硬质合金刀具材料基础知识
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文章来源：中国刀具信息网添加人：阿刀添加时间：2011-01-31
硬质合金是使用最广泛的一类高速加工（HSM）刀具材料，此类材料是通过粉末冶金工艺生产的，由硬质碳化物（通常为碳化钨WC）颗粒和质地较软的金属结合剂组成。目前，有数百种不同成分的WC基硬质合金，它们中大部分都采用钴（Co）作为结合剂，镍（Ni）和铬（Cr）也是常用的结合剂元素，另外还可以添加其他一些合金元素。为什么有如此之多的硬质合金牌号？刀具制造商如何为某种特定的切削加工选择正确的刀具材料？为了回答这些问题，首先让我们了解一下使硬质合金成为一种理想刀具材料的各种特性。
硬度与韧性
WC-Co硬质合金在兼具硬度和韧性方面具有独到优势。碳化钨（WC）本身具有很高的硬度（超过刚玉或氧化铝），而且在工作温度升高时其硬度也很少下降。但是，它缺乏足够的韧性，而这对于切削刀具是必不可少的性能。为了利用碳化钨的高硬度，并改善其韧性，人们利用金属结合剂将碳化钨结合在一起，从而使这种材料既具有远远超过高速钢的硬度，同时又能够承受在大多数切削加工中的切削力。此外，它还能承受高速加工所产生的切削高温。如今，几乎所有的WC-Co刀具和刀片都采用了涂层，因此，基体材料的作用似乎显得不太重要了。但实际上，正是WC-Co材料的高弹性系数（衡量刚度的指标，WC-Co的室温弹性系数约为高速钢的三倍）为涂层提供了不变形的基底。WC-Co基体还能提供所需要的韧性。这些性能都是WC-Co材料的基本特性，但也可以在生产硬质合金粉体时，通过调整材料成分和微观结构而定制材料性能。因此，刀具性能与特定加工的适配性在很大程度上取决于最初的制粉工艺。
制粉工艺
碳化钨粉是通过对钨（W）粉进行渗碳处理而获得的。碳化钨粉的特性（尤其是其粒度）主要取决于原料钨粉的粒度以及渗碳的温度和时间。化学控制也至关重要，碳含量必须保持恒定（接近重量比为6.13％的理论配比值）。为了通过后续工序来控制粉体粒度，可以在渗碳处理之前添加少量的钒和/或铬。不同的下游工艺条件和不同的最终加工用途需要采用特定的碳化钨粒度、碳含量、钒含量和铬含量的组合，通过这些组合的变化，可以产生各种不同的碳化钨粉。例如，碳化钨粉生产商ATI Alldyne公司共生产23种标准牌号的碳化钨粉，而根据用户要求定制的碳化钨粉品种可达标准牌号碳化钨粉的5倍以上。
在将碳化钨粉与金属结合剂一起进行混合碾磨以生产某种牌号硬质合金粉料时，可以采用各种不同的组合方式。最常用的钴含量为3%－25%（重量比），而在需要增强刀具抗腐蚀性的情况下，则需要加入镍和铬。此外，还可以通过添加其他合金成分，进一步改良金属结合剂。例如，在WC-Co硬质合金中添加钌，可在不降低其硬度的前提下显著提高其韧性。增加结合剂的含量也可以提高硬质合金的韧性，但却会降低其硬度。
减小碳化钨颗粒的尺寸可以提高材料的硬度，但在烧结工艺中，碳化钨的粒度必须保持不变。烧结时，碳化钨颗粒通过溶解再析出的过程结合和长大。在实际烧结过程中，为了形成
一种完全密实的材料，金属结合剂要变成液态（称为液相烧结）。通过添加其他过渡金属碳化物，包括碳化钒（VC）、碳化铬（Cr3C2）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）和碳化铌（NbC），可以控制碳化钨颗粒的长大速度。这些金属碳化物通常是在将碳化钨粉与金属结合剂一起进行混合碾磨时加入，尽管碳化钒和碳化铬也可以在对碳化钨粉进行渗碳时形成。
利用回收的废旧硬质合金材料也可以生产牌号碳化钨粉料。废旧硬质合金的回收和再利用在硬质合金行业已有很长历史，是该行业整个经济链的一个重要组成部分，它有助于降低材料成本、节约自然资源和避免对废弃材料进行无害化处置。废旧硬质合金一般可通过APT （仲钨酸铵）工艺、锌回收工艺或通过粉碎后进行再利用。这些“再生”碳化钨粉通常具有更好的、可预测的致密性，因为其表面积比直接通过钨渗碳工艺制成的碳化钨粉更小。
碳化钨粉与金属结合剂混合碾磨的加工条件也是至关重要的工艺参数。两种最常用的碾磨技术是球磨和超微碾磨。这两种工艺都能使碾磨的粉料均匀混合，并能减小颗粒尺寸。为使以后压制的工件具有足够的强度，能保持工件形状，并使操作者或机械手能拿起工件进行操作，在碾磨时通常还需要添加一种有机结合剂。这种结合剂的化学成分可以影响压制成工件的密度和强度。为了有利于操作，最好添加高强度的结合剂，但这样会导致压制密度较低，并可能会产生硬块，造成在最后成品中存在缺陷。
完成碾磨后，通常会对粉料进行喷雾干燥，产生由有机结合剂凝聚在一起的自由流动团块。通过调整有机结合剂的成分，可以根据需要定制这些团块的流动性和装料密度。通过筛选出较粗或较细的颗粒，还可以进一步定制团块的粒度分布，以确保其在装入模腔时具有良好的流动性。
工件制造
硬质合金工件可采用多种工艺方法成型。根据工件的尺寸、形状复杂水平和生产批量，大部分切削刀片都是采用顶压和底压式刚性模具模压成型。在每一次压制时，为了保持工件重量和尺寸的一致性，必须保证流入模腔的粉料量（质量和体积）都完全相同。粉料的流动性主要通过团块的尺寸分布和有机结合剂的特性来控制。通过在装入模腔的粉料上施加10－80ksi（千磅/平方英尺）的成型压力，就可以形成模压工件（或称“坯件”）。
即便在极高的成型压力下，坚硬的碳化钨颗粒也不会变形或破碎，而有机结合剂却被压入碳化钨颗粒之间的缝隙之中，从而起到固定颗粒位置的作用。压力越高，碳化钨颗粒的结合就越紧密，工件的压制密度就越大。牌号硬质合金粉料的模压特性可能各不相同，取决于金属结合剂的含量、碳化钨颗粒的尺寸和形状、形成团块的程度，以及有机结合剂的成分和添加量。为了提供有关牌号硬质合金粉料压制特性的量化信息，通常由粉料生产商来设计构建模压密度与成型压力的对应关系。这种信息可确保提供的粉料与刀具制造商的模压工艺协调一致。
大尺寸硬质合金工件或具有高长宽比的硬质合金工件（如立铣刀和钻头的刀杆）通常采用在一个柔性料袋中均衡压制牌号硬质合金粉料来制造。虽然均衡压制法的生产周期比模压法要长一些，但刀具的制造成本较低，因此该方法更适合小批量生产。
这种工艺方法是将粉料装入料袋中，并将袋口密封，然后将装满粉料的料袋置于一个腔室中，通过液压装置施加30－60ksi的压力进行压制。压制成的工件通常要在烧结之前加工成特定的几何形状。料袋的尺寸被加大，以适应压紧过程中的工件收缩，并为磨削加工提供足够的余量。由于工件在压制成型后要进行加工，因此对装料一致性的要求不像模压法那样严格，但是，仍然希望能保证每一次装入料袋的粉料量相同。如果粉料的装料密度过小，就可能导致装入料袋的粉料不足，从而造成工件尺寸偏小而不得不报废。如果粉料的装料密度过大，装入料袋的粉料过多，工件在压制成型后就需要加工去除更多的粉料。尽管去除的多余粉料和报废的工件都可以回收再用，但这样做毕竟会降低生产效率。
硬质合金工件还可以利用挤出模或注射模进行成型加工。挤出成型工艺更适合轴对称形状
工件的大批量生产，而注射成型工艺通常用于复杂形状工件的大批量生产。在这两种成型工艺中，牌号硬质合金粉末悬浮在有机结合剂中，结合剂赋予硬质合金混合料像牙膏那样的均匀一致性。然后，混合料或者通过一个孔被挤出成型，或者被注入一个模腔中成型。牌号硬质合金粉料的特性决定了混合料中粉末与结合剂的最佳比例，并对混合料通过挤出孔或注入模腔的流动性具有重要影响。
当工件通过模压法、均衡压制法、挤出模或注射模成型法成型后，在最终烧结阶段之前，需要从工件中去除有机结合剂。烧结可以去除工件中的孔隙，使其变得完全（或基本上）密实。在烧结时，压制成型的工件中的金属结合剂变成液体，但在毛细作用力和颗粒联系的共同作用下，工件仍然能够保持其形状。
在烧结后，工件的几何形状保持不变，但尺寸会缩小。为了在烧结后得到所要求的工件尺寸，在设计刀具时就需要考虑其收缩率。在设计用于制造每种刀具的牌号硬质合金粉料时，都必须保证其在适当压力下压紧时具有正确的收缩率。
几乎在所有情况下，都需要对烧结后的工件进行烧结后处理。对切削刀具最基本的处理方式是刃磨切削刃。许多刀具在烧结后还需要对其几何形状和尺寸进行磨削加工。有些刀具需要磨削顶部和底部；另一些刀具则需要进行外周磨削（需要或无需刃磨切削刃）。磨削产生的所有硬质合金磨屑都可以回收再利用。
工件涂层
在许多情况下，成品工件需要进行涂层。涂层能够提供润滑性和增加硬度，还能为基体提供扩散屏障，使其暴露于高温下时可防止氧化。硬质合金基体对于涂层的性能至关重要。除了定制基体粉料的主要特性以外，还可以通过化学选择和改变烧结方法定制基体的表面特性。通过钴的迁移，可在刀片表面最外层20－30μm厚度内富集相对于工件其余部位更多的钴，从而赋予基体表层更好的强韧性，使其具有较强的抗变形能力。
刀具制造商基于自己的制造工艺（如脱蜡方法、加热速度、烧结时间、温度和渗碳电压），可能会对使用的牌号硬质合金粉料提出一些特殊要求。有些刀具制造商可能是在真空炉中烧结工件，而另一些刀具制造商则可能使用热等静压（HIP）烧结炉（它是在工艺循环临近结束时才对工件加压，以消除任何残留孔隙）。在真空炉中烧结的工件可能还需要通过另外的工序进行热等静压处理，以提高工件密度。有些刀具制造商可能会采用较高的真空烧结温度，以提高具有较低钴含量混合料的烧结密度，但这种方法可能会使其显微结构变得粗大。为了保持细小的晶粒尺寸，可以选用碳化钨颗粒尺寸较小的粉料。为了与特定的生产设备相匹配，脱蜡条件和渗碳电压对硬质合金粉料中碳含量的高低也有不同的要求。
所有这些因素都会对烧结出的硬质合金刀具的显微结构和材料性能产生至关重要的影响，因此，在刀具制造商与粉料提供商之间需要进行密切的沟通，以确保根据刀具制造商的生产工艺定制牌号硬质合金粉料。因此，有数百种不同的硬质合金粉料牌号也就不足为奇了。例如，ATI Alldyne公司生产的不同粉料牌号就超过600种，其中每一种牌号都是针对目标用户和特定用途而专门设计的。
牌号分类
不同种类的碳化钨粉、混合料成分和金属结合剂含量、晶粒长大抑制剂的类型和用量等的组合变化，构成了形形色色的硬质合金牌号。这些参数将决定硬质合金的显微结构及其特性。某些特定的性能组合已成为一些特定加工用途的首选，从而使对多种硬质合金牌号进行分类具有了意义。
两种最常用的、面向加工用途的硬质合金分类体系分别为C牌号体系和ISO牌号体系。尽管这两种体系都不能完全反映影响硬质合金牌号选择的材料特性，但它们提供了一个探讨的起点。对于每种分类法，许多制造商都有它们自己的特殊牌号，由此产生了形形色色、五花八门的各种硬质合金牌号
硬质合金牌号还可以按照成分来分类。碳化钨（WC）牌号可分为三种基本类型：单纯型、微晶型和合金型。单纯型牌号主要由碳化钨和钴结合剂构成，但其中也可能含有少量晶粒长大抑制剂。微晶型牌号由碳化钨和添加了几千分之一碳化钒（VC）和（或）碳化铬（Cr3C2）的钴结合剂构成，其晶粒尺寸可达到1μm以下。合金型牌号则是由碳化钨和含有百分之几碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）和碳化铌（NbC）的钴结合剂构成，这些添加物又称为立方碳化物，因为其烧结后的显微结构呈现出不均匀的三相结构。
（1）单纯型硬质合金牌号
用于金属切削加工的此类牌号通常含有3％－12％的钴（重量比）。碳化钨晶粒的尺寸范围通常在1－8μm之间。与其他牌号一样，减小碳化钨的粒度可以提高其硬度和横向断裂强度（TRS），但会降低其韧性。单纯型牌号的硬度通常在HRA89－93.5之间；横向断裂强度通常在175－350ksi之间。此类牌号的粉料中可能含有大量回收再用的原料。
单纯型牌号在C牌号体系中可分为C1－C4，在ISO牌号体系中可按K、N、S和H牌号系列进行分类。具有中间特性的单纯型牌号可以归类为通用牌号（如C2或K20），可用于车削、铣削、刨削和镗削加工；晶粒尺寸较小或钴含量较低、硬度较高的牌号可以归类为精加工牌号（如C4或K01）；晶粒尺寸较大或钴含量较高、韧性较好的牌号可以归类为粗加工牌号（如C1或K30）。
用单纯型牌号制造的刀具可用于切削加工铸铁、200和300系列不锈钢、铝和其他有色金属、高温合金和淬硬钢。此类牌号还能应用于非金属切削领域（如作为岩石和地质钻探工具），这些牌号的晶粒尺寸范围在1.5－10μm（或更大），钴含量为6％－16％。单纯型硬质合金牌号的另一种非金属切削类用途是制造模具和冲头，这些牌号通常具有中等大小的晶粒尺寸，钴含量为16％－30％。
（2）微晶型硬质合金牌号
此类牌号通常含有6％－15％的钴。在液相烧结时，添加的碳化钒和（或）碳化铬可以控制晶粒长大，从而获得粒度小于1μm的细晶粒结构。这种微细晶粒牌号具有非常高的硬度和500ksi以上的横向断裂强度。高强度与足够的韧性相结合，使此类牌号的刀具可以采用更大的正前角，从而能通过切削而不是推挤金属材料来减小切削力和产生较薄的切屑。
通过在牌号硬质合金粉料的生产中对各种原材料进行严格的品质鉴定，以及对烧结工艺条件实施严格的控制，防止在材料显微结构中形成非正常的大晶粒，就能获得适当的材料性能。为了保持晶粒尺寸细小且均匀一致，只有在能对原料和回收工艺进行全面控制，以及实施广泛质量检测的情况下，才能使用回收的再生粉料。
微晶型牌号可在ISO牌号体系中可按M牌号系列进行分类，除此以外，在C牌号体系和ISO牌号体系中的其他分类方法与单纯型牌号相同。微晶牌号可用于制造切削较软工件材料的刀具，因为这种刀具的表面可以加工得非常光滑，并能保持极其锋利的切削刃。
微晶牌号刀具还能用于加工镍基超级合金，因为这种刀具能够承受高达1200℃的切削温度。对于高温合金和其他特殊材料的加工，采用微晶牌号刀具和含钌的单纯牌号刀具，能够同时提高其耐磨性、抗变形能力和韧性。微晶牌号还适合制造会产生剪切应力的旋转刀具（如钻头）。有一种钻头采用复合牌号的硬质合金制造，在同一支钻头的特定部位，材料中的钴含量各不相同，从而根据加工需要优化了钻头的硬度和韧性。
（3）合金型硬质合金牌号
此类牌号主要用于切削加工钢件，其钴含量通常为5％－10％，晶粒尺寸范围为0.8－2μm。通过添加4％－25％的碳化钛（TiC），可以减小碳化钨（WC）扩散到钢屑表面的倾向。通过添加不超过25％的碳化钽（TaC）和碳化铌（NbC），可以改善刀具的强度、抗月牙洼磨损能力和耐热冲击性。添加此类立方碳化物还能提高刀具的红硬性，在重载切削或切削刃会产生高温的其他加工中，有助于避免刀具发生热变形。此外，碳化钛在烧结过程中能提供成
核位置，改善立方碳化物在工件中的分布均匀性。
一般来说，合金型硬质合金牌号的硬度范围为HRA91－94，横向断裂强度为150－300ksi。与单纯型牌号相比，合金型牌号的耐磨料磨损性能较差，且强度较低，但其耐粘结磨损的性能更好。合金型牌号在C牌号体系中可分为C5－C8，在ISO牌号体系中可按P和M牌号系列进行分类。具有中间特性的合金型牌号可以归类为通用牌号（如C6或P30），可用于车削、攻丝、刨削和铣削加工。硬度最高的牌号可以归类为精加工牌号（如C8和P01），用于精车和镗削加工。这些牌号通常具有较小的晶粒尺寸和较低的钴含量，以获得所需要的硬度和耐磨性。不过，通过添加较多的立方碳化物也能获得类似的材料特性。韧性最好的牌号可以归类为粗加工牌号（如C5或P50）。这些牌号通常具有中等大小的粒度和高钴含量，立方碳化物的添加量也较少，以通过抑制裂纹扩展而获得所需要的韧性。在断续车削加工中，通过采用上述刀具表面具有较高钴含量的富钴牌号，还可以进一步提高切削性能。
碳化钛含量较低的合金型牌号用于切削加工不锈钢和可锻铸铁，但也可用于加工有色金属（如镍基超级合金）。这些牌号的晶粒尺寸通常小于1μm，钴含量为8％－12％。硬度较高的牌号（如M10）可用于车削加工可锻铸铁；而韧性较好的牌号（如M40）可用于铣削和刨削钢件，或者用于车削不锈钢或超级合金。
合金型硬质合金牌号还能用于非金属切削类用途，主要用于制造耐磨零件。这些牌号的粒度通常为1.2－2μm，钴含量为7％－10％。在生产这些牌号时，通常会加入很大比例的回收原料，从而在耐磨零件的应用中获得较高的成本效益。耐磨零件需要具有很好的耐腐蚀性和较高的硬度，在生产此类牌号时，可以通过添加镍和碳化铬来获得这些性能。
为了满足刀具制造商在技术性和经济性上的双重要求，硬质合金粉料是关键要素。针对刀具制造商的加工设备和工艺参数而设计的粉料可确保成品工件的性能，并导致出现了数百种硬质合金牌号。硬质合金材料可循环利用的特点以及可直接与粉料提供商合作的能力，使刀具制造商能够有效控制其产品质量和材料成本。
硬质合金刀具材料基础知识 文章来源：中国刀具信息网添加人：阿刀 硬质合金是使用最广泛的一类高速加工（HSM）刀具材料，此类材料是通过粉末冶金工艺生产的，由硬质碳化物（通常为碳化钨WC）颗粒和质地较软的金属结合剂组成。目前，有数百种不同成分的WC基硬质合金，它们中大部分都采用钴（Co）作为结合剂，镍（Ni）和铬（Cr）也是常用的结合剂元素，另外还可以添加其他一些合金元素。为什么有如此之多的硬质合金牌号？刀具制造商如何为某种特定的切削加工选择正确的刀具材料？为了回答这些问题，首先让我们了解一下使硬质合金成为一种理想刀具材料的各种特性。 硬度与韧性 WC-Co硬质合金在兼具硬度和韧性方面具有独到优势。碳化钨（WC）本身具有很高的硬度（超过刚玉或氧化铝），而且在工作温度升高时其硬度也很少下降。但是，它缺乏足够的韧性，而这对于切削刀具是必不可少的性能。为了利用碳化钨的高硬度，并改善其韧性，人们利用金属结合剂将碳化钨结合在一起，从而使这种材料既具有远远超过高速钢的硬度，同时又能够承受在大多数切削加工中的切削力。此外，它还能承受高速加工所产生的切削高温。 如今，几乎所有的WC-Co刀具和刀片都采用了涂层，因此，基体材料的作用似乎显得不太重要了。但实际上，正是WC-Co材料的高弹性系数（衡量刚度的指标，WC-Co的室温弹性系数约为高速钢的三倍）为涂层提供了不变形的基底。WC-Co基体还能提供所需要的韧性。这些性能都是WC-Co材料的基本特性，但也可以在生产硬质合金粉体时，通过调整材料成分和微观结构而定制材料性能。因此，刀具性能与特定加工的适配性在很大程度上取决于最初的制粉工艺。 制粉工艺 碳化钨粉是通过对钨（W）粉进行渗碳处理而获得的。碳化钨粉的特性（尤其是其粒度）主要取决于原料钨粉的粒度以及渗碳的温度和时间。化学控制也至关重要，碳含量必须保持恒定（接近重量比为6.13％的理论配比值）。为了通过后续工序来控制粉体粒度，可以在渗碳处理之前添加少量的钒和/或铬。不同的下游工艺条件和不同的最终加工用途需要采用特定的碳化钨粒度、碳含量、钒含量和铬含量的组合，通过这些组合的变化，可以产生各种不同的碳化钨粉。例如，碳化钨粉生产商ATI Alldyne公司共生产23种标准牌号的碳化钨粉，而根据用户要求定制的碳化钨粉品种可达标准牌号碳化钨粉的5倍以上。 在将碳化钨粉与金属结合剂一起进行混合碾磨以生产某种牌号硬质合金粉料时，可以采用各种不同的组合方式。最常用的钴含量为3%－25%（重量比），而在需要增强刀具抗腐蚀性的情况下，则需要加入镍和铬。此外，还可以通过添加其他合金成分，进一步改良金属结合剂。例如，在
●硬质合金车刀合理前角、后角的参考值 (1)前角的选择 增大前角，可减小切削变形，从而减小切削力、切削热，降低切削功率的消耗，还可以抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高加工质量。但增大前角，会使楔角减小、切削刃与刀头强度降低，容易造成崩刃，还会使刀头的散热面积和容热体积减小，使切削区局部温度上升，易造成刀具的磨损，刀具耐用度下降。 选择合理的前角时，在刀具强度允许的情况下，应尽可能取较大的值，具体选择原则如下： 1)加工塑性材料时，为减小切削变形，降低切削力和和切削温度，应选较大的前角，加工脆性材料时，为增加刃口强度，应取较小的前角。工件的强度低，硬度低，应选较大的前角，反之，应取较小的前角。用硬质合金刀具切削特硬材料或高强度钢时，应取负前角。 2)刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较高时，应取较大的前角。如高速钢刀具的前角比硬质合金刀具的前角要大；陶瓷刀具的韧性差，其前角应更小。 3)粗加工、断续切削时，为提高切削刃的强度，应选用较小的前角。精加工时，为使刀具锋利，提高表面加工质量，应选用较大的前角。当机床的功率不足或工艺系统的刚度较低时，应取较大的前角。对于成形刀具和在数控机床、自动线上不宜频繁更换的刀具，为了保证工作的稳定性和刀具耐用度，应选较小的前角或零度前角。 (2)后角的选择 增大后角，可减小刀具后刀面与已加工表面间的摩擦，减小磨损，还可使切削刃钝圆半径减小，提高刃口锋利程度，改善表面加工质量。但后角过大，将削弱切削刃的强度，减小散热体积使散热条件恶化，降低刀具耐用度。实验证明，合理的后角主要取决于切削厚度。其选择原则如下： 1)工件的强度、硬度较高时，为增加切削刃的强度，应选较小后角。工件材料的塑性、韧性较大时，为减小刀具后刀面的摩擦，可取较大的后角。加工脆性材料时，切削力集中在刃口附近，应取较小的后角。 2)粗加工或断续切削时，为了强化切削刃，应选较小的后角。精加工或连续切削时，刀具的磨损主要发生在刀具后刀面，应选用较大的后角。 3)当工艺系统刚性较差，容易出现振动时，应适当减小后角。在一般条件下，为了提高刀具耐用度，可增大后角，但为了降低重磨费用，对重磨刀具可适当减小后角。 为了使制造、刃磨方便，一般副后角等于主后角。下表1给出了硬质合金车刀合理后角的参考值。 表1 硬质合金车刀合理前角、后角的参考值
机械加工培训教材 技术篇 机械加工基础知识 2011年8 月 第一部分：机械加工基础知识
一、机床 （一）机床概论 机床是工件加工的工作母机? 一个工件或零件从原始的毛胚状态加工成所需的形状和尺寸,都需在机床上完成. 从加工的对象来分类，机床可以分为： ?金属加工机床 ?木材加工机床 ?石材加工机床等等…. 机械加工的对象大多为金属材料，所以,我们以下涉及的机床只针对金属加工机床. 金属加工机床分类： ?锻压机床---通过压力使工件产生塑形变形，例如：压力机、弯板机、剪板机等等。 ?特种机床---通过特种办法加工工件，例如：电火花机床、线切割机床、激光切割机床、水压切割机床等等。 ?金属切削机床---采用刀具、砂轮等工具，除去工件上多余的材料，将其加工成所需的形状和尺寸的机床，主要包括： 车床:工件与主轴一起旋转,刀具作轴向与径向进给运动.主要用于旋转工件、 盘类零件、轴类零件的加工.车床的分类如下： 根据主轴中心线的方向：卧式车床，立式车床. 根据车床的大小：仪表车床、小型车床、普通车床、大型车床。 根据控制方式：普通（手动）车床、简易数控车床、全功能数控车床 根据控制轴数：普通（手动）车床与数控车床（X、Z轴）、车铣中心（X、Z、C 轴）、复合车铣中心（X、Y、Z、C轴） 根据主轴及刀塔数量：单主轴、双主轴、双刀塔车床。 铣____ 床L刀具旋转，工件与工作台一起作轴向运动。主要用于方型及箱体零件加 工。铣床的分类如下： 根据主轴中心线的方向：卧式铣床，立式铣床. 根据控制方式：普通（手动）铣床、数控铣床 根据控制轴数：普通铣床（X、Y、Z轴）、4轴数控铣床（X、丫、Z、A轴）、5 轴数控铣床（X、丫 Z、A、B轴） 根据主轴数量：双主轴铣床。 镗（铣）床：刀具旋转，工件与工作台一起作轴向运动。主要用于铣削与镗孔。一般为卧式。镗床分类如下： 根据镗床大小：台式镗床、大型落地镗铣床。 根据控制方式：普通（手动）镗床、坐标镗床、数控镗床 根据控制轴数：普通镗床（X、丫Z、B轴）、带W tt的数控镗床（W X、丫、Z、B轴）、带平园盘的数控镗床（W X、丫、Z、B、U轴） 钻床L钻孔用机床。有台式、摇背钻之分，也有数控钻床。 攻丝机床：攻丝用机床。一般钻床也有攻丝功能。 加工中心：带刀库及自动换刀系统的数控铣床或镗床。有钻削中心、立式加工中心、卧式加工中心、卧式镗铣加工中心、龙门加工中心、五面体加工中心、落地镗铣加工中
刀具基础知识 一、刀具材料 1、刀具材料的要求 （1）、硬度。刀具材料的硬度应高于工件材料的硬度 （2）、耐磨性 （3）、足够的强度和韧性 （4）、较高的耐热性。通常用红硬性来表示，指在高温下保持上述性能的能力。 （5）、磨削性 2、常用刀具材料 （1）、工具钢：T10A、9SiGr、GCr15。主要用于制造低速刀具，目前已很少使用。 （2）、高速钢 高速钢是一种含钨、铬、钼、钒等合金较多的工具钢，其红硬性较普通工具钢高，允许切削速度也要高两倍以上，因此称为高速钢。 高速钢的硬度、耐磨性、红硬性虽不及硬质合金，但其制造刀具的刃口的强度和韧性较硬质合金高，能承受较大的冲击载荷。 ①、普通高速钢W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 硬度为HRC62~65 ②、高性能高速钢 铝高速钢W6Mo5Cr4V2 Al 硬度为HRC68~69 钴高速钢110W1.5Mo9.5Cr4VCo8 可用于制造复杂刀具 W的作用：W和Fe、Cr一起与C形成高硬度的碳化物，可以提高纲的耐磨性 Mo的作用：与W基本相同，并能减少钢的碳化物的不均匀性，细化碳化物颗粒，增加钢对机械能的吸收能力。 为了增加热硬性，添加Co、Al等元素 为了提高耐磨性，可适当增加V量，但随着V量的增加，可磨性变得越来越差。 （3）、硬质合金 硬质合金是高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC）的粉末，用Co、Mo、Ni等作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。其中高温碳化物的含量超 过高速钢，硬度可达HRC74~81，允许切削温度可达800~1000℃，允许切 削速度可比高速钢高十几倍，并能切削工具钢无法切削的难加工
材料。但其抗弯强度和冲击刃性较高速钢低的多，刃口也不易磨得很锋利。 硬质合金的类别主要有： ①、YG 钨钴类硬质合金（WC-Co ）（K 类） 钨钴类硬质合金的抗弯强度、韧性、磨削性、导热性较好，主要用 于加工脆性材料（如铸铁）、有色金属及其合金 YG3X YG3（K01、K05） YG6（K15、K20） YG8（K30） 含Co 量 ②、YT 钨钛钴硬质合金（WC-TiC-Co ）（P 类） 钨钛钴硬质合金由于加入了碳化钛（TiC ），使其耐磨性提高但抗弯 强度、磨削性、导热性下降，主要用于高速切削一般钢材。 YT30（P01） YT15（P10） YT14（P20） YT5（P30） 含TiC 量 ③、涂层硬质合金 在韧性较好的硬质合金表面上涂覆一层5~12μm ，硬度和耐磨性很 高的物质，如（TiC 、TiN ），使得硬质合金既有高硬度和耐磨性表面，又 有坚韧的基体。 涂层可提高硬质合金的耐磨性，减少工件和刀具表面的摩擦系数， 减少切削力，降低切削温度，从而能提高切削速度而不降低刀具耐用度。 （4）、陶瓷刀具 陶瓷刀具主要用Al2O3，加微量添加剂经冷压烧结而成，其硬度、 耐磨性、红硬性均较硬质合金高，能在1200℃高温下切削，可采用比硬 质合金高几倍的切削速度， 可获得较高的工件表面粗糙度和尺寸稳定性，
焊接刀、焊接刀片：A1型：A116、A118、A120、A122、A125、A130、A136、A140等 A2型：A216 A220 A225等 A3型：A315 A320 A325 A330 A340等 A4型：A416 A420 A425 A430等 B2型：B214 B216 B220 B225等 C1型：C116 C120 C122 C125等 C3型：C304 C305 C306 C308 C310 C312 C316等 C4型：420 C425 C430 C435等 D2型：D216 D220 D224 D226 D228 D230等 E3型：E325 E330等 F2型：F216 F216A F220 F230 F230A等 机夹刀片主要型号： 3A型：31305A 31605A等 3C型：31303C 31603C等 3D型：31303D 31603D 31903D等 3V型：31305V 31310V 31320V 31605V 31610V 31620V等 C-H型：C1610H6 C1610H6Z C1910H6 C1910H6Z等 T3A型：T31305A T31605A T31905A等 T3F型：T31305F T31605F T31905F等 T3V型：T31305V T31310V T31605V T31610V T31910V等 4A型：41305A 41315A 41605A 41905A等 4F型：41305F 41605F 41905F等 4H型：41305H 41605H 41905H 41910H 42210H8 42510H8等 4V型：41305V 41310V 41605V 41610V 41620V等 铣刀片主要型号： 3-0型：313100 316100等 3-8型：313058 313108等 3-11型：3100511 3130511 3131011等 4-0型：413050 413100 416050 416100 419100 419200等 4-8型413058 416058 416108 416158 419108等 4-11型：4130511 4131011 4160511 4161011 4161511 4191011等 G3-0型：G307050 G310050 G313050 G316050等
机械加工工艺基础知识点 0总体要求 掌握常用量具的正确使用、维护及保养，了解机械零件几何精度的国家标准，理解极限与配合、形状和位置公差的含义及标注方法；金属切削和刀具的一般知识、常用夹具知识；能正确选用常用金属材料，了解一般机械加工的工艺路线与热处理工序。 一、机械零件的精度 1.了解极限与配合的术语、定义和相关标准。理解配合制、公差等级及配合种类。掌握极限尺寸、偏差、公差的简单计算和配合性质的判断。 1.1基本术语：尺寸、基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸、尺寸偏差、上偏差、下偏差、（尺寸）公差、标准公差及等级（20个公差等级，IT01精度最高；IT18最低）、公差带位置（基本偏差，了解孔、轴各28个基本偏差代号）。 1.2配合制： （1）基孔制、基轴制；配合制选用；会区分孔、轴基本偏差代号。 （2）了解配合制的选用方法。 （3）配合类型：间隙、过渡、过盈配合 （4）会根据给定的孔、轴配合制或尺寸公差带，判断配合类型。 1.3公差与配合的标注 （1）零件尺寸标注 （2）配合尺寸标注 2.了解形状、位置公差、表面粗糙度的基本概念。理解形位公差及公差带。 2.1几何公差概念： 1）形状公差：直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度。 2）位置公差：位置度、同心度、同轴度。作用：控制形状、位置、方向误差。3）方向公差：平行度、垂直度、倾斜度、线轮廓度、面轮廓度。 4）跳动公差：圆跳动、全跳动。
2.2几何公差带： 1）几何公差带 2）几何公差形状 3）识读 3.正确选择和熟练使用常用通用量具（如钢直尺、游标卡尺、千分尺、量缸表、直角尺、刀口尺、万能角尺等）及专用量具（如螺纹规、平面样板等），并能对零件进行准确测量。 3.1常用量具： （1）种类：钢直尺、游标卡尺、千分尺、量缸表、直角尺、刀口尺、万能角尺。（2）识读：刻度，示值大小判断。 （3）调整与使用及注意事项：校对零点，测量力控制。 3.2专用量具： （1）种类：螺纹规、平面角度样板。 （2）调整与使用及注意事项 3.3量具的保养 （1）使用前擦拭干净 （2）精密量具不能量毛坯或运动着的工伯 （3）用力适度，不测高温工件 （4）摆放，不能当工具使用 （5）干量具清理 （6）量具使用后，擦洗干净涂清洁防锈油并放入专用的量具盒内。 二、金属材料及热处理 1.理解强度、塑性、硬度的概念。 2.了解工程用金属材料的分类，能正确识读常用金属材料的牌号。 2.1金属材料分类及牌号的识读： 2.1.1黑色金属： （1）定义：通常把以铁及以铁碳为主的合金（钢铁）称为黑色金属。
木工刀具基础知识 ----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需------------- 文档下载最佳的地方 木工刀具基础知识 1.用刀具的机器有:四面刨、立轴机、刨花机、万能锯、手工车床、双头剪。 2.直的线条用四面刨，不足400mm 长的都须备长料过四面刨，四面刨加上套圈也可用在立轴机上(右刀或左刀)，刀的钨钢片不好订做时，考虑做组合刀具，组合刀具尺寸不可自相予盾，须息息相关，外径同样，轴径一样，过四面刨考虑线条太厚或太薄，分清线型是一开二后四面刨，还是四面刨后一开二，工序流程要分清。 3.一般面板刀型要立轴机，注明材质，以便供应商选择钨钢片的硬度或密度及钢性强度。有弧形的刀具都需用立轴机，弧形是两边有弯弧，需做一正一反共2把刀。一定要注意弧形的部件是否需卧打式或立打式，一定要分清，可以参考#400 大碗碟上柜顶线刀具(组合刀)，单立轴为逆转，双立轴有一正转，或一逆转，轴径为φ30mm。 4.公母刀或指接刀需注意配套画图或注明清楚。 5.刀具逆转方向: 四面刨右刀或上刀为逆转，左刀或下刀为顺转，进料0为参照物，只要记住木材进料和刀具转向须相反，刀具方向不可有一致性，单立轴为逆转，刨花机为顺转;四面刨轴径为φ40mm, 立轴机轴径为φ30mm,刨花机轴径为φ12.7mm,万能锯轴径为φ25.4mm，万能锯为顺转。 6.刀具的编码规则: (1)立轴刀流水号表示刀的数量或组合刀A,B,C(其中偶数为顺转，奇数为逆转) (2)四面刨流水号 A表示左刀，B表示右刀，C上刀，D下刀，1表示数量 S
(3)平刀以高度为准，表示100H的平方 (4)槽刀以开槽用的刀叫槽刀 (5)刨花刀，分常规则刨花刀，清底刨花刀，普通刨花刀属易耗品，画图存档 时分成轴承刨花刀，雕刻刀，龙珠刀。 7.四面刨刀: 主要用于四面刨机上，对部件进行纵向无弯曲的备料成形。钢锋刀:主要用于单压刨、双压刨、手压刨等刨光类机器上，对部件表面进行刨光。 (1) 锯片:主要用于双剪机、自动双剪机、立轴机、吊锯、纵锯、平台锯、裁 板机、自动封边机等机器上面，部件进行切齐、开小线、开口、修边、定宽、截头等加工。 (2) 锯条:主要用于带锯、线锯机上，对部件进行精略锯割等加工。 (3) 钻头:主要用于各式打孔机、刻花机上，对部件进行打孔作业。 8.直柄式钻头: 主要用于加工部件的内外牙孔、木榫孔、水平扣孔、层玻孔、& P: 9.刀具的 切削底径: 相对刀切削最小两点间的距离，底径一般为φ100或φ65，也可用φ90或 φ80。用模块打的底径需小于工作物的圆弧R的大小，不可大于 ----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需------------- 文档下载最佳的地方 此圆角 10.刀具的切削外径: 相对刀切削最大两点间的距离，最大一般为φ150，一般齿数为4T,万能锯为 12T或8T,槽刀齿数为6T或8T，刨花机为2T,平刀为4T，四面刨为4T。
第一节刀具的种类 刀具种类大概有车铣刨磨钻镗等床子上用到的刀具，其中经常涉及到的刀具有，车刀、铣刀等。由于工作范围等因素，下面主要介绍一下车刀。 一、车刀种类：外圆车刀（90度）、端面车刀（45度）、切断刀、内孔车刀、圆头刀、螺纹刀等。 二、车刀用途 1、外圆车刀（又称偏刀）用于车削工件的外圆、台阶和端面。 2、端面车刀（又称弯头车刀）用于车削工件的外圆、端面和倒角。 3、切断刀用于切断或在工件上开槽。 4、内孔车刀用于车削工件的内孔。 5、圆头刀用于车削工件的圆弧面或成型面。 6、螺纹车刀用于车削螺纹。 三、车刀几何角度与切削性能关系（用于工人的磨刀，理论基础） 车刀切削部分有六个独立的基本角度：前角、主后角、副后角、主偏角、副偏角、刃倾角。两个派生角度：楔角、刀尖角。 一）辅助平面 为了确定和测量车刀角度，需要假象三个辅助平面 1、切削平面通过切削刃上某一选定点与工件上过渡表面相切的平面。 2、基面通过切削刃上某一选定点，并与该点切削速度方向相垂直的平面。 3、截面主截面副截面 二）车刀角度 1、前角前刀面和基面间的夹角。前角增大，能使刃口锋利，减小切削变形，切削省力，排屑顺利；前角减小，可增加刀头强度、改善刀头散热条件。 2、后角后刀面和切削平面间的夹角。后角主要作用是减少车刀后刀面与工件的摩擦。 3、主偏角主切削刃在基面上的投影与进给方向间的夹角。主要作用是改变主切削刃和刀头的受力和散热情况。 4、副偏角副偏角为副切削刃在基面上的投影与进给方向间的夹角。主要作用是减少副切削刃和工件已加工表面的摩擦。 5、刃倾角主切削刃与基面间的夹角。主要作用是控制排屑方向，并影响刀头强度。当刀尖位于主切削刃上的最高点时，刃倾角为正值，切屑排向工件的待
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。
第一章机械制造系统和制造技术简介 1.制造系统：制造过程及其所涉及的硬件，软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品的有机体，称为制造系统。 2.制造系统在运行过程中总是伴随着物料流，信息流和能量流的运动。 3.制造过程由技术准备，毛坯制造，机械加工，热处理，装配，质检，运输，储存等过程组成。 4.制造工艺过程：技术准备，机械加工，热处理，装配等一般称为制造工艺过程。 5.机械加工由若干工序组成。 6.机械加工中每一个工序又可分为安装，工位，工步，走刀等。 7.工序：一个工人在一个工作地点对一个工件连续完成的那一部分工艺过程。 8.安装:在一个工序中，工件在机床或夹具中每定位和加紧一次，称为一个安装。 9.工位：在工件一次安装中，通过分度装置使工件相对于机床床身改变加工位置每占据一个加工位置称为一个工位。 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
10.工步：在一个工序内，加工表面，切削刀具，切削速度和进给量都不变的情况下完成的加工内容称为工步。 11.走刀：切削刀具在加工表面切削一次所完成的加工内容。 12.按生产专业化程度不同可将生产分为三种类型：单件生产，成批生产，大量生产。 13.成批生产分小批生产，中批生产，大批生产。 14.机械加工的方法分为材料成型法，材料去除法，材料累加法。 15.材料成型法是将不定形的原材料转化为所需要形状尺寸的产品的一种工艺方法。 16.材料成型工艺包括铸造，锻造，粉末冶金，连接成型。 17.影响铸件质量关键因素是液态金属流动性和在凝固过程中的收缩性。 18.常用铸造工艺有：普通砂型铸造，熔模铸造，金属型铸造，压力铸造，离心铸造，陶瓷铸造。 19.锻造工艺分自由锻造和模膛锻造。 20.粉末冶金分固相烧结和含液相烧结。 21.连接成型分可拆卸的连接和不可拆卸的连接（如焊 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
硬度的基本知识与各种硬度的详细介绍 中文名称：硬度 英文名称：grade;hardness 硬度的几个定义： 定义1：表示磨粒从结合剂中完全脱离的难易程度。 所属学科： 机械工程（一级学科）；磨料磨具（二级学科）；磨料磨具一般名词（三级学科） 定义2：水沉淀肥皂的能力，大体反映水中钙、镁离子的含量。钙镁浓度的总和称为总硬度，以每升水含碳酸钙的毫克数或毫克当量表示。 所属学科： 生态学（一级学科）；水域生态学（二级学科） 定义3：固体材料对外界物体压陷、刻划等作用的局部抵抗能力，是衡量材料软硬程度的一个指标。 所属学科： 水利科技（一级学科）；工程力学、工程结构、建筑材料（二级学科）；工程力学（水利）（三级学科）
度不同，撞击后的反弹速度也不同。在冲击装置上安装有永磁材料，当冲击体上下运动时，其外围线圈便感应出与速度成正比的电磁信号，再通过电子线路转换成里氏硬度值。 5.肖氏硬度 简称HS。表示材料硬度的一种标准。由英国人肖尔(Albert F.Shore)首先提出。 应用弹性回跳法将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳。撞销是一只具有尖端的小锥，尖端上常镶有金刚钻。测试数值为1000x撞销返回速度/撞销初始速度（即为碰撞前后的速度比乘以1000） 6.巴氏硬度 巴柯尔(Barcol)硬度(简称巴氏硬度), 最早由美国Barber-Colman公司提出，是近代国际上广泛采用的一种硬度门类，一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下，压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义每压入0.0076mm为一个巴氏硬度单位。巴氏硬度单位表示为HBa。 7.努氏硬度 努氏硬度是作为绝对数值而测得的硬度，主要在加工方面使用该数值。一般来说，金刚石的努氏硬度为7000~8000千克/平方毫米 8.韦氏硬度 一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义0.01mm的压入深度为一个韦氏硬度单位。韦氏硬度单位表示为HW。 编辑本段钢材的硬度 金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法的不同， 常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC较为常用。 HB应用范围较广，HRC适用于表面高硬度材料，如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。 HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV) 以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。 HL手提式硬度计，测量方便，利用冲击球头冲击硬度表面后，产生弹跳；利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB（回弹速度）/ VA（冲击速度）。 便携式里氏硬度计用里氏（HL）测量后可以转化为：布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、肖氏（HS）硬度。或用里氏原理直接用布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）、肖氏（HS）测量硬度值。 其他 1.HRC含意是洛氏硬度C标尺， 2.HRC和HB在生产中的应用都很广泛 3.HRC适用范围HRC 20－－67，相当于HB225－－650 若硬度高于此范围则用洛氏硬度A标尺HRA。 若硬度低于此范围则用洛氏硬度B标尺HRB。 布氏硬度上限值HB650,不能高于此值。 4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥，试验载荷为一确定值，中国标准是150公斤力。 布氏硬度计之压头为淬硬钢球（HBS)或硬质合金球（HBW），试验载荷随球直径不同而不同，从3000到31.25公斤力。
硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路【深度解读】
内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 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性作用。国际生产工程学会(CIRP)在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔10年几乎提高一倍”。刀具材料已从20世纪初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐热温度已由500——600℃提高到1200℃以上，允许切削速度已超过1000m/min，使切削加工生产率在不到100 年时间内提高了100多倍。因此可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。 常规刀具材料的基本性能 1) 高速钢 1898 年由美国机械工程师泰勒(F.W.Taylor)和冶金工程师怀特(M.White)发明的高速钢至今仍是一种常用刀具材料。高速钢是一种加
入了较多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢，其含碳量为0.7%——1.05%。高速钢具有较高耐热性，其切削温度可达600℃，与碳素工具钢及合金工具钢相比，其切削速度可成倍提高。高速钢具有良好的韧性和成形性，可用于制造几乎所有品种的刀具，如丝锥、麻花钻、齿轮刀具、拉刀、小直径铣刀等。但是，高速钢也存在耐磨性、耐热性较差等缺陷，已难以满足现代切削加工对刀具材料越来越高的要求；此外，高速钢材料中的一些主要元素(如钨)的储藏资源在世界范围内日渐枯竭，据估计其储量只够再开采使用40——60年，因此高速钢材料面临严峻的发展危机。 2) 陶瓷 与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10——20倍，其红硬性比硬质合金高2——6倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差，这也是近几十年来人们不断对其进行改进的重点。 陶瓷刀具材料可分为三大类：①氧化铝基陶瓷。通常是在Al2O3基体材料中加入TiC、WC、ZiC、TaC、ZrO2等成分，经热压制成复合陶瓷刀具，其硬度可达93——95HRC，
机械加工刀具基础知识
1.1 切削运动及切削要素
一、零件表面的形成 表面加工方法
1.1 切削运动及切削要素
二、切削运动及切削用量
主运动(图中Ⅰ) 切削运动
(cutting motions)
进给运动(图中Ⅱ) 切削速度VC 切削用量
(cutting conditions)
进给量f (或进给速度Vf) 背吃刀量ap 切削用量三要素
切削要素 切削层参数(parameters of undeformed chip)
1.1 切削运动及切削要素
二、切削运动及切削用量 1.主运动和切削速度
主运动(primary motion) 是使刀具和工件之间产生相 对运动，促使刀具接近工件 而实现切削的运动。
1.1 切削运动及切削要素
二、切削运动及切削用量
1.主运动和切削速度 主运动为旋转运动(如车削、铣削等)，切削速度一般为其最大线速度
v
pdn c = 1000
m/s或m/min
主运动为往复直线运动(如刨削、插削等)，以其平均速度为切削速度
vc =
2 Lnr
1000
m/s或m/min
1.1 切削运动及切削要素
二、切削运动及切削用量 2.进给运动和进给量
进给运动(feed movement) 使刀具与工件之间产生附加的 相对运动，加上主运动，即可 连续地切除余量。 刀具在进给运动方向上相 对工件的位移量称为进给量 (feed rate)。
硬质合金基础知识 1概述 1.1 硬质合金定义 硬质合金是由难熔金属硬质化合物和金属粘结剂经过粉末冶金方法而制成的。其中难熔金属化合物有碳化钨（WC）、碳化钛（TiC)、碳化铌(NbC)、碳化钽(TaC)等。粘结金属有铁（Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等。 1.2 硬质合金的性能及用途 硬质合金具有熔点高、硬度高、屈服强度高；良好的耐磨性、导热性、抗腐蚀性、抗氧化性等特殊的优良性能，广泛地应用于切削刀具、耐磨零件、模具材料、矿用齿、石油控制件等方面。 1.3 硬质合金的分类 按照硬质合金的用途，可分为： （1）切削工具：用作各种各样的切削工具。如：焊接刀具、数控刀具、整体硬质合金钻头、PCB等。我国切削工具的硬质合金用量约占整个硬质合金产量的1/3。 （2）矿用工具：主要用于冲击凿岩用钎头，地质勘探用钻头，矿山油田用潜孔钻、牙轮钻以及截煤机截齿，建材工业冲击钻等。我国地矿用硬质合金约占硬质合金生产总量的25%。（3）模具：拉丝模、冷镦模、挤压模、冲压模、拉拔模以及轧辊等。用作各类模具的硬质合金约占硬质合金生产总量的8%， （4）结构零件：如压缩机活塞、车床夹头、磨床心轴、轴承轴颈等。 （5）耐磨零件：如喷嘴、导轨、柱塞、球、轮胎防滑钉、铲雪机板等。 （6）耐高压高温用腔体：顶锤、压缸等制品。 （7）其他用途：如表链、表壳、高级箱包的拉链头、硬质合金商标等。 2. 硬质合金生产流程
3 硬质合金性能与应用 硬质合金性能指标： 包括材质检测和外观尺寸检测。 ?密度D—密度是单位体积重量； ?硬度HRA、HV—表征合金抵抗变形和磨损的能力； ?相对磁饱和Ms%—现代硬质合金生产总碳控制是通过合金的磁饱和来实现的； ?矫顽磁力Hc—主要决定于钴层厚度，同时与钴相分布的均匀性和合金的碳含量有 关； ?抗弯强度TRS—表征合金在弯曲负荷的作用下，试样完全断裂时的极限强度。 ?冲击韧性a k—试样破断时的冲击消耗功与所测试样横截面积之比值。固溶度越大， 冲击韧性越大。 ?金相—微观结构特征和缺陷。微观结构特征包括合金相成份、平均晶粒度和粒度组 成，钴层厚度及其分布。缺陷包括孔隙度，夹杂，聚晶、夹粗、混料、钴池、渗碳、脱碳等。 ?尺寸——主要指合金的尺寸以及形位公差。 ?外观——主要指合金的外观颜色、缺口、掉边、凹坑等等。 如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！
硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路 作者：佚名来源：不详发布时间：2008-11-21 23:35:38 发布人：admin 减小字体增大字体 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性作用。国际生产工程学会(CIRP)在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔10年几乎提高一倍”。刀具材料已从20世纪初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐热温度已由500～600℃提高到1200℃以上，允许切削速度已超过1000m/min，使切削加工生产率在不到100 年时间内提高了100多倍。因此可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。 常规刀具材料的基本性能 1) 高速钢 1898 年由美国机械工程师泰勒(F.W.Taylor)和冶金工程师怀特(M.White)发明的高速钢 至今仍是一种常用刀具材料。高速钢是一种加入了较多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢，其含碳量为0.7%～1.05%。高速钢具有较高耐热性，其切削温度可达600℃，与碳素工具钢及合金工具钢相比，其切削速度可成倍提高。高速钢具有良好的韧性和成形性，可用于制造几乎所有品种的刀具，如丝锥、麻花钻、齿轮刀具、拉刀、小直径铣刀等。但是，高速钢也存在耐磨性、耐热性较差等缺陷，已难以满足现代切削加工对刀具材料越来越高的要求；此外，高速钢材料中的一些主要元素(如钨)的储藏资源在世界范围内日渐枯竭，据估计其储量只够再开采使用40～60年，因此高速钢材料面临严峻的发展危机。 2) 陶瓷 与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍，其红硬性比硬质合金高2～6倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差，这也是近几十年来人们不断对其进行改进的重点。 陶瓷刀具材料可分为三大类：①氧化铝基陶瓷。通常是在Al2O3基体材料中加入TiC、WC、ZiC、TaC、ZrO2等成分，经热压制成复合陶瓷刀具，其硬度可达93～95HRC，为提高韧性，常添加少量Co、Ni等金属。②氮化硅基陶瓷。常用的氮化硅基陶瓷为Si3N4+TiC+Co复合陶瓷，其韧性高于氧化铝基陶瓷，硬度则与之相当。③氮化硅—氧化铝复合陶瓷。又称为赛阿龙(Sialon)陶瓷，其化学成分为77%Si3N4+13%Al2O3，硬度可达1800HV，抗弯强度可达1.20GPa，最适合切削高温合金和铸铁。 3) 金属陶瓷 金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同，主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、M o等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金，低于陶瓷材料；其横向断裂强度大于
五金料基础知识 一、五金原料知识： （一）、概念： 1、金属材料（metal materials ）： 以金属(包括合金与纯金属)为基础的材料。可分为钢铁材料和有色金属材料两大类。 2、种类： 3、性能： 热加工条件下表现出来的性能。 由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。 ②所谓使用性能： 是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。 常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 （二）、金属材料特质： 1、疲劳 许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。 金属材料疲劳断裂的特点是： ⑴载荷应力是交变的； ⑵载荷的作用时间较长； ⑶断裂是瞬时发生的；
麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。 2、塑性 形而不破坏。一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料（如低碳钢等），而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料（如灰口铸铁等）。塑性好的材料，它能在较大的宏观范围内产生塑性变形，并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化，从而提高材料的强度，保证了零件的安全使用。此外，塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工，如冲压、冷弯、冷拔、校直等。因此，选择金属材料作机械零件时，必须满足一定的塑性指标。 3、耐久性 常导致突然破断。混凝土中的高强度钢筋（钢丝）可能发生这种破坏。 4、硬度
技师学院 机械安装与维修系金属切削刀具基本知识郝赫（编）
金属切削刀具基本知识 1 金属切削的基本要素 1.1 机械制造过程概述 机器是由零件、组件、部件等组成的，一台机器的制造过程包含了从零件、部件加工到整机装配的全过程，这一过程可以用图1所示的系统图来表示。 首先，从图中可以看出机器中的组成单元是一个个的零件，它们都是由毛坯经过相应的机械加工工艺过程变为合格零件的，在这一过程中要根据零件的设计信息制订每一个零件的适当加工方法，加工成在形状、尺寸、表面质量等各方面都符合加工使用要求的合格零件。 其次，要根据机器的结构和技术要求，把某些零件装配成部件，部件是由若干组件、套件和零件在一个基准零件上装配而成的，部件在整个机器中能完成一定的、完整的功能，这种把零件和组件、套件装配成部件的过程称为部装过程。部装过程是依据部件装配工艺，应用相应的装配工具和技术完成的，部件装配的质量直接影响整个机器的性能和质量。 最后，在一个基准零部件上把各个部件、零件装配成一个完整的机器，我们把零件和部件装配成最终机械产品的过程称为总装过程，总装过程是依据总装工艺文件进行的，在产品总装后，还要经过检测、试车、喷漆、包装等一系列辅助过程最终形成合格的产品，如一辆汽车就是经过这样的机械制造过程而生产出来的。 图1 机械制造过程的构成
1.2机械加工工艺系统 从机械制造的整个过程来看，机器的最基本组成单元为零件，也就是首先要制造出合格的零件，然后组装成部件，再由零、部件装配成机器，因此，制造出符合要求的各种零件是机械加工的主要目的，而机械加工中绝大部分材料是金属材料，故机械加工主要是对各种金属进行切削加工。 零件的表面通常是几种简单表面如平面、圆柱面、圆锥面、球面、成形表面等的组合，而零件的表面是通过各种切削加工方法得到的，其中在金属切削机床上利用工件和刀具彼此间协调的相对运动切除被加工零件多余的材料，获得在形状、尺寸和表面质量都符合要求的这种加工方法称为金属切削加工。 金属切削加工常作为零件的最终加工方法，它需要用金属切削刀具直接对零件进行加工，它们之间要有确定的相对运动和承受很大的切削力，通常需在金属切削机床上进行加工，零件和刀具需通过机床夹具和刀架与机床进行可靠的联接，带动它们做相对的运动，实现切削加工，这种由金属切削机床、刀具、夹具和工件构成的机械加工封闭系统称为机械加工工艺系统（如图2所示），其中金属切削机床是加工机械零件的工作机械，起支承和提供动力作用；刀具起直接对零件进行切削加工作用；机床夹具用来对零件定位和夹紧，使之有正确的加工位置。本章就围绕机械加工工艺系统四个组成部分进行分析，阐述机械零件加工的整个过程。 图2 机械加工工艺系统的构成 1.3主要切削加工工艺简介
硬质合金刀具的型号、分类、用途 型号 1、整体硬质合金刀具类，包含麻花钻，铣刀，铰刀，镗刀,铣刀片,球头铣刀，锯片铣刀，锥度铣刀，光面塞规，圆棒及阶梯钻。 2、镶合金刀具类，包含铰刀、螺旋立铣刀，钻扩成型刀，汽车轮毂刀，三面刃，T型铣刀和各种成型刀。 3、可转位刀具类，包括硬质合金可转位立铣刀,可转位面铣刀，可转位燕尾铣刀和可 转位三面刃。 4、高速钢刀具类，包括高速钢成型铣刀，左旋钻，球面铣刀，钴高速钢刀具及各种非标成型高速钢刀具。 5、行业专用刀具类，包含汽车行业专用刀、动员机行业专用刀、缝纫机行业专用刀、模具行业专用刀、纺机业专用刀和印制线路板行业专用刀。 硬质合金分类与用途－ 硬质合金分类及用途，直到国家标准正式发布之前，国内相关书本、杂志、资料中表 述没有严格规范，通常按合金成份进行分类，用途表述则比较分散。 分类 碳化钨基硬质合金：包括WC—Co、WC—TaC—Co、WC—TiC—Co、WC—TiC—TaC —Co、WC—Ti—TaC—NbC—Co等合金，这些合金均以碳化钨为主成份。 碳化钛基或碳氮化钛基硬质合金：通常以TiC或Ti（C、N）为基础成份，以Ni—Mo 作粘结剂而组成的一种硬质合金。这类硬质合金近几年又有许多新的进展，如含Ta、W等重金属元素的多元复式碳化物固溶体加入研制高性能Ti（C、N）基金属陶瓷等。 碳化铬基硬质合金：以Cr3C2为基，以Ni或Ni—W等作粘结剂而组成的硬质合金， 通常用来作耐磨耐腐蚀零件，近几年还大量用于装饰品部件如表链等。 钢结硬质合金：以TiC或 WC为基，钢作粘结剂而组成的一种硬质合金，是一种可进 行机加工和热处理的合金，是介于传统硬质合金与合金钢之间的一种工程材料。 涂层硬质合金：通常指在韧性的碳化钨基硬质合金基体上通过化学气相沉积或物理涂 层方法，涂上几微米厚的TiC、TiN、Ti（C、N）、Al2O3之类的硬质化合物而生产的。 用途