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金屬切削加工刀具材料的選擇

發布日期: 2011-5-6 15:30:59
內容摘要:
金屬切削加工刀具分為:車刀、銑刀、刨刀、鉆頭等。下面我們就針對這些做出說明。  (一)車刀  車刀是用于車削加工的、具有一個切削部分的刀具。車刀是切削加工中應用…

金屬切削加工刀具分為:車刀、銑刀、刨刀、鉆頭等。下面我們就針對這些做出說明。  

(一)車刀  

車刀是用于車削加工的、具有一個切削部分的刀具。車刀是切削加工中應用最廣的刀具之一。車刀的工作部分就是產生和處理切屑的部分,包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結構、排屑或容儲切屑的空間、切削液的通道等結構要素。  

車刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面和副后刀面,刀尖角成。車刀的切削部分和柄部(即裝夾部分)的結合方式主要有整體式、焊接式、機械夾固式和焊接-機械夾固式。機械夾固式車刀可以避免硬質合金刀片在高溫焊接時產生應力和裂紋,并且刀柄可多次使用。機械夾固式車刀一般是用螺釘和壓板將刀片夾緊,裝可轉位刀片的機械夾固式車刀。刀刃用鈍后可以轉位繼續使用,而且停車換刀時間短,因此取得了迅速發展。車刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前面、后面和副后面等組成。它的幾何形狀由前角γo、后角αo、主偏角κr、刃傾角γS、副偏角κ惤和刀尖圓弧半徑rε所決定。車刀幾何參數的選擇受多種因素影響,必須根據具體情況選取。前角γo根據工件材料的成分和強度來選取,切削強度較高的材料時,應取較小的值。例如,硬質合金車刀在切削普通碳素鋼時前角取10°~15°;在切削鉻錳鋼或淬火鋼時取-2°~-10°。一般情況下后角取6°~10°。主偏角κr根據工藝系統的剛性條件而定,一般取30°~75°,剛性差時取較大的值,在車階梯軸時,由于切削方式的需要取大于或等于90°。刀尖圓弧半徑rε和副偏角κ惤一般按加工表面粗糙度的要求而選取。刃傾角γS則根據所要求的排屑方向和刀刃強度確定。車刀前面的型式主要根據工件材料和刀具材料的性質而定。最簡單的是平面型,正前角的平面型適用于高速鋼車刀和精加工用的硬質合金車刀,負前角的平面型適用于加工高強度鋼和粗切鑄鋼件的硬質合金車刀。帶倒棱的平面型是在正前角平面上磨有負倒棱以提高切削刃強度,適用于加工鑄鐵和一般鋼件的硬質合金車刀。對于要求斷屑的車刀,可用帶負倒棱的圓弧面型,或在平面型的前面上磨出斷屑臺。  

車刀分類:按結構可分為整體車刀、焊接車刀、機夾車刀、可轉位車刀和成型車刀。車刀按用途可分為外圓、臺肩、端面、切槽、切斷、螺紋和成形車刀等。還有專供自動線和數字控制機床用的車刀。車刀按材質可分為.高碳鋼、高速鋼、非鑄鐵合金刀具、燒結碳化刀具、陶瓷車刀、鉆石刀具、氮化硼刀具等。  

高碳鋼車刀是由含碳量0.8%~1.5%之間的一種碳鋼,經過淬火硬化后使用,因切削中的摩擦四很容易回火軟化。高速鋼為一種鋼基合金俗名白車刀,含碳量0.7~0.85%之碳鋼中加入W、Cr、V及Co等合金元素而成。例如18-4-4高速鋼材料中含有18%鎢、4%鉻以及4%釩的高速鋼。高速鋼車刀切削中產生的摩擦熱可高達至600℃,適合轉速1000rpm以下及螺紋之車削。  

碳化刀具為粉末冶金的產品,碳化鎢刀具主要成分為50%~90%鎢,并加入鈦、鉬、鉭等以鈷粉作為結合劑,再經加熱燒結完成。碳化刀具的硬度較任何其它材料均高,有最硬高碳鋼的三倍,適用于切削較硬金屬或石材,因其材質脆硬,故只能制成片狀,再焊于較具韌性之刀柄上,如此刀刃鈍化或崩裂時,可以更換另一刀口或換新刀片。  

陶瓷車刀是由氧化鋁粉未,添加少量元素,再經由高溫燒結而成,其硬度、抗熱性、切削速度比碳化鎢高,但是因為質脆,故不適用于非連續或重車削。  

鉆石刀具作高級表面加工時,可使用圓形或表面有刃緣的工業用鉆石來進行光制。可得到更為光滑的表面,主要用來做銅合金或輕合金的精密車削,在車削時必須使用高速度,最低需在60~100m/min,通常在200~300m/min。  

立方晶氮化硼(CBN)是近年來推廣的材料,硬度與耐磨性僅次于鉆石,此刀具適用于加工堅硬、耐磨的鐵族合金和鎳基合金、鈷基合金


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