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在机械加工中如何合理使用车刀

2020年05月11日 技术文章 阅读(92)
车刀的使用寿命和生产效率取决于车刀材料的切削性能。车刀由刀头和刀杆两部分组成,刀杆一般是用碳素结构钢制成。由于刀头担任切削工作,因此刀头材料必须具有下列基本性能:
1)冷硬性,车刀在常温时具有较高的硬度,即车刀的耐磨性。
2)红硬性,车刀在高温下保持切削所需的硬度,该温度的最高值称为"红热硬度"。
3)韧性,车刀切削部分承受震动和冲击负荷所具有的强度和硬度。
车刀材料的以上三种性能是相互联系、相互制约的,在具体选用时,要根据工件材料的性能和切削要求分析选用,同时还要结合车刀材料在价格、工艺性能方面加以考虑,以便于以较低的成本加工、刃磨和焊接制造车刀。
目前用来作车刀切削部分的材料主要有高速钢、硬质合金和非金属材料,碳素工具钢、合金工具钢多用作钻头、丝锥等工具,用作车刀的较少。现分别介绍作车刀刀头的两种主要材料:高速钢及硬质合金。

一、高速钢
高速钢是一种含钨、铬、钒较多的合金钢,又名锋钢、风钢或白钢。常用的有Wl8Cr4V及W9Cr4V2两种牌号。其中用得最多的是Wl8Cr4V高速钢。
高速钢材料分为带黑皮的高速钢和表面磨光的高速钢两种。前者是未经热处理的高速钢,后者是经热处理的高速钢。高速钢硬度较高,具有一定的红热硬性,韧性和加工性能均较好。高速钢车刀制造简单,刃磨方便,容易磨得锋利。由于高速钢韧性好,常用于加工一些冲击性较大、形状不规则的零件,它也常用于制作精车刀,但因红硬性不如硬质合金,故不宜用于高速切削。


二、硬质合金
硬质合金是由难熔材料的碳化钨、碳化铁和钴的粉末在高压下成形,经l350~1560"(2高温烧结而成的材料,具有极高的硬度,仅次于陶瓷和金刚石。硬质合金的红硬性很好,在1000℃左右仍能保持良好切削性能;具有较高的使用强度,其抗弯强度可高达1000--1700MPa,但脆性大、韧性差、怕震,以上这些缺点可通过刃磨合理的角度加以克服,因此,硬质合金现已被广泛应用。
常用的硬质合金可根据其制造的合金元素不同,分为以下四类:

1.钨钴合金
由碳化钨和钴组成,常温时的硬度为HRA87~92,红硬性为800--900,代号为YG,常用牌号为YG3、YG3X、YG6、YG6X、YG8、YGll等。其中YG3X及YG6X属于细颗粒碳化钨合金。YA6则是我国试制成功的一种含有少量碳化钴的细颗粒硬质合金。
钨钴合金冷硬性很高,韧性也较好,宜用于加工脆性材料,如金属蚀口铸铁,也可车削冲击性较大的工件。由于它的红硬度较差,在600℃时,钨钴合金容易和切屑粘结,使刀头前面磨损,故不宜用于车削软钢等韧性金属。
YG6X细颗粒碳化钴合金耐磨性较好,其强度近似YG6,因此车削冷硬合金铸铁、耐热合金钢及普通铸铁等都有良好效果。

2.钨钛钻合金
由碳化钨、碳化钛及元素钻组成,代号用YT表示,常用的有YT5、YTl4、YTl5、YT30等牌号。钨钴钛合金的冷硬性能和红硬性能比硬质合金高。在高温条件下比钨钴合金耐热耐磨、抗粘性大,宜于加工钢料及其他韧性金属材料,但由于性脆,不耐冲击,故不宜加工脆性金属。

3.钨钴钛铌合金
它是钨钴钛合金中的新产品,由碳化钨、碳化钛、钴、少量碳化铌组成,代号为YW,常用牌号为YWl、YW2。它的耐磨性和热硬性都比较好,适用于切削各种铸铁和特殊合金钢材,如不锈钢、耐热钢、高锰钢等较难加工的材料。

4.钨钴铌类合金
这是一种含有少量碳化铌的细颗粒钨钻类硬质合金,代号为YA,常用牌号为YA6。它的耐磨性能更高,适合于不锈钢、耐热钢、特硬铸铁、铁合金、硬塑料、玻璃和陶瓷等的加工。

在选用硬质合金时,应根据硬质合金本身性能特点、加工工件材料和切削条件等因素综合考虑。
除高速钢和硬质合金两种常用车刀切削材料外,还有碳素工具钢、合金工具钢、金刚石、陶瓷等。碳素工具钢、合金工具钢的切削性能差,而金刚石价格高,以上三者都较少采用。
由于陶瓷材料比硬质合金的红硬性更高,耐磨性好,价格低,正成为一种应用广泛的刀具材料,但由于该种材料性脆、怕冲击、刃磨困难,所以在使用时仍受到一定的限制。表4-4是常用车刀材料的特性及其切削成本对比情况。

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