刀具知识培训资料.
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氧化
负面 负面
负面
奥氏体不锈钢 冷作业钢 高速钢
铸铁
2020/8/21
铸铁材料
灰铸铁
白口铸铁
可锻铸铁 球墨铸铁 合金铸铁
▪ 含碳量超过1.5％的 铁碳合金
灰铸铁
▪ 具有抗震性(含有较多的石墨) ， ▪ 断裂面呈灰黑色，故名：灰铸铁 ▪ 用于许多一般用途的铸铁件
➢ 如发动机组、机座、刹车鼓、 铸件、轮、盘、轴
▪ 石墨含量高 ，良好的加工性 ▪ 由于石墨具有润滑作用。 ▪ 材料硬度一般在布氏HB 190-240
之间，延展性在1%左右，断削性 能非常好，加工一般不存在断削和 排削问题。
2020/8/21
球墨铸铁
▪ 添加石墨后通过与镁一起合金化形成小球，改善其强度、 韧性以及抗冲击性，能承受重压，可以焊接和铜焊。
▪ 切削参数 ➢ Vc = 600-1000 m/min ➢ fz = 0,1-0,15 ➢ ap = 0,5-1 mm
- 金属陶瓷 - 氮化硅陶瓷刀片
- 立方氮化硼（CBN） - 多晶金刚石（PCD）
2020/8/21
金属切削刀具材料
多晶金刚石
CBN
硬度
陶瓷
金属源自文库瓷
镀层硬质合金
极细晶粒 硬质合金
高速钢
韧性
EZA9912D
金属切削材料硬度表
60 50 40 30 20 10
0 HSS HM P10 HM P40 Keramik Si3N4 CBN PPCKDD
▪ 切削性能比灰铸铁难加工。 ▪ 国内铸造水平，均匀性比较差。 ▪ 可以是连屑或断屑(取决于其结构) 可能出现一些硬表面或
斑片。 ▪ 典型用途：
➢ 曲轴 ➢ 曲轴箱 ➢ 活塞 ➢ 齿轮箱
2020/8/21
加工铸铁刀片材质的应用范围
灰铸铁
GGV
球铁
20 26*1 40 50 60 40 50 60 70
Hardness
+
-
++
+
-
Compressive strength
+
-
o
o
-
Abrasion resistance
++
--
+
+
-
Hot hardness
+
-
++
+
-
Flexural strength
-
++
-
-
+
Diffusion inertia
o
o
+
+
o
Oxidation resistance
-
o
2020/8/21
金属切削材料韧性表
3000
2500
抗弯强度[N/mm2]
2000
1500
1000
500
0
HSS HM P10 HM P40 Keramik Si3N4
CBN
PPCKDD
2020/8/21
镀层硬质合金材料
▪
镀层硬质合金刀片是采用化学气相沉积方法（化学
镀层CVD）或物理气相沉积方法（物理镀层PVD），将
刀具技术交流资料
2020/8/21
刀具技术交流内容
一、材料特性及刀具应用指南 二、车加工技术简单介绍： 三、孔加工技术简单介绍： 四、铣加工技术简单介绍： 五、切削要素对加工的影响： 六、如何给出合适的切削参数及参数调整： 七、如何选择合适的刀具： 八、机械加工过程中常见问题的技术交流： 九、切削液的使用简单介绍：
2020/8/21
材料特性及刀具应用指南
2020/8/21
钢
2020/8/21
普通碳钢
钢件
合金钢
工具钢 不锈钢 特殊钢
▪ 含碳量不超过1.5％ 的铁碳合金
合金元素对加工的影响
合金 元素
切削力
断削
Al 没有太大影响
变差
Cr
增加
变差
Co
增加
变差
Mn
增加
变差
Mo
增加
变差
磨损
后刀面磨损 积削瘤
后刀面磨损 氧化
Al2O3
物理涂层过程
450度
2020/8/21
立方氮化硼 - CBN
什么是立方氮化硼 - CBN-? 立方氮化硼 - 是密排六方晶格氮化硼通过高温、 高压转变为框架结构而来，它一种极其坚硬的刀 具材料，其硬度仅次于金刚石。 立方氮化硼之所以具有非常好的切削性能主要来 源于：
极其坚硬 高的红硬性直到极高温度 (1900c°) 在切削过程中具有高的抗磨损能力和非常好 的化学稳定性
镀层、氮化钛镀层、氧体铝镀层、碳氮化钛镀层、金刚
石镀层等；按涂层工艺又可分为单镀层、多镀层及复合 镀层等。
2020/8/21
各种硬质合金对性能的影响
Increasing Increasing Increasing Increasing Increasing WC content Co content TiC content TaC content grain size
2020/8/21
多晶金刚石和氮化硼
密排六方晶格炭原子
立方晶格炭原子
石墨
高温 高压
密排六方晶格氮化硼
金刚石
立方氮化硼
EZA9912H
CBN 80 CBN-用于球墨铸铁的精加工
▪ 特性 ➢ 含80％CBN的规格 ➢ 粗晶粒结构 ➢ 高的抗磨损特性 ➢ 高的导热性
▪ 适用的加工材料 -- 铁素体含量 5% ➢ 灰口铸铁GG ➢ 球墨铸铁GGG70, GGG80
耐磨的硬化物，如TiC、TiN、Al2O3、HfN及金刚石薄膜 等，镀覆在高强度的硬质合金基体上而产生的新一代硬
质合金刀片。
▪ 由于它把硬度和韧性高度结合起来，使刀片的性能与
非镀层刀片比较，使用寿命能成倍地提高，尤其在难加 工材料和重切削领域有着很大的优越性。
▪ 同时由于镀层刀片适应范围广泛，因此可大大减少供 选择的刀片牌号数量。镀层刀片按镀层成分可分碳化钛
++
+
o
Thermal cycling resistance
o
+
-
+
-
Edge strength
o
o
-
+
-
Modulus of elasticity
++
-
+
+
o
Abrasion resistance
+
-
+
+
-
Tenacity 2020/8/21
-
+
-
+
+
化学涂层过程
2020/8/21
Ti(C,N)
塑性变形 后刀面磨损
塑性变形 后刀面磨损
塑性变形 后刀面磨损
加工
负面 负面 负面 负面 负面
典型 工件材料
Nitrided steel 不锈钢 高速钢 淬硬钢 热扎钢
Ni V
W
2020/8/21
没有太大影响 没有太大影响
增加
变差
增加
变差
积削瘤
Notches 后刀面磨损
Notches Notches 后刀面磨损
硬质合金刀片
Si3N4
Si3N4
CBN
CBN
注：一个倒三角型为粗加工，三个倒三角形为精加工。
2020/8/21
金属加工刀具材料
刀具材料的选择对于切削刃的切削功能是非常重要的。 在确定了工件材料之后，一个好的刀具材料选择是至关重 要的。 现在主要的刀具材料如下:
- 高速钢（HSS） - 涂层和不涂层硬质合金（SOLID CARBIDE）
负面 负面
负面
奥氏体不锈钢 冷作业钢 高速钢
铸铁
2020/8/21
铸铁材料
灰铸铁
白口铸铁
可锻铸铁 球墨铸铁 合金铸铁
▪ 含碳量超过1.5％的 铁碳合金
灰铸铁
▪ 具有抗震性(含有较多的石墨) ， ▪ 断裂面呈灰黑色，故名：灰铸铁 ▪ 用于许多一般用途的铸铁件
➢ 如发动机组、机座、刹车鼓、 铸件、轮、盘、轴
▪ 石墨含量高 ，良好的加工性 ▪ 由于石墨具有润滑作用。 ▪ 材料硬度一般在布氏HB 190-240
之间，延展性在1%左右，断削性 能非常好，加工一般不存在断削和 排削问题。
2020/8/21
球墨铸铁
▪ 添加石墨后通过与镁一起合金化形成小球，改善其强度、 韧性以及抗冲击性，能承受重压，可以焊接和铜焊。
▪ 切削参数 ➢ Vc = 600-1000 m/min ➢ fz = 0,1-0,15 ➢ ap = 0,5-1 mm
- 金属陶瓷 - 氮化硅陶瓷刀片
- 立方氮化硼（CBN） - 多晶金刚石（PCD）
2020/8/21
金属切削刀具材料
多晶金刚石
CBN
硬度
陶瓷
金属源自文库瓷
镀层硬质合金
极细晶粒 硬质合金
高速钢
韧性
EZA9912D
金属切削材料硬度表
60 50 40 30 20 10
0 HSS HM P10 HM P40 Keramik Si3N4 CBN PPCKDD
▪ 切削性能比灰铸铁难加工。 ▪ 国内铸造水平，均匀性比较差。 ▪ 可以是连屑或断屑(取决于其结构) 可能出现一些硬表面或
斑片。 ▪ 典型用途：
➢ 曲轴 ➢ 曲轴箱 ➢ 活塞 ➢ 齿轮箱
2020/8/21
加工铸铁刀片材质的应用范围
灰铸铁
GGV
球铁
20 26*1 40 50 60 40 50 60 70
Hardness
+
-
++
+
-
Compressive strength
+
-
o
o
-
Abrasion resistance
++
--
+
+
-
Hot hardness
+
-
++
+
-
Flexural strength
-
++
-
-
+
Diffusion inertia
o
o
+
+
o
Oxidation resistance
-
o
2020/8/21
金属切削材料韧性表
3000
2500
抗弯强度[N/mm2]
2000
1500
1000
500
0
HSS HM P10 HM P40 Keramik Si3N4
CBN
PPCKDD
2020/8/21
镀层硬质合金材料
▪
镀层硬质合金刀片是采用化学气相沉积方法（化学
镀层CVD）或物理气相沉积方法（物理镀层PVD），将
刀具技术交流资料
2020/8/21
刀具技术交流内容
一、材料特性及刀具应用指南 二、车加工技术简单介绍： 三、孔加工技术简单介绍： 四、铣加工技术简单介绍： 五、切削要素对加工的影响： 六、如何给出合适的切削参数及参数调整： 七、如何选择合适的刀具： 八、机械加工过程中常见问题的技术交流： 九、切削液的使用简单介绍：
2020/8/21
材料特性及刀具应用指南
2020/8/21
钢
2020/8/21
普通碳钢
钢件
合金钢
工具钢 不锈钢 特殊钢
▪ 含碳量不超过1.5％ 的铁碳合金
合金元素对加工的影响
合金 元素
切削力
断削
Al 没有太大影响
变差
Cr
增加
变差
Co
增加
变差
Mn
增加
变差
Mo
增加
变差
磨损
后刀面磨损 积削瘤
后刀面磨损 氧化
Al2O3
物理涂层过程
450度
2020/8/21
立方氮化硼 - CBN
什么是立方氮化硼 - CBN-? 立方氮化硼 - 是密排六方晶格氮化硼通过高温、 高压转变为框架结构而来，它一种极其坚硬的刀 具材料，其硬度仅次于金刚石。 立方氮化硼之所以具有非常好的切削性能主要来 源于：
极其坚硬 高的红硬性直到极高温度 (1900c°) 在切削过程中具有高的抗磨损能力和非常好 的化学稳定性
镀层、氮化钛镀层、氧体铝镀层、碳氮化钛镀层、金刚
石镀层等；按涂层工艺又可分为单镀层、多镀层及复合 镀层等。
2020/8/21
各种硬质合金对性能的影响
Increasing Increasing Increasing Increasing Increasing WC content Co content TiC content TaC content grain size
2020/8/21
多晶金刚石和氮化硼
密排六方晶格炭原子
立方晶格炭原子
石墨
高温 高压
密排六方晶格氮化硼
金刚石
立方氮化硼
EZA9912H
CBN 80 CBN-用于球墨铸铁的精加工
▪ 特性 ➢ 含80％CBN的规格 ➢ 粗晶粒结构 ➢ 高的抗磨损特性 ➢ 高的导热性
▪ 适用的加工材料 -- 铁素体含量 5% ➢ 灰口铸铁GG ➢ 球墨铸铁GGG70, GGG80
耐磨的硬化物，如TiC、TiN、Al2O3、HfN及金刚石薄膜 等，镀覆在高强度的硬质合金基体上而产生的新一代硬
质合金刀片。
▪ 由于它把硬度和韧性高度结合起来，使刀片的性能与
非镀层刀片比较，使用寿命能成倍地提高，尤其在难加 工材料和重切削领域有着很大的优越性。
▪ 同时由于镀层刀片适应范围广泛，因此可大大减少供 选择的刀片牌号数量。镀层刀片按镀层成分可分碳化钛
++
+
o
Thermal cycling resistance
o
+
-
+
-
Edge strength
o
o
-
+
-
Modulus of elasticity
++
-
+
+
o
Abrasion resistance
+
-
+
+
-
Tenacity 2020/8/21
-
+
-
+
+
化学涂层过程
2020/8/21
Ti(C,N)
塑性变形 后刀面磨损
塑性变形 后刀面磨损
塑性变形 后刀面磨损
加工
负面 负面 负面 负面 负面
典型 工件材料
Nitrided steel 不锈钢 高速钢 淬硬钢 热扎钢
Ni V
W
2020/8/21
没有太大影响 没有太大影响
增加
变差
增加
变差
积削瘤
Notches 后刀面磨损
Notches Notches 后刀面磨损
硬质合金刀片
Si3N4
Si3N4
CBN
CBN
注：一个倒三角型为粗加工，三个倒三角形为精加工。
2020/8/21
金属加工刀具材料
刀具材料的选择对于切削刃的切削功能是非常重要的。 在确定了工件材料之后，一个好的刀具材料选择是至关重 要的。 现在主要的刀具材料如下:
- 高速钢（HSS） - 涂层和不涂层硬质合金（SOLID CARBIDE）