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刀具材料分析和選擇

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刀具材料的發(fā)展對切削技術(shù)的進(jìn)步起著決定性的作用

。本文介紹了切削中所使用的金剛石

、聚晶立方氮化硼

、陶瓷

、硬質(zhì)合金

、高速鋼等刀具材料的性能及適用范圍

。刀具損壞機(jī)理是刀具材料合理選用的理論基礎(chǔ)

，刀具材料與工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料選擇的關(guān)鍵依據(jù)

，要根據(jù)刀具材料與工件材料的力學(xué)

、物理和化學(xué)性能選擇刀具材料

，才能獲得良好的切削效果。就活塞在切削加工時(shí)的刀具材料選用作了闡述

。
　　高速鋼：活塞加工中銑澆冒口

、銑橫槽及銑膨脹槽用銑刀，鉆油孔用鉆頭等都為高速鋼材料

。
　　立方氮化硼：立方氮化硼刀具被用于鑲鑄鐵環(huán)活塞的車削鑄鐵環(huán)槽工序中

。同時(shí)也應(yīng)用于活塞立體靠模的加工中。
　　金剛石：金剛石刀具可利用金剛石材料的高硬度

、高耐磨性

、高導(dǎo)熱性及低摩擦系數(shù)實(shí)現(xiàn)有色金屬及耐磨非金屬材料的高精度、高效率

、高穩(wěn)定性和高表面光潔度加工

。在切削鋁合金時(shí)，pcd刀具的壽命是硬質(zhì)合金刀具的幾十倍甚至幾百倍zaoche168.com

，是目前鋁活塞精密加工的理想刀具

，已經(jīng)應(yīng)用于精車活塞環(huán)槽、精鏜活塞銷孔

、精車活塞外圓

、精車活塞頂面及精車活塞燃燒室等精加工工序中。
　　刀具材料性能的優(yōu)劣是影響加工表面質(zhì)量

、切削加工效率

、刀具壽命的基本因素。切削加工時(shí)

，直接擔(dān)負(fù)切削工作的是刀具的切削部分

。刀具切削性能的好壞大多取決于構(gòu)成刀具切削部分的材料、切削部分的幾何參數(shù)及刀具結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)是否合理

。切削加工生產(chǎn)率和刀具耐用度的高低

、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面質(zhì)量的優(yōu)劣等等

，在很大程度上都取決于刀具材料的合理選擇

。正確選擇刀具材料是設(shè)計(jì)和選用刀具的重要內(nèi)容之一

。
　　每一品種刀具材料都有其特定的加工范圍，只能適用于一定的工件材料和切削速度范圍

。不同的刀具材料和同種刀具加工不同的工件材料時(shí)刀具壽命往往存在很大的差別

，例如：加工鋁活塞時(shí)，金剛石刀具的壽命是yg類硬質(zhì)合金刀具壽命的幾倍到幾十倍

；yg類硬質(zhì)合金刀具加工含硅量高

、中、低的鋁合金時(shí)其壽命也有很大的差別

。所以

，合理選用刀具是成功進(jìn)行切削加工的關(guān)鍵。每一種刀具材料都有其最佳的加工對象

，即存在切削刀具與加工對象的合理匹配問題

。
　　硬度是刀具材料應(yīng)具備的基本特性。刀具要從工件上切下切屑

，其硬度必須比工件材料的硬度大。切削金屬所用刀具的切削刃硬度

，一般都在60hrc以上

。耐磨性是材料抵抗磨損的能力。一般來說

，刀具材料的硬度越高

，其耐磨性就越好。組織中的硬質(zhì)點(diǎn)顆粒越小

，分布越均勻

，則耐磨性越好。耐磨性還與材料的化學(xué)成分

、強(qiáng)度

、顯微組織及摩擦區(qū)的溫度有關(guān)?div id="4qifd00" class="flower right">

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　　要使刀具在承受很大壓力

，以及在切削過程經(jīng)常出現(xiàn)的沖擊和振動(dòng)條件下工作，而不產(chǎn)生崩刃和折斷

，刀具材料就必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性

。
　　1.3 高的耐熱性料切削性能的主要標(biāo)志。它是指刀具材料在高溫條件下保持一定的硬度

、耐磨性

、強(qiáng)度和韌性的性能。
　　刀具材料還應(yīng)具有在高溫下抗氧化的能力以及良好的抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散的能力

，即刀具材料應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性

。
　　刀具在斷續(xù)切削或使用切削液時(shí)

，常常受到很大的熱沖擊導(dǎo)致斷裂。刀具材料抵抗熱沖擊的能力可用耐熱沖擊系數(shù)r表示

，r的定義是為：
　　導(dǎo)熱系數(shù)大

，使熱量容易散走，降低刀具表面的溫度梯度

；熱膨脹系數(shù)小

，可減少熱變形；彈性模量小

，可以降低因熱變形而產(chǎn)生的交變應(yīng)力的幅度

；有利于材料耐熱沖擊性能的提高。
　　為了便于刀具的制造

，要求刀具材料具有良好的工藝性能

，如鍛造性能、熱處理性能

、高溫塑性變形性能

、磨削加工性能等。
　　經(jīng)濟(jì)性是刀具材料的重要指標(biāo)之一

，優(yōu)質(zhì)刀具材料雖然單件刀具成本很高

，但因其使用壽命長，分?jǐn)偟矫總€(gè)零件的成本則不一定很高

。因此在選用刀具材料時(shí)要綜合考慮其經(jīng)濟(jì)效果

。

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