第二章数控机床刀具的选择

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1、第二章数控机床刀具的选择2.1刀具材料及其选用在金属切削加工中，刀具材料的性能直接影响着生产效率、工件的加工精度和已加工表面质量，刀具消耗和加工成本。2.1.1刀具材料应具备的基本性能刀具材料应具备的基本性能（3）较强的耐磨性和耐热性（2）高强度与韧性刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志，通常用高温下保持高硬度的性能来衡量，也称热硬性（1）高硬度（5）良好的工艺性与经济性（4）优良的导热性（1）高硬度刀具是从工件上去除材料，所以刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料最低硬度应在60HRC以上。对于碳素工具钢材料，在室温条件下硬度应在62HRC以上；高速钢硬

2、度为63HRC～70HRC；硬质合金刀具硬度为89HRC～93HRC。（2）足够的强度与韧性刀具材料在切削时受到很大的切削力与冲击力。如车削45钢，在背吃刀量ap＝4㎜，进给量f＝0.5㎜/r的条件下，刀片所承受的切削力达到4000N，可见，刀具材料必须具有较高的强度和较强的韧性。一般刀具材料的韧性用冲击韧度aK表示，反映刀具材料抗脆性和崩刃能力。（3）高耐磨性和耐热性A、刀具耐磨性是刀具抵抗磨损能力。一般刀具硬度越高，耐磨性越好。刀具金相组织中硬质点（如碳化物、氮化物等）越多，颗粒越小，分布越均匀，则刀具耐磨性越好。B、刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志，通常

3、用高温下保持高硬度的性能来衡量，也称热硬性。刀具材料高温硬度越高，则耐热性越好，在高温抗塑性变形能力、抗磨损能力越强。（4）良好的导热性刀具导热性好，表示切削产生的热量容易传导出去，降低了刀具切削部分温度，减少刀具磨损。刀具材料导热性好，其抗耐热冲击和抗热裂纹性能也强。（5）良好的工艺性与经济性刀具不但要有良好的切削性能，本身还应该易于制造，这要求刀具材料有较好的工艺性，如锻造、热处理、焊接、磨削、高温塑性变形等功能。经济性也是刀具材料的重要指标之一，选择刀具时，要考虑经济效果，以降低生产成本（6）抗粘接性防止工件与刀具材料分子间在高温高压作用下互相吸附产生粘接。（7）

4、化学稳定性指刀具材料在高温下，不易与周围介质发生化学反应。数控刀具的材料高速钢钨钴类钨钛钴类Mo系高速钢W系高速钢钨钛钽（铌）钴类陶瓷纯氧化铝类（白色陶瓷）TiC添加类（黑色陶瓷）立方碳化硼聚晶金刚石硬质合金2.1.2刀具材料的种类及其选用1．高速钢（HighSpeedSteel，HSS）（1）概念：高速钢是一种含有钨、钼、铬、钒等合金元素较多的工具钢（2）性质：①、高速钢具有良好的热稳定性②、高速钢具有较高强度和韧性③、高速钢具有一定的硬度(63～70HRC)和耐磨性3）高速钢的分类①普通高速钢A、钨系高速钢（简称W18）优点：钢磨削性能和综合性能好，通用性强。缺点：

5、碳化物分布常不均匀，强度与韧性不够强，热塑性差，不宜制造成大截面刀具。B、钨钼钢（将一部分钨用钼代替所制成的钢）优点：减小了碳化物数量及分布的不均匀性。缺点：高温切削性能和W18相比稍差。②高性能高速钢优点：具有较强的耐热性，刀具耐用度是普通高速钢的1.5～3倍。缺点：强度与韧性较普通高速钢低，高钒高速钢磨削加工性差。适合加工的零件：奥氏体不锈钢、高温合金、钛合金、超高强度钢等难加工材料。③粉末冶金高速钢优点：无碳化物偏析，提高钢的强度、韧性和硬度，硬度值达69～70HRC；保证材料各向同性，减小热处理内应力和变形；磨削加工性好，磨削效率比熔炼高速钢提高2～3倍；耐磨性

6、好。适于制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具（如滚刀和插齿刀），精密刀具和磨加工量大的复杂刀具。2．硬质合金（CementedCarbide）（1）硬质合金组成硬质合金是由难熔金属碳化物和金属粘结剂经粉末冶金方法制成。（2）硬质合金的性能特点硬质合金优点：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量高，热熔性好,热硬性好，切削速度高。硬质合金缺点：脆性大，抗弯强度和抗冲击韧性不强。抗弯强度只有高速钢的1/3～1/2，冲击韧性只有高速钢的1/4～1/35。硬质合金力学性能：主要由组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘化剂的含量决定（2）普通硬质合金的种类、牌号及适用范围

7、按其化学成分的不同可分为：①、钨钴类（WC+Co）（合金代号为YG，对应于国标K类）合金钴含量越高，韧性越好，适于粗加工；钴含量低，适于精加工。②、钨钛钴类钨钛钴类（WC+TiC+Co）（合金代号为YT，对应于国标P类）此类合金有较高的硬度和耐热性，主要用于加工切屑成呈片状的钢件等塑性材料。合金中TiC含量高，则耐磨性和耐热性提高，但强度降低→粗加工一般选择TiC含量少的牌号，精加工选择TiC含量多的牌号。③、钨钛钽（铌）钴类钨钛钽（铌）钴类（WC+TiC+TaC（Nb）+Co）（合金代号为YW，对应于国标M类）适用于加工冷硬铸铁、有色金