7.2 刀具材料、角度及刀具的选用（课件）·高一《金属加工基础》同步精品课堂(机工版·第2版）

《金属加工基础》（第1版）机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 金属切削加工基础 刀具材料、角度及刀具的选用（第2课时） 知识目标 熟悉刀具的材料和刀具角度。 能力目标 了解刀具的选用。 情感目标 提供对基础知识的学习和运用，乐于探索机械专业的学习规律，培养学生综合学习的能力。 三维目标 第一章 绪论 导入情景 01 思考：刀具材料都有哪些种类？ 新知学习 02 一 、刀具材料 刀具是完成工件切削加工过程的基本工具。刀具的种类很多，但无论哪种刀具， 一般都 是由刀柄(或称刀体、夹持部分)与刀头(或称切削部分)两部分组成的。刀柄用于夹持 刀具，刀头用于切削加工。对于刀具来说，刀具材料的优劣，对于刀具的使用寿命和工件的 加工质量有着直接的影响。通常将刀头用焊接(如钎焊)或用机械夹固的方法固定在刀柄 上，以降低刀具的制造成本，因此，刀具材料实际上是指刀头部分的制作材料。 新知学习 02 1.刀具材料应具备的基本性能 一般来说，刀具刀柄部分的制作材料只要求具有足够的强度和刚度，因此，普通钢材即 可满足其使用要求。刀具的刀头部分由于在切削加工过程中会受到高温、高压、强烈的摩擦 作用及需要进行加工成形等，其制作材料必须具有高硬度、高耐磨性、高热硬性，良好的化 学稳定性，足够的强度与韧性，良好的热塑性、磨削加工性、焊接性及热处理工艺性等。 新知学习 02 2.常用刀具材料 目前，刀具材料主要有碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、硬质合金及其他新型刀 具材料。 (1)碳素工具钢 此类钢淬火后具有较高的硬度(60～64HRC 或81～83HRA), 且价 格较低。但是其热硬性差，当工作温度高于250℃时，钢的硬度会显著降低，允许的切削速 度 (v 。<10m/min) 较低，主要用于制造手工用切削刀具及低速切削刀具，如手工用铰刀、 丝锥、板牙等，不宜用来制造形状复杂的刀具。常用碳素工具钢有T10 钢或 T10A 钢、T12 钢或 T12A钢等。 (2)合金工具钢 此类钢淬火后具有较高的硬度(60～65HRC 或81～84HRA), 其价 格较高，热硬性温度为300～350℃,允许的切削速度比碳素工具钢稍高些，主要用于制造 形状比较复杂，要求淬火后变形小的切削刀具，如冷剪切刀、板牙、丝锥、铰刀、搓螺纹 板、拉刀等。常用合金工具钢有9CrSi钢、CrWMn钢、Cr12钢 、Crl2MoVA钢等。 新知学习 02 (3)高速工具钢 此类钢淬火后具有高硬度(63～70HRC或83～87HRA), 其价格高， 热硬性温度可达550～650℃,允许的切削速度比碳素工具钢高1~2倍，主要用于制造切削速 度较高的精加工切削刀具和结构复杂的切削刀具，如车刀、铣刀、麻花钻头、丝锥、滚刀、拉 刀、铰刀、齿轮刀具、宽刃精刨刀等。常用高速工具钢有W18Cr4V 钢、W6Mo5Cr4V2 钢、 W2Mo9Cr4V2 钢和W12Cr4V5Co5 钢等。 (4)硬质合金 由作为主要组元的一种或几种难熔金属碳化物和金属粘结剂组成的烧 结材料称为硬质合金。其中，难熔金属碳化物主要以碳化钨 (WC) 、 碳化钛 (TiC) 、 碳化 钽 (TaC) 、碳化铌 (NbC) 等的粉末为主要成分，金属粘结剂主要以钴 (Co) 粉末为主。 将上述材料混合均匀后，放入压模中压制成形，最后经高温(1400～1500℃)烧结后即形 成硬质合金材料。硬质合金不仅提高了切削刀具的热硬性和耐磨性，而且进一步提高了切削 质量和切削效率。 新知学习 02 硬质合金的硬度高(最高可达92HRA), 热硬性好，在800～1000℃时，其硬度可保持 在60HRC以上；耐磨性好，比高速工具钢高15~20倍；允许的切削速度约为高速工具钢的 4～10倍，刀具寿命可提高5~80倍。硬质合金具有的优良特性是由其组成成分决定的，因 为组成硬质合金的主要成分WC 、TiC 、TaC 和 NbC 等都具有很高的硬度、耐磨性和热稳定 性。但与高速工具钢相比，硬质合金的价格高，抗弯强度低，韧性较差，线胀系数小，导热 性差，怕振动和冲击，成形加工较难。硬质合金主要用于制造高速切削刀具和要求具有高耐 磨性的切削刀具(如麻花钻、车刀、铣刀等),用于各种金属零件的半精加工和精加工等。 新知学习 02 硬质合金一般不能用切削的方法进行加工，可采用特种加工(如电火花加工、线切割 等)或专门的砂轮进行磨削。通常硬质合金刀片是采用钎焊、粘结或机械装夹等方法固定 在刀柄上。由于硬质合金的导热性差，在磨削和焊接硬质合金时，应避免急热和急冷，否则 会形成很大的热应力，甚至产生表面裂纹。 硬质合金按用途范围不同，可分为切削加工用硬质合金，地质、矿山工具用硬质合金， 以及耐磨零件用硬质合金。 新知学习 02