数控机床刀具选择

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1、2.1 刀具材料及其选用刀具材料及其选用数控机床刀具的选择数控机床刀具的选择 刀具材料是指刀具切削部分的材料。刀具材料是指刀具切削部分的材料。在金属切削加工中，刀具材料的切削性在金属切削加工中，刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精能直接影响着生产效率、工件的加工精度和已加工表面质量、刀具消耗和加工度和已加工表面质量、刀具消耗和加工成本。正确选择刀具材料是设计和选用成本。正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一刀具的重要内容之一 。2.1.1 刀具材料应具备的基本性能刀具材料应具备的基本性能 高硬度高硬度 刀具材料的硬度必须更高于被加工刀具材料的硬度必须更高于被加工工件材料的

2、硬度。高速钢的硬度为工件材料的硬度。高速钢的硬度为6370HRC；硬质合金的硬度为硬质合金的硬度为8993HRA。 足够的强度和韧性足够的强度和韧性 一般用刀具材料的抗弯一般用刀具材料的抗弯强度强度 b（单位为（单位为Pa：N/m2）表示它的强度大小。）表示它的强度大小。用冲击韧度用冲击韧度ak（单位为（单位为J/m2）表示其韧性的大）表示其韧性的大小，它反映刀具材料抗脆性断裂和崩刃的能力。小，它反映刀具材料抗脆性断裂和崩刃的能力。 高耐磨性和耐热性高耐磨性和耐热性 刀具材料的耐磨性是刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力。一般说，刀具材料硬度指抵抗磨损的能力。一般说，刀具材料硬度越高，耐磨性也越

3、好。刀具材料的耐磨性和越高，耐磨性也越好。刀具材料的耐磨性和耐热性有着密切的关系。其耐热性通常用高耐热性有着密切的关系。其耐热性通常用高温硬度来衡量，或叫红硬性。高温硬度越高，温硬度来衡量，或叫红硬性。高温硬度越高，表示耐热性越好。表示耐热性越好。 良好的导热性良好的导热性 刀具材料的导热性用热导刀具材料的导热性用热导率率单位为单位为W/（mK）来表示。来表示。 良好的工艺性好和经济性良好的工艺性好和经济性 为了便于制造、为了便于制造、要求刀具材料有较好的可加工性。经济性是评要求刀具材料有较好的可加工性。经济性是评价新型刀具材料的重要指标之一，刀具材料的价新型刀具材料的重要指标之一，刀具材料的

4、选用应结合本国资源，降低成本。选用应结合本国资源，降低成本。 抗粘接性抗粘接性 防止工件与刀具材料分子间防止工件与刀具材料分子间在高温高压作用下互相吸附产生粘接。在高温高压作用下互相吸附产生粘接。 化学稳定性化学稳定性 指刀具材料在高温下，不指刀具材料在高温下，不易与周围介质发生化学反应。易与周围介质发生化学反应。2.1.2 刀具材料的种类及其选用刀具材料的种类及其选用 数控机床刀具从制造所采用的材料上可以数控机床刀具从制造所采用的材料上可以分为：高速钢刀具，硬质合金刀具，陶瓷刀具，分为：高速钢刀具，硬质合金刀具，陶瓷刀具，立方氮化硼刀具，聚晶金刚石刀具。目前数控立方氮化硼刀具，聚晶金刚石刀具

5、。目前数控机床用得最普遍的刀具是硬质合金刀具。机床用得最普遍的刀具是硬质合金刀具。 （1）高速钢（）高速钢（High Speed Steel，HSS） 高速钢是一种含钨（高速钢是一种含钨（WW）、钼（）、钼（MMO O）、）、铬（铬（C Cr r）、钒（）、钒（V V）等合金元素较多的工具钢，）等合金元素较多的工具钢，它具有较好的力学性能和良好的工艺性，可以它具有较好的力学性能和良好的工艺性，可以承受较大的切削力和冲击。承受较大的切削力和冲击。 普通高速钢普通高速钢 国内外使用最多的普通高速国内外使用最多的普通高速钢是钢是W6Mo5Cr4V2（M2钼系）及钼系）及W18Cr4V（W18钨系）钢

6、，含碳量为钨系）钢，含碳量为0.7%0.9%，硬，硬度度6366HRC，不适于高速和硬材料切削。，不适于高速和硬材料切削。 新牌号的普通高速钢新牌号的普通高速钢W9Mo3Cr4V（W9）是根据我国资源情况研制的含钨多、含钼少是根据我国资源情况研制的含钨多、含钼少的钨钼钢。硬度的钨钼钢。硬度6566.5 HRC，硬度和韧性，硬度和韧性配合较好，热塑性、热稳定性都较好，焊接配合较好，热塑性、热稳定性都较好，焊接性能、磨削加工性能都较高，磨削效率比性能、磨削加工性能都较高，磨削效率比M2高高20，表面粗糙度值也小。，表面粗糙度值也小。 高性能高速钢高性能高速钢 指在普通高速钢中加入一指在普通高速钢中

7、加入一些合金，如些合金，如Co、Al等，使其耐热性、耐磨性等，使其耐热性、耐磨性又有进一步提高，热稳定性高。但综合性能又有进一步提高，热稳定性高。但综合性能不如普通高速钢，不同牌号只有在各自规定不如普通高速钢，不同牌号只有在各自规定的切削条件下，才能达到良好的加工效果。的切削条件下，才能达到良好的加工效果。我国正努力提高高性能高速钢的应用水平，我国正努力提高高性能高速钢的应用水平，如发展如发展低钴高碳钢低钴高碳钢W12Mo3Cr4V3Co5Si、含、含铝的超硬高速钢铝的超硬高速钢W6Mo5Cr4V2A1、W10Mo4Cr4V3Al，提高韧性、热塑性、导热，提高韧性、热塑性、导热性，其硬度达性，

8、其硬度达6769HRC，可用于制造出口可用于制造出口钻头、铰刀、铣刀等。钻头、铰刀、铣刀等。 粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢 可以避免熔炼钢产可以避免熔炼钢产生的碳化物偏析。其强度、韧性比熔炼生的碳化物偏析。其强度、韧性比熔炼钢有很大提高。可用于加工超高强度钢、钢有很大提高。可用于加工超高强度钢、不锈钢、钛合金等难加工材料。不锈钢、钛合金等难加工材料。用于制用于制造大型拉刀和齿轮刀具，特别是切削时造大型拉刀和齿轮刀具，特别是切削时受冲击载荷的刀具效果更好。受冲击载荷的刀具效果更好。 （2）硬质合金（）硬质合金（Cemented Carbide） 钨钴类（钨钴类（YGYG）WC+CoWC+Co，强

9、度好，硬度和耐磨性较差，强度好，硬度和耐磨性较差，用于加工脆性材料、有色金属和非金属用于加工脆性材料、有色金属和非金属材料。常用牌号：材料。常用牌号：YG3YG3、YG6YG6、YG8YG8、YG6XYG6X。数字表示。数字表示CoCo的百分含量，的百分含量， CoCo多多韧性好，用于粗加工；韧性好，用于粗加工； CoCo少用于精加少用于精加工。工。1)普通硬质合金普通硬质合金钨钛钴类（钨钛钴类（YT）TiC+WC+Co类（类（YT）：常用牌号有：常用牌号有YT5、YT14、YT15、YT30等。此类硬质合金硬度、等。此类硬质合金硬度、耐磨性、耐热性都明显提高，但韧性、抗冲耐磨性、耐热性都明显

10、提高，但韧性、抗冲击振动性差，主要用于加工钢料击振动性差，主要用于加工钢料,不宜加工脆不宜加工脆性材料。含性材料。含TiC量多，含量多，含Co量少，耐磨性好，量少，耐磨性好，适合精加工；含适合精加工；含TiC量少，含量少，含Co量多，承受量多，承受冲击性能好，适合粗加工。冲击性能好，适合粗加工。 钨钛钽（铌）钴类（钨钛钽（铌）钴类（YWYW） 添加添加 TaCTaC 或或 NbCNbC，提高高温硬度、，提高高温硬度、强度、耐磨性。用于加工难切削材料强度、耐磨性。用于加工难切削材料和断续切削。常用牌号：和断续切削。常用牌号：YW1YW1、YW2YW2。2)新型硬质合金新型硬质合金碳化钛基类（碳化

11、钛基类（YNYN） TiC+Ni+MoTiC+Ni+Mo，硬度高、，硬度高、抗粘接、抗月牙洼磨损和抗抗粘接、抗月牙洼磨损和抗氧化能力强。用于合金钢、氧化能力强。用于合金钢、工具钢、淬火钢的连续精加工具钢、淬火钢的连续精加工。牌号：工。牌号：YN05YN05、YN10YN10。 （3 3）新型刀具材料）新型刀具材料 涂层刀具涂层刀具 刀具基体材料上涂一薄层耐磨性刀具基体材料上涂一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而得到的刀具材高的难熔金属化合物而得到的刀具材料料.常用涂层材料常用涂层材料:TiN、TiC、Al2O3 陶瓷刀具材料（陶瓷刀具材料（Ceramics） 主要成分主要成分 AlAl2 2O O