刀具材料的基本性能一般以下列“三性”来表示:

  1. 冷硬性 —— 刀具材料在常温下所具有的硬度,也可以理解为耐磨性。
  2. 红硬性 —— 刀具材料在高温下仍能保持切削所需要的硬度。
  3. 坚韧性 —— 刀具材料能承受震动和冲击的性能。

刀具材料的“三性”不是孤立的,而是相互联系、相互制约,譬如冷硬性和热硬性较高的材料,其坚韧性往往较差。在具体选用时,我们只要根据工件材料的性能和切削要求,抓住切削中的主要矛盾,突出“三性”中的某一即可,其他两种性能只要影响不大就可以了。

性能冷硬性热硬性坚韧性
1金刚石金刚石碳素工具钢
2陶瓷陶瓷合金工具钢
3硬质合金硬质合金高速钢
4高速钢高速钢硬质合金
5碳素工具钢合金工具钢陶瓷
6合金工具钢碳素工具钢金刚石

目前,用来制造车刀的材料主要有高速钢和硬质合金两种:

1、高速钢(白钢)

高速钢是一种含有高成分钨、铬、钒等元素的合金钢。高速钢刀具制造简单,刃磨方便,容易磨得锋利,而且坚韧性比较好,能承受较大的冲击力,因此常用于加工一些冲击性较大、形状不规则的零件。高速钢也常作为精加工车刀,如宽刃大走刀的车刀、梯形螺纹精车刀以及成型刀的材料。但是,高速钢的热硬性较差(约500~600℃),不适合高速切削。高速钢常用的有W18Cr4V和W9Cr4V2两种牌号。

2、硬质合金(钨钢)
硬质合金能耐高温,有较好的红硬性,在1000℃左右尚能保持良好的切削性能,耐磨性也很好,常温下硬度高达HRA87~HRA92.8,而且具有一定的使用强度。缺点是性脆、怕震、坚韧性差,但这一缺陷可以通过刃磨合理的切削角度来弥补。所以硬质合金是目前应用最广泛的一种车刀材料,特别是在高速切削下极为有利。

常用的硬质合金按其成分不同主要有钨钴合金和钨钴钛合金两大类。

(一)钨钴合金 由碳化钨和钴组成,常温时硬度为HRA87~92,红热硬度为800~900℃,它的代号以YG表示。这类硬质合金的坚韧性较好,因此用它来加工脆性材料(如铸铁)或冲击较大的工件比较合适;但由于它的热硬性较差,在高温下不耐磨,如果用它来切削韧性较强的塑性材料(如钢和不锈钢等),就会很快磨损,由于在切削这类工件时,切削变形很大,刀尖处会产生很高的温度,而钨钴合金在640℃时就会和切削粘结在一起,使车刀前面很快磨损,甚至使刀具损坏。钨钴合金按不同的含钴量,又可分成YG3、YG6、YG8等多种牌号,牌号后面的数字表示含钴量的高低。数字越大,则含钴量越高,其承受冲击的性能就越好。所以一般YG8常用于粗加工,YG3、YG6常用于精加工。

(二)钨钴钛合金 由碳化钨、钴和碳化钛所组成,常温时硬度为HRA89.5~92.8,红热硬度为900~1000℃,它的代号以YT来表示。钨钴钛合金的热硬性比较好,在高温条件下比钨钴合金耐磨,用它来加工钢件和其他韧性较强的塑性材料比较合适。但不宜加工脆性材料(如铸铁),因为它性脆,不耐冲击。而脆性材料在切削过程中,切屑多呈碎裂状,使车刀受到一个冲击力,容易造成刀口崩刃。钨钴钛合金按不同的含碳化钛含量,又可分成YT5、YT15、YT30等多种牌号,牌号后面的数字表示含碳化钛量的高低。数字越大,则含碳化钛含量越高,热硬性越好;而相应含钴量越低,韧性越差。所以YT15、YT30常用于精加工,而YT5常用于粗加工。

通过以上分析,可以认为:在一般情况下,钨钴合金适用于切削脆性材料(如铸铁),钨钴钛合金适用于切削塑性材料(如钢件)。但在特殊情况下,要做灵活的应变。老师傅们通过生产实践证明,在线速度不太高或使用充分冷却液的条件下,车削某些钢件时,采用钨钴合金车刀比钨钴钛合金车刀更加有利,下面举几个例子来证明。
【例1】在线速度20~30m/min下精车钢件大辊筒时,采用YG6X车刀却比YT15耐用,因为在这种情况下虽然车的是钢件工具,但由于线速度低,耐高温问题不突出。同时由于辊筒是空心的,车削时会产生震动,使车刀受到一个微量的冲击,容易产生类似磨损的损坏现象。结果耐冲击问题突出成为了主要矛盾,因此采用YG6X比YT15有利。
【例2】在线速度100~150m/min下充分浇注冷却液,精车各种中小型钢管时,采用YG6车刀比YT类耐用,理由同上。
【例3】在荒车(毛坯粗车第一刀)铸钢工件(特别是大活)的外圆时,采用YG6车刀比YT类车刀可靠得多。因为在这种情况下,工件表面不平整,加工时切削余量不均匀,而且表皮硬度较高,车刀要承受一个较大的冲击力,所以耐冲击问题又成为了主要矛盾。虽然这时车削的仍然为钢件,但如果使用YT车刀,就会因为不耐冲击而敲坏刃口。相反YG车刀耐冲击好,所以使用效果就好。

标签: 车床, 车工, 车刀

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