机械制造基础项目一刀具基础知识

高速钢按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢， 按制造方法分可分为熔炼高速钢和粉末高速钢。
1．普通高速钢
普通高速钢可分为钨系高速钢和钨钼系高速钢两类。 （1）钨系高速钢。常见的牌号有W18Cr4V（简称 W18），它含钨（W）18%、铬（Cr）4%、钒（V） 1%，具有较好的综合性能和可磨削性，可制造各种复 杂刀具和精加工刀具。 （2）钨钼系高速钢。较常见的牌号有W6Mo5Cr4V2 （简称W6），它含钨6%、钼（Mo）5%、铬4%、钒 2%，它具有较好的综合性能。 此外，W9Mo3Cr4V（简称W9）是我国自行研制的 牌号，其硬度、强度、热塑性略高于W6Mo5Cr4V2， 具有较好的硬度和韧性。
（三）、其他刀具材料
1．陶瓷刀具
陶瓷刀具是以氧化铝为主要成分在高温下烧结而 形成的，比硬质合金具有更高的硬度和耐热性， 其硬度为90～95 HRA，耐热性高达1 200 ℃～ 1 450℃，化学稳定性好，与金属的亲和能力小， 与硬质合金相比可提高切削速度3～5倍。其最大 的缺点是抗弯强度低，冲击韧性差。它主要用于 对钢、铸铁、高硬度材料（如淬火钢）进行连续 切削时的半精加工和精加工。
【工作情景】
金属切削刀具所加工的对象都是硬度较高的金属 材料，在相同的工作条件下，一把硬度高的刀具和一 把硬度低的刀具在使用时，哪一个磨损更快或更易损 坏？这对刀具材料需提出哪些要求？
相关知识
一、刀具材料应具备的性能 1．高的硬度 硬度是刀具材料应具备的基本特性。一般 刀具材料的常温硬度应高于60HRC。 2．高的耐磨性 耐磨性是刀具材料抵抗工件与切屑对刀 具磨损的能力。刀具材料硬度越高，耐磨 性就越好
3．足够的强度与韧性 一般来说，刀具硬度越高，冲击韧性越低， 材料越脆。 4．高的耐热性 耐热性是在高温条件下，刀具切削部分材料 保持常温硬度、耐磨性、强度和韧性的能力， 也可用红硬性或高温硬度表示。耐热性越好 的材料允许的切削速度越高。 5．良好的工艺性与经济性
二、常用刀具材料
常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶 瓷、金刚石、立方氮化硼、涂层刀具和超硬刀具材 料，目前用得最多的刀具材料是高速钢和硬质合金。 （一）高速钢 高速钢是在合金工具钢中加入了较多的W、Mo、 Cr、V等合金元素的高合金工具钢，其抗弯强度较 高，韧性较好，热处理后硬度为63～70HRC，易磨 出较锋利的切削刃，故在生产中常被称为“锋钢”。 其耐热性为500℃～650℃，切削中碳钢材料时的切 削速度可达30m/min。
项目一 刀具基础知识
任务1
刀具材料
任务2
刀具的标注角度
任务3
刀具的工作角度 认识常用刀具
任务4
任务一 刀具材料
说明 任务1的具体内容是，掌握刀具材料应具 备的性能，掌握常用刀具材料的牌号及使用 场合。通过这一具体任务的实施，能够根据 加工条件合理选用刀具材料并正确使用。
知识点 能力点
1.刀具材料应具备的性能。 2.高速钢的牌号、性能与选用。 3.硬质合金的牌号、性能与选用。
3．粉末冶金高速钢
用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水，直接 得到细小的高速钢粉末，高温下压制成致密的钢坯， 然后锻压成材或刀具形状
பைடு நூலகம்
4．高速钢的一般选用原则
（1）切削一般材料时可用普通高速钢，其中以 W18Cr4V用得最多。W6Mo5Cr4V2主要用作热轧 刀具，W14Cr4VMnRE韧性最高，可作热轧刀具。 （2）如工艺系统刚性好，切削难加工材料时，简 单刀具可用高钒、高钴高速钢，复杂刀具可用钨钼 系低钴高速钢。
（二）硬质合金 硬质合金是用粉末冶金的方法制成的一 种刀具材料。它是由硬度和熔点很高的金 属碳化物（WC、TiC等）微粉和金属粘结 剂（Co、Ni、Mo等）经高压成形，并在 1 500℃左右的高温下烧结而成的。 硬质合金的硬度高达89～93HRA，相当 于71～76HRC，耐磨性很好，耐热性为 800℃～1 000℃，切削速度可达100m/min 以上，能切削淬火钢等硬材料。但其抗弯 强度低，韧性差，怕冲击和振动，制造工 艺性差。
2．K类（相当于旧牌号YG类硬质合金） 它由碳化钨和钴构成，颜色为红色，其 硬度为89～91.5HRA，耐热性为800℃～ 900℃，适宜加工铸铁、有色金属及其合金、 塑料等，其代号有K01、K10、K20、K30、 K40等，数字越大，耐磨性降低而韧性增 大，精车宜选K01；半精车宜选K10、K20； 粗车时可选用K30。
4．硬质合金的一般选用原则 （1）加工钢等韧性材料时，应选择 P类 （YT类）硬质合金。 （2）加工铸铁等脆性材料时，应选择K类 （YG类）硬质合金。 （3）切削淬硬钢、不锈钢和耐热钢时，应 选用K类（YG类）硬质合金。 （4）粗加工时，应选择含钴量较高的硬质 合金；反之，精加工时，应选择含钴量低 的硬质合金。
3．M类（相当于旧牌号YW类硬质合金） 它是由碳化钨、碳化钛、碳化钽（碳化铌） 和钴构成，颜色为黄色。其抗弯强度、疲劳 强度、耐热性、高温硬度和抗氧化能力都有 很大的提高。这类硬质合金既可以加 工铸 铁和有色金属，又可以加工钢料、铸钢、不 锈钢、灰铸铁、有色金属等。其代号有M10、 M20、M30、M40等，数字越大，耐磨性低 而韧性大，精车宜选M10；半精车宜选M20； 粗车时可用M30。
2．高性能高速钢 高性能高速钢有以下几种。 （1）高碳高速钢。含碳量提高到0.9%～ 1.05%，其典型牌号为9W18Cr4V。 （2）高钒高速钢。含钒量提高到3%～4%， 其典型牌号为W6Mo5Cr4V3。 （3）钴高速钢。其典型牌号为 W2Mo9CrVCo8。 （4）铝高速钢。其典型牌号为 W6Mo5Cr4V2Al，
根据ISO（国际标准化组织）规定，硬质合 金按被加工材料分为三类：P类、K类和M类， 相应识别颜色为蓝色、红色和黄色。 1．P类（相当于旧牌号YT类硬质合金） 它是由碳化钨、碳化钛和钴构成，颜色为 蓝色，其硬度为89.5～92.5 HRA，耐热性为 900℃～1 000℃，适宜加工钢、铸钢等。其 代号有P01、P10、P20、P30、P40、P50等， 数字越大，耐磨性越低而韧性越高。精车宜 选P01，半精车宜选P10、P20；粗车宜选 P30。