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金属切削加工刀具材料的选择

发布日期: 2011-5-6 15:30:59
内容摘要:
金属切削加工刀具分为:车刀、铣刀、刨刀、钻头等。下面我们就针对这些做出说明。  (一)车刀  车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。车刀是切削加工中应用…

金属切削加工刀具分为:车刀、铣刀、刨刀、钻头等。下面我们就针对这些做出说明。  

(一)车刀  

车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。车刀是切削加工中应用最广的刀具之一。车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。  

车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面和副后刀面,刀尖角成。车刀的切削部分和柄部(即装夹部分)的结合方式主要有整体式、焊接式、机械夹固式和焊接-机械夹固式。机械夹固式车刀可以避免硬质合金刀片在高温焊接时产生应力和裂纹,并且刀柄可多次使用。机械夹固式车刀一般是用螺钉和压板将刀片夹紧,装可转位刀片的机械夹固式车刀。刀刃用钝后可以转位继续使用,而且停车换刀时间短,因此取得了迅速发展。车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前面、后面和副后面等组成。它的几何形状由前角γo、后角αo、主偏角κr、刃倾角γS、副偏角κ惤和刀尖圆弧半径rε所决定。车刀几何参数的选择受多种因素影响,必须根据具体情况选取。前角γo根据工件材料的成分和强度来选取,切削强度较高的材料时,应取较小的值。例如,硬质合金车刀在切削普通碳素钢时前角取10°~15°;在切削铬锰钢或淬火钢时取-2°~-10°。一般情况下后角取6°~10°。主偏角κr根据工艺系统的刚性条件而定,一般取30°~75°,刚性差时取较大的值,在车阶梯轴时,由于切削方式的需要取大于或等于90°。刀尖圆弧半径rε和副偏角κ惤一般按加工表面粗糙度的要求而选取。刃倾角γS则根据所要求的排屑方向和刀刃强度确定。车刀前面的型式主要根据工件材料和刀具材料的性质而定。最简单的是平面型,正前角的平面型适用于高速钢车刀和精加工用的硬质合金车刀,负前角的平面型适用于加工高强度钢和粗切铸钢件的硬质合金车刀。带倒棱的平面型是在正前角平面上磨有负倒棱以提高切削刃强度,适用于加工铸铁和一般钢件的硬质合金车刀。对于要求断屑的车刀,可用带负倒棱的圆弧面型,或在平面型的前面上磨出断屑台。  

车刀分类:按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。车刀按用途可分为外圆、台肩、端面、切槽、切断、螺纹和成形车刀等。还有专供自动线和数字控制机床用的车刀。车刀按材质可分为.高碳钢、高速钢、非铸铁合金刀具、烧结碳化刀具、陶瓷车刀、钻石刀具、氮化硼刀具等。  

高碳钢车刀是由含碳量0.8%~1.5%之间的一种碳钢,经过淬火硬化后使用,因切削中的摩擦四很容易回火软化。高速钢为一种钢基合金俗名白车刀,含碳量0.7~0.85%之碳钢中加入W、Cr、V及Co等合金元素而成。例如18-4-4高速钢材料中含有18%钨、4%铬以及4%钒的高速钢。高速钢车刀切削中产生的摩擦热可高达至600℃,适合转速1000rpm以下及螺纹之车削。  

碳化刀具为粉末冶金的产品,碳化钨刀具主要成分为50%~90%钨,并加入钛、钼、钽等以钴粉作为结合剂,再经加热烧结完成。碳化刀具的硬度较任何其它材料均高,有最硬高碳钢的三倍,适用于切削较硬金属或石材,因其材质脆硬,故只能制成片状,再焊于较具韧性之刀柄上,如此刀刃钝化或崩裂时,可以更换另一刀口或换新刀片。  

陶瓷车刀是由氧化铝粉未,添加少量元素,再经由高温烧结而成,其硬度、抗热性、切削速度比碳化钨高,但是因为质脆,故不适用于非连续或重车削。  

钻石刀具作高级表面加工时,可使用圆形或表面有刃缘的工业用钻石来进行光制。可得到更为光滑的表面,主要用来做铜合金或轻合金的精密车削,在车削时必须使用高速度,最低需在60~100m/min,通常在200~300m/min。  

立方晶氮化硼(CBN)是近年来推广的材料,硬度与耐磨性仅次于钻石,此刀具适用于加工坚硬、耐磨的铁族合金和镍基合金、钴基合金