數(shù)控機(jī)床刀具材料基本要求的硬度

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1、數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具材料的基本要求是高的硬度和高的耐磨性、高的紅硬性和足夠的強(qiáng)度7和韌性。-------------------------加工的刀具種類視加工對(duì)象而定刀具材料應(yīng)當(dāng)具備的性能切削過程中，刀具直接完成切除余量和形成已加工表面的任務(wù)。刀具切削性能的優(yōu)劣，取決于構(gòu)成切削部分的材料、幾何形狀和刀具結(jié)構(gòu)。由此可見刀具材料的重要性，它對(duì)刀具使用壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本影響極大。因此，應(yīng)當(dāng)重視刀具材料的正確選擇和合理使用，重視新型刀具材料的研制。在切削加工時(shí)，刀具切削部分與切屑、工件相互接觸的表面上承受很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，刀具在高溫

2、下進(jìn)行切削的同時(shí)，還承受著切削力、沖擊和振動(dòng)，因此刀具材料應(yīng)具備以下基本要求：?1．硬度?刀具材料必須具有高于工件材料的硬度，常溫硬度須在HRC62以上，并要求保持較高的高溫硬度。?2．耐磨性?耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力，它是刀具材料機(jī)械性能（力學(xué)性能）、組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)性能的綜合反映。例如，組織中硬質(zhì)點(diǎn)的硬度、數(shù)量、大小和分布對(duì)抗磨料磨損的能力有很大影響，而抗冷焊磨損(冷焊磨損即過去有些書上所稱的粘結(jié)磨損、抗擴(kuò)散磨損和抗氧化磨損的能力還與刀具材料的化學(xué)穩(wěn)定性有關(guān)。?3.強(qiáng)度和韌性??為了承受切削力、沖擊和振動(dòng)，刀材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性。

3、一般，強(qiáng)度用抗彎強(qiáng)度表示，韌性用沖擊值表示。刀具材料中強(qiáng)度高者，韌性也較好，但硬度和耐磨性常因此而下降，這兩個(gè)方面的性能是互相矛盾的。一種好的刀具材料，應(yīng)當(dāng)根據(jù)它的使用要求，兼顧以上兩方面的性能，而有所側(cè)重。?4．耐熱性?刀具材料應(yīng)在高溫下保持較高的硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性，并有良好的抗擴(kuò)散、抗氧化的能力。這就是刀具材料的耐熱性。?5．導(dǎo)熱性和膨脹系數(shù)?在其他條件相同的情況下，刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)(熱導(dǎo)率)越大，則由刀具傳出的熱量越多，有利于降低切削溫度和提高刀具使用壽命。線膨脹系數(shù)小，則可減少刀具的熱變形。對(duì)于焊接刀具和涂層刀具，還應(yīng)考慮刀片

4、與刀桿材料、涂層與基體材料線膨脹系數(shù)的匹配。?6．工藝性?為了便于制造，要求刀具材料有較好的可加工性，包括鍛、軋、焊接、切削加工和可磨削性、熱處理特性等。材料的高溫塑性對(duì)熱軋刀具十分重要?？赡ハ餍钥捎媚ハ鞅取ハ髁颗c砂輪磨損體積之比來表示，磨削比大，則可磨削性好。?此外，在選用刀具材料時(shí)，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性。性能良好的刀具材料，如成本和價(jià)格較低，且立足于國(guó)內(nèi)資源，則有利于推廣應(yīng)用。?刀具材料種類很多，常用的有工具鋼(包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼)、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石(天然和人造)和立方氮化硼等。碳素工具鋼(如T10A、T12A)和合金

5、工具鋼(如9CrSi、CrWMn)，因其耐熱性很差，僅用于手工工具。陶瓷、金剛石和立方氮化硼則由于性質(zhì)脆、工藝性差及價(jià)格昂貴等原因，目前尚只在較小的范圍內(nèi)使用。當(dāng)今，用得最多的刀具材料為高速鋼和硬質(zhì)合金。.高速鋼高速鋼是加入了鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩(V)等合金元素的高合金工具鋼。按重量計(jì)，鎢和鉬占10—20％，鉻約占4％，釩占1％以上，它們都是強(qiáng)烈的碳化物形成元素，在熔煉與熱處理過程中與碳形成了高硬度的碳化物，從而提高了鋼的耐磨性。另外，高速銅采用了接近熔點(diǎn)的淬火溫度，得到細(xì)晶粒的合金化的馬氏體組織，它在低溫回火(約560℃)時(shí)

6、又使合金碳化物析出，從而進(jìn)一步提高了硬度與耐磨性。在高速鋼中，鉬和鎢的作用基本相同，1％的鉬可代替2％的鎢。鉬并能減少鋼中碳化物的不均勻性，細(xì)化碳化物晶粒，提高韌性。?另外，在某些高速鋼中，為了提高高溫硬度，添加鈷、鋁、硅、鈮等元素；為了提高耐磨性，可適當(dāng)增加含釩量。但是，隨著含釩量的增加，可磨削性變差，因此釩的含量不宜超過3％。表2—1、2—2分別列出了主要高速鋼的成分和性能。從表中可見，高速鋼在600℃時(shí)，仍能保持切削加工所要求的硬度，切削中碳鋼時(shí)，切削速度可0.5m／s(30m／min)左右。?高速鋼的強(qiáng)度、韌性和工藝性能均較好，能進(jìn)行

7、鍛造，磨出的切削刃比較鋒利，熔煉質(zhì)量穩(wěn)定，使用比較可靠。各種刀具都可用高速鋼制造；尤其是形狀復(fù)雜的刀具和小型刀具，均大量使用著高速鋼。目前，高速鋼占刀具材料總使用量的60％以上。??按基本化學(xué)成分，高速鋼可分為鎢系、鎢鉬系和鉬鎢系。按切削性能分，則有普通高速鋼和高性能高速鋼。按制造方法分，則有熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。一、普通高速鋼通高速鋼的特點(diǎn)是工藝性好，切削性能可滿足一般工程材料的常規(guī)加工，常用品種有：?1．W18Cr4V??屬鎢系高速鋼。它的歷史悠久，至今尚在普遍使用。其綜合機(jī)械（力學(xué)）性能和可磨削性好，可用以制造包括復(fù)雜刀具在內(nèi)的各

8、類刀具．?2．W6Mo5Cr4V2?屬鎢鋁系高速鋼；其碳化物分布的均勻性、韌性和高溫塑性均超過W18Cr4V，但是，可磨性比W18Cr4V略差，切削性能則大致相同。