切削刀具的发展.ppt

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1、切削刀具材料的种类切削刀具的发展简史切削刀具应具备的性能金刚石刀具立方氮化硼刀具涂层刀具陶瓷刀具1234567切削刀具的发展硬质合金刀具8高速钢刀具切削刀具的发展展望910一、切削刀具的种类1.按刀具材料的成分可分为：金刚石刀具（Diamond）立方氮化硼刀具(CubicBornNitride)陶瓷刀具(CeramicTools)硬质合金刀具（CementedCarbideTools）高速钢刀具(HighSpeedSteel)碳素和合金工具钢(AlloySteel)2.按加工方式可分为：车刀(TurningTools)孔加工刀具(DrillingT

2、ools)铣刀(MillingTools)齿轮刀具（GearCuttingTools）成型刀具(FormedTools）其它刀具(OtherTools)一、切削刀具的种类3.按刀具结构可分为：整体刀具焊接刀具可转位刀具其他刀具一、切削刀具的种类二、切削刀具的发展简史18世纪后期，碳素工具钢刀具，耐热温度为200℃，切削速度6-10m/min，加工瓦特蒸汽机气缸孔和端面，需要大约1个月时间。1861年英国人首先制备出合金工具钢刀具，耐热温度达到300℃左右，切削速度20m/min。1898年美国人研制成功高速钢刀具，耐热温度达到500℃左右，切削速度

3、30-40m/min。高速钢刀具的出现，引起了金属切削加工的第一次革命，新型高速机床随之出现。1925年德国人首先发明了硬质合金刀具，耐热温度达到600-800℃左右，切削速度40-200m/min。硬质合金刀具的出现，引起了金属切削加工的又一次革命。20世纪30年代，出现陶瓷刀具，但并未得到广泛应用，50年代以后，逐步发展，目前，耐热温度达到1100-1400℃，切削速度500-1000m/min。20世纪50年代美国GE公司首先合成人造金刚石和CBN，CBN硬度接近金刚石，耐热温度达到1400-1500℃。自20世纪70年代初美国GE公司研制成

4、功聚晶金刚石(PCD)刀片，目前，在很多场合下已经替代了天然金刚石。二、切削刀具的发展简史实例：加工直径为100mm，长度500mm的碳钢棒。1890年，用碳素工具钢刀具，需要100min。1910年，用高速钢刀具，需要26min。现在，用硬质合金刀具，需要1.5min。现在，用陶瓷或PCBN刀具，小于1.0min。硬度硬度是材料抵抗外物刺入的一种能力。用硬度试验器来试验极为准确，是现代试验硬度常用的方法。最常用的试验法有洛氏硬度试验。洛氏硬度试验机利用钻石冲入金属的深度来测定金属的硬度，冲入深度愈大，硬度愈小。洛氏硬度，这是由洛克威尔在1921年

5、提出来的，是使用洛氏硬度计所测定的金属材料的硬度值。该值没有单位，只用代号“HR”表示。洛氏硬度中HRA、HRB、HRC中的A、B、C为三种不同的标准。称为标尺A、标尺B、标尺C。HRA是采用60Kg载荷和钻石锥压入器求的硬度，用于硬度极高的材料。例如：硬质合金。HRB是采用100Kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球求得的硬度，用于硬度较低的材料。例如：退火钢、铸铁等。HRC是采用150Kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：淬火钢等三、刀具材料必备的性能1．高的硬度和耐磨性刀具材料的硬度一般大于60HRC（一般应大于工件材料的

6、硬度）。刀具材料的耐磨性指抵抗磨损的能力，刀具的硬度越高、耐磨性一般越高。除硬度外，耐磨性还与材料的化学成分、强度、韧性及显微组织等有关。2．足够的强度和韧性切削过程中，刀具的切削部分承受很大的切削负荷，尤其在断续切削过程中更要承受循环的热及机械冲击，刀具的常见损坏形式为破损如崩刃、断裂等。刀具材料必须具备足够的强度和韧性。三、刀具材料必备的性能3．高的热稳定性也称高的耐热性，是衡量刀具材料切削性能的重要标志，它指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。除了高的热稳定性，刀具材料还应具备良好的高温抗氧化能力、抗扩散性能。4．良好的热物理

7、特性及抗热冲击性能良好的导热性，大的热容量有利于切削热的传出、降低切削温度；断续切削时，刀具受到循环的热冲击，容易产生热裂纹而断裂，所以刀具材料应具备优良的抗热冲击性能；热膨胀系数越小，则热变形越小，有利于降低热应力。三、刀具材料必备的性能5．良好的工艺性指良好的锻造性能、机加工性能和热处理性能，便于刀具的制造。6．经济性刀具材料的发展一定要将生产的实际需要与本国的自然资源的相结合，因地制宜。四、金刚石刀具天然单晶金刚石刀具人造单晶金刚石刀具金刚石刀具单晶金刚石刀具多晶金刚石刀具PCD刀具CVD金刚石刀具CVD金刚石薄膜涂层刀具金刚石厚度膜焊接刀具

8、极高的硬度和耐磨性：金刚石的显微硬度达HV10000，是自然界最硬的物质。具有极高的耐磨性，天然金刚石的耐磨性为硬质合金的