切削機械刀具與加工對象的力學(xué)性能匹配問題主要是指刀具與工件材料的強度、韌性和硬度等力學(xué)性能參數(shù)要相匹配。具有不同力學(xué)性能的刀具材料所適合加工的工件材料有所不同。
① 刀具材料硬度順序為:金剛石刀具>立方氮化硼刀具>ceramic刀具>硬質(zhì)合金>高速鋼。
② 刀具材料的抗彎強度順序為:高速鋼>硬質(zhì)合金>ceramic刀具>金剛石和立方氮化硼刀具。
③ 刀具材料的韌度大小順序為:高速鋼>硬質(zhì)合金>立方氮化硼、金剛石等。
高硬度的工件材料,必須用更高硬度的刀具來加工,刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度,一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高,其耐磨性就越好。如,硬質(zhì)合金中含鈷量增多時,其強度和韌性增加,硬度降低,適合于粗加工;含鈷量減少時,其硬度及耐磨性增加,適合于精加工。
具有優(yōu)良高溫力學(xué)性能的刀具尤其適合于高速切削加工。ceramic刀具優(yōu)良的高溫性能使其能夠以高的速度進行切削,允許的切削速度可比硬質(zhì)合金提高2~10倍。
前角在正交平面內(nèi)測量的前刀面與基面間的夾角。機械刀具前刀面在基面之下時為正前角,刀具前刀面在基面之上時為負前角。前角一般在-5°~ 25°之間選取。前角選擇的原則:前角的大小主要解決刀頭的堅固性與鋒利性的矛盾。因此首先要根據(jù)加工材料的硬度來選擇前角。加工材料的硬度高,前角取小值,反之取大值。其次要根據(jù)加工性質(zhì)來考慮前角的大小,粗加工時前角要取小值,精加工時前角應(yīng)取大值。基本原則是:塑性越大的金屬前角越大,像鑄鐵這類幾乎沒塑性的前角要取到負值
后角在正交平面內(nèi)測量的主后刀面與切削平面間的夾角。后角不能為零度或負值,一般在6°~12°之間選取。后角選擇的原則:首先考慮加工性質(zhì)。精加工時,后角取大值,粗加工時,后角取小值。其次考慮加工材料的硬度,加工材料硬度高,主后角取小值,以增強刀頭的堅固性;反之,后角應(yīng)取小值。
主偏角在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進給運動方向的夾角。主偏角一般在30°~ 90°之間選取。主偏角的選用原則:首先考慮車床、夾具和刀具組成的車工工藝系統(tǒng)的剛性,如車工工藝系統(tǒng)剛性好,主偏角應(yīng)取小值,這樣有利于提高車刀使用壽命和改善散熱條件及表面粗造度。其次要考慮加工工件的幾何形狀,當(dāng)加工臺階時,主偏角應(yīng)取90°,加工中間切入的工件,主偏角一般取60
硬質(zhì)合金刀片包含合金刀頭的種類、基體的材質(zhì)、直徑、齒數(shù)、厚度、齒形、角度、孔徑等多個參數(shù),這些參數(shù)決定著刀片的加工能力和切削性能。選擇刀片時要根據(jù)鋸切材料的種類、厚度、刀切的速度、鋸切的方向、送料速度、鋸路寬度需要正確選用刀片。種類的選擇 硬質(zhì)合金常用的種類有鎢鈷類(代號YG)、鎢鈦類(代號YT)。由于鎢鈷類的硬質(zhì)合金抗沖擊性較好,在木
材加工行業(yè)中使用更為廣泛。木材加工中常用的型號為YG8-YG15,YG后面的數(shù)字表示鈷含量的百分數(shù),鈷含量增加,合金的抗沖擊韌性和抗彎強度有所提高,但硬度和耐磨性卻有所下降,要根據(jù)實際情況加以選用。 基體的選擇 1. 65Mn彈簧性及塑性好,材料經(jīng)濟,熱處理淬透性好,其受熱溫度低,易變形可用于要求切削要求不高的鋸
片。 2. 碳素工具鋼含碳高導(dǎo)熱率高,但受200℃-250℃溫度時其硬度和耐磨性急劇下降,熱處理變形大,淬透性差,回火時間長易開裂。為刀具制造經(jīng)濟材料如T8A、T10A、T12A等。3. 合金工具鋼與碳素工具鋼相比,耐熱性,耐磨性好,處理性能較好,耐熱變形溫度在300℃-400℃適宜制造好的合金圓鋸片。 4. 高速工具鋼具有良好淬透性,硬度及剛性強,耐熱變形少,屬超高強度鋼,熱塑性穩(wěn)定適宜制造好一點的超薄刀片。
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