刀具材料论文
现代工程材料成形与机械设计制造基础——《关于新型刀具材料论文》
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关键词： (1)
简析刀具材料和性能 (1)
一、刀具材料应具备的性能 (2)
二、现代新型刀具材料 (3)
（一）高速钢 (3)
（二）硬质合金 (4)
（三）涂层刀具 (6)
（四）陶瓷 (8)
（五）超硬刀具材料 (8)
展望强度最高的物质——石墨烯，氮化碳（β—C3N4） (10)
摘要: 随着工件材料的力学性能不断提高，产品的品种和批量逐渐增多，加工精度的要求日益提高，工件的结构和形状不断复杂化和多样化，各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精
密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。以下让我来论述了刀具和刀具材料回顾早期机械制造中的刀具材料，重点阐述现代产品加工中所用新型刀具材料（高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料）的性能及其应用范围。对二十一世纪新型刀具材料发展的动向作出预测和展望。
关键词：刀具材料；新型；常用刀具；展望。
刀具材料的发展在人类的生活、生产和战争中有着很大的重要性。在古代，“刀”和“火”是两项最伟大的发明，它们的发明和应用是人类登上历史舞台的重要标志。刀具材料的进步曾推动着人类社会文化和物质文明的发展。例如，在人类历史中曾有过旧石器时代、新石器时代、青铜器时代和铁器时代等。
材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素。其中，刀具材料的性能起着关键作用。20世纪是刀具材料大发展的历史时期。各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。
简析刀具材料和性能
刀具材料应具备的性能
刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工成本、加工质量、以及刀具耐用度影响很大。使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右;20世纪初出现了高速钢刀具材料，切削速度提高到每分钟几十米;30年代出现了硬质合金，切削速度提高到每分钟一百多米至几百米;当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现，使切削速度提高到每分钟一千米以上;被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。
一、刀具材料应具备的性能
性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。
高硬度和高耐磨性
刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。
足够的强度与冲击韧性
强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。
冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。
高耐热性
耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。
良好的工艺性和经济性
为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要综合考虑。
二、现代新型刀具材料
（一）高速钢
在现代切削加工中，高速钢的性能已不够先进，但因其稳定性好，能接受成形加工，故能用以制造各种刀具。在刀具材料总消耗量中高速钢几近一半。传统的普通高速钢以W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2为代表。在钨系高速钢中，除MC，M2C，M23C外，M6C是其主要的碳化物，即Fe3W3C和Fe4W2C。在钨钼系高速钢中，M6C为Fe3（W，Mo）3C和Fe4（W，Mo）2C。所有的高速钢中，铬含量分数均保持在 3.5%~4.5%，
它是增大高速钢淬透性的主要元素。在钢中形成Cr23C6。钒含量分类增加，钢的耐磨性随之提高，但使刀具接受刃磨困难，且脆性增加。钒的碳化物为VC与V4C3。含V 1%~2%的高速钢用得最多；V>3%者用得较少，且忌作形状复杂的刀具。加入钴元素后，可形成超硬高速钢。钴不形成碳化物，但能提高淬火温度，增强二次硬化效果，提高高温硬度。美国的M42（110W1.5Mo9.5Cr4VCo8）和瑞典的HSP-15（W9Mo3Cr4VCo10）都是性能优良的高钴超硬高速钢。中国缺钴资源，钴价昂贵。因而研制了无钴或少钴的超硬高速钢。Co5Si （W12Mo3Cr4V3Co5Si）是属于少钴者，新研制的Co3N （W12Mo3Cr4VCo3N）亦为少钴，性能都不错。铝元素在钢中能生成Al2O3、AlN；且起钉扎作用，阻止位错，从而提高了材料的硬度和强度。中国在发展无钴、少钴超硬高速钢方面，做出了较大贡献。
用粉末冶金方法制造高速钢，可消除碳化物偏析，提高钢的硬度和韧性，钒含量高时亦能较好地刃磨。粉末高速钢的切能性能优于熔炼高速钢。国内掌握这方面的技术。国外有粉末高速钢产品，钒含量高达6%~8%。
在高速钢的基体上，用物理气相沉积（PVD）法涂覆耐磨材料薄层（如TiN，TiAlN等），可显著提高刀具寿命和加工表面质量，降低切削力。这种涂层高速钢刀具已得到广泛应用。
（二）硬质合金
硬质合金是碳化物（WC、TiC等）的粉末冶金制品，通常分为：
切削铸铁的钨钴系列（K类，YG类），切削钢材的钨钛钴系列（P类，YT类），还有通用系列（M类，YW类）。新型硬质合金有下列6类。
1．添加TaC和NbC的硬质合金添加后能有效地提高常温硬度、高温强度和高温硬度，细化晶粒，提高抗扩散和抗氧化的能力。此外，还能增强抗塑性变形的能力。在合金中形成（W，Ta，Nb）C固溶体，其化学稳定性高于WC和TiC。在新型P，M，K类硬质合金中形成（W，Ta，Nb）C固溶体，其化学稳定性高于WC和TiC。在新型P，M，K 类硬质合金中，很多是添加了TaC、NbC的。
2．细晶粒和超细晶粒硬质合金粒细化后可提高合金的硬度和耐磨性，适当增加钴含量后还可以提高抗弯强度。普通刀具牌号和合金平均晶粒尺寸为2~3 μm，细晶粒合金为1~2 μm，亚微细晶粒合金为0.5~1 μm，超细晶粒合金为0.5 μm以下。早先的细晶粒和超细晶粒结构多用于K类合金，近年来P类、M类合金也向细化晶粒的方向发展。我国硬质合金刀具已达细晶粒和亚微细晶粒的水平。
3．TiC基和Ti（C，N）基硬质合金金属陶瓷YT，YG，YW合金中，WC是主要成分，其含量达65%~97%，并以Co为黏结剂，TiC基合金则以TiC为主要成分，占60%~80%以上，仅含少量WC，以Ni-Mo 作黏结剂。与WC基合金相比，TiC基合金的密度小，硬度更高，切削钢材时摩擦因数小，抗黏结与抗扩散的能力较强，但其韧性的抗塑变的能力稍弱。Ti（C，N）基合金具有与TiC基合金相同的优点，但其韧性和抗塑变能力高于TiC基合金。这类合金多用以加工未淬火的
金属切削刀具的发展历史与现状 前言 刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。刀具技术的进步，体现在刀具材料、刀具结构、刀具几何形状和刀具系统四个方面，刀具材料新产品更是琳琅满目。当代正在应用的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石。其中，高速钢和硬质合金是用得最多的两种刀具材料，分别约占刀具总量的30%～40%和50%～60%。本文将介绍刀具的发展历程，发展现状，并对未来刀具的发展法相作出分析。 刀具的发展历史 刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。 中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。 然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和.怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。 在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。 由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949～1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。 刀具的发展现状 任何一个强大的国家都必须具有包括金属切削加工在内的强大制造业基础。在整个21世纪中，金属切削加工仍是机械制造业的主导方法，切削加工(包含磨
现代工程材料成形与机械设计制造基础——《关于新型刀具材料论文》 目录 摘要: (1) 关键词： (2) 简析刀具材料和性能 (2) 一、刀具材料应具备的性能 (3) 二、现代新型刀具材料 (4) （一）高速钢 (4) （二）硬质合金 (5) （三）涂层刀具 (7) （四）陶瓷 (9) （五）超硬刀具材料 (9) 展望强度最高的物质——石墨烯，氮化碳（β—C3N4） (11) 摘要: 随着工件材料的力学性能不断提高，产品的品种和批量逐渐增多，加工精度的要求日益提高，工件的结构和形状不断复杂化和多样化，各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。以下让我来论述了刀具和刀具材料回顾早期机械制造中的刀具材料，重点阐述现代产品加工中所用新型刀
具材料（高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料）的性能及其应用范围。对二十一世纪新型刀具材料发展的动向作出预测和展望。 关键词：刀具材料；新型；常用刀具；展望。 刀具材料的发展在人类的生活、生产和战争中有着很大的重要性。在古代，“刀”和“火”是两项最伟大的发明，它们的发明和应用是人类登上历史舞台的重要标志。刀具材料的进步曾推动着人类社会文化和物质文明的发展。例如，在人类历史中曾有过旧石器时代、新石器时代、青铜器时代和铁器时代等。 材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素。其中，刀具材料的性能起着关键作用。20世纪是刀具材料大发展的历史时期。各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。 简析刀具材料和性能 刀具材料应具备的性能 刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工成本、加工质量、以及刀具耐用度影响很大。使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右;20世纪初出现了高速钢刀具材
新型刀具材料 重庆大学本科学生课题论文 新型刀具材料 学生： 学号： 指导教师： 专业：机械制造及其自动化专业重庆大学机械工程学院
新型刀具材料[在此处键入] [在此处键入] 摘要 随着科学与工业的发展，机械加工技术正朝着高效率、高精度、高柔性和绿色制造的方向发展。于此同时，机械加工技术的运用范围也越发广泛，无论是在航空航天，模具生产和汽车制造等领域都能看到机械制造的影子。然而随着工件材料的力学性能的不断提高，加工精度的要求日益的提高，以及各种新型难以加工的材料的出现，对加工技术的要求也越来越高。要想使一样加工技术得到改革，产生质的飞跃，刀具作为基本组成之一，人们也对其提出了更高的要求。故本文，我们将着重介绍各种的新型刀具材料，及其相关知识。 关键词 稀土硬质合金、陶瓷、超硬刀具材料
新型刀具材料 一、新型刀具材料的基本要求 刀具材料性能的优劣是影响切削加工能否正常运作的直接原因。为了适应当今社会更高的要求，新型刀具必须在保证提高加工效率和加工质量的同时，降低加工费用。材料、结构和几何形状是决定刀具加工性能的三个重要因素。其中，刀具材料最为重要。刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工成本、加工质量以及刀具使用寿命等都影响很大。 性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。造成刀具损坏最主要的原因是切削力和切削温度作用下的机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等磨损和破损。 因此高速切削刀具材料最主要的要求是高温时的力学性能、热物理性能、抗粘结性能、化学稳定性(氧化性、扩散性、溶解度等)和抗热震性能以及抗涂层破裂性能等。 本文主要介绍的新型刀具材料主要分为以下几类： （一）稀土硬质合金；（二）陶瓷刀具材料；（三）超硬刀具材料。二、稀土硬质合金 添加稀土元素的硬质合金是刀具材料新品种之一。稀土元素是指化学元素周期表中原子序数57～71（从La到Lu），再加上21和39（Sc和Y），共17个元素。将某些稀土元素，以一定方式，微量添加到传统的硬质合金牌号中，即可有效地提高它们的机械性能与切削性能。稀土对硬质合金的作用机理主要有：1.抑制Co 粘结相的相变和固溶强化；2. 控制 WC 晶粒的不均匀长大、细化晶粒；3. 富集杂质元素，改变其分布形态，净化界面；4. 影响合金中孔隙度和孔隙尺寸。 常见的稀土硬质合金主要有： 1.稀土硬质合金YG8R 此类合金有硬质合金YG8改进得到，YG8R主要用于铸铁和有色金属的粗加工。经过测试，用YG8R和YG8硬质合金车削灰铸铁HT200(硬度HB170～180)，v=80m/min，ap=2mm，f=0.3mm/r。YG8R的使用寿命为YG8的1.5～2倍，且抗冲击性能有所改善。 2.稀土硬质合金YT14R 在YT14硬质合金中添加了Ce、Y等稀土元素后，可得到稀土硬质合金YT14R。YT14R主要用钢材的半精加工。添加稀土元素后硬质合金的组织比较致密；室温硬度和高温硬度有所改善；断裂韧性和抗弯强度显著提高，分别提高20%和10%以上。 3.稀土硬质合金YW1R YW1R和YW1刀具车削不锈钢1Cr18Ni9Ti(抗拉强度sb=0.55GPa)和高温合金GH3128(sb=0.84GPa)，v=30～60m/min，ap=0.7～1.5mm，f=0.08mm/r。YW1R的使用寿命为YW1的2倍以上，且已加工表面质量略有改善。 由此，我们可以看出稀土硬质合金的冲击韧性、抗弯强度及工作时的抗冲击
剃齿刀修形新方法 许成强 0801011431 摘要: 剃齿是齿轮齿形精加工的高效传统工艺, 分析剃齿的原理及剃齿过程存在的问题, 提出一种用齿轮式金刚石修磨轮修形剃齿刀的新方法, 并说明制作金刚石修磨轮的方法,通过试验证明可行。 关键词: 剃齿; 修形; 齿轮式金刚石修磨轮 1 剃齿的基本原理 剃齿是利用一对交错斜轴齿轮啮合时齿面产生相对滑移原理, 使用剃齿刀从被加工齿轮的齿面上剃去一层很薄金属的精加工方法。剃齿时, 应先将被加工齿轮装 在心轴上, 再连心轴一起安装到机床工作台的两顶尖间, 使其可自由转动, 齿侧面作相对滑移。因剃齿刀的齿侧面上有许多小槽, 槽与齿面的交棱就是切削刃, 所以齿轮的齿侧面沿其滑移时就被切去极细的切屑。剃齿的加工范围较广, 可加工内、外啮合的直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮、多联齿轮等; 且剃齿的生产率很高。由于剃齿能修正齿圈径向跳动误差、齿 距误差、齿形误差和齿向误差等, 故经过剃齿齿轮的工作平稳性精度和接触精度会较大提高, 同时可获得较精细表面。 2 剃齿刀的修磨新方法 被剃齿轮的精度和廓形在很大程度上取决于剃齿刀的精度和廓形, 而剃齿刀的精度和刀齿廓形又是通过剃齿刀的修磨获得的, 因此, 剃齿刀的修磨及剃齿刀磨床的性能对于保证 剃齿质量十分重要。剃齿工艺的主要问题是剃齿中凹现象 , 即剃出的齿轮在中部节圆附近出现不同程度的切入量( 约为0. 01~ 0. 03mm )。目前生产中解决的方法多采用靠模板法, 即用大平面磨齿机上利用靠模板将剃齿刀齿形修磨成中凹状, 再用磨好的剃齿刀加工出中凸齿形的工件。此方法费时费力, 须用专
门的磨齿机和技术工人, 剃齿刀修磨1次需6~ 8h。在大型齿轮加工企业中, 已开始使用数控剃齿机, 但进口价格极为昂贵, 仅限于少数进口国外相应机床的大型企业。 为较好地解决剃齿中凹现象, 笔者提出一种剃齿刀修磨新方法在机修磨法。修形原理: 用一个与所剃齿轮几何参数完全一致, 制造精度较高的齿轮式金刚石修整轮装在剃齿机上, 取代工序加工中的工件齿轮与剃齿刀啮合。在剃削运动中, 由于修磨轮的齿面硬度大于剃齿刀的齿面硬度, 根据反切原理, 对剃齿刀进行修形, 而本应使被剃齿轮产生的中凹、挖根、削顶效应, 反映到剃齿刀齿形上, 使剃齿刀的相应部位被修形, 不再是标准的渐开线齿形。用这种修磨成的剃齿刀再加工齿轮, 因工艺系统基本没有变化, 工件齿轮齿形的误差就可得到相应补偿, 在很大程度上消除前述的各种加工缺陷, 提高剃削精度。此种修形方法还有以下特点: ①新工艺修形过程简单, 不需将剃齿刀取下单独修形, 修形时间短, 操作容易, 修形成本也不高。②当基体轮的精度较高时, 经过精心研究制造工艺, 金刚石修磨轮镀后齿形精度经修形可达5 级( GB10095- 88) 以上, 镀层经使用未发现不牢固缺陷, 1个修磨轮可磨刀数百次, 镀层用尽后, 还可以重新镀覆金刚石。③新工艺由于在剃齿机上直接修形, 剃齿工艺系统中的一些随机误差都可得到及时补偿和调整。 济南第一机床厂、济宁机床厂、济宁齿轮厂、鲁南机床厂等多家企业的试验证明, 此方法完全满足剃齿刀的修形要求。 3 金刚石修磨轮的制作方法 剃齿刀修磨新方法在机修磨法的实现关键技术是金刚石修磨轮的制作, 齿轮式金刚石修整滚轮是指在齿轮形钢不用机械式行程开关或机械式的微动开关。而应采用接近开关或感应开关, 因为后者的寿命远远高于前者, 这样可靠性才有保证。制基体齿面上镀覆一层金刚石颗粒而形成一种高精度修形工具, 这种修磨轮具有与被加工工件相同的几何参数, 可用来对砂轮、珩磨轮、剃齿刀等齿轮加工工具进行修形。为保证被加工齿轮的加工精度, 齿轮形金刚石修磨轮应达到以下要求: ①尺寸精度和形位精度高; ②磨粒分布均匀且等高性好; ③镀层与基体、镀层与磨粒结合牢。 目前, 其制作方法主要为电镀,根据工艺, 又可分为内镀法和外镀法。外镀
机床工具结构及其夹紧特性的研究 今天下午，我们听取了有关刀柄夹具的报告。了解高速机床工具系统结构及其夹紧特性的研究。我对这一部分的内容较为感兴趣。查阅了相关的文献，并且做出以下整理。 1.高速机床工具系统概述 机床工具系统的基本功能主要是：能够实时保证机床中的刀具进行准确定位，并能够完成工作所需动力以及运动位移的任务。从工具系统的基本功能分析，工具系统应该能够具备以下的基本功能：首先，刀具系统要能够具备足够的运动传输能力，在进行加工的时候，刀具的最终受力都集中在刀具系统中，因此，要能够保证刀具系统具备足够的夹紧力；其次，工具系统应该具备高速的运动能力，因为器件不平衡在高速运动时候产生的巨大离心力会影响系统的定位准确度；最后，良好的刚度、阻尼特性以及介质传递能力对于系统的正常工作也具有重要的意义，因为在高速运转中，工具系统发生变形必然导致刀具的位置发生相对移动，从而导致了加工精度的下降，良好的阻尼特性对于工具系统的动刚性具有重要的影响，传递系统要能准确及时传输在加工过程中机械、电气等控制信号。此外，系统的环境适应性以及可维护性等也是工具系统重要的性能要求。 2.机床高速工具系统的结构选择及优化 高速工具系统的优越性能是以其先进的结构作为实现的基础的，优化合理的结构是保证高速工具系统稳定工作的重要前提。在工具系统连接中，要求刀柄能在主轴中进行准确的定位。因为定位的基本方案主要依赖于工具的轴向截面，而工具轴向截面形状的确定应该综合考虑轴向定位的精确度、磨损补偿能力、制造的可行性等多个相关要素。高速机床的工具系统主要包含纵截面以及横截面的形状这两个基本组成要素。 3.工具系统横截面形状的选择 工具系统的扭转传递能力主要依赖于刀柄横截面的形状，同时对于具有端面的工具系统其能力与端面的实际结构也具有一定的关系。由以上的分析以及实际工程实践总结，目前可以采用的刀柄横截面的形状主要有以下几种，如图1 所示。图1 中的第一种为方形截面的刀柄，其突出优点是不需要进行键槽的设置就可以完成扭矩的直接传递，具有较好的刚度且不易发生变形。但是方形的截面具有对主轴孔以及刀柄的精度要求过高，工艺性较差的问题，同时在扭矩传递的过程中，不同接触面所收到的应用大小不均匀，在实际生产过程中会造成局部设备的损坏；第二种为圆形截面的刀柄具，其具有工艺性能优越，并且具备较高的抗纽刚度的优点；第三中为棱形截面的刀柄，三棱形的截面与方形截面一样，具有无需设置扭矩传递键槽的优点，在传递过程 中所收到的应力也较为均衡， 但是同时存在刀具与主轴配合 精度要求过高、公益性较差以 及刚度不高的缺点；第四种为 多齿花键截面的刀柄，多齿花 键与三棱形相比较，刚度以及抗扭性能都有较大的提升，但是同样存在着工艺性方面的问题。以上分析的四种横向截面的刀柄，在实际应用中一般采用空心结构，具有质量较轻，自动补偿能力较强，便于安装以及工艺性能较好的优点，从扭矩的传递和工艺性以及平衡性等多个方面进行综合考虑，圆形的刀柄截面是较为理想的截面。 4.工具系统纵截面形状的选择
金属切削原理读书报告 常用刀具材料分类特点及应用 姓名： 班级： 学号： 2014年5月7日
摘要 本文在阅读有关论文和专著的基础上对现阶段常用的刀具材料进行了总结和分析，总结出了碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方碳化硼等刀具材料的特点及应用范围，同时针对几种常见的切削工序中刀具材料的应用做了简单的分析。
目录 摘要 (1) 1刀具材料的发展历史 ......................................................... 错误!未定义书签。 2 常用刀具材料及特点 ........................................................ 错误!未定义书签。 碳素工具钢 ................................................................... 错误!未定义书签。 合金工具钢 ................................................................... 错误!未定义书签。 高速钢 ........................................................................... 错误!未定义书签。 硬质合金 ....................................................................... 错误!未定义书签。 陶瓷 ............................................................................... 错误!未定义书签。 超硬材料 ....................................................................... 错误!未定义书签。 3 刀具材料的典型应用 ........................................................ 错误!未定义书签。 工件材料与刀具材料 ................................................... 错误!未定义书签。 加工条件与刀具材料 ................................................... 错误!未定义书签。 4 总结 .................................................................................... 错误!未定义书签。 5 参考文献 ............................................................................ 错误!未定义书签。
刀具材料论文
现代工程材料成形与机械设计制造基础——《关于新型刀具材料论文》 目录 摘要: 0 关键词： (1) 简析刀具材料和性能 (1) 一、刀具材料应具备的性能 (2) 二、现代新型刀具材料 (3) （一）高速钢 (3) （二）硬质合金 (4) （三）涂层刀具 (6) （四）陶瓷 (8) （五）超硬刀具材料 (8) 展望强度最高的物质——石墨烯，氮化碳（β—C3N4） (10) 摘要: 随着工件材料的力学性能不断提高，产品的品种和批量逐渐增多，加工精度的要求日益提高，工件的结构和形状不断复杂化和多样化，各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精
密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。以下让我来论述了刀具和刀具材料回顾早期机械制造中的刀具材料，重点阐述现代产品加工中所用新型刀具材料（高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料）的性能及其应用范围。对二十一世纪新型刀具材料发展的动向作出预测和展望。 关键词：刀具材料；新型；常用刀具；展望。 刀具材料的发展在人类的生活、生产和战争中有着很大的重要性。在古代，“刀”和“火”是两项最伟大的发明，它们的发明和应用是人类登上历史舞台的重要标志。刀具材料的进步曾推动着人类社会文化和物质文明的发展。例如，在人类历史中曾有过旧石器时代、新石器时代、青铜器时代和铁器时代等。 材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素。其中，刀具材料的性能起着关键作用。20世纪是刀具材料大发展的历史时期。各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。 简析刀具材料和性能
数控铣刀的发展特点 近年来，随着数控机床的不断发展，数控刀具的种类越来越多，但无论样式如何改变，从总体上看，数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，而数控刀具中又以数控铣刀应用最为广泛，下面就介绍一下数控铣刀的发展特点： 一、数控铣刀的分类： （一）按制造铣刀所用的材料可分为 1．高速钢刀具； 2．硬质合金刀具； 3．其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等 4．金刚石刀具； 。 （二）按铣刀结构形式不同可分为 1．镶嵌式：可分为焊接式和机夹式。 2．。整体式：将刀具和刀柄制成一体 3．内冷式：切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部；。 4．减振式当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具 5．特殊型式：如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。 （三）按铣刀结构形式不同可分为： 1．模具铣刀：模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。 2．面铣刀（也叫端铣刀）：面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； 3．成形铣刀：切削刃与待加工面形状一致。 4．。键槽铣刀：用于铣削键槽 二、常用数控铣刀发展特点： 现就几种目前比较常用的铣刀类型就其应用场合加以说明。 （一）两刃立铣刀和四刃立铣刀： 该类刀具一般采用整体合金结构，其特点是拥有很强的稳定性，刀具可在加工面上稳固地工作，使加工质量得以有效的保证。适用材料范围广，如碳素钢、模具钢、合金钢、工具钢、不锈钢、钛合金、铸铁、适用于一般模具、机械零件加工。 （二）单刃铣刀： 该刀具加工效率高，采用优质的硬质合金作刀体，一般采用刃口锐磨工艺，以及高容量的排屑，使刀具在高速切割中有不粘屑，低发热，光洁度高等特点。它广泛应用于工艺品、电子、广告、装饰和木业加工等行业，适合工厂批量加工以及高要求的产品。 （三）螺纹铣刀 随着中国数控机床的发展，螺纹铣刀越来越得到人们的认可，它很好的加工性能，成为降低螺纹加工成本、提高效率、解决螺纹加工难题的有力加工刀具。由于目前螺纹铣刀的制造材料为硬质合金，加工线速度可达80～200m/min，而高速钢丝锥的加工线速度仅为10～30m/min，故螺纹铣刀适合高速切削，加工螺纹的表面光洁度也大幅提高。高硬度材料和高
论文题目 新型数控刀具材料的创新设计对提高企业效益的影响所在学院机电工程学院 专业机械电子工程 年级 10级 学生姓名邓方兴 学号 102261013005 2011年11月11日
新型数控刀具材料的创新设计对提高企业效益的影响 [摘要] 刀具材料的进步极大的推动着人类社会文化和物质文明的发展。就世界范围来看,数控机床的应用越来越广,数控加工技术代表了现代切削加工技术的发展方向,而切削加工技术的进步与数控机床刀具材料的发展和应用密不可分,只有把数控机床和数控刀具材料结合起来,才能充分发挥数控加工技术的潜力,也是推动企业技术进步及提高市场竞争实力的有效手段。 [关键词] 数控机床刀具材料创新设计效益 数控刀具是指与先进高效的数控机床相配套使用的各种刀具的总称,是数控机床不可缺少的关键配套产品。数控加工刀具以其高效、高速、耐磨、长寿命和良好的综合切削性能取代了传统的刀具,已逐步标准化和系列化。近年来,快速发展的数控加工促进了数控刀具的发展。每当一种新型数控刀具产品问世,都会使数控加工技术跃上一个新台阶,产生巨大的经济和社会效益。世界各国都十分重视数控刀具的研究开发。 一、数控刀具材料的新发展 进入21世纪以来,随着制造技术的全球化趋势,制造业的竞争更加激烈,对制造技术必然带来巨大的挑战,首当其冲的是切削刀具的变化,为了适应高精化、高速化、自动化、多功能化、高生产率化,缩短交货期等要求,要求切削刀具材料的强度和韧性要高,具有寿命长、高可靠、耐高温、耐破损、抗氧化和抗冲击等特点。特别为了适应当前对环境保护的要求,提出了条件苛刻的干式切削。切削刀具的设计和制造等方面日新月异,不断推陈出新。数控刀具材料的发展主要体现在刀具的切削性能大幅度提高以适应各项切削技术要求。数控刀具的分类有多种方法,按刀具材料分类有金刚石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、硬质合金刀具、涂层刀具。超细晶粒硬质合金、粉末冶金高速钢刀具等。 1.超硬刀具 超硬材料是指人造金刚石和立方氮化硼(简称CBN),以及用这些粉末与结合剂烧结而成的聚晶金刚石(简称PCD)和聚晶立方氮化硼(简称PCBN)等。超硬材料的出现,不仅在高速切削上起到了突破性的作用,更重要的是能够适应了较难加工材料的切削需要。 (1)聚晶金刚石(PCD)刀具 聚晶金刚石(PCD)刀具是通过金属结合剂等金刚石微粉末聚合而成的多晶体材料,在烧结过程中由于结合剂的加入,使PCD晶体间形成以Co、Mo、W、WC和Ni等为主要成分的结合桥,其作用是牢固的把持金刚石,并且使PCD硬度和韧性大幅度提高,增加耐性、提高切削效率。由于天然金刚石价格昂贵、在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石刀具所代替。PCD刀具是精密加工有色金属及其合金、陶瓷、玻璃材料、石墨等非金属材料的最佳刀具。目前铝合金等产品零件已经无法离开这类刀具。 (2)CVD金刚石渡膜涂层刀具 CVD金刚石是指用化学气相沉积法在异质基体上合成金刚石膜,基体材料可以是硬质合金或陶瓷等。CVD金刚石具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。具有超硬耐磨性和良好的韧性。目前,CVD金刚石渡膜涂层数控刀具多用于航空、航天、汽车及电子信息技术行业。对于高强度铝合金、纤维金属层板、镁合金、石墨、陶瓷等零部件进行加工,达到了高速、高寿命、干式加工技术要求。 (3)立方氮化硼(CBN)刀具与聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具
论文题目 新型刀具材料 所在学院机电工程学院专业机械电子工程年级 11级 学生姓名周鑫 学号 3116119876
新型刀具材料论文 目录 摘要: (2) 关键词.. (2) 简析刀具材料和性能 (2) 一、刀具材料应具备的性能 (3) 二、现代新型刀具材料 (3) ..一..高速钢 (3) ..二..硬质合金 (3) ..三..涂层刀具 (4) ..四..陶瓷 (4) ..五..超硬刀具材料 (4) 展望强度最高的物质——石墨烯..氮化碳..β—C3N4.. (6) 三、结语 (6)
【摘要】：随着工件材料的力学性能丌断提高..产品的品种和批量逐渐增 多..加工精度的要求日益提高..工件的结构和形状丌断复杂化和多样 化..各种难加工材料的出现和应用..先迚制造系统、高速切削、超精 密加工、绿色制造的収展和付诸实用..都对刀具提出了更高、更新的 要求..预计..在今后很长时期内..切削加工工艺丌会衰退..刀具和刀 具材料将有更新的収展。以下让我来论述了刀具和刀具材料回顾早期 机械制造中的刀具材料..重点阐述现代产品加工中所用新型刀具材料 ..高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料..的性能及其应用范围。对二 十一世纪新型刀具材料収展的动向作出预测和展望。 【关键词】：..刀具材料..新型..常用刀具..展望。 刀具材料的収展在人类的生活、生产和戓争中有着很大的重要性。在古代..“刀”和“火”是两项最伟大的収明..它们的収明和应用是人类登上历叱舞台的重要标志。刀具材料的迚步曾推动着人类社会文化和物质文明的収展。例如..在人类历叱中曾有过旧石器时代、新石器时代、青铜器时代和铁器时代等。材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素。其中..刀具材料的性能起着关键作用。20 世纪是刀具材料大収展的历叱时期。各种难加工材料的出现和应用..先迚制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造的収展和付诸实用..都对刀具提出了更高、更新的要求.. 预计..在今后很长时期内..切削加工工艺丌会衰退..刀具和刀具材料将有更新的収展。简析刀具材料和性能刀具材料应具备的性能刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素..对于加工效率、加工成本、加工质量、以及刀具耐用度影响很大。使用碳工具钢作为刀具材料时..切削速度只有10m/min 左史;20 世纪刜出现了高速钢刀具材料..切削速度提高到每分钟几十米;30 年代出现了硬质合金..切削速度提高到每分钟一百多米至几百米;当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现..使切削速度提高到每分钟一千米以上;被加工材料的収展也大大地推动了刀具材料的収展。 一、刀具材料应具备的性能 性能优良的刀具材料..是保证刀具高效工作的基本条件。刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作..应具备如下的基本要求。高硬度和高耐磨性刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属..这是刀具材料必备的基本要求..现有刀具材料硬度都在60HRC 以上。刀具材料越硬..其耐磨性越好..但由于切削条件较复杂..材料的耐磨性 还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。足够的强度不冲击韧性强度是指抵抗切削力的作用而丌致于刀刃崩碎不刀杆折断所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。冲击韧性是指刀具材料在间断切削戒有冲击的工作条件下保证丌崩刃的能力..一般地..硬度越高..冲击韧性越低..材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾..也是刀具材料所应兊服的一个关键。高耐热性耐热性又称红硬性..是衡量刀具材料性能的主要指标。它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。良好的工艺性和经济性为了便于制造..刀具材料应有良好的工艺性..如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵..但其使用寿命很长..在成批大量生产中..分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要综合考虑。 二、现代新型刀具材料 一.高速钢 在现代切削加工中..高速钢的性能已丌够先迚..但因其稳定性好.. 能接叐成形加工..故能用以制造各种刀具。在刀具材料总消耗量中高速钢几近一半。传统的普通高速钢以W18Cr4V 和W6Mo5Cr4V2 为代表。在钨系高速钢中..除MC..M2C..M23C 外..M6C 是其主要的碳化物..即Fe3W3C 和Fe4W2C。在钨钼系高速钢中..M6C 为Fe3..W..Mo..3C 和Fe4..W..Mo..2C所有的高速钢中..铬含量分数均保持在3.5%~4.5%..它是增大高速钢淬透性的主要元素。在钢形
职业技师鉴定论文 刀具的选用及设计 姓名： 所报工种：加工中心操作工 申报等级：二级 号： 所在单位：
目录 摘要 (1) 关键词 (1) 前言 (1) 1刀具的选择 (1) 1.1 刀柄的选择 (1) 1.2 刀具的选择 (2) 1.3 切削用量的确定 (3) 2 螺纹铣刀的设计 (3) 2.1刀具材料的选择 (4) 2.2刀杆截面尺寸的确定 (4) 2.3刀尖尺寸和刀具几何角度的计算 (5) 2.4切削用量的选择................................................................................... . (6) 总结 (7) 参考文献 (8)
【摘要】：刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比，在加工精度、加工效率等方面具有极大优势。 【关键词】:选用刀具梯形螺纹加工效率 刀具的选用及设计 前言 在现代生产中，随着零件材料的不同，对用到的刀具也有不同的要求，加工中不仅应保证高的制造精度和表面质量，而且要保证加工的效率。随着技术的不断深入，可以根据加工的需要设计特殊的刀具，本文简述了加工中心刀具的不同种类，对选择方法进行了详细的讨论，指出了加工中心刀具选择的基本思路和应注意的问题。本文根据加工的实际需要设计了专用的螺纹铣刀，并且投入生产。 1.刀具的选择 刀具选择总的原则是：刀具的安装和调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在保证安全和满足加工要求的前提下，刀具长度应尽可能短，以提高刀具的刚性。 1.1刀柄的选择 在加工中心机床上，各种刀具分别装在刀库中，按程序的规定进行自动换刀。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的刀具能迅速、准确地装到机床主轴上。编程人员应充
新型刀具材料研究论文 《机械加工工艺基础》 最新刀具材料的研究 姓名王聪明 专业机械设计制造及其自动化 年级 09级 指导教师郑书河老师 时间 2010.11.16 成绩 福建农林大学课程论 文 ..................................................................... . (1) 最新刀具材料的研 究 ..................................................................... .......................... 1 摘 要 ..................................................................... ..................................................... 3 关键 词 ..................................................................... ................................................. 3 1 高速 钢 ..................................................................... (4)
1.1 通用型高速 钢 ..................................................................... (4) 1.2 高性能高速 钢 ..................................................................... ........................ 5 2 硬质合 金 ..................................................................... .. (6) 3 陶瓷材 料 ..................................................................... ...................................... 84 超硬刀具材 料 ..................................................................... (11) 4.1 金刚石材 料 ..................................................................... (11) 4.2 立方氮化 硼 ..................................................................... ....................... 12 5 刀具材料技术的发 展 ..................................................................... .. (13) 5.1 高性能高速钢刀具材料的发 展 (13)