劳动版《金属切削原理与刀具》课件 模块一 金属切削与刀具基本知识 任务五 刀具材料

金属切削原理与刀具 （第二版） 金属切削原理与刀具（第二版） 目录 CONTENTS 模块一 金属切削与刀具基本知识 模块二 切削加工的主要规律 模块三 切削加工质量与效率 模块四 车刀 模块五 铣刀 模块六 孔加工与螺纹刀具 模块七 砂轮 模块八 数控机床刀具与数控工具系统 金属切削原理与刀具（第二版） 任务五 刀具材料 知识点： ◎刀具材料应具备的基本性能。 ◎高速钢。 ◎硬质合金。 ◎陶瓷和超硬材料。 能力点： ◎能根据加工条件选择刀具材料。 金属切削原理与刀具（第二版） 一、任务提出 刀具切削部分直接承担切削任务，其材料（一般称为刀具材料）性能直接影响工件加工质量、切削效率、刀具使用（寿命）等，必须合理选择。那么，实际加工中常用的刀具材料有哪些？进行切削作业时又该如何选用呢？ 金属切削原理与刀具（第二版） 二、任务分析 金属切削过程中，刀具切削部分要承受较大的切削力、较高的切削温度和剧烈的摩擦，有时还要承受强烈的冲击与振动，其工作环境十分恶劣，为此，刀具材料应具备相应的性能。另外，随着加工要求的不断提高，对刀具材料性能又提出了新的要求。 为了取得良好的加工效果，必须选择合适的刀具材料，并在规定的加工范围和切削条件下使用。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 刀具材料应具备的基本性能包括切削性能、工艺性能和经济性。 （1）切削性能 1）高硬度 刀具材料的硬度必须高于被切削材料的硬度，通常应比被切削材料的硬度高 1.3～1.5倍。 2）高耐磨性 耐磨性是材料的硬度、强度、化学成分、金相组织等的综合效果。通常，材料的硬度越高，耐磨性也就越好。 1、刀具材料应具备的基本性能 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 3）足够的强度和韧性 刀具在切削时要承受很大的切削力、冲击力和振动。刀具承受切削力量化示意如图所示，故要求刀具材料具有足够的强度和韧性。 强度和韧性反映刀具材料抵抗脆裂和崩刃的能力。强度和韧性越高，能承受的切削力越大，抗冲击和振动的能力越强，刀具脆裂和崩刃的倾向越小。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 4）高耐热性 耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度以及抗氧化、抗黏结和抗扩散的能力。 耐热性是衡量刀具材料切削性能优劣的重要指标。刀具材料的耐热性越高，刀具材料的切削性能越好。 （2）工艺性能 刀具材料本身要具有良好的被加工性（可切削性、可锻性、可焊性等）和热处理性能，以满足刀具制造、刃磨、切削的要求。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 （3）经济性 在满足切削加工条件要求的前提下，特别是在单件、小批量生产中，应尽量选用原料丰富、制备容易、价格低廉、立足国内的刀具材料。 选择刀具材料的正确决策是从刀具工作条件的实际出发，分析确认对刀具材料的性能要求取向，合理选用刀具材料。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 刀具材料的发展经历如图所示。 2、刀具材料的发展及类型 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 从发展历程来看，刀具材料可分为工具钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料四大类，后三类统称为硬切削材料。各类刀具材料的切削性能变化如图所示。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 （1）高速钢 高速钢是含有碳（C）、钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等元素的铁基合金，有的还含有相当数量的钴（Co）元素，属合金工具钢。 高速钢具有较高的强度、韧性以及良好的刃磨性能，能承受较大的切削力和冲击力，综合性能良好，是切削加工中应用最多的工具钢，特别适合制造结构复杂的整体式刀具。为提高高速钢刀具的切削性能，常常对其进行涂层处理。 1）分类 高速钢按化学成分分类，分为钨系高速钢和钨钼系高速钢；高速钢按性能分类，分为低合金高速钢（HSS-L）、普通高速钢（HSS）和高性能高速钢（HSS-E）。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 2）牌号及类别 高速钢的牌号及类别见表。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 3）特点及应用 普通高速钢主要牌号、成分、性能特点及应用见下表。 金属切削原理与刀具（第二版） 三、知识准备 4）粉末冶金高速钢 粉末冶金高速钢完全避免了碳化物的偏析问题，其晶粒细化，分布均匀，强度、硬度、耐磨性等有显著提高。其适用于制造切削难加工材料的刀具，以及进行强力、断续切削时要求切削刃锋利、强度和韧性高的刀具，如齿轮刀具、立铣刀、拉刀、精密螺纹刀具等。 5）涂层高速钢 高速钢刀具的表面涂层是采用物理气相沉积方法，在适当的高真空度与温度环境下进行气化的钛离子与氮反应，在阳极刀具表面上生成氮化钛。涂层表面结合牢固，呈金黄色，硬度高达2200HV，具有较高的热稳定性，与钢的摩擦因数较低。 金属切削原理与刀具（第二版） 三