV)。其耐磨性是硬质合金的80~120倍。但刃性差,对铁族材料亲和力大。因此一般不宜加工黑金属,主要用于硬质合金、玻璃纤维塑料、硬橡胶、石墨、陶瓷、有金属等材料的高速精加工。4).氮化硼(CNB)这是人工合成的超硬刀具材料,其硬度可达7300~9000HV,仅次于金刚石的硬度。但热稳定性好,可耐1300~1500℃高温,与铁族材料亲和力小。但强度低,焊接性差。目前主要用于加工淬火钢、冷硬铸铁、高温合金和一些难加工材料。
刀具材料的选用应对使用性能、工艺性能、价格等因素进行综合考虑,做到合理选用。例如,车削加工45钢自由锻齿轮毛坯时,由于工件表面不规则且有氧化皮,切削时冲击力大,选用韧性好的K类(钨钴类)就比P类(钨钴钛类)有利。又如车削较短钢料螺纹时,按理要用YT,但由于车刀在工件
切入处要受冲击,容易蹦刃,所以一般采用YG比较有利。虽然它的热硬性不如YT,但工件短,散热容易,热硬性就不是主要矛盾了。
刀具材料的基本要求
金属加工时,刀具受到很大切削压力、摩擦力和冲击力,产生很高的切削温度,刀具在这种高温、高压和剧烈的摩擦环境下工作,刀具材料需满足一些基本要求。
(1)高硬度刀具是从工件上去除材料,所以刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料最低硬度应在60HRC以上。对于碳素工具钢材料,在室温条件下硬度应在62HRC以上;高速钢硬度为63HRC~70HRC;硬质合金刀具硬度为89HRC~93HRC。
(2)高强度与强韧性刀具材料在切削时受到很大的切削力与冲击力,如车削45钢,在背吃刀量ap=4㎜,进给量f =0.5㎜/r的条件下,刀片所承受的切削力达到4000N,可见,刀具材料必须具有较高的强度和较强的韧性。一般刀具材料的韧性用冲击韧度aK表示,反映刀具材料抗脆性和崩刃能力。
ccenter(3)较强的耐磨性和耐热性刀具耐磨性是刀具抵抗磨损能力。一般刀具硬度越高,耐磨性越好。刀具金相组织中硬质点(如碳化物、氮化物等)越多,颗粒越小,分布越均匀,则刀具耐磨性越好。刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志,通常用高温下保持高硬度的性能来衡量,也称热硬性。刀具材料高温硬度越高,则耐热性越好,在高温抗塑性变形能力、抗磨损能力越强。乳鸽养殖
(4)优良导热性刀具导热性好,表示切削产生的热量容易传导出去,降低了刀具切削部分温度,减少刀具磨损。另外,刀具材料导热性好,其抗耐热冲击和抗热裂纹性能也强。
(5)良好的工艺性与经济性刀具不但要有良好的切削性能,本身还应该易于制造,这要求刀具材料有较好的工艺性,如锻造、热处理、焊接、磨削、高温塑性变形等功能。此外,经济性也是刀具材料的重要指标之一,选择刀具时,要考虑经济效果,以降低生产成本。
刀具的分类
1加工各种外表面的刀具:包括、、铣刀、外表面和等;
2孔加工刀具:包括、、、和内表面拉刀等;
3螺纹加工刀具:包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、等;
4齿轮加工刀具:包括、、、和拉刀等;
5切断刀具:包括镶齿圆、、弓锯、切断车刀和等等。
此外,还有组合刀具。按方式和相应的刀刃形状,刀具又可分为三类:
6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、铰刀和等;
7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、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、和各种螺纹加工刀具等;
8特殊刀具:加工一些特殊工件,如:齿轮,花键等用的刀具。如、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥盘等。
切削加工过程中的工件表面及刀具角度
1.切削加工过程中的工件表面
待加工表面----工件上有待切除的表面。
已加工表面----工件上经刀具切削后产生的表面。
过渡表面----工件上由切削刃形成的那部分表面,它将在下一个行程,刀具或工件的下一转里被切除,或者由下一个切削刃切除。
前面---- 刀具上切屑流过的表面。它直接作用于被切削的金属层,并控制切屑沿其排出的刀面。
主后面(同义词:主后刀面)----刀具上同前面相交形成的后面。它对着过渡表面。
副后面(同义词:副后刀面)----刀具上同前面相交形成副切削刃的后面。它对着已加工表面。
主切削刃----起始于切削刃上主偏角为零的点,并至少有一段切削刃拟用来在工件上切出过渡表面的那个整段切削刃。
副切削刃----切削刃上除主切削刃以外的刃,亦起始于切削刃上主偏角为零的点,但它向背离主切削刃的方向延伸。
各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上;镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。
2刀具角度参考系
切削平面----通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。
主切削平面Ps----通过切削刃选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面。它切于过渡表面,也就是说它是由切削速度与切削刃切线组成的平面。
副切削平面----通过切削刃选定点与副切削刃相切并垂直于基面的平面。
基面Pt----通过切削刃选定点垂直于合成切削速度方向的平面。在刀具静止参考系中,它是过切削刃选定点的平面,平行或垂直于刀具在制造、刃磨和测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线,一般说来其方位要垂直于假定的主运动方向。
假定工作平面----在刀具静止参考系中,它是过切削刃选定点并垂直于基面,平行或垂直于刀具在制造、刃磨和测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线,一般说来其方位要平行于假定的主运动方向。
法平面Pn----通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面。
3刀具角度
前角----前面与基面间的夹角。
后角----后面与切削平面间的夹角。
楔角----前面与后面间的夹角。
主偏角----主切削平面与假定工作平面间的夹角,在基面中测量。
副偏角----副切削平面与假定工作平面间的夹角,在基面中测量。
刀尖角----主切削平面与副切削平面间的夹角,在基面中测量。
刃倾角----主切削刃与基面间的夹角,在主切削平面中测量。
因为在金属切削加工中,切削部分起主要作用,所以刀具材料一般指刀具切削部分材料。刀具材料决定了刀具的切削性能,直接影响加工效率、刀具耐用度和加工成本,刀具材料的合理选择是切削加工工艺一项重要内容。
穿管器金属切削基本理论功夫面
金属切削过程是指:通过切削运动,使刀具从工件上切下多余的金属层,形成切屑和已加工表面的过程。在这过程中产生一系列现象,如形成切屑、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等金属切削过程与金属受压缩(拉伸)过程比较:塑性金属受压缩时,随着外力增加,金属先后产生弹性变形、塑性变性,并使金属晶格产生滑移,而后断裂。(实质)以直角自由切削为例,如果忽略了摩擦、温度和应变速度的影响,金属切削过程如同压缩过程,切削层受刀具挤压后产生了塑性变性。
第Ⅰ变形区近切削刃处切削层内产生的塑性变形区;
第Ⅱ变形区与前刀面接触的切屑底层内产生的变形区;
第Ⅲ变形区近切削刃处已加工表层内产生的变形区。
切屑的形成过程中变形特点:切削层受刀具的作用,经过第Ⅰ变形区的塑性变形后形成了切屑切削层在法向力Fn和摩擦力Ff组成的合力Fr作用下,使近切削刃处的金属产生弹性变形、塑性变形,在这同时金属晶格产生滑移。(剪应力达到屈服强度)
切屑的类型,根据切削层变形特点和变形后形成切屑的外形不同,通常将切屑分为以下四类:
1)、带状切屑外形连续不断呈带状。切削塑性金属材料,例如碳素钢、合金钢、铜和铝合金时常出现这类切屑。
2)、节状切屑外形也呈带状,但在切屑上与前刀接触的一面较光洁,其背面局部开裂成节状。切削黄铜或低速、较大走刀切钢易得到这类切屑。
背光片
3)、单元切屑切下切屑断裂成均匀的颗粒状。切削铅或用很低速度、大走刀切削钢可得到这类切屑。
4)、崩碎切屑在切削脆性金属时,例如铸铁、黄铜等材料,得到的是呈不规则的细粒状切屑。
刀具磨损的形态及原因
切削金属时,刀具一方面切下切屑,另一方面刀具本身也要发生损坏。刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。前者是连续的逐渐磨损,属正常磨损;后者包括

本文发布于:2024-09-22 14:28:44,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/4/212988.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:刀具   切削   材料   加工   切屑   金属   平面   硬度
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议