金切基础：刀具材料及刀具构造

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:7

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刀具是由切削部分和夹持部分组成。

夹持部分是用来将刀具夹持在机床上的部分，要求它能保证刀具正确的工作位置，传递所需要的运动和动力，并且夹固可靠，装卸方便。

切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分，刀具切削性的优劣，取决于切削部分的材料、角度和结构。

一.刀具材料

1.对刀具材料的基本要求

刀具材料是指切削部分的材料。它在高温下工作，并要承受较大的压力、摩擦、冲击和振动等，因此应具备以下基本性能。

（1）较高的硬度刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温硬度一般在60HRC以上。
（2）有足够的强度和韧性，以承受切削力、冲击和振动。
（3）有较好的耐磨性，以抵抗切削过程中的磨损，维持一定的切削时间。
（4）较高的耐热性，以便在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬性或热硬性。
（5）有较好的工艺性，以便于制造各种刀具。工艺性包括锻造、轧制、焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。

目前尚没有一种刀具材料能全面满足上述要求。因此，必须了解常用刀具材料的性能和特点，以便根据工件材料的性能和切削要求，选用合适的刀具材料。

2. 常用的刀具材料

目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷材料等。

（1）碳素工具钢

含碳量较高的优质钢，淬火后硬度较高、价廉，但耐热性较差。

（2）合金工具钢

在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素，形成合金工具钢。常用来制造一些切削速度不高或手工工具，如锉刀、锯条、铰刀等。

目前生产中应用最广的刀具材料是高速钢和硬质合金。

（3）高速钢

它是含W、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢。它的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质合金，但强度和韧度却高于硬质合金，工艺性较硬质合金好，而且价格也比硬质合金低。

W18Cr4V是国内使用最为普遍的刀具材料，广泛地用于制造各种形状较为复杂的刀具，如麻花钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具等。

（4）硬质合金

它是以高硬度、高熔点的金属碳化物（WC、TiC等）作基体，以金属Co等作粘结剂，用粉末冶金的方法而制成的一种合金。

特点：它的硬度高，耐磨性好，耐热性高，允许的切削速度比高速钢高数倍，但其强度和韧度均较高速钢低，工艺性也不如高速钢。

用途：常制成各种型式的刀片，焊接或机械夹固在车刀、刨刀、端铣刀等的刀体（刀杆）使用。

国产的硬质合金一般分为两大类：

一类是由WC和Co组成的钨钻类（YG类）；
一类是由WC、TiC和Co组成的钨钛钻类（YT类）。

YG类硬质合金韧性较好，但切削韧性材料时，耐磨性较差，因此它适于加工铸铁、青铜等脆性材料。

常用的牌号有YG3、YG6、YG8等，其中数字表示Co的含量的百分率。Co的含量少者，较脆较耐磨。

YT类硬质合金比YG类硬度高、耐热性好，并且在切削韧性材料时较耐磨，但韧性较小，故适于加工钢件。

常用的牌号有YT5、YT15、YT30”等，其中数字表示TiC合量的百分率。TiC的含量越多、韧性越小，而耐磨性和耐热性越高。

（5）陶瓷材料

它的主要成分是Al2O3，刀片硬度高、耐磨性好、耐热性高，允许用较高的切削速度，加之Al2O3的价格低廉，原料丰富，因此很有发展前途。

但陶瓷材料性脆怕冲击，切削时容易崩刃。我国制成的AM、AMF、AMT、AMMC等牌号的金属陶瓷，其成分除Al2O3外，还含有各种金属元素，抗弯强度比普通陶瓷刀片为高。

3．其他新型刀具材料简介

（1）高速钢的改进
（2）硬质合金的改进
（3）人造金刚石硬度接近10000HV，而硬质合金仅达1000～2000HV，耐热性为700～800℃。聚晶金刚石大颗粒可制成一般切削工具，单晶微粒主要制成砂轮。

金刚石除可以加工高硬度而且耐磨的硬质合金、陶瓷、玻璃等外，还可以加工有色金属及其合金。

金刚石不宜于加工铁族金属，这是由于铁和碳原子的亲和力较强，易产生粘结作用加快刀具磨损。

（4）立方氮化硼（CBN）硬度（7300～9000HV）仅次于金刚石。但它的耐热性和化学稳定性都大大高于金刚石，能耐1300～1500℃的高温，并且与铁族金属的亲和力小。因此，它的切削性能好，不但适于非铁族难加工材料的加工，也适于铁族材料的加工。 CBN和金刚石刀具脆大，故使用时机床刚性要好，主要用于连续切削，尽量避免冲击和振动。

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