金属切削刀具材料Z.ppt

前前 言言 在由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺在由机床、刀具和工件组成的切削加工工艺系统中，刀具是最活跃的因素。刀具切削性能的系统中，刀具是最活跃的因素。刀具切削性能的好坏取决于构成刀具的材料和刀具结构，而刀具好坏取决于构成刀具的材料和刀具结构，而刀具材料最具有决定性作用。材料最具有决定性作用。半个多世纪以来，刀具材料的进步极大地推半个多世纪以来，刀具材料的进步极大地推动着人类社会生产力的发展。从碳素工具钢、合动着人类社会生产力的发展。从碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷材料到金刚金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷材料到金刚石和立方氮化硼材料石和立方氮化硼材料以及刀具涂层技术以及刀具涂层技术，刀具材，刀具材料性能的改进使得切削速度不断提高。刀具技术料性能的改进使得切削速度不断提高。刀具技术和机床技术的发展相互促进，工件材料与刀具材和机床技术的发展相互促进，工件材料与刀具材料交替进展，对推动切削加工技术的发展起着决料交替进展，对推动切削加工技术的发展起着决定性作用。定性作用。1 随着科学技术的发展，对工程材料提随着科学技术的发展，对工程材料提出了愈来愈高的要求，各种新型金属材料和非金出了愈来愈高的要求，各种新型金属材料和非金属材料的应用日益广泛，面对如此品种繁多的工属材料的应用日益广泛，面对如此品种繁多的工件材料，如何正确选择刀具材料来进行切削加工，件材料，如何正确选择刀具材料来进行切削加工，以提高生产效率、降低成本和减少资源消耗，这以提高生产效率、降低成本和减少资源消耗，这是一个十分重要的问题。是一个十分重要的问题。不同的刀具材料或同种刀具加工不同的工件不同的刀具材料或同种刀具加工不同的工件材料时刀具寿命往往会存在很大差别，所谓材料时刀具寿命往往会存在很大差别，所谓“万万能刀具能刀具”是不存在的。是不存在的。“工欲善其事，必先利其工欲善其事，必先利其器器”这一句中国名言已成为国内外的共识。因此，这一句中国名言已成为国内外的共识。因此，学习金属切削原理，掌握各种刀具材料的不同特学习金属切削原理，掌握各种刀具材料的不同特性，按具体情况解决好刀具材料与加工对象之间性，按具体情况解决好刀具材料与加工对象之间的的“合理匹配合理匹配”问题，优选切削用量，从而提高问题，优选切削用量，从而提高应用水平。应用水平。目前，中国的机械工业呈现出快速增长的势头，目前，中国的机械工业呈现出快速增长的势头，但生产效率低下导致投入与产出相比效益不高，或但生产效率低下导致投入与产出相比效益不高，或者说得到回報的比例远远低于国外，在国际上的竞者说得到回報的比例远远低于国外，在国际上的竞争力并不强。要想从争力并不强。要想从“制造大国制造大国”走向走向“制造强国制造强国”，制造效率和生产管理水平必需加快提升；要做，制造效率和生产管理水平必需加快提升；要做到这一点首要任务是提升企业和职工的管理、技术到这一点首要任务是提升企业和职工的管理、技术素质。从提高机械加工效率方面考量，普遍提高素质。从提高机械加工效率方面考量，普遍提高一一线技术工人的刀具应用技术水平线技术工人的刀具应用技术水平是至关重要的，也是至关重要的，也是企业增收节支、降本增效的有效办法。是企业增收节支、降本增效的有效办法。为了配合企业的技术培训工作，我们以简明的为了配合企业的技术培训工作，我们以简明的图、表及少量文字叙述编写有关机械加工专项技术图、表及少量文字叙述编写有关机械加工专项技术培训资料，力求达到易学、实用、速成的效果。培训资料，力求达到易学、实用、速成的效果。3金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具 刀具材料刀具材料集团职业技能提升讲座集团职业技能提升讲座明仁明仁 高级技师高级技师 主讲主讲刀具材料一一 概述概述二二 刀具材料刀具材料应具具备的性能的性能三三 常用刀具材料常用刀具材料四四 其他刀具材料其他刀具材料五五 难加工材料的切削加工加工材料的切削加工5一、一、概概 述述 刀具材料是指刀具上刀具材料是指刀具上 参与切削部分的材料。参与切削部分的材料。刀具的切削部分不但刀具的切削部分不但 要求具有一定的几何要求具有一定的几何 形状，还要求有相应形状，还要求有相应 的的刀刀具具材材料料。目目前前广广泛泛应应用用的的刀刀具具材材料料有有高高速速钢钢和和普普通通硬硬质质合金、涂层硬质合金。合金、涂层硬质合金。6（一）高的硬度和良好的耐磨性（一）高的硬度和良好的耐磨性（二）高的强度和韧性（二）高的强度和韧性（三）高的耐热性（三）高的耐热性（四）较好的抗粘结性（四）较好的抗粘结性 (五）良好的工艺性五）良好的工艺性 总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面，当然还有经济性、切削性能的可预测性等要求。二、刀具材料应具备的性能二、刀具材料应具备的性能 三、常用刀具材料三、常用刀具材料 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、涂层刀具等。工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷、涂层刀具等。一）碳素工具钢一）碳素工具钢 碳碳素素工工具具钢钢是是一一种种含含C C量量较较高高的的优优质质钢钢（含含C C一一般般为为0.650.651.35%1.35%）。）。1 1、常用牌号、常用牌号有有 T7AT7A、T8AT8AT13AT13A等等 2 2、主主要要性性能能 淬淬火火后后硬硬度度较较高高，可可达达HRC61HRC616565；红红硬硬性性为为200200250250，价价格格低低廉廉，不不耐耐高高温温，切切削削速速度度因因此此而而不不能能提提高高，允允许许切切削削速速度度V VC C10m/min,10m/min,只只能能制制作作低低速速手手用用刀刀具具，如板牙、锯条、锉等。如板牙、锯条、锉等。89二）合金工具钢二）合金工具钢 在在碳碳素素工工具具钢钢中中加加入入一一定定量量的的铬铬（CrCr）、钨钨（W W）、锰锰（MnMn）等等合合金金元元素素，能能够够提提高高材材料料的的耐耐热热性性、耐耐磨磨性和韧性，同时还可以减少热处理时的变形。性和韧性，同时还可以减少热处理时的变形。1 1、主要牌号、主要牌号有有 9SiCr CrWMn9SiCr CrWMn 2 2、主主要要性性能能 淬淬火火后后的的硬硬度度可可达达HRC61HRC616565，红红硬硬性性为为300300400400，允允许许切切削削速速度度Vc=10Vc=1015m/min,15m/min,制制作作低低速速、形形状状比比较较复复杂杂、要要求求淬淬火火后后变变形形小小的的刀刀具具。如板牙、拉刀、手用铰刀（孔的精加工）等。如板牙、拉刀、手用铰刀（孔的精加工）等。10三、常用刀具材料三、常用刀具材料 三）高速钢三）高速钢高速钢是一种高合金工具钢，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。(一一)高速钢的性能高速钢的性能 11三、常用刀具材料三、常用刀具材料（二）高速钢的分类（二）高速钢的分类12三、常用刀具材料三、常用刀具材料四）硬质合金四）硬质合金 硬质合金=硬质相（TiC或WC）+粘结相（Co、Ni、Mo等，其中Co比较常用）（一）主要性能（一）主要性能2005-4-2213三、常用刀具材料三、常用刀具材料14 （二）分类（二）分类n1 1、钨钴类硬质合金、钨钴类硬质合金YGYG：WC+Con常用牌号：YG3、YG6、YG8（3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%）n应用：n n主要用于加工铸铁、青铜等脆性材料，不适合加工钢料，因为在640时发生严重 粘结，使刀具磨损，耐用度下降。三、常用刀具材料三、常用刀具材料2、钨钴钛类硬质合金（YT）：硬质相（WC+TiC）+粘结相（Co）常用牌号：YT5、YT14、YT15、YT30（数字表示TiC的百分含量）应用：主要用于加工钢材及有色金属，一般不用与加工含Ti的材料,如1Cr15Ni9Ti,Ti与Ti的亲合力较大，使刀具磨损较快。15三、常用刀具材料三、常用刀具材料163 3、添加稀有金属硬质合金、添加稀有金属硬质合金 钨钨钽钽（铌铌）钴钴类类硬硬质质合合金金（YAYA）和和钨钨钛钛钽钽（铌铌）钴钴类类硬硬质质合合金金（YWYW），是是在在钨钨钴钴钛钛类类硬硬质质合合金金（YTYT）中中加加入入TaC(NbC),TaC(NbC),可可提提高高其其抗抗弯弯强强度度、疲疲劳劳强强度度和和冲冲击击韧韧性性，提提高高和和金金的的高高温温硬硬度度和和高高温温强强度度，提提高高抗抗氧氧化化能能力力和和耐耐磨磨性性。这这类类合合金金可可以以用用于于加加工工铸铸铁铁及及有有色色金金属属，也也可可用用于于加加工钢材，因此常成为通用硬质合金，他们主要用于加工难加工材料。工钢材，因此常成为通用硬质合金，他们主要用于加工难加工材料。4 4、碳化钛基硬质合金（、碳化钛基硬质合金（YNYN）这这种种合合金金有有很很高高的的耐耐磨磨性性，有有较较高高的的耐耐热热性性和和抗抗氧氧化化能能力力，化化学学稳稳定定性性好好，与与工工件件材材料料的的亲亲合合力力小小，抗抗粘粘结结能能力力较较强强。主主要要用用于于钢钢材材、铸铸铁的精加工、半精加工和粗加工。铁的精加工、半精加工和粗加工。三、常用刀具材料三、常用刀具材料17（三）涂层硬质合金的选用（三）涂层硬质合金的选用涂涂层层硬硬质质合合金金是是采采用用韧韧性性较较好好的的基基体体（如如硬硬质质合合金金刀刀片片或或高高速速钢钢等等），通通过过化化学学气气相相沉沉积积和和真真空空溅溅射射等等方方法法，对对硬硬质质合合金金表表面面涂涂层层厚厚度度为为5 512m12m的的涂涂层层材材料料以以提提高高刀刀具具的抗磨损能力。的抗磨损能力。涂涂层层材材料料为为TiCTiC、TiNTiN、AlAl2 2O O3 3等等。适适合合于于各各种种钢钢材材、铸铸铁铁的半精加工和精加工，也适合于负荷较小的精加工。的半精加工和精加工，也适合于负荷较小的精加工。三、常用刀具材料三、常用刀具材料1819 （一）陶瓷材料（一）陶瓷材料 陶陶瓷瓷材材料料主主要要是是以以氧氧化化铝铝（AlAl2 2O O3 3）或或氮氮化化硅硅（SiSi3 3N N4 4）等等为为主主要要成成分分，经经压压制制成成型型后后烧烧结结而而成成的的刀刀具具材材料料。陶陶瓷瓷的的硬硬度度高高，化化学学性性能能稳稳定定，耐耐氧氧化化，所所以以被被广广泛泛用用于于高高速速切切削削加加工工中中。陶陶瓷瓷刀刀具具和和传传统统硬硬质质合合金金刀刀具相比，具有以下优点：具相比，具有以下优点：四、其他刀具材料四、其他刀具材料1.硬度高，可加工硬度高达HRC45以上的难加工材料。2.与被加工工件材料的亲和力低，不易产生积屑瘤。3.耐用度提高几倍至几十倍。4.切削效率提高310倍，可实现以车、铣代磨。陶瓷材料的优点陶瓷材料的优点（二）立方氮化硼（二）立方氮化硼 它它是是一一种种人人工工合合成成的的新新型型刀刀具具材材料料。它它是是立立方方氮氮化化硼硼在在高高温温、其其硬硬度度很很高高，可可达达800080009000HV,9000HV,仅仅次次于于金金刚刚石石，并并具具有有很很好好的的热热稳稳定定性性，可可承承受受10001000以以上上的的切切削削温温度度，它它的的最最大大的的优优点点是是在在高高温温1200120013001300时时也也不不会会与与铁铁族族金金属属起起反反应应。因因此此既既能能胜胜任任淬淬火火钢钢、冷冷硬硬铸铸铁铁的的粗粗车车和和精精车车，又又能能胜胜任任高高温温合合金金、热热喷喷涂涂材材料料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削。硬质合金及其他难加工材料的高速切削。20THANK YOUSUCCESS2024/5/7 周二21可编辑（三）金刚石（三）金刚石 分分为为人人造造和和天天然然两两种种，是是目目前前已已知知最最硬硬的的材材料料，硬硬度度约约为为HV10000,HV10000,故故其其耐耐磨磨性性好好，不不足足之之处处是是抗抗弯弯强强度度和和韧韧性性差差，对对铁铁的的亲亲和和作作用用大大，故故金金刚刚石石刀刀具具不不能能加加工工黑黑色色金金属属，在在800800时时，金金刚刚石石中中的的碳碳与与铁铁族族金金属属发发生生扩扩散散反反应应，刀刀具具急急剧剧磨磨损损。金金刚刚石石价价格格昂昂贵贵，刃刃磨磨困困难难，应应用用较较少少。主主要要用用作作有有色色金金属属加加工工、磨磨具具、磨料，有时用于修整砂轮。磨料，有时用于修整砂轮。22五五 难加工材料的切削加工难加工材料的切削加工高强度、超高强度、高锰钢、淬硬高强度、超高强度、高锰钢、淬硬钢钢冷硬铸铁、喷涂材料、不锈钢，高温合金、钛冷硬铸铁、喷涂材料、不锈钢，高温合金、钛合金、高熔点材料、非金属复合材料（工程陶合金、高熔点材料、非金属复合材料（工程陶瓷、石英与宝石碳纤维材料）瓷、石英与宝石碳纤维材料）23归类高硬度；高硬度；高强度；高强度；高塑性和高韧性；高塑性和高韧性；低塑性和高低塑性和高脆性；脆性；低导热性；低导热性；有微观的硬质或硬夹杂物；有微观的硬质或硬夹杂物；化学化学性能过于活泼。性能过于活泼。加工特性 工件材料的这些特性常使切削工程中的切削力加大，切削温度升高，刀具工件材料的这些特性常使切削工程中的切削力加大，切削温度升高，刀具耐用度降低，有时还将使已加工表面质量恶化，切屑难以控制，最终将导致加工耐用度降低，有时还将使已加工表面质量恶化，切屑难以控制，最终将导致加工效率和加工质量下降。效率和加工质量下降。一、难加工材料的切削加工性，应采用以下有效措施：合理选用刀具材料;合理选择刀具结构和切削参数；选择最佳的切削用量；改进加工方法及加工条件；选择恰当的切削液等，对改善加工的难易程度起着重要作用。24二、二、难加工材料的切削加工难加工材料的切削加工的应用：的应用：1.1.高强度、超高强度钢的切削高强度、超高强度钢的切削加工加工 1.1 特性：与普通碳素结构钢相比，它们的硬度、强度较高（约比45#钢高出了一倍或一倍以上），冲击值较大，导热系数偏低，故切削力较大，切削温度较高。1.2刀具材料的选用：与加工普通碳素钢相同的刀具材料（即YT类硬质合金）：YT15 最好是选用在WC-TiC-CO合金基础上添加TaC碳化钛或NbC碳化铌牌号合金（即YW、YM类）：YW1、YW3在连续切削粗加工或半精加工30CrMnSiA和35CrMnSiA时，选用TW3合金其效果比YT15合金可提高效率1520%，刀具耐用度提高2-3倍。在工艺系统刚性允许的情况下，前角和主偏角应较小，刀尖圆弧半径较大，必须采用低于加工中碳正火钢的切削用量，尤其是切削速度。25 可选用TIC或TICN类金属陶瓷硬质合金；北京理工大学做30CRMNSIA和35CRMNSIA（HRC47）高强度钢切削试验，曾收集多种牌号合金刀片试切均不理想，只有YN05合金刀片在切削速度V=150M/MIN，F=,0.2MM/R,AP=0.5MM的条件下切削137分钟，后刀面磨损仅0.17 MM，被认为是目前切削高强度钢最理想的刀具材料。选用涂层硬质合金刀片牌号。YBC152、YB6315262 2、不锈钢的切削加工、不锈钢的切削加工 2.1特性：不锈钢加入Cr、Mo、Ti等元素，使其耐磨蚀性能在较高温度下有较高强度不锈钢难切削的原因：1）加工硬化倾向大，高温强度高。与一般钢材相比，不锈钢的强度、硬度并不高，甚至还低些。但由于含有大量Cr、Ni、Mo等元素，塑料与韧性好，高温强度高，加工硬化倾向大，因此切削负荷重。此外，奥氏体不锈钢在切削过程中，内部还会析出一些碳化物，加强了对刀具的擦伤作用。2）导热系数低。一般约为中碳钢的导热系数的1/2 1/4，切削温度高，刀具磨损快。3）切屑与刀具粘结现象严重。切削过程中容易生成积屑瘤，既影响加工表面光洁度，又容易造成刀具表面剥落。4）切屑不易卷曲、折断。对封闭及半封闭容屑的刀具，容易造成切屑堵塞现象，使加工表面光洁度下降及刀具崩刃。5）线膨胀系数大。约为碳素钢线胀系数的一倍半，在切削温度的作用下，工件容易热变形而影响加工尺寸精度。27 2.2刀具材料的选择：选择高性能非涂层硬质合金。根据被加工材料难度特性，宜选择ISO标准K40K10和M40M10合金刀片，其K类合金成分是WC-Co加入TaC（NbC），M类合金成分是WC-TiC-Co-TaC。这两类合金的特点是，K40和M40具有很高抗弯强度，韧性抗冲击性好，适于不利条件下的粗加工作业，不易打刀和崩刀。而K10和M10合金又具有较高的常温硬度及高温硬度，抗粘结、抗氧化性强，耐磨损，适于半精加工及精加工，不易与同族金属材料相互扩散，亲和力小，不仅能延长刀具寿命，且能保证被加工工件表面质量。推荐牌号见表。28生产厂家K类合金牌号P/M类合金株洲钻石YG8、YG8N、YG6A YD05、YS8、YD15 YS2T、YW1、YW2、YW3自贡厂YG813、YG610YT726选用非涂层硬质合金牌号选用非涂层硬质合金牌号选择涂层合金刀片。涂层合金刀片使用范围广，即有加工各种材料的通用性，同时又具有专用性强的特点。为此，国内外主要硬质合金厂（家）都推出一些切削不锈钢专用牌号，如用于粗加工瑞典山特维克瑞典山特维克推出GC235，GC2145；美国肯纳美国肯纳推出KC9245；日本三菱日本三菱推出US735；中国中国株钻株钻推出YBM351，YB235等。在半精加工及精加工作业应用，有山特维克山特维克推出GC2025，GC2015；中国中国株钻株钻推出YBM251，YBM151是优先适用于切削不锈钢的刀片材料。所以涂层合金刀片材料从粗加工到半精加工及精加工得到匹配使用。涂层硬质合金刀具，如整体硬质合金立铣刀主要凃覆TiAlN，AlTiN和TiCN化学成分。用于切削不锈钢在刀具结构上最好是采用奇数齿，不等齿距，不等螺旋角参数，其效果更佳。立方氮化硼的应用。PCBN刀具是一种高效、高耐用度、低粗糙度的先进刀具，但价格比较高，应合理使用。2.3切削用量的选择：切削速度不宜过高，一般在40 80米/分；给进量不宜过大，以免切削负荷过重，但也不要太小，以免切削刃在上次走刀所形成的冷硬层内工作，一般车奥氏体不锈钢，f不应小于（0.12 0.18）毫米/转，车削马氏体或铁素体不锈钢，f不应小于（0.07 0.18）毫米/转；切削深度尽可能大些，以避开毛坯的外皮或前道工序留下的加工硬化层。292.4切削加工不锈钢的应用车削1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢焊接件，用不锈钢板焊成150280毫米圆筒，原采用YT15合金车削，打刀非常严重，加工一个工件须刃磨56次刀才能勉强干完，且表面刀痕紊乱。其原因主要是选择刀具材料不当。在选择抗弯强度220 kg/毫米2的超细晶粒度，加入TaC的YS2T合金（相当于ISO K30K40）车削，一个刃口加工6件刀具还完好无损，可继续使用。车削奥氏体不锈钢轴类堆焊件。主要难点，一是普通合金车刀车不动，二是打刀严重，退火处理可加工，但效率也很低。选择具有高硬度、超细晶粒的YS8合金刀片，采用负刃倾角，正前角磨有负倒棱，全圆弧形卷屑槽。实现了不须退火也可以顺利切削。攻克特种耐热不锈钢车削加工。这种不锈钢是用来制作穿孔无缝钢管顶头。该材料耐高温，抗疲劳性、抗氧化性能好，且硬度高等特点。在常温状态下特别难加工，只能加热到700800在软化状态时才易加工，加工现场条件恶劣，安全性差，工人劳动强度大等。适用的有YG610，刀片材质属细晶粒WCCo加TaC的新型合金，具有最高硬度HRA94，散热性能好，耐磨损。303.高锰钢的切削加工高锰钢的典型牌号有高锰钢的典型牌号有Mn13Mn13、40Mn18G340Mn18G3、50Mn18G50Mn18G等等 3.1特性：塑性大，韧性高，加工硬化的倾向特别大，在加工前硬度一般约为HB220，加工后表面硬度可达HB500 550；其次，高锰钢的导热系数低，约为0.031卡/厘米秒，比1Cr18Ni9Ti不锈钢更低；切削力大，线膨胀系数也较大，切削温度高，工件热变形大，断屑困难，刀具极易崩刃、磨损。因此，必须从刀具材料、刀具几何参数及切削用量三要素方面合理选择才能实现较顺利地切削加工。3.2刀具材料的选择：高锰钢的粗加工工序，一般牌号的硬质合金和陶瓷刀具，由于抗弯强度，冲击韧性差是不适合的。必须选择最高抗弯强度、抗氧化、导热性能好兼顾较好耐磨性硬质合金。应选择ISO标准P30P50的YC35、YC40、YT5R、YC45和YT535硬质合金；半精加工时选用超细晶粒的YS8和加入TaC的YW3牌号合金有较好的抗磨损性。若用Al2O3陶瓷刀片进行高速精加工效果会很好。铣削时选用在WC-TiC-CO基础上加入TaC的合金,其牌号有YS30、YS25、YC30S/YC798和YM20，相当于ISO的P25P30和M20类的合金。刨削时，由于切削速度低，冲击力较大，宜选用K类抗弯强度高的亚微细晶粒并加入TaC的YD15合金较合适。31323.3切削用量的切削用量的选择应选择较低的切削速度，较大的切削深度及进给量。切削速度：V=2040米/分进给量：f=0.31.0毫米/转（粗车）f=0.3毫米/转（精车）切削深度：p=610毫米（粗车）p=24毫米（半精车）p=1毫米（精车）4.4.淬硬钢和冷硬铸铁的切削加工淬硬钢和冷硬铸铁的切削加工4.1特性：淬硬钢的组织为回火马氏体，硬度可达HRC60以上。塑性和导热系数均极低。冷硬铸铁的特点是铸铁表面经激冷而发生“白口”（组织为渗碳体加珠光体），特别高镍铬合金铸铁，其硬度最高可达到HRC68，工件表面夹砂气孔现象较多，更增加了切削加工的难度。4.2刀具材料的选择：切削淬硬钢，其硬度在HRC55以下的，可选用YT05、YC12和YT726，硬度在HRC 58以上，宜选用YS8、YD05、YG600合金，以及氮化硅陶瓷，PCBN刀具。切削冷硬铸铁，可采用YS10、YS8、YD15、YG643合金，以及氮化硅陶瓷，PCBN刀具。从技术经济效果分析，立方氮化硼切削效果最佳，刀具寿命和切削效率比硬质合金可提高510倍，但价格较贵，应有针对性选择。334.34.3切削淬硬钢、切削淬硬钢、冷冷硬铸铁刀具几何参数硬铸铁刀具几何参数 切削硬材料应选用较小的主偏角及前角，增大刀尖圆弧半径，并辅以适当的负刃倾角。并根据被加工件硬度及表面状况来决定参数，硬度高，表面状况不佳（除主偏角），其它几何角度宜取大的参数值，反之，宜取小的参数值。被加工材料被加工材料前角（前角（0）主偏角（主偏角（Kr）副副 主主 偏偏 角角（Kr）后角（后角（o）刃倾角（刃倾角（s）刀尖角（刀尖角（r）淬硬钢淬硬钢-10-5104510 156120-5（断续）-10 201.0冷硬铸铁冷硬铸铁-10-510 4510 154 60-5（断续）（断续）-10 201.0344.4切削用量选择 用硬质合金刀具切削淬硬钢和冷硬铸铁较佳的切削用量推荐见表，其中切削冷硬铸铁宜采用低速，大进给量，效果显著。切削用量切削用量冷硬铸铁冷硬铸铁淬淬 硬硬 钢钢半精车半精车精车精车切削深度p（毫米）3 60.5 1.00.2 0.3给进量f（毫米/转）1.5 3.00.2 0.30.05 0.1切削速度V（米/分）5 7（HRC55以下）30403035切削用量推荐参值切削用量推荐参值4.5切削淬硬钢实例 我国从1979年开始就常用硬质合金刀具切削淬硬钢HRC4050左右，后来合金材料不断发展，淬火硬度HRC60以上也能切削，1979年甘肃省刀具队应邀参加技术交流会，在兰石厂表演车削淬火轴套HRC46（118.03.30.03），原来在外圆磨床上磨削一件需4045分钟，改车削时仅2分多钟就加工一件，提高效率20多倍。当时原全国总工会付主席王崇仑观看表演时说“这刀不错”，询问哪个厂生产的，并要求送几粒刀片，有机会做推广试验。1983年中国刀协组织赴新疆技术攻关交流，巧遇新疆联合收割机厂制造六套模具淬火硬度HRC63，其外径800110 mm大了5 mm，无法安装，找到了攻关小组要求协助解决，在全国劳模张国良指导下，选用新型刀具材料YS8和加工方法，二个小时就车削一件，顺利解决该厂燃眉之急，又传播了加工技术。如北京市刀具队成员关其柱师付用一块高速钢方刀条（HRC66）选择最新合金YS8做切削试验，不仅把方条的车成圆型，而且又车成M121的螺纹一举成功，在场观众赞不绝口地说“这刀倍棒”。工作室在装备公司成功推荐选用YG610牌号车削板牙（HRC6468）；伊斯卡IC807车削淬硬钢（HRC55）取得了很好的效果。365.5.热喷涂材料的切削加工热喷涂材料的切削加工5.1特性：热喷涂材料是将合金粉末（Ni基、Fe基、Co基等）通过加热至融化状态，并在较大压力和喷涂速度喷到工件表面上，从而形成一层牢固的耐高温、耐磨损的保护层。热喷材料的成分，性能和加工性，Ni基喷涂件是Ni基粉末并匹配含有Cr、B、Si元素，一般硬度HRC50-60，较高硬度为HRC60-65，是高硬度材料中最难切削的典型材料。装备公司新型Ni基合金缸套（HRC65）是该技术的一项典型应用。公司试制初期该缸套在车序加工时没有刀具，对生产形成瓶颈。工作室对材料特性进行分析后，选用YT726、YG600及YG610进行车削，均能很好的车削，其中YG610耐磨性效果最佳，经过摸索实践，可达切削速度：V=180转/分；进给量：f=0.3毫米/转；切削深度：p=0.81毫米。376.6.钛合金的切削加工钛合金的切削加工钛合金在航空、航天工业中应用最广泛。常用的钛基合金牌号是TC4、TC9。6.1 6.1 钛合金钛合金的难切削的难切削原因原因：1）钛合金的切屑在空气中氧和氮的作用下，会形成硬脆的化合物，使切屑成短碎片状，因而刀屑接触长度很短，切削力和切削热集中在切削刃附近，刀具容易崩刃。2）导热性差。钛合金的导热系数特别小，仅为45钢的1/6 1/7，而且密度低，比热小，刃区温度极高，刀具磨损迅速。3）与刀具材料的化学亲和力大。刀具的粘结与扩散磨损严重。4）弹性模量小。约为45钢的弹性模量的1/2，故后刀面处的工件弹性恢复大，摩擦严重。同时，工件也容易发生装夹变形。5）钛屑易燃。在高温下（600），钛屑容易燃烧。38 6.2刀具材料的选择：切削钛合金这种难加工材料，根据它的性能，切削难点和切削加工作业形式，必须选择多种刀具材料才能适应。1）高性能高速钢：如M42钴高速钢或粉末高速钢制造波形刃铣刀，经表面涂层TiCN或TiAlN，用于粗加工，切削速度V=12-18m/min，进给速度75-120mm/min。2）选用超细晶粒钨钴类硬质合金，粗加工如YS2T、YD15、YG813、YG643，半精加工YD15、YG813、YG643，精加工YD05、YG610.3）涂层TiAlN硬质合金刀片用于精加工。涂层AlTiN整体硬质合金立铣刀其结构为四刃和六刃，不等齿距大螺旋角，正前角使刃口锋利，较深排屑槽，排屑顺畅，刀刃并不会重复切削位置。4）立方氮化硼（PCBN）用于精加工。装备公司承揽加工的钛板铣削粗加工应用中，使用YG813牌号在性能寿命、效率及经济型方面优于工艺部选型的ZP30。39 新的难加工工程材料不仅是以上所提到的，还有其它的类型，如纯金属（纯铁、纯铜、纯镍）、高比重合金以及陶瓷玻璃等等，它的加工性也各有特色，此处不一一介绍。由于特性不同，在一种工件材料的加工中存在着许多变量，因此确定选用何种牌号及涂层类型的最好方法之一就是通过试切。我们要不断地进行学习了解相关的原理及特性，总结和优化实践经验，变被动为主动，才能成为机械加工的行家。40THANK YOUSUCCESS2024/5/7 周二41可编辑