专题二十四 刀具材料、角度及刀具的选用(教案)-浙江省职教高考《金属加工基础》机工版-讲练测

专题二十五.刀具材料、角度及刀具的选用（讲义）-《金属加工基础》专题复习讲练测 [考纲要求] 1.理解刀具材料的基本性能及常用刀具材料特点； 2.掌握刀具角度对切削性能的影响以及车刀的组成结构； 3.熟练掌握刀具的选用原则和主要角度的作用； 4.熟悉基本平面和测量平面的概念，了解车刀切割部分的主要角度。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、刀具材料 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。 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 此类钢火后具有较高的硬度(0 ~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 (vc<10m/min)较低，主要用于制造手工用切削刀具及低速切削刀具，如手工用较刀丝锥、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 此类钢火后具有较高的硬度(60~65HRC81~84HRA)，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、较刀、搓螺纹板、拉刀等。常用合金工具钢有 9CrSi 钢、CrWMn 钢、Cr12 钢、Cr12MoVA 钢等。 (3)高速工具钢 此类钢火后具有高硬度 (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、饺刀、齿轮刀具、宽刃精刀等。常用高速工具钢有 W18C4V 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 (TiC)、碳化钮 (TaC)、碳化 (NbC) 等的粉末为主要成分，金属粘结剂主要以钻 (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。 (5)其他新型刀具材料 其他新型刀具材料主要是指陶瓷材料、立方氮化、人造金刚石等。 A.陶瓷材料的主要成分是 Al203。陶瓷刀具的特点是具有很高的硬度、耐磨性和耐热性切屑与刀具前面的粘结小，但其抗弯强度和冲击韧度差，主要用于制作各种刀片，加工冷硬铸铁、高硬钢、高强度钢，以及用于难加工材料的半精加工和精加工。未来，随着人们对陶瓷材料的深入研究和不断对其进行改进，陶瓷材料在机械加工方面的应用会越来越广。 B.人造金刚石的硬度仅次于天然金刚石，其耐磨性极好。但人造金刚石的韧性和抗弯强度很差，热稳定性也很差，当切削温度达到 700 ~ 800℃时，就会失去高硬度，因此，人造金刚石不能在高温下进行切削。它不仅可以加工高硬度的硬质合金、陶瓷、玻璃等材料，还可以加工非铁金属及其合金，但不宜加工钢铁材料，这是因为铁与碳原子的亲合力较强，容易产生粘接现象而导致刀具的磨损加快。人造金刚石主要用于制造各种车刀、锋刀、铣刀等可用于加工非铁金属、陶瓷、合成纤维、强化塑料和硬橡胶等。 C.立方氮化硼也是人工合成的高硬度材料，其硬度仅次于金刚石，耐磨性很好，耐热性(可达 1200℃)和化学稳定性都高于金刚石，可承受很高的切削温度。立方氮化硼的切削加工性能好，既可制成整体刀片，也可与硬质合金制成复合刀片，主要用于淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等难加工材料的半精加工和精加工。但立方氮化硼的脆性高，使用时要求机床刚性好，主要用于连续切削，应避免冲击和振动。 二、刀具角度 1.车刀的组成 车刀的切削部分由三个刀面、两个切削刃和一个刀尖组成。 前面(或前刀面)是切屑流过的表面。前面可以是平面，也可以是曲面，其作用是使切屑顺利流出。 主后面(或后刀面)是与工件上切削中产生的过渡表面相对的表面。它倾斜一定的角度以减小与工件的摩擦。 副后面是刀具上同前面相交形成副切削刃的表面。它倾斜一定的角度以免擦伤已加工表面。