加工高硬度堆焊层和补焊工件的车刀刀具研究
高速钢刀具的切削性能、切削原理及制造工艺的研究
毕业设计20 年4 月 22 日设计题目 高速钢刀具的切削性能、切削原理及制造工艺的研究 学生姓名 学 号 专业班级 机电 指导教师摘要本文主要论述了高速钢刀具，高速钢刀具是一种高碳且含有大量W、Mo、Cr、V、Co等合金元素的合金刃具钢。
高速钢经热处理后，在600℃以下仍然保持高的硬度．可达HRC60以上故可在较高温度条件下保持高速切削能力和高耐磨性。
同时具有足够高的强度，并兼有适当的塑性和韧性，这是其他超硬工具材料所无法比拟的。
高速钢还具有很高的淬透性．中小型刃具甚至在空气中冷却也能淬透，故有风钢之称。
同碳素刃具钢和合金刀具钢相比，高速钢的切削速度可提高2～4倍，刃具寿命提高8—15倍。
因此高速钢广泛用于制造尺寸大、切削速度高、负荷重、工作温度高的各种机加工刃具，如车刀、锉刀、铣刀、刨刀、拉刀、钻头等。
此外．还可应用在模具及一些特殊轴承方面。
总之．现代工具材料高速钢刀具仍占材料总量的65％而产值则占70％左右．所以高速钢自问世以来．经百年使用而不衰。
高速钢刀具是一种比普通刀具要坚韧，更容易切割的刀具，是一种新产品。
在机械制造中用于切削加工。
本篇论文介绍了高速钢刀具的常用刀具材料、切削性能、切削原理、加工工艺及热处理工艺，从而更好的理解高速钢刀具在机械行业中的的重要地位。
关键词:高速钢；刀具；材料；切削性能；切削力；工艺；热处理目录摘要 (2)前言 (4)第一章常用高速钢刀具材料 (5)1.1刀具的性能及刀具材料的选择 (5)1.2 性能高速钢 (7)1.3 普通高速钢 (8)第二章高速钢刀具的切削原理及控制 (10)2.1 切削的形成过程 (10)2.2 积屑瘤的形成及其对切削过程的影响 (10)2.3 切削的类型与控制 (13)2.4 切削力 (13)第三章铸造高速钢刀具的生产工艺 (16)3.1 铸造高速钢刀具的生产工艺 (16)3.2 铸造刀具的性能 (18)3.3 铸造高速钢组织和性能的改善 (18)第四章高速钢刀具热处理工艺 (20)4.1 合金元素在高速钢中的作用 (20)4.2 高速钢的退火 (20)4.3 高速钢淬火 (21)4.4 高速钢的回火 (23)4.5 高速钢的其他热处理方法 (24)4.6 高速钢不同热加工状态的金相组织 (25)结论 (27)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)前言高速钢是高碳高合金钢，具有很高的性能，在热处理之后其硬度可高达63～70HRc，是特殊钢中硬度最高的钢种。
车刀刀片制作方法
车刀刀片制作方法车刀是一种常用的金属切削工具，它由车刀刀体和刀片两部分组成。
刀片是车刀的重要组成部分，它承担着切削加工的任务。
本文将详细介绍车刀刀片的制作方法。
一、材料准备车刀刀片通常采用高速钢、硬质合金等材料制作。
在制作前需要对材料进行热处理，以提高其硬度和耐磨性。
具体的热处理方法包括淬火、回火等。
二、刀片设计车刀刀片是根据加工需要设计的，不同的加工任务需要不同的刀片形状和尺寸。
刀片设计需要考虑以下因素：1. 切削速度和进给速度2. 切削力和切削热3. 刀片材料和硬度4. 切削液的种类和使用方法5. 刀片的安装方式和固定方式三、刀片制作1. 切割材料首先需要将原材料切割成适合制作刀片的形状和尺寸。
通常采用锯切或切割机进行切割。
2. 粗加工将切割好的材料进行粗加工，将其加工成近似形状的刀片。
粗加工通常采用数控机床进行。
3. 精加工将粗加工好的刀片进行精加工，将其加工成精确的形状和尺寸。
精加工通常采用数控磨床进行。
4. 磨削将精加工好的刀片进行磨削，以提高其表面光洁度和精度。
磨削通常采用平面磨床、中心磨床等设备进行。
5. 钻孔在刀片上钻孔，以便将其安装在车刀刀体上。
钻孔需要考虑刀片的尺寸和孔的位置。
6. 表面处理对刀片表面进行处理，以提高其耐腐蚀性和美观度。
表面处理通常采用电镀、喷涂等方法。
四、质量检验制作好的刀片需要进行质量检验，以保证其符合加工要求。
质量检验包括以下方面：1. 外观检查：检查刀片表面是否有缺陷和损伤。
2. 尺寸检查：检查刀片尺寸是否符合要求。
3. 硬度检查：检查刀片硬度是否符合要求。
4. 切削试验：进行切削试验，检查刀片的切削性能。
五、结语车刀刀片是车刀的重要组成部分，其制作需要精密的加工工艺和严格的质量控制。
本文介绍了车刀刀片的制作方法，希望对读者有所帮助。
钨钢切削刀具的材料特性与性能分析
钨钢切削刀具的材料特性与性能分析钨钢切削刀具是一种常用于金属加工中的刀具材料，它具有优异的性能和特性。
在理解钨钢切削刀具之前，我们先来了解一下钨钢的基本特性以及它在刀具制作中的应用。
钨钢，又称硬质合金，是由钨和钴等金属粉末通过高温烧结制成的一种复合材料。
钨钢具有以下几个关键特性，使其成为优秀的切削刀具材料：1. 高硬度：钨钢的硬度非常高，可以达到90-92HRA，是一般刀具材料的3倍左右。
高硬度意味着它具有很好的耐磨性能，能够在切削过程中抵御金属的剥落和磨损。
2. 高强度：钨钢具有很高的抗压强度和弯曲强度，可以承受较大的切削力和冲击载荷，不易发生断裂或变形。
这使得钨钢切削刀具具有较长的使用寿命和较好的稳定性。
3. 优秀的耐高温性：钨钢的熔点非常高，可以达到3400°C左右，因此在高温环境下依然能够保持较好的硬度和强度。
这使得钨钢刀具能够在高速切削过程中有效地降低热膨胀和热应力，提高切削效率和刀具寿命。
4. 良好的化学稳定性：钨钢具有优秀的耐腐蚀性和抗化学侵蚀能力，不易产生氧化和化学反应。
这使得钨钢切削刀具能够适应多种金属加工环境，如钢材、铸铁和不锈钢等。
除了以上的基本特性外，钨钢切削刀具还具有一些其他的性能优势，使其成为广泛使用的金属切削工具材料：1. 高韧性：钨钢切削刀具具有较好的韧性，能够在切削过程中有效地减少裂纹和瘤疤的生成，提高刀具的耐久性。
2. 低摩擦系数：钨钢具有较低的摩擦系数，使得切削时产生的热量和摩擦损耗较小，能够减少刀具与工件之间的磨擦，并提高切削的平稳性和精度。
3. 可以涂层：由于钨钢的化学稳定性和切削性能，它可以与各种涂层材料结合使用，如TiCN、TiAlN等。
这些涂层提供了额外的硬度、润滑和防腐蚀性能，进一步提高了刀具的寿命和切削效率。
总的来说，钨钢切削刀具的材料特性与性能使其成为现代加工中不可或缺的刀具材料之一。
它的高硬度、高强度、耐高温性和化学稳定性使得刀具能够在各种复杂的加工环境下发挥出色的切削性能。
两种刀具硬铣削3Cr13Cu切削机理及刀具磨损研究
两种刀具硬铣削3Cr13Cu切削机理及刀具磨损研究切削过程中硬度较高和导热性差的工件材料（如淬硬钢与合金钢、钛合金和超高强度钢等），在很宽的切削条件下均形成锯齿形切屑。
周期性的锯齿状切屑的形成，造成切削力的高频变化，从而影响加工质量和刀具寿命。
本文用两种刀具进行了马氏体不锈钢3Cr13Cu的平面铣削实验，研究了切削参数对切屑形态、切削力和切削温度、刀具磨损的影响，分析了锯齿形切屑的形成对不同材料的刀具的刀具磨损的影响，探讨了锯齿形切屑的形成机理；用金属陶瓷刀具进行了3Cr13Cu的Z轴铣削实验，进一步研究了金属陶瓷刀具寿命和破损规律，为不锈钢加工工艺的订制提供理论依据。
论文主要研究内容如下：(1)研究了切削参数和不同刀具对切屑形成的影响，分析切屑形成规律，结果表明：导热性能较好的刀具切削时，形成锯齿形切屑的临界速度较高；随着切削速度的增加锯齿形切屑的锯齿间距减小，锯齿化程度增加。
(2)通过对切屑的自由表面、后表面和横截面特征的分析，探讨锯齿形切屑形成机理，结果表明：在铣削马氏体不锈钢3Cr13Cu的过程中，锯齿形切屑是由突变性的绝热剪切机制形成的。
(3)研究了铣削参数对铣削力的影响规律，并用回归分析的方法，建立了切削力和切削温度的经验公式。
结果表明：切削力随速度的增加，先增大后减少，然后再增加。
切削温度与切削参数（切削速度、进给速度和切削深度）都是正相关的，且在已进行的实验中，最高的已加工表面温度不超过230oC。
(4)研究了铣削参数对刀具磨损的影响，并用对比分析的方法，探索锯齿形切屑的形成对不同刀具的磨损影响，结果表明：锯齿形切屑的形成对金属陶瓷刀具的破坏作用明显大于硬质合金涂层刀具。
进一步实验探索金属陶瓷刀具裂纹形成规律，结果表明：在较低的速度下，刀具前刀面首先产生的是机械疲劳裂纹；在较高的切削速度下，首先出现热裂纹。
随着速度的增大，刀具前刀面上裂纹初始出现的轴向铣削距离和裂纹刚开始形成到刀具失效的轴向铣削距离都减少。
车削司太立合金时硬质合金刀具失效机理的试验研究
收稿日期: 2009 年 12 月
2010 Nikon SMZ1000 光学显微镜
( a) YG610
( a) YG610
( b) YS8
图 3 硬质合金车削刀片
表 1 司太立合金成分表
元素
Co Cr Fe W Ni Si Cu C
质量 分数( % )
司太立合金属于高硬度难加工材料, 切削加工 成本较高, 研究司太力合金焊材的切削性能, 对于改 进切削工艺和提高刀具寿命具有重要意义。试验表 明, 加工司太立合金时, 小前角刀具的寿命及加工稳 定性要优于大前角刀具[ 2] ; 精车时, 选用超细晶粒硬 质合金精 密磨制 刀具, 可 使加 工效率 提高 3 倍 以 上[ 3] 。同时, 有研究表明, 在司太立合金中加入其它 微量元素, 可显著提高其机械性能、耐磨性、耐腐蚀 性等[ 4- 6] , 有利于提高柴油机的安全性能。本文采 用 YG610 和 YS8 两种硬质合金刀具, 对堆焊的司太 立合金材料进行了切削试验, 研究了切削司太立合
( a) YG610 初期磨损
( b) YG610 正常磨损
( c) YG610 急剧磨损
( d) YS8 初期磨损
损( 如崩刃等) ; ( 4) YG610 刀具的后 刀面平均磨损量小于 YS8
刀具, 且其寿命长于 YS8 刀具。
参考文献
[ 1] 杨晓 , 邵华. 柴油 机气 门堆焊 层的 性能和 车削 刀具 研 究[ J] . 装备制造技术, 2009( 4) .
[ 4] J Chen, X Y Li, T Bell, H Dong. Improving the wear proper ties of Stellite 21 alloy by plasma surface alloying with carbon and nitrogen[ J] . Wear, 2008, 264: 157- 165.
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加工高硬度堆焊层和补焊工件的车刀刀具
华菱超硬刀具研发部
在机械加工中，经过堆焊或补焊后的的工件，由于堆焊曾和焊接部位的硬度高，很难加工，特别是HRC40以上的高硬度堆焊层，普通硬质合金刀具在加工中经常崩刃且不耐磨，造成加工效率低下，加工成本增加；华菱超硬针对这种现象，研制的新牌号刀具解决了很多加工中的实际问题，在车削加工此类工件时得到广泛应用。
1，加工高硬度堆焊层和焊接部位时常见问题
工件经过堆焊或补焊后，大多高低不平，且表面硬度高，内部硬度不均，内部含有大量的硬质点及孔隙等，使加工时切削力增加，产生较大的振动和冲击，特别是补焊后的工件，刀具遇到焊接瘤时，容易崩刀、打刀另外高硬度的堆焊层和焊接点—般都具有较高的硬度与耐磨性，在加工时会产生较大的切削力和切削热，加速刀具的磨损使其变钝。
2，加工堆焊层和补焊工件时刀具选用误区
大部分中小企业仍然在用焊接合金车刀如YG6，YG6X等牌号,此类刀具本身抗冲击性优越，但由于其红硬性低，刀刃磨损后遇到焊接硬点，造成崩刃。
所以很多工厂误以为合金焊接车刀不抗冲击，其实归根还是不耐磨的原因。
数控机夹硬质合金车刀，此类刀具大多含有涂层，相对焊接合金刀头比较，耐磨性能明显提高，加工效率也得以提升。
但涂层硬质合金本身基体抗冲击性并没有该变，且涂层厚度一般不超过过30微米，一般的物理镀层只有8微米左右，涂层刀具在遇到硬质点崩损之后，基本上和普通的焊接合金刀头无异，所以在生产实践中涂层合金刀具被大量不正常的消耗，造成加工刀具的使用成本企高不下；陶瓷刀片一般做精车使用，抗冲击性不好，不再赘述。
3，常用硬质合金车刀的牌号及参数建议
如果选择硬质合金刀具，常见适合加工高硬度堆焊层和补焊工件的合金牌号有YG10H，YH1；如果工件硬度低于HRC40，可选用YG8进行车削加工。
合金车刀角度刃磨：根据工件尺寸和机床刚性磨出大的负前角（-6度左右），后角一般尽量小一点（5-7度）；如果工件不是细长轴或薄壁零件，车刀的主偏角尽量采用30度甚至以下，同时刃倾角采用-3度左右。
切削参数：加工高硬度堆焊层和补焊工件（HRC40以上）时，用合金车刀常采用30m/min以下的线速度；吃刀深度不宜过低也不宜过高，一般选1mm左右为佳。
4，华菱超硬BN-S20牌号强力车刀
BN-S20是华菱超硬针对机械加工行业现状推出的新型可转为车刀，刀具材料采用中等晶粒CBN制成；经过10分钟以上的超高温高压合成。
制成的抗冲击性能优异的CBN车刀，刀具可转位，正反面均可使用（方形刀片可转位8次使用）。
加工不规整焊接层和焊接瘤部位时，刀具不崩损，且能大余量车削；如加
工堆焊焊接辊时，堆焊硬度HRC55以上，BN-S20可以在吃到深度2mm以上进行断续车削加工，这一点不同于市面上常见的CBN刀具。
5，新型BN-S20牌号CBN刀具的使用
对机床的主轴转速没有要求，BN-S20刀具并不需要非常高的切削线速度，可取45—130m/min即可；在加工高硬度堆焊层和补焊工件时，不需要对不规整的工件表面进行修正打磨，可直接断续切削坑洼表面。
在车削加工补焊后铸铁件时不需要冷却液。
6，注意事项
加工高硬度堆焊层和补焊工件时，工件的基材，焊接方式及焊材对刀具的选择也有影响，BN-S20刀具非常适合铁基、钴基、合金等焊材。
（资料来源：）。