材料与用途

车刀可根据不同的要求分为很多种类。

车刀按用途不同可分为外圆车刀、端面车刀、切断车刀、内孔车刀、圆头车刀、螺纹车刀和成形车刀,如图3-7所示,常用车刀用途如图3-8所示。

图3-7 常用车刀

(a)外圆车刀(90°车刀) (b)端面车刀(45°车刀) (c)切断车刀 (d)内孔车刀 (e)圆头车刀 (f)螺纹车刀

图3-8 常用车刀的用途

车刀按结构的不同可分为:整体式车刀、焊接式车刀、机卡式车刀,如图3-9所示。

图3-9 车刀的结构形式

(a)整体式 (b)焊接式 (c)机械夹固式

在切削过程中,刀具的切削部分要承受很大的压力、摩擦、冲击和很高的温度。因此,刀具材料必须具备高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性,还需具有高的耐热性(红硬性),即在高温下仍能保持足够硬度的性能。

常用车刀材料主要有高速钢和硬质合金。

1.高速钢

高速钢又称锋钢或白钢,它是以钨、铬、钒、钼为主要合金元素的高合金工具钢。高速钢淬火后硬度为63～67HRC,其红硬温度550℃～600℃,允许的切削速度为25～30m/min。

高速钢有较高的抗弯强度和冲击韧性,可以进行铸造、锻造、焊接、热处理和零件的切削加工,有良好的磨削性能,刃磨质量较高,故多用来制造形状复杂的刀具,如钻头、铰刀、铣刀等,也常用作低速精加工车刀和成形车刀。

常用的高速钢牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2两种。

2.硬质合金

硬质合金是用高耐磨性和高耐热性的WC(碳化钨)、TiC(碳化钛)和Co(钴)的粉末经高压成形后再进行高温烧结而制成的,其中Co起黏结作用,硬质合金的硬度约为74～82HRC,有很高的红硬温度。在800℃～1000℃的高温下仍能保持切削所需的硬度,硬质合金刀具切削一般钢件的切削速度可达100～300m/min,可用这种刀具进行高速切削,其缺点是韧性较差,较脆,不耐冲击,硬质合金一般制成各种形状的刀片,焊接或夹固在刀体上使用。

常用的硬质合金有钨钴和钨钛钴两大类:

(1)钨钴类(YG)

由碳化钨和钴组成,适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。

常用牌号有YG3、YG6、YG8等,后面的数字表示含钴量的百分比,含钴量愈高,其承受冲击的性能就愈好。因此,YG8常用于粗加工,YG6和YG3常用于半精加工和精加工。

(2)钨钛钴类(YT)

由碳化钨、碳化钛和钴组成,加入碳化钛可以增加合金的耐磨性,可以提高合金与塑性材料的黏结温度,减少刀具磨损,也可以提高硬度;但韧性差,更脆、承受冲击的性能也较差,一般用来加工塑性材料,如各种钢材。

常用牌号有YT5、YT15、YT30等,后面数字是碳化钛含量的百分数,碳化钛的含量愈高,红硬性愈好;但钴的含量相应愈低,韧性愈差,愈不耐冲击,所以YT5常用于粗加工,YT15和YT30常用于半精加工和精加工。

3.特种刀具材料

(1)涂层刀具材料

这种材料是韧性较好的硬质合金基体上或高速钢基体上,采用化学气相沉积(CVD)法或物理气相沉积(PVD)法涂覆一薄层硬质和耐磨性极高的难熔金属化合物而得到刀具材料。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。

(2)陶瓷材料

其主要成分是Al2O3。陶瓷刀片的硬度可达78HRC以上,能耐1200℃～1450℃的高温,故能承受较高的切削温度。但抗弯强度低,怕冲击,易崩刃。主要用于钢、灰铸铁、淬火铸铁、球墨铸铁,耐热合金及高精度零件的精加工。

(3)金刚石

金刚石材料分为人造金刚石和天然金刚石两种。一般采用人造金刚石作为切削刀具材料。其硬度高,可达10000HV(一般的硬质合金仅为1300～1800HV)。其耐磨性是硬质合金的80～120倍。但韧性较差,对铁族亲和力大,因此一般不适合加工黑色金属,主要用于有色金属以及非金属材料的高速精加工。

(4)立方氮化硼(CBN)

立方氮化硼是人工合成的一种高硬度材料,其硬度可达7300HV～9000HV,可耐1300℃～1500℃的高温,与铁族亲和力小,但其强度低,焊接性差。目前主要用于加工淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金和一些难加工的材料。