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23刀具材料PPT课件

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刀具知识ppt课件

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2．刀具几何参数
❖ 由图2-7可以看到，当刀具
前角γO增大时，沿刀面流出
的金属切削层将比较平缓的 流出，金属切屑的变形也会 变小。
❖ 刀尖圆弧半径对切削变形也
有影响，刀尖圆弧半径越大，
表明刀尖越钝，对加工表面 挤压也越大，表面的切削变 形也越大。
❖ 1、切削速度υc 、进给量f 、背吃刀量 ap哪一个对温度的影响最显著？说明 原因？
❖ 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。
❖ （5）适用范围：主要用于车削、铣削等加工，由于 成本较高，还不能完全取代未涂层刀具的使用。不适 合受力大和冲击大的粗加工，高硬材料的加工以及进 给量很小的精密切削。
课堂问题
避免积屑瘤的发生的措施？
避免积屑瘤的发生的措施P45
❖ ①、首先从加工前的热处理工艺阶段解决。通过热处理，
提高零件材料的硬度，降低材料的加工硬化。 ❖ ②、调整刀具角度，增大前角，从而减小切屑对刀具前
❖ 2．当刀具前角γO增大时，金属切屑的
变形趋势？
❖ 刀尖圆弧半径越大，表面的切削变形是
增大还是减小？
变形系数 ζ
1．工件材料
❖ 通过试验，可以发 现工件材料强度和 切屑变形有密切的 关系。
❖ 从图可以看出，随 着工件材料强度的 增大，切屑的变形 越来越小。
材料强度 σ
图2-10 材料强度对变形系数的影响
❖ 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。
《刀具材料》课件

《刀具材料》课件

《刀具材料》ppt课 件
目录
• 刀具材料的概述 • 刀具材料的性能 • 常用刀具材料 • 刀具材料的应用和发展趋势 • 总结
01
刀具材料的概述
刀具材料的定义
刀具材料定义
刀具材料是指用于制造各种刀具的硬质合金、金属陶瓷 、陶瓷等材料的总称。
刀具材料的作用
刀具材料是切削加工中的重要组成部分，其性能直接影 响切削效率、加工质量和刀具寿命。
详细描述
硬度是指材料抵抗外部压力而不发生变形的性能。在刀具材料中，硬度越高，切削能力越强， 耐磨性也越好。但是，硬度过高可能导致刀具脆化，容易破裂。
耐磨性
总结词
耐磨性是指刀具材料抵抗磨损的能力，是衡量刀具使用寿命的重要指标。
详细描述
在切削过程中，刀具会与工件产生剧烈的摩擦，耐磨性好的材料能够有效地减 少磨损，延长刀具的使用寿命。一些新型的刀具材料，如硬质合金和陶瓷材料 ，具有出色的耐磨性能。
韧性
总结词
韧性是指刀具材料在受到冲击和振动时过程中，刀具会受到冲击和振动，韧性好的材料能够 有效地吸收这些能量，避免刀具断裂。同时，韧性好的材料 在加工过程中能够更好地控制切削的形状和精度。
耐热性
总结词
耐热性是指刀具材料在高温下保持其性能稳定的能力。
详细描述
在切削过程中，刀具会受到高温的影响，耐热性好的材料能够有效地保持其性能 稳定，避免刀具变形和失效。同时，耐热性好的材料还能够提高切削速度和加工 效率。
抗腐蚀性
总结词
抗腐蚀性是指刀具材料抵抗化学腐蚀的 能力，对于长时间使用的刀具来说非常 重要。
VS
详细描述
在切削过程中，刀具会与工件产生化学反 应，抗腐蚀性好的材料能够有效地减少腐 蚀，延长刀具的使用寿命。同时，抗腐蚀 性好的材料还能够避免加工过程中的污染 和公害。
金属切削原理刀具材料.pptx

金属切削原理刀具材料.pptx

刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。 目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。
§1-2 刀具材料应具备的性能
刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条 件下工作的。因此，刀具材料应具备以下基本性能。 （1）高的硬度和良好的耐磨性 （2）高的强度和韧性 （3）高的耐热性 （4）良好的工艺性
总 之 ， 刀 具 应 具 备第的2页性/共能28页主 要 就 这 四 个 方 面 ， 当 然
第6页/共28页
二）合金工具钢 在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr）、钨（W）、锰（Mn）等合金元
素，能够提高材料的耐热性、耐磨性和韧性，同时还可以减少热处理时的变 形。 1、主要牌号有: 9SiCr：9表示平均含C量为0.90%，Si、Cr平均含量均小于1.5%； CrWMn：平均含C量大于1.0%，Cr、W、Mn平均含量均小于1.5%。 2、主要性能
高碳高速钢
高钒高速钢
钴高速钢
铝高速钢
铝高速钢W6Mo5Cr4V2A1(简称501) 是我国独创的新钢种，这种钢常温硬 度为67～69HRC，600°高温时硬度为54～55HRc，切削性能相当于钻高速钢 M42，刀具寿命比W18cr4V显著提高(至少1～2倍)，而价格却相差不多，常用 于制做齿轮滚刀。
M2钢的热塑性很好，磨削加工性也好， 特别适用于制造轧制或扭制钻头等热成形刀 具，是目前各国使用较多的一种高速钢。
M2钢的缺点是热硬性和高温硬度略低 于W18钢，故高温切削性能稍逊。
第11页/共28页
高性能高速钢
通过调整基本化学成分和添加其他合金元素（钴、钒、铝等），使其 性能（耐磨性和耐热性）比普通高速钢进一步提高，可用于切削高强度钢， 高温合金、钛合金等难加工材料。
第13页/共28页
刀具材料及合理选用PPT课件

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2021/7/23
第二章 刀具材料及其合理选用6
将粉末在高温和高压下压制成细密的钢坯，最后将钢坯 锻轧成刀具形状。它具有强度和韧性较高、磨加工性 好、耐磨性好、淬火变形小等优点。适合制作切削难加 工材料的刀具、各种精密刀具和形状复杂的刀具。
2.2.2 硬质合金刀具材料 1．硬质合金的组成和特点
硬质合金是用粉末冶金的方法制成的，它是由高硬 度、高熔点的金属碳化物的微粉和金属黏结剂，在高压 下压制成形，并在1 500℃的高温下烧结而成。能加工包 括淬硬钢在内的多种材料。多用于制造刀片。
2021/7/23
第二章 刀具材料及其合理选用7
2．硬质合金的种类、牌号、性能及选用 K类相当于钨钴类硬质合金，代号为YG，适用于加
工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，外包装 用红色标志。
P类相当于钨钛钴类硬质合金，代号为YT，适用于加 工长切屑的黑色金属，外包装用蓝色标志。
M类相当于钨钛钽钴类硬质合金，代号为YW，适用 于加工长、短切屑的黑色金属和有色金属，外包装用黄 色标志。常用硬质合金刀具材料的牌号及用途见下表。 （1）钨钴类硬质合金（YG）。常用牌号有YG3X、 YG6 YG6X、YG8等。牌号中的数字表示含钴量的百分比，含 钴量越多，其韧性就越大，抗弯强度就越高，但其硬度和
2021/7/2加工性较差，且过热敏感性强，氧化脱碳倾向 较大，使用时要严格掌握热处理工艺。 ③ 钴高速钢。典型牌号是W2Mo9Cr4VCo8，简称M42， 其适合制作加工高温合金、钛合金及其他难加工材料的高 速钢刀具。 ④ 高钒高速钢。典型牌号是W6Mo5Cr4V3，简称M3，适 合制作加工硬橡胶、塑料等对刀具磨损严重的刀具材料， 以及低速薄切屑精加工刀具，如拉刀、铰刀和丝锥等。高 钒高速钢具有较长的寿命，其主要缺点是磨削加工性差。 （3）粉末冶金高速钢。是将熔融的高速钢钢水置于保护 气罐中，用高压氩气或纯氮气使其雾化成细小粉末，然后
刀具材料ppt课件

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氧化的能力
精选ppt课件
6
四、良好的热物理性能与耐热冲击性
2.导热性： 3.耐热冲击性：断续切削、切削液
五、良好的工艺性能
为了便于刀具制造，要求刀具材料有较好的 可加工性，包括锻、轧、焊接、切削加工、 可磨削性和热处理特性等。
六、经济性
精选ppt课件
7
精选ppt课件
8
碳素工具钢和合金工具钢
精选ppt课件
•YT类：
主要成分：WC+TiC+Co 常用牌号：YT5,、YT14、 YT15、YT30,数字越 小韧性越好 切碳素钢、合金钢，不适合加工不锈钢和铸铁
精选ppt课件
19
•YW类
主要成分：WC+TiC+TaC+Co 常用牌号：YW1、YW2，数字越大韧性越好 切耐热钢、不锈钢、普通钢和铸铁
精选ppt课件
10
高速钢的分类
按用途
通用型高速钢 高性能高速钢
按制造工 艺方法
熔炼高速钢 粉末冶金高速钢
精选ppt课件
11
一、通用型高速钢
• 占高速钢总产量的70-80% • 含碳量0.7%-0.9% • 其切削速度一般不太高，切削普通钢料时
为40—60m／min
W12%或18% 钨钢
按钨量
W6%或8% 钨钼钢
精选ppt课件
29
3
4-1 刀具材料应具备的性能
一、高的硬度和耐磨性
➢硬度：刀具材料应具备的基本特性
切削刃硬度一般高于60HRC
➢耐磨性：表示刀具抵抗磨损的能力
材料硬度↑ →耐磨性↑ 材料中硬质点的硬度越高，数量越多， 颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越好。
精选ppt课件
2.刀具材料及其选择◎PPT课件

2.刀具材料及其选择◎PPT课件


-
21
常用牌号:
高碳高速钢: 9W18Cr4V(9W18) ,
9W6Mo5Cr4V2(CM2)
其碳的质量分数从普通高速钢的0.7％～0.8％增加 到0. 9％～l .0%，使常温硬度提高到66～68HRC， 60°c时高温硬度提高到51～52HRC。适用于耐磨 性
要求高的铰刀、锪钻，丝锥以及加工较硬材料 (220～250HBS)的刀具。
-
3
（一）刀具材料应具备的基本性能
刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣 条件下工作的。因此，刀具材料应具备以下基本 性能。
1 硬度高
2 硬度是指材料抵抗其他物体压入其表面的能力。
3 刀具材料的硬度必须更高于被加工材料的硬度，
一般高于一倍至几倍，否则在高温高压下，就不能
保持刀具锋利的几何形状。目前，切削性能最差的
粒细小，分布均匀。而且合金元素和碳原子结
合力很强，提高了马氏体受热时的稳定性。
-
13
高速钢具有较高的硬度（热处理硬度可达 HRC62 ～ 67）和耐热性（切削温度可达550～ 600°C），与碳素工具钢和合金工具钢相比切 削速度可提高1 ～3倍，故得名“高速钢”，提 高耐用度10 ～ 40倍。铅在钢中提高了淬透性， 使小型刀具在空气中冷却就能淬硬，且能刃磨
加入高碳化物(TiC和NbC)和制造超硬高速钢
新材料提供了可能性。
-
32
e 能节约钢材和工时 用粉末冶金直接压制刀坯时，可大大减小加 工余量、节约钢材和工时。
-
33
3 硬质合金
硬质台金是用高耐热性和高耐磨性的金属碳化物(碳化 钨WC、碳化钛TiC、碳化钽TaC，碳化铌NbC等)与金 属粘结剂(钴、镍、钼等)在高温下烧结而成的粉末冶金 制品。其硬度为HRA8 9～93，能耐850～1000℃的高温， 具有良好的耐磨性，允许使用的切削速度可达100～ 300m／min，可加工包括淬硬钢在内的多种材料，因此 获得广泛应用。但是，硬质台金的抗弯强度低，冲击韧
刀具基础知识——刀具材料课件

刀具基础知识——刀具材料课件

3、切削硬度很高的工件材料，应取绝对值较大的负值，以使刀具具 有足够的强度。
4、工艺系统刚性差时，应取正值，以减小背向力（吃刀抗力）
4、主要角度及作用归纳表
角度
定义
测量平面
前角γ0 后角α0 主偏角κr 副偏角κrˊ 刃倾角入s
前面和基面间的 正交平面 夹角
后面与切削平面 正交平面 间的夹角
主切削刃与进给 基 面 方向之间的夹角
切削刃越接近工作中心，dω值越 小，μ值较大，γoe越大，而αoe越 小，甚至变为零或负值，对刀具的 切削就越不利。
后角α0――主后 刀面与切削平面 间的夹角 增大后角可减少 摩擦，提高工件 加工质量和刀具 耐用度，并使切 削刃锋利。
强度不好看后角
后角选择原则：
1、粗加工时，为保证刀具强度，应选较小的后角；精加工时，以保 证表面质量，应取较大的后角。 2、工件材料的强度、硬度高时，宜取较小的后角；工件材料硬度低、 塑性较大时，主后刀面的摩擦对已加工表面质量和刀具磨损影响较 大，此时应取较大的后角；加工脆性材料时，切削力集中在切削刃 附近，为强化切削刃，宜选取较小的后角。 3、对于尺寸精度要求较高的精加工刀具（如铰刀、拉刀），为减少 重磨后刀具尺寸变化，应取较小的后角。 4、工艺系统刚性差时，容易产生振动时，应取较小的后角以增强刀 具对振动的阻尼作用。
3、当刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较低时，取较小前角；高速钢刀具的前角 比硬质合金刀具的合理前角大，陶瓷刀具的合理前角比硬质合金刀具小。
4、粗加工时取较小前角甚至负前角，精加工时应取较大前角。
5、工艺系统刚性差和机床功率小时，宜选较大前角，以减小切削力和振动。
6、数控机床、自动线刀具，为保证刀具工作的稳定性（不发生崩刃及破损）， 一般选用较小的前角。
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工具钢 合金工具钢 多用于低速切削刀具
常刀 用具 的材 刀料 具的 材分 料类
高速钢 硬质合金
一般氮化硅陶瓷
推广使用新型刀
超硬刀 具材料
立方氮化硼 金刚石
具材料
（一）高速钢
广高它泛速 所用钢 允于是 许制一 的造种 切结加削构入速和了度刃较比形多碳复钨素杂（工的具W刀钢）具及、，合钼如金（成工M形具o车钢）刀 、高铬1铣~（ 刀3倍C、r。钻）高头、速、钒钢切（具齿V有）刀较等、高合螺的金纹硬元刀度素具（的和6高拉3合~刀6金等6H工。R具C钢），、 俗耐磨称性锋和钢耐或热白性钢（。约600~650°C）；有足够的强度 常 和韧性；有良好的工艺性。 用 的 刀 具 材 料
2(M2)
磨加工性也好,目前广泛应用。但是，它有
脱碳敏感性大、淬火温度范围窄等缺点。
2.高性能高速钢
在普通高速钢中加入碳、钒、钴、铝等合金元素 ，使耐磨性和耐热性进一步提高的新型高速钢。
常
用
高性能高速钢在630～650℃时仍可保持HRC60
的 刀
的硬度,具有更好的切削性能,耐用度较普通高速钢
具 高1.3～3倍。可使用50~100m/min的切削速度，
高速钢的分类
按其性能用途
普通高速钢（通用高速钢）
不同可分为
高性能高速钢
常
用
的
按其制造工艺方
熔炼高速钢
刀 具
法的不同可分为
粉末冶金高速钢
材
料
钨系
按其化学成分 不同可分为
钨钼系
钼系
1.普通高速（工具）钢
有良好的综合性能,在600℃时其高温硬度为
钨系高速钢
HRC48.5, 淬火时过热倾向小，碳化物含量
LOGO
机械制造技术
第二章 金属切削的基本知识
机制教研室
LOGO
第二章 金属切削的基本知识
第三节 刀具材料
第三节 刀具材料
一
本
节 教
二
学
内
容
一 刀具材料应具备的性能
二
常用的刀具材料
第三节 刀具材料
本节教学要 求：
（1）熟知刀具材料应具备的性能和常用刀具 本 节 材料； 教 （2）了解新型刀具材料。 学 要 求
常用牌号：W6Mo5Cr4V2Al。铝的加入提高了耐 磨性和耐热性，具有良好的切削性能，耐用度比 W18Cr4V大1~4倍，价格低。但是淬火温度范围窄， 氧化脱碳倾向较大，磨削性能较差。
3.粉末冶金高速钢
在用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水,直接得
到细小的高速钢粉末,高温下压制成致密的钢坯,而
后锻压成材或刀具形状。
2.高的耐磨性
备 的
在切削过程中，刀具要经受剧烈地摩擦，所以必须
性 具备良好的耐磨性。硬度越高，耐磨性越好。含有耐
能
磨的合金碳化物越多、晶粒越细、分布越均匀，则耐
磨性也越好。
2.足够的强一度、和韧刀性具材料应具备的性能
切削过程中，刀具要承受切削力、冲击和振
刀 具
动，刀具材料必须具备足够的抗弯强度和冲击韧
第三节 刀具材料
本节教学重点：
本 （1）刀具材料应具备的性能
节 教
（2）常用刀具材料的性能及选用。
学
重 本节教学难点：
点
难 常用刀具材料的选用
点
第三节 刀具材料
一、刀具材料应具备的性能
1.高的硬度
刀 具
刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度，一般
材 在常温条件下，其硬度应在60HRC以上。
料
应 具
材 料
度，以免产生脆性破坏和塑性变形。
应
具
备
的
性
能
3.高耐化的热学耐性 稳热定是一性性指和、是刀化刀具指学材刀具稳料具材定在材料性高料应温在具下高备保温持下的高 不性硬 易能度 和、 工耐 件磨 材性 料
、及强周度 围和 介韧 质性 发的 生能化力学。反耐应热的性能越力好。，化允 学许 稳加 定工 性时 越的 好切 ，
材 料
同时能适用于加工不锈钢、耐热钢、高强度钢等难
加工材料。
2.高性能高速钢
常 用 的 刀 具 材 料
高 性 能 高 速 钢 的
类
型
高碳 高速 钢
高钒 高速 钢
钴高 速钢
铝高 速钢
常用牌号：9W18Cr4V。含碳量提高到0.9％~1.05 ％，使钢中合金元素全部形成碳化物，从而提高钢的 硬度、耐磨性与耐热性。但其强度与韧性略有下降。
常 ➢硬度、耐热性、耐磨性很高，切削速度远高于高 用 速钢
的 刀
➢抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差
具
YG (K) 类
YT (P)类
YW (M)类
材 料
分 类
WC+ Co 短切屑黑色金属
WC+ TiC+ Co 加工长切屑的
WC+ TiC+ TaC+ Co 钢材、铸铁等
有色金属非金属 黑色金属
常用牌号：W6Mo5Cr4V3。含钒量提高到3％~5％。 碳化钒量增加提高了钢的耐磨性。一般用于制造加工 高强度钢的刀具等。可磨性比普通高速钢差。
常用牌号：W6Mo5Cr4V2Co8。钴的加入可提高 钢的高温硬度、抗氧化能力、回火硬度和导热系数， 降低摩擦系数，有良好的综合性能。允许有较高的 切削速度，特别适用于加工高温合金和不锈钢等难 加工材料。但含钴量较高，故价格昂贵。
常
用 其强度和韧性分别是熔炼高速钢的2倍和2.5～3倍;
的 刀
磨加工性能好;物理机械性能高度各向同性,淬火变形
具 小；耐磨性能提高20％～30％，适合制造切削难加
材 料
工材料的刀具、大尺寸刀具(如滚刀、插齿刀)、精密
刀具、磨加工量大的复杂刀具、高压动载荷下使用的
刀具等。
（二）硬质合金
金属碳化物(WC、TiC、TaC、 NbC等)＋金属粘 接剂 (Co、Ni等) 高压成形后，高温烧结而成。 Ta （钽）、Nb（铌）
刀 削刀速具度 的越 磨高 损， 越抵慢抗。塑性变形的能力越强，有利于改善
具 材
加工质量和提高生产率，有利于延长刀具寿命。
料
应
具
备
的
性
能
（4）良好的一工、艺刀性具材料应具备的性能
为便于制造，刀具材料应具有锻造、焊接、
刀 热处理、磨削加工等性能。
具
材
料 应
（5）良好的经济性
具
备
的
性
能
二碳、素常工用具钢的刀具耐度材热高性，料差价，格但便抗宜弯，强故
W18Cr4V(
常
W18)
较高，塑性变形抗力较大。可以制造各种复 杂刀具。但碳化物分布不均匀，影响精加工 刀具的寿命，且强度和韧度不够。另外，热
用
塑性差，不适于制造热轧刀具。
的
刀 具 材 钨钼系高速钢 料 W6Mo5Cr4V
具有良好的机械性能,抗弯强度比W18高10 ％～30％,韧性高50％～70％,可做尺寸较 小、承受冲击力较大的刀具,热塑性特别好, 适用于制造受冲击力较大的刀具和热轧刀具。