车工刀具材料种类及其用途

Question

如题所述

Answer 1

车刀的种类和用途：
刀具材质的改良和发展是今日金属加工发展的重要课题之一,因为良好的刀具材料能有效、迅速的完成切削工作,并保持良好的刀具寿命.一般常用车刀材质有下列几种：
1 .高碳钢：高碳钢车刀是由含碳量0.8%~1.5%之间的一种碳钢,经过淬火硬化後使用,因切削中的摩擦四很容易回火软化,被高速钢等其他刀具所取代.一般仅适合於软金属材料之切削,常用者有SK1,SK2、、、、SK7等.
2 .高速钢：高速钢为一种钢基合金俗名白车刀,含碳量0.7~0.85%之碳钢中加入W、Cr、V及Co等合金元素而成.例如18-4-4高速钢材料中含有18%钨、4%铬以及4%钒的高速钢.高速钢车刀切削中产生的摩擦热可高达至6000C,适合转速1000rpm以下及螺纹之车削,一般常用高速钢车刀如SKH2、SKH4A、SKH5、SKH6、SKH9等.
3 .非铸铁合金刀具：此为钴、铬及钨的合金,因切削加工很难,以铸造成形制造,故又叫超硬铸合金,最具代表者为stellite,其刀具韧性及耐磨性极佳,在8200C温度下其硬度仍不受影响,抗热程度远超出高速钢,适合高速及较深之切削工作.
4.烧结碳化刀具：碳化刀具为粉未冶金的产品,碳化钨刀具主要成分为50%~90%钨,并加入钛、钼、钽等以钴粉作为结合剂,再经加热烧结完成.碳化刀具的硬度较任何其他材料均高,有最硬高碳钢的三倍,适用於切削较硬金属或石材,因其材质脆硬,故只能制成片状,再焊於较具靭性之刀柄上,如此刀刃钝化或崩裂时,可以更换另一刀口或换新刀片,这种够车刀称为舍弃式车刀.
碳化刀具依国际标准(ISO)其切削性质的不同,分成P、M、K三类,并分别以蓝、黄、红三种颜色来标识：
P类适於切削钢材,有P01、P10、P20、P30、P40、P50六类,P01为高速精车刀,号码小,耐磨性较高,P50为低速粗车刀,号码大,靭性高,刀柄涂蓝色以识别之.
K类适於切削石材、铸铁等脆硬材料,有K01、K10、K20、K30、K40五类,K01为高速精车刀,K40为低速粗车刀,此类刀柄涂以红色以识别.
M类介於P类与M类之间,适於切削靭性较大的材料如不?袗?等,此类刀柄涂以黄色来识别之.
5. 陶瓷车刀：
陶瓷车刀是由氧化铝粉未,添加少量元素,再经由高温烧结而成,其硬度、抗热性、切削速度比碳化钨高,但是因为质脆,故不适用於非连续或重车削,只适合高速精削.
6 .钻石(金刚石)刀具
作高级表面加工时,可使用圆形或表面有刃缘的工业用钻石来进行光制.可得到更为光滑的表面,主要用来做铜合金或轻合金的精密车削,在车削时必须使用高速度,最低需在60~100m/min,通常在200~300m/min.
7. 氮化硼刀具
立方氮化硼(CBN)是近年来推广的材料,硬度与耐磨性仅次於钻石,此刀具适用於加工坚硬、耐磨的铁族合金和镍基合金、钴基合金.
车刀属於单锋刀具,因车削工作物形状不同而有很多型式,但它各部位的名称及作用却是相同的.一支良好的车刀必须具有刚性良好的刀柄及锋利的刀锋两大部份.车刀的刀刃角度,直接影响车削效果,不同的车刀材质及工件材料、刀刃的角度亦不相同.车床用车刀具有四个重要角度,即前间隙角、边间隙角、後斜角及边斜角.
1 .前间隙角
自刀鼻往下向刀内倾斜的角度为前间隙角,因有前间隙角,工作面和刀尖下形成一空间,使切削作用集中於刀鼻.若此角度太小,刀具将在表面上摩擦,而产生粗糙面,角度太大,刀具容易发生震颤,使刀鼻碎裂无法光制.装上具有倾斜中刀把的车刀磨前间隙角时,需考虑刀把倾斜角度.高速钢车刀此角度约8~10度之间,碳化物车刀则在6~8度之间.
2. 边间隙角
刀侧面自切削边向刀内倾斜的角度为边间隙角.边间隙角使工作物面和刀侧面形成一空间使切削作用集中於切削边提高切削效率.高速钢车刀此角度约10~12度之间.
3 .後斜角
从刀顶面自刀鼻向刀柄倾斜的角度为後斜角.此角度主要是在引导排屑及减少排屑阻力.切削一般金属,高速钢车刀一般为8~16度,而碳化物车刀为负倾角或零度.
4 .边斜角
从刀顶面自切削边向另一边倾斜,此倾斜面和水平面所成角度为边斜角.此角度是使切屑脱离工作物的角度,使排屑容易并获得有效之车削.切削一般金属,高速钢车刀此角度大约为10~14度,而碳化物车刀可为正倾角也可为负倾角.
5 .刀端角
刀刃前端与刀柄垂直之角度.此角度的作用为保持刀刃前端与工件有一间隙避免刀刃与工件磨擦或擦伤已加工之表面.
6 .切边角
刀刃前端与刀柄垂直之角度,其作用为改变切层的厚度.同时切边角亦可改变车刀受力方向,减少进刀阻力,增加刀具寿命,因此一般粗车时,宜采用切边角较大之车刀,以减少进刀阻力,增加切削速度.
7 .刀鼻半径
刀刃最高点之刀口圆弧半径.刀鼻半径大强度大,用於大的切削深度,但容易产生高频振动.
车刀形状及使用情形

Answer 2

目前越来越复杂的组合刀具结构被用户所认可。为推动组合刀具的发展和扩大使用范围，刀具制造商在开发这些刀具的同时，必须考虑到用户可能遇到的种种问题，寻求解决办法，采取种种措施，包括开发有一定柔性的可控的刀具、开发新的涂层技术、刀具材料和几何形状，为降低刀具成本，甚至可把刀具的生产基地转移到制造成本低的地区去生产。 但是有柔性的组合刀具只有在不需改造机床或与控制系统能顺利连接时才得以推广；新的组合刀具将把与加工效率有关的每个因素，如基体材料、涂层材料、几何形状等因素，都应针对具体的加工对象予以最佳化，形成综合优势。与此同时，由于辅助时间的节省而提高了这些优势的利用程度，取得提高生产率的效果。这种把提高切削效率和减少辅助时间综合应用的趋势，将推动组合刀具更广泛的应用 （１）刀具材料 高速铣削要求高速刀具材料与被加工材料必须有较小的化学亲和力，具有良好的热稳定性、抗冲击性、耐磨性、抗热疲劳性，并具有优良的力学性能等。 目前，用于高速硬铣削的刀具材料主要有聚晶立方氮化硼（PCBN）、陶瓷、新型硬质合金和涂层硬质合金等，应根据模具材料、刀具几何形状、切削条件三大因素来选择刀具材料。 由于聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具具有很高的硬度和耐磨性，因而适合于高速切削淬硬钢。在加工硬度低于50HRC的工件时，PCBN刀具形成的切屑为长条形，在刀具表面产生月洼磨损，从而缩短刀具寿命。因此，PCBN刀具适合加工硬度高于55～65HRC的材料。 陶瓷刀具的成本低于PCBN刀具，具有良好的热化学稳定性，但其韧性和硬度不如PCBN刀具好。因此，陶瓷刀具比较适合加工相对比较软的材料（HRC≤50）。新型硬质合金和涂层硬质合金刀具成本较低，但切削硬度不如PCBN刀具和陶瓷刀具，一般在40～50HRC之间。 从目前研究情况看，在所有模具高速切削刀具材料中，聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具的性能较好，是进行淬硬钢模具加工的主要刀具材料。 （2）刀具几何参数选择 当刀具材料选定后，刀具几何参数的选择对刀具的寿命和切削速度有较大的影响，一般应选择强度尽可能大的刀片形状，刀尖圆弧半径也尽可能大。 与普通铣削相比，高速铣削时前角应小10°，后角应大5°～8°。高速铣削时，根据加工材料不同刀具的合理参数也不同，在加工淬硬钢时，起重要作用的刀具几何角度是前角γ0和后角α0。高速铣削时合理的前角γ0和后角α0经验值见表１。 表１不同材料的高速切削加工刀具合理的γ0、α0值 工件材料－γ0－α0 铝合金－12°～15°－13°～15° 钢－0°～5°－12°～16° 铸铁－0°－１２° 另外，硬切削的切削力大，除要求刀片强度外，对刀杆强度和刚度要求也高。 通过对刀具材料及几何参数、刀具损坏与检测、刀具与机床的连接技术、刀具安全性四个方面分析了高速铣削淬硬模具时对刀具的要求，只有解决好高速铣削刀具这些问题，才有利于模具高速铣削加工技术的推广应用。本回答被网友采纳