第2章 数控加工刀具及工具系统(6)

2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具1第2章数控加工刀具及工具系统2.1数控加工对刀具的要求2.2数控刀具材料2.3数控刀具2.4数控机床的工具系统2.5刀具的磨损及刃磨2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具22.1数控加工对刀具的要求1）较高的硬度和耐磨性刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度，以便在高温状态下依然可以保持其锋利。通常常温状态下，刀具材料的硬度都在62HRC以上。在通常情况下，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料组织中碳化物越多、颗粒越细、分布越均匀，其耐磨性也越高。2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具32）足够的强度和韧性刀具切削部分的材料在切削时要承受很大的切削力和冲击力，因此，刀具材料必须要有足够的强度和韧性。在工艺上，一般采用刀具材料的抗弯强度表示刀片的强度大小；用冲击韧性表示刀片韧性的大小。刀片韧性的大小反映出刀具材料抗脆性断裂和抗崩刃的能力。2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具43）良好的耐热性和导热性耐热性表示刀片在高温状态下保持其切削性能的能力。耐热性越好，刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。另外，刀片材料的导热性也是表示刀具使用性能的一个方面。导热性越好，切削时产生的热量越容易传导出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损刀具，抗变形的能力也越强。2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具54）良好的加工工艺性刀片的加工工艺性主要反映在其成型和刃磨的能力上，包括锻压、焊接、切削加工、热处理、可磨性等。2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具65）高可靠性和经济性数控加工过程中，切削速度非常高，要求刀具应具有很高的可靠性，并且要求刀具的寿命长、切削性能稳定、质量一致性好。经济性是刀具材料的重要指标之一2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具72.2数控刀具材料（1）高速钢（HighSpeedSteel-HSS）高速钢是一种含有钨、钼、铬、钒等合金元素较多的工具钢。高速钢的性质：高速钢具有一定的硬度(63～66HRC）和耐磨性；有足够的强度和韧性，能承受大的冲击性有较好的工艺性，可制作复杂的刀具：车刀、铣刀、钻头、拉刀。耐热性好（约600～660℃)，但不能用于高速切削2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具8①、普通高速钢通用型高速钢的含碳量0.7%-0.9%，按照含钨量不同可分为含W12%或W18%的钨钢，含W6%或W8%的钨钼系钢，含W2%或不含钨的钼钢。A、钨系高速钢（简称W18）优点：钢磨削性能和综合性能好，通用性强。缺点：碳化物分布常不均匀，强度与韧性不够强，热塑性差，不宜制造成大截面刀具。B、钨钼钢（将一部分钨用钼代替所制成的钢）优点：减小了碳化物数量及分布的不均匀性。缺点：高温切削性能和W18相比稍差。高速钢的分类2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具9②、高性能高速钢指在通用性高速钢成分中在增加含碳量、含钒量及增加钴、铝等合金元素的新钢种。优点：具有较强的耐热性，刀具耐用度是普通高速钢的1.5～3倍。缺点：强度与韧性较普通高速钢低，高钒高速钢磨削加工性差。适合加工的零件：奥氏体不锈钢、高温合金、钛合金、超高强度钢等难加工材料。2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具10常用的高速钢牌号与性能如下：类别牌号硬度(HRC)抗弯强度(GPa)高温硬度600℃(HRC)通用高速钢W18Cr4V62--663.548.5W6Mo5Cr4V262--664.548W6Mo5Cr4V264--66448.5高性能高速钢9W18Cr4V67--68351W12Cr4V4Mo63--663.251W6Mo5Cr4V2Al68--693.455W10Mo4Cr4V3Al68--693542020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具11③粉末冶金高速钢用氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢水，得到高速钢粉末，在压制成钢坯，最后制成刀具。优点：无碳化物偏析，提高钢的强度、韧性和硬度，硬度值达69～70HRC；保证材料各向同性，减小热处理内应力和变形；磨削加工性好，磨削效率比熔炼高速钢提高2～3倍；耐磨性好。适于制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具（如滚刀和插齿刀），精密刀具和磨加工量大的复杂刀具。2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具12硬质合金组成硬质合金是由难熔金属碳化物(WC、TiC等）和Co、Mo、Ni等金属粘结剂经粉末冶金方法制成。硬质合金的性能特点硬质合金优点：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量高，热熔性好,热硬性好，切削速度高。硬质合金缺点：脆性大，抗弯强度和抗冲击韧性不强。抗弯强度只有高速钢的1/3～1/2，冲击韧性只有高速钢的1/4～1/35。硬质合金力学性能：主要由组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘化剂的含量决定。（2）硬质合金（CementedCarbide)2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具13普通硬质合金的种类、牌号及适用范围按照硬质合金的特性来表示YD20表示硬质合金Y-汉字”硬”的第一个拼音字母表示硬质合金的特性C-长切屑用D-短切屑用B-涂层硬质合金K-矿山工具L-耐磨零件用分组号2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具14按照硬质合金的成分来表示YG620表示硬质合金Y-汉字”硬”的第一个拼音字母表示硬质合金的成分G6-钨钴类及钴的%T15-钨钴类及TiC的%W-钨钴钛钽类N-钨钛镍钼类附加字母分别表示X-细晶体C-粗晶体N-加铌元素A-加钽元素2020年1月23日星期四数控加工工艺及刀具15①、钨钴类（WC+Co）（合金代号为YG）此类合金硬度较低，为89-91.5HRA,韧性较高合金钴含量越高，韧性越好，适于粗加工;钴含量低，适于精加工。