硬质合金刀具科普知识【绝对干货】
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硬质合金硬质合金刀具材料
C、Ti
C、Ta
C、NbC等),用Co、Mo、Ni等元素充当粘结剂而制成的粉末冶金制品。
其常温硬度可达78-82HRC,能够在800-1000℃的高温下使用,允许的切削速度是高速钢的4-10倍。
但其冲击韧性与抗弯强度远比高速钢低,因此很少做成整体式刀具。
在实际使用中,一般将硬质合金刀块用焊接或机械夹固的方式固定在刀体上。
常用的硬质合金有三大类:1、钨钴类硬质合金(代号为YG)由碳化钨和钴组成。
这类硬质合金韧性较好,但硬度和耐磨性较差,适用于加工脆性材料(如铸铁等)。
钨钴类硬质合金中含Co 越多,则韧性越好。
常用的牌号有:YG
8、YG
6、YG3,它们制造的刀具依次适用于粗加工、半精加工和精加工。
2、钨钛钴类硬质合金(代号为YT)由碳化钨、碳化钛和钴组成。
这类硬质合金耐热性和耐磨性较好,但抗冲击韧性较差,适用于切屑呈带状的钢料等塑性材料。
常用的牌号有YT
5、YTl
5、YT30等,其中的数字表示碳化钛的含量。
碳化钛的含量越高,则耐磨性越好、韧性越低。
这三种牌号的钨钛钴类硬质合金制造的刀具分别适用于粗加工、半精加工和精加工。
3、钨钛钽
(铌)类硬质合金(代号为YW)由在钨钛钴类硬质合金中加入少量的碳化钽(TaC)或碳化铌(NbC)组成。
它具有上述两类硬质合金的优点,其制造的刀具既能加工钢、铸铁、有色金属,也能加工高温合金、耐热合金及合金铸铁等难加工材料。
常用牌号有YWl和YW2。
硬质合金基本知识简介硬质合金基本知识简介一、硬质合金的基本知识1、硬质合金的定义:由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。
2、硬质合金的特点:具有高硬度、耐磨、强度和韧度性较好、耐热、耐腐等系列优良性能。
3、硬质合金的用途:广泛应用于金属切削、拉伸、耐磨零件、冲压模具、地质矿山、量具、刃具、圆珠笔尖、军事上穿甲弹头。
4、硬质合金的分类:1)、WC-CO 2)、WC-CO-添加剂3)、WC-CO-TiC 4)、WC-Ni (无磁合金)5、硬质合金的组成元素:W 、WC、Co 、Ni6、硬质合金介于钢、陶瓷之间,与钢相比有以下特点:1)高的硬度、高的耐磨性,低的抗冲击性(决定了硬质合金的使用范围)2)高的抗压性、低的抗弯强度,易断裂3)热膨胀系数低只有钢的三分之一4)耐腐蚀、耐磨性5)高温稳定性二、硬质合金的几个重要指标(物理性能、化学性能、机械性能)1)、比重:Co上升,D下降 D ( density )2)、硬度:Co上升,HRA下降、粒径上升3)、抗弯强度:Co上升,抗弯强度上升4)、抗压强度:Co上升,抗压强度下降5)、冲击韧性:Co上升,冲击韧性上升;粒径大、韧性上升6)、娇顽磁力:与Co含量,晶粒度有关,娇顽磁力可以用来控制合金组织,是生产厂的一项内控指标7)、磁饱和:与Co含量有关,检测Co 含量或已知成分Co量是否存在非磁性8)、弹性模量:硬质合金的弹性模量大。
Co上升,弹性模量下降;晶粒度对弹性模量影响大9)、导热性:WC-Co有较高的导热性。
Co上升,导热率下降10)、热膨胀系数:Co含量的增大而增大,合金热膨胀系数比钢材低很多三判断硬质合金的缺陷1、制粉:1)混料:a、成分b、粒径;2)孔洞:大于40um孔洞为脏划孔(不合格产品)、小于40um孔洞为孔隙(合格产品);3)脱碳:表现为银白色亮点;4)渗碳:石墨夹杂,表现为端口发暗,表面发黑2、成型:1)分层2)裂纹3)未压好:棱角尖锐的三角形、四角形孔洞3、烧结:1)起皮2)鼓泡3)孔洞4)组织不均匀5)变形6)裂纹7)黑心8)过烧9)欠烧Roblloy几种原材料的主要用途锻造模具用原材料:制造汽车产业和机械产业等主要产业所需要各种部材的模锻。
什么是“硬质合金”,你了解多少硬质合金是以一种或几种难熔碳化物(碳化钨、碳化钛等)的粉末为主要成分,加入作为粘接剂的金属粉末(钴、镍等),经粉末冶金法而制得的合金。
它主要用于制造高速切削刃具和硬、韧材料切削刃具,以及制作冷作模具、量具和不受冲击、振动的高耐磨零件。
▌硬质合金的特点(1)硬度、耐磨性和红硬性高硬质合金常温下硬度可达86~93HRA,相当于69~81HRC。
在900~1000℃能保持高硬度,并有优良的耐磨性。
与高速工具钢相比,切削速度可高4~7倍,寿命长5~80倍,可切削硬度高达50HRC的硬质材料。
(2)强度、弹性模量高硬质合金的抗压强度高达6000MPa,弹性模量为(4~7)×105MPa,都高于高速钢。
但其抗弯强度较低,一般为1000~3000MPa。
(3)耐蚀性、抗氧化性好一般能很好地抗大气、酸、碱等腐蚀,不易氧化。
(4)线膨胀系数小工作时,形状尺寸稳定。
(5)成形制品不再加工、重磨由于硬质合金硬度高并有脆性,所以粉末冶金成形烧结后不再进行切削加工或重磨,特需再加工时,只能采用电火花、线切割、电解磨削等电加工或专门的砂轮磨削。
通常由硬质合金制成的一定规格的制品,采用钎焊、粘接或机械装夹在刀体或模具体上使用。
▌常用硬质合金常用硬质合金按成分和性能特点分为三类:钨钴类、钨钛钴类、钨钛钽(铌)类。
生产中应用最广泛的是钨钴类和钨钛钴类硬质合金。
(1)钨钴类硬质合金主要成分是碳化钨(WC)和钴,牌号用代号YG(“硬”、“钴”两字汉语拼音字首),后加钴含量的百分数值表示。
如YG6表示钴含量为6%的钨钴类硬质合金,碳化钨含量为94%。
(2)钨钛钴类硬质合金主要成分是碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)及钴,牌号用代号YT (“硬”、“钛”两字汉语拼音字首),后加碳化钛含量的百分数值表示。
如YT15表示碳化钛含量15%的钨钛钴类硬质合金。
(3)钨钛钽(铌)类硬质合金这类硬质合金又称通用硬质合金或万能硬质合金,主要成分是碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)或碳化铌(NbC)和钴组成。
数控车削用刀具的常用分类数控车削是现代制造业中的一种重要加工技术,它的核心就是刀具。
数控车削用刀具是指用于数控车床上进行加工的工具。
根据加工材料的不同,数控车削用刀具可以分为硬质合金刀具、超硬刀具、高速钢刀具、陶瓷刀具等多种类型。
下面,本文将详细介绍数控车削用刀具的常用分类。
1.硬质合金刀具硬质合金刀具是数控车削中使用最为广泛的一种刀具。
它的主要成分是钨、钴、钛等金属元素,具有高硬度、高强度、高耐磨性等优点。
硬质合金刀具的切削速度相对较慢,但具有很好的耐磨性和耐高温性,适用于加工铸铁、钢、不锈钢等材料。
2.超硬刀具超硬刀具是指以金刚石、立方氮化硼等超硬材料为主要刀具材料的刀具。
它具有极高的硬度和耐磨性,可以高速切削各种难加工材料,如铝合金、钛合金、热塑性塑料等。
超硬刀具的切削速度快、切削效率高,但价格昂贵,需要进行精细的加工和保养。
3.高速钢刀具高速钢刀具是一种以高速钢为主要材料的刀具,具有一定的硬度和耐磨性。
它的切削速度相对较快,适用于加工较软的材料,如铝、铜、铁等。
高速钢刀具价格相对便宜,但需要定期进行磨刃和更换。
4.陶瓷刀具陶瓷刀具是指以氧化锆、碳化硅等陶瓷材料为主要材料的刀具。
它具有极高的硬度和耐磨性,可以用于高速切削各种难加工材料,如镁合金、钛合金等。
陶瓷刀具的切削速度快、寿命长,但价格昂贵,需要进行精细的加工和保养。
5.刀柄刀柄是刀具的支撑部分,也是数控车削中的重要组成部分。
根据使用方式的不同,刀柄可以分为直柄、切削柄、内螺纹柄、外螺纹柄等多种类型。
直柄适用于较小的切削力,切削柄适用于较大的切削力,内螺纹柄适用于内孔加工,外螺纹柄适用于外圆加工。
数控车削用刀具的分类有很多种,每种刀具都有其特点和适用范围。
在实际应用中,需要根据加工材料和工件形状等因素选择合适的刀具。
同时,需要注意刀具的保养和更换,以提高加工效率和质量。
硬质合金铣刀种类详解
硬质合金铣刀的性能及应用:具有高硬度,高耐磨性,高的红硬性,高的热稳定性和抗氧化性。
适用于各种高速切削刀具,各种高温下工作的耐磨件,如热拉丝模等。
1、钨钴类硬质合金铣刀—由钴Co和碳化钨WC压制烧结而成
牌号:YG+Co的百分含量,如:YG3、YG6、YG8。
Co的含量越高,其韧性越好。
性能特点—高硬度,高耐磨性,高的红硬性,韧性较好.
用途—制作切削铸铁,有色金属和非金属材料等脆性材料的刀具。
如:YG8刀具适合粗加工铸铁,YG3适合精加工铸铁,YG6适合半精加工铸铁。
2、钨钛钴类硬质合金铣刀—由钴Co和碳化钨WC+TiC压制烧结而成
牌号:YT+TiC的百分含量,如:YT5,YT15,YYT30.TiC含量越高,其韧性越好。
性能特点—硬度和红硬性高于YG类,韧性,强度略低于YG类。
用途—制作切削各种钢的刀具。
如:YT5刀具适合粗加工钢,YT15适合精加工钢,YT适合半精加工钢。
3、钨钛钽钴类硬质合金铣刀—由钴Co+WC+TiC+TaC压制烧结而成
牌号:YW 如:YW1 和 YW2
性能特点—兼具YG、YT优点,又称通用硬质合金及万能硬质合金。
用途:制作切削耐热钢及合金等难加工材料的刀具。
钨钢切削刀具的材料特性与性能分析钨钢切削刀具是一种常用于金属加工中的刀具材料,它具有优异的性能和特性。
在理解钨钢切削刀具之前,我们先来了解一下钨钢的基本特性以及它在刀具制作中的应用。
钨钢,又称硬质合金,是由钨和钴等金属粉末通过高温烧结制成的一种复合材料。
钨钢具有以下几个关键特性,使其成为优秀的切削刀具材料:1. 高硬度:钨钢的硬度非常高,可以达到90-92HRA,是一般刀具材料的3倍左右。
高硬度意味着它具有很好的耐磨性能,能够在切削过程中抵御金属的剥落和磨损。
2. 高强度:钨钢具有很高的抗压强度和弯曲强度,可以承受较大的切削力和冲击载荷,不易发生断裂或变形。
这使得钨钢切削刀具具有较长的使用寿命和较好的稳定性。
3. 优秀的耐高温性:钨钢的熔点非常高,可以达到3400°C左右,因此在高温环境下依然能够保持较好的硬度和强度。
这使得钨钢刀具能够在高速切削过程中有效地降低热膨胀和热应力,提高切削效率和刀具寿命。
4. 良好的化学稳定性:钨钢具有优秀的耐腐蚀性和抗化学侵蚀能力,不易产生氧化和化学反应。
这使得钨钢切削刀具能够适应多种金属加工环境,如钢材、铸铁和不锈钢等。
除了以上的基本特性外,钨钢切削刀具还具有一些其他的性能优势,使其成为广泛使用的金属切削工具材料:1. 高韧性:钨钢切削刀具具有较好的韧性,能够在切削过程中有效地减少裂纹和瘤疤的生成,提高刀具的耐久性。
2. 低摩擦系数:钨钢具有较低的摩擦系数,使得切削时产生的热量和摩擦损耗较小,能够减少刀具与工件之间的磨擦,并提高切削的平稳性和精度。
3. 可以涂层:由于钨钢的化学稳定性和切削性能,它可以与各种涂层材料结合使用,如TiCN、TiAlN等。
这些涂层提供了额外的硬度、润滑和防腐蚀性能,进一步提高了刀具的寿命和切削效率。
总的来说,钨钢切削刀具的材料特性与性能使其成为现代加工中不可或缺的刀具材料之一。
它的高硬度、高强度、耐高温性和化学稳定性使得刀具能够在各种复杂的加工环境下发挥出色的切削性能。
一、车刀的组成如图1所示,车刀由切削部分和夹持部分(刀杆)两大部分组成。
刀头承担切削工作,由各种刀具材料制作;刀杆用于将车刀夹持在车床刀架上,常用普通碳钢(45)、球墨铸铁制成。
车刀的切削部分由三个表面、两条刀刃和一个刀尖组成。
1.前刀面直接与切屑接触的表面,用γA表示。
2.主后刀面与工件上过渡表面相对着的表面,用αA表示。
3.副后刀面与工件上已加工表面相对着的表面,用αA'表示。
4.主切削刃前面与后面的交线。
承担主要切削工作,用S表示。
5.副切削刃前面与副后面的交线。
其靠刀尖处起微量切削作用,具有修光性质。
用S'表示。
6.刀尖主切削刃和副切削刃的交点。
通常以圆弧或短直线形成出现,以提高刀具的使用寿命。
不同类型的刀具,其刀面、切削刃的数量不完全相同,如切断刀就有两个副后面,两个副切削刃和两个刀尖。
二、刀具的几何角度(一)刀具角度的参考系切削能否顺利进行,刀具的几何角度起着十分重要的作用。
为在设计、绘图、刃磨、测量中正确表示这些角度,须确定一参考坐标平面作为基准。
下面介绍刀具静止参考系中常用的正交平面参考系。
如图2所示。
图2 正交平面参考系1.基面过主切削刃上的一点,垂直于切削速度方向的平面。
用r P表示。
图1 车刀的组成2.切削平面过主切削刃上的一点,与主切削刃相切并垂直于基面的平面。
用s P表示。
3.正交平面垂直于主切削刃在基面上投影的平面,又称主剖面,用o P表示。
切削平面、基面、正交平面(主剖面)在空间相互垂直,构成一个空间直角坐标系,是车刀几何角度的测量平面。
(二)车刀的基本角度(图3)图3 车刀的几何角度1.在正交平面(主剖面)中测量、标注的角度⑴前角前刀面(γA)与基面(r P)的夹角,用oγ表示。
当前刀面与基面的夹角小于90°时,oγ为正值;大于90°时,oγ为负值。
⑵后角后刀面αA与切削平面s P间的夹角,用oα表示。
当后刀面与切削平面的夹角小于90°时,oα为正值;大于90°时,oα为负值。
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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。
绝大多数的刀具是机用的,但也有手用的。
由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料,所以"刀具"一词一般就理解为金属切削刀具。
切削木材用的刀具则称为木工刀具。
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。
有关麻花钻的发明早文献记载是在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。
刀具按工件加工表面的形式可分为五类。
加工各种外表面的刀具,包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等;孔加工刀具,包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等;螺纹加工工具,包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等;齿轮加工刀具,包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等;切断刀具,包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。
此外,还有组合刀具。
按切削运动方式和相应的刀刃形状,刀具又可分为三类。
通用刀具,如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等;成形刀具,这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状,如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等;展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件,如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。
各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。
整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上;镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。
刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。
带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上,借助轴向键或端面键传递扭转力矩,如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。
带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。
车刀、刨刀等一般为矩形柄;圆锥柄靠锥度承受轴向推力,并借助摩擦力传递扭矩;圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具,切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。
很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成,而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。
刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。
有的刀具的工作部分就是切削部分,如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等;有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分,如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。
切削部分的作用是用刀刃切除切屑,校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。
刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种。
整体结构是在刀体上做出切削刃;焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上;机械夹固结构又有两种,一种是把刀片夹固在刀体上,另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。
硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹固结构;瓷刀具都采用机械夹固结构。
在选择刀具的角度时,需要考虑多种因素的影响,如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、精加工)等,必须根据具体情况合理选择。
通常讲的刀具角度,是指制造和测量用的标注角度,在实际工作时,由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变,实际工作的角度和标注的角度有所不同,但通常相差很小,制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性,必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性,良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等),并不易变形。
通常当材料硬度高时,耐磨性也高;抗弯强度高时,冲击韧性也高。
但材料硬度越高,其抗弯强度和冲击韧性就越低。
高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性,以及良好的可加工性,现代仍是应用广的刀具材料,其次是硬质合金。
聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等;聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属,及合金、塑料和玻璃钢等;碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。
硬质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。
正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具,也可用于高速钢刀具,如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。
硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁,使刀具在切削时的磨损速度减慢,涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1~3倍以上
由于在高温、高压、高速下,和在腐蚀性流体介质中工作的零件,其应用的难加工材料越来越多,切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高。
为了适应这种情况,刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料;进一步发展刀具的气相沉积涂层技术,在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层,更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾;进一步发展可转位刀具的结构;提高刀具的制造精度,减小产品质量的差别。