加工一般零件和超硬度金属零件所用刀具材料的分析与研究

文章编号:100320794(2004)1120077203

加工一般零件和超硬度金属零件所用刀具材料的分析与研究

顾承珠,张成新

(山东科技大学工程学院,山东泰安271021)

摘要:随着机械制造技术的快速发展,尖端技术的普遍使用,对机械零件的精度要求及表面

粗糙度的要求越来越高,而影响加工精度及表面粗糙度的重要因素之一就是所使用的刀具材料,对一般金属零件和超硬度金属零件加工时所用刀具材料进行了分析与研究。

关键词:金属切削;超硬度刀具;超硬度材料

中图号:TG711

1　刀具材料应具备的性能

文献标识码:A刀具切削部分的材料在切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动,因此,:硬度,,般要求在HRC60,性越好;高的耐热性保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力;足够的强度和韧性,以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃;良好的热物理性能和耐冲击性能,即刀具材料的导热性要好,不会因受到大的热冲击,产生刀具内部裂纹而导致刀具断裂;良好的工艺性能和经济性,即刀具材料应具有良好的锻造性能、热处理性能、焊接性能、磨削加工性能等,而且要追求高生产结果表明,进口原装铲齿使用寿命为90d,新型贝氏体钢铲齿使用寿命为75d。寿命略低于进口铲齿,但价格为进口的1Π3。用新型耐磨材料生产的CAT320型挖掘机斗齿经新疆某工地使用,进口斗齿的使用寿命为28d,新型贝氏体钢斗齿达到30d,使用寿命达到进口斗齿使用寿命,取得良好的使用效果,具有明显的经济效益,深受使用单位好评。

4　结语

)　高速钢是一种加入了较多

Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢,HSS有

较高的热稳定性,在切削温度高达500～650℃时,仍能进行切削,与碳素工具钢和合金工具钢相比,高速钢能提高切削速度1～3倍(因此而得名),提高刀具耐用度10～40倍。另外HSS具有较高的强度,抗弯强度为一般硬质合金的2～3倍,为陶瓷的5～6倍。有较好的韧性,具有一定的硬度(HRC63～70)和耐磨性,适宜制造各类切削刀具。HSS刀具制造工艺简单,能锻造,容易磨出锋利的刀刃,因此,在复杂刀具(钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等)的能够满足铲齿材料性能要求。

(2)新型铲齿材料具有良好的耐磨性能,应用于挖掘机及大型装载机铲齿具有良好的应用前景。

作者简介:程巨强(1963-),陕西岐山人,博士,教授,1998年毕业于西北工业大学金属材料与热处理专业,目前主要从事高强度钢铁材料及耐磨材料的研究、开发与应用工作,发表学术论文50余篇.

E-mail:chengjuqiang@.

(1)新型贝氏体铸钢铲齿正火低温回火后的组

收稿日期:2004207223

织为贝氏体铁素体和奥氏体,具有良好的力学性能,

Developmentandapplicationofloaderbucketteethofnew

typeBainitecaststeel

CHENGJu-qiang,WANGXian-wu,GAOXing-ming

(1.Dept.ofMaterialsScienceandChemicalEngineering,Xi’anInstituteofTechnology,Xi’an710032,China;

2.Xi’anGaoqiangWear-ResistantMaterialDevelopCo.,Ltd.,Xi’an710032,China)

1

2

2

Abstract:Anewtypewearresistantbainitecaststeelofloaderbucketteethhasbeendeveloped.Themicrostructure,

propertiesandwearresistanceofnewtypeBainitecaststeelwerestudied.TheresultsshowthatthemicrostructureisBainiteferrite(BF)retainedaustenite(RA)afternormalizingat900℃andtemperat300℃.Thenewbucketteethmateri2alshasgoodstrength,toughnessandwearresistance,andcanbeused

asakindofnewtypeheavybucketteethmateri2alswithwideapplicationprospect.

Keywords:bucketteeth;newtypebainitecastingsteel;application

制造中,高速钢占重要地位。

(2)硬质合金　硬质合金是用具有高耐磨性和高耐热性的WC、TiC等金属粉末,以Co、Ni作为粘结剂,用粉末冶金法制得的合金,其硬度HRC74～82,能耐850～1000℃的高温,允许使用的切削速度为100～300mΠmin,可加工包括淬硬钢在内的多种材料,因此,得到广泛的应用。但是,硬质合金的抗弯强度低,冲击韧性差,所以很少用于制造整体刀具,一般用它制造各种形状的刀片、焊接或直接固定在刀体上使用。

(3)陶瓷材料　陶瓷是以氧化铝(Al2O3)或氮化硅(Si3N4)等为主要成分,经压制成形后烧结而成的刀具材料。陶瓷的硬度高,化学性能稳定,耐氧化,所以被广泛用于高速切削加工中低,韧性差,(4))高温、。其硬度很高,仅次于金刚石,并具有很好的热稳定性,可承受1000℃以上的切削温度,它的最大优点是在高温

1200～1300℃时也不会与铁族金属起反应,因此

即能胜任淬硬钢、冷硬铸铁的粗车和精车,又能胜任

高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削。

(5)聚晶金刚石(PCD)　PCD刀具摩擦系数低,耐磨粒磨损性极强,有良好的导热性,特别适合于难加工材料和粘结性强的有色合金的高速切削。如PCD刀具能够高速切削各种铜合金。对非金属材料(塑料、石墨、玻璃等)和复合材料(纤维增强环氧树脂),PCD刀具均有优良的切削性能。汽车和飞机工业是PCD。3刀具形状和类型,切削一般钢与铸铁的常用1所示。对于切削刃形状复杂的刀具,例如成形车刀、拉刀、丝锥、板牙齿轮刀具以及容屑槽是螺旋形的刀具,目前,大多采用高速钢制造。表2列出了某些难加工材料切削时所选用的刀具材料。

表1　切削一般钢与铸铁的常用刀具材料

Tab11　Thecommonmaterialofcuttingtoolstomachineconventionalsteelandcastiron车刀、镗刀

钢

WC—TiC—Co

WC—TiC—TaC—CoTiC(N)基硬质合金Al2O3WC—CoWC—TaC—Co

TiC(N)基硬质合金AlO,SiN端铣刀

WC—TiC—TaC—CoTiC(N)基硬质合金WC—TaC—Co

TiC(N)基硬质合金Al2O3,Si3N4

钻头

HSS,WC—TaC—CoWC—TiC—TaC—CoHSS,WC—CoWC—TaC—Co

扩孔钻,铰刀

HSS,WC—TaC—Co

WC—TiC—TaC—CoHSS,WC—CoWC—TaC—Co

成形刀,立铣刀

HSS

铸

铁

HSS

表2　切削几种难加工材料的常用刀具材料

不锈钢

可切削性能分析

硬度较高,加工硬化大,韧性大,切屑变形大,与刀具的亲和性强,导热性差

高锰钢加工硬化大,导热性差,韧性大,延伸率大陶瓷刀具(TiC),

YW1,YW2

高温合金Ti合金高硅铝合金局部形成积屑瘤,膨胀系数大,硅以片状形式存在

人造金刚石,

YH2

高铬铸铁镍基合金强度高,韧性大,切削变形严重,导热性差,熔点低

YG类,陶瓷刀具(晶须增刃)

石材变形小,冲击力大,磨粒磨损

加工硬化大,温度高,硬质点多陶瓷刀具(晶须增刃),高钒

化学活性大,导热系数小,加工硬化大陶瓷刀具(晶须增刃),YG8

导热性差,Cr以碳化钨形式存在

刀具YG8,YG6,YT15,材料YT14,YT767,YG832陶瓷刀具,600,610(硬质合金)

YG8,YG6

4　超硬度刀具的几何结构设计

合理前角。后角也同理。表3列出了超硬度刀具在高速切削时与普通切削刀具的前、后角的对比,由此可知无论切削何种材料,高速切削比普通切削的前角约小10°,后角约大5～8°,而高速切削不同材料时刀具前、后角的增减规律与普通切削的规律相同。

(2)超硬度刀具的刃形结构

(1)超硬度刀具的主要切削角度

超硬度刀具在高速切削时前刀面紧靠切削刃处形成月牙洼磨损,这使切削刃的强度和散热能力减弱,易产生各种刃口损伤。显然,若刃口处于前刀面的最低位置或使刀面外凸,就能有效减少月牙洼对刃口造成的不良影响。因此超硬刀具切削尤其断续切削强度硬度较高的材料时,切削刃的法向前角尽量取小或取负值,法向后角可相应增大一些,但若前角很小或取负值,切削力将会上升,因此,存在一个

切削刃边界的缺口破损和刀尖处热磨损是高速切削刀具的另一特征。因此,设计应使主、副刀刃在刀尖处逐渐过渡,增大刀尖角,加大刀尖区切削刃的长度和刀具材料的体积。而在刃形设计时应使边界

文章编号:100320794(2004)1120079203

激光测量形位公差

王慧霖,张平宽

(太原科技大学机电工程学院,山西太原030024)

摘要:借助激光测距技术、数控技术和计算机技术,将被测零件的若干典型截面数字化,根

据相关形位公差的定义,利用计算机进行数据处理,求出被测零件的相应形位误差值。整个测量过程在计算机控制下自动完成,提高了测量效率和测量精度。

关键词:激光测量;形位公差;数据处理

中图号:TG839

1　引言

文献标识码:B

(3)8.5°15′;(0.3。

某企业生产中有一零件,其截面外形如图1所示,它的长度为(7000+100)mm,2带的螺旋角为8.5°15′,,冷轧钢板,板厚3,项形位精度:

(1)零件的直线度<8mm;

(2)零件在全长上的圆度<10mm;处的切削厚度逐渐减薄,以减缓边界处的应力剃度和温度剃度。超硬度高速切削刀具的切削部分应短一些,以提高刀具的刚性和减小刀刃的破损的概率。如陶瓷铣刀的切削部分就较短,钻头副刃的倒锥就比较大。

表3　超硬度刀具高速切削时与普通切削刀具角度的对比

Tab13　Thecontrasttocuttinganglesofsuperhardcutting

toolinhighspeedorgeneralspeed

切削材料铝合金

普通钢难切钢铸铁韧铜合金纤维增强塑料

高速切削

(°)前角Π12～150008>20

(°)后角Π131620121615～20

,加工后人工测量工作量大,采样

,测量慢且精度差。为了克服这些缺点,决定采用测量精度高,容易实现自动化的激光测量技术。

[1]

2　激光测距原理由于激光具有方向性好、亮度高等优点,以及激光器技术的快速发展,利用激光进行测量的技术发刀具材料的选用直接影响着被切削零件的加工精度,而刀具选用的实践性很强。刀具材料的选用既要考虑它的实用性、经济性,又要在实践中不断积累经验,掌握好各类刀具的选用规律。另一方面,随着科技的发展,各种新的刀具材料及刀具加工工艺不断涌现,要求及时掌握各种新型刀具的特点和选用原则,才能不断促进刀具材料的发展。

参考文献:

[1]陈日曜.金属切削原理[M].北京:机械工业出版社,1999.[2]袁折俊.金属切削刀具[M].上海:上海科学技术出版社,2000.[3]王西彬,师汉民.高速切削刀具的研究[J].机械工艺师,1998,

(8):40.

普通切削

(°)前角Π20～3010～205～105～1515～25

(°)后角Π8～125～86～84～68～12

作者简介:顾承珠(1962-),山东曲阜人,山东科技大学(西校

区)机械系副教授,硕士,主要从事机械制造专业的教学与科研工作.

Tel:0538-8496453.

5　结语

收稿日期:2004205219

Theanalysisandstudyonmaterialofcuttingtoolusingto

m

achineconventionalandsuperhardmetallicparts

GUCheng-zhu,ZHANGCheng-xin

(EngineeringCollegeofShangdongUniversityofScienceandTechnology,Tai’an271021,China)

Abstract:Withtherapiddevelopmentofmachinofacturetechnologyanduniversalapplicationofadvancedtechnology,

thedemandtoprecisionandsurfaceroughnessofmachineelementsincreases.Whileoneoftheimportantfactorsdeter2miningthemachiningprecisionandsurfaceroughnessisthematerialofcuttingtool.Thispaperanalyzesandstudiesthematerialofcuttingtoolusingtomachinetheconventionalandsuperhardmetallicparts.Keywords:metal-removal;superhardcuttingtool;superhardmaterial

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9rlm.html