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1 金属切削的基本要素
1.5 刀具材料
刀具切削性能的优劣,主要取决于刀具材料、几何形状和结构,而刀具材料是首要的,它对刀具的使用寿命、生产效率、加工质量和加工成本影响极大。因此,应当高度重视刀具材料的正确选择和合理使用,并不断研制新型刀具材料。
1.5.1 刀具材料应具备的基本性能
在切削过程中,刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受着很大的压力和强烈的摩擦,刀具在高温、高压以及冲击和振动下切削,因此刀具材料必须具备以下基本要求:
(1)硬度。一般而言,刀具材料的硬度应高于工件材料的硬度,常温硬度应在62HRC以上。
(2)耐磨性。耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力。通常,硬度高耐磨性也高。此外,耐磨性还与基体中硬质点的大小、数量、分布的均匀程度以及化学稳定性有关。
(3)耐热性。刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性,这就是刀具材料的耐热性。
(4)强度和韧性。为了承受切削力、冲击和振动,刀具材料应具备足够的强度和韧性。强度用抗弯强度表示,韧性用冲击值表示。刀具材料的强度和韧性越高,硬度和耐磨性就越差,这两个方面的性能常常是互相矛盾的。
(5)减摩性。刀具材料的减摩性越好,刀面上的摩擦系数就越小,既可以减小切削力和降低切削温度,还能抑制刀一屑界面处冷焊的形成。
(6)导热性和热膨胀系数。刀具材料的导热系数越大,散热就越好,有利于降低切削区温度,从而提高刀具使用寿命。线膨胀系数小,可减小刀具的热变形和对尺寸精度的影响。
(7)工艺性和经济性。为了便于制造,刀具材料应具有良好的可加工性(锻、轧、焊接、切削加工、可磨削性和热处理等)。其次,刀具材料的价格应低廉,便于推广使用。
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