【正文】 ............................................ 4 研究手段、方式、方法 ................................................ 5 ................................................ 5 第二章 刀具材料以及刀具結(jié)構(gòu)的發(fā)展 ........................................... 7 刀具材料的新發(fā)展及實(shí)用前景 .......................................... 7 高速切削的發(fā)展 ..................................................... 10 我國(guó)金屬切削刀具的發(fā)展 ............................................. 11 第三章 硬質(zhì)合金刀具材料分析研究 ............................................ 13 的大致分類(lèi) ................................................. 13 ............................................... 13 ........................................... 14 ..................................... 16 硬質(zhì)合金刀具材料的發(fā)展思路 ................................... 21 硬質(zhì)合金刀具材料小結(jié) ......................................... 25 第四章 高速鋼刀具材料分析研究 .............................................. 26 對(duì)高速鋼材料的分析 ................................................. 26 ............................................... 29 ................................................. 29 粉末冶金高速鋼 ............................................... 30 ................................... 31 涂層高速鋼優(yōu)勢(shì)及發(fā)展 ......................................... 32 高速鋼刀具材料的發(fā)展 ............................................... 34 第五章 關(guān)于可轉(zhuǎn)位刀具的設(shè)計(jì) ................................................ 36 ................................................... 36 ................................................... 37 刀具的結(jié)構(gòu) .................................................. 37 ............................................... 40 設(shè)計(jì)的程序 ........................................................ 41 ............................................... 42 ............................................... 48 片的選用及其定位和夾緊 ..................................... 49 第六章 總結(jié) .............................................................. 56 致謝 ...................................................................... 57 參考文獻(xiàn) .................................................................. 58 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) .............................................................. 61 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 摘 要 制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱，機(jī)械制造是發(fā)展先進(jìn) 制造技術(shù)的前提和基礎(chǔ)，而金屬切削技術(shù)及刀具是機(jī)械制造的主要工藝 ,本論文主要論述金屬的切削加工性及刀具設(shè)計(jì)的一般過(guò)程和步驟。 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具的切 削性能首先取決于刀具材料，其次是幾何形狀、表面強(qiáng)化、熱處理、質(zhì)量保證等。根據(jù)具體的刀具 品種，結(jié)合具體的加工對(duì)象來(lái)選擇合適的刀具材料，同時(shí)又根據(jù)已知刀具材料的性能選擇合適的切削參數(shù)，這樣才能獲得最佳的切削效果。 本文以車(chē)刀為代表，介紹了一般可轉(zhuǎn)位刀具的設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)原則。 關(guān)鍵詞 ：刀具 ， 設(shè)計(jì) ， 材料 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 ABSTRACT The manufacturing industry is the pillar of a national economy , the mechanical manufacturing is the premise and foundations to develop the advanced manufacturing technology, technology of metalcutting and cutting tool are main craft of the mechanical thesis mainly treat of the performance of metals machining and the general process and steps that how to design the cutting tool. Performance of the cutting toolthat is clamped in machine and can be turned is determined by the material first, the next are the shape of geometry、 surfaces strengthende、 heat treatment ect.. The first step to manufacture cutting tool is to choice material reasonablely ,it is also the precondition to determine the performance .To choose appropriate materials according to the concrete style of cutting tool and bining to the object , at the same time to choose appropriate cutting parameter according to the performance of the tool material,in this way,we can get the best cutting effect. In this text,I synthesize mainly performance of the cutting material nowadays and highspeed steel blade material with analysis of data, aim to make it easy to reference, choose to use for designer. In this treatise,I take the turning tool as the representative, and introducing the process and principles when we design cutting tool. Performance of the cutting tool is determined by performance of the blade we design, because the blade is a function ponent, so in this treatise I introduced blade designing , including the design of the structure and various several parameter of geometry and some references. Keywords: cutting tool, design, material 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 第一章 前言 研究背景、意義及問(wèn)題的提出 在人類(lèi)社會(huì)開(kāi)始邁入 21 世紀(jì)的時(shí)候，在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域以及制造技術(shù)為先導(dǎo)的先進(jìn)制造技術(shù)（ Advanced Manufacturing Technology）正以前所未有的速度向前發(fā)展。因而首先被世界上發(fā)達(dá)國(guó)家列為重點(diǎn)支持發(fā)展的領(lǐng)域，并把制造科學(xué)與信息科學(xué)，材料科學(xué)，生命科學(xué)一起列為當(dāng)今四大支柱科學(xué)。正是在以上科技發(fā)展的大背景中，作為機(jī)械制造業(yè)最為重要的刀具的材料得到了迅速的發(fā)展。我國(guó)的制造業(yè)還算不上非常發(fā)達(dá)，特別是在機(jī)械制造業(yè)最為重要的刀具的材料方面，還存在著許許多多的問(wèn)題。 研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 切削加工是現(xiàn)代制造業(yè)應(yīng)用最廣泛的加工技術(shù) 之一 。 刀具是切削加工中不可缺少的重要工具，無(wú)論是普通機(jī)床，還是先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床（ NC），加工中心（ MC） 和柔性制造系統(tǒng) （ FMC），都必須依靠刀具才能完成切削加工。國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（ CIRP）在一項(xiàng)研究報(bào)告中指出：“由于刀具材料的改進(jìn)，允許的切削速度每本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 隔 10 年幾乎提高一倍”。因此可以說(shuō)，刀具材料的發(fā)展歷程實(shí)際上反映了切削加工技術(shù)的發(fā)展史。 切削加工在我國(guó)制造業(yè)中多達(dá) 90%的比重更加凸顯了刀具材料對(duì)我國(guó)制造業(yè)乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要性。要振興我國(guó)制造業(yè)，刀具材料的改進(jìn)發(fā)展乃是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。各種新的刀具材料如雨后春筍，層出不窮。 由于目前我搜集到的關(guān)于這兩種刀具材料的資料不少 ，我決定選出其中具有前沿性和 代表性的資料，以資 料分析的方式來(lái)進(jìn)行研究，得出自己的看法和結(jié)論。相對(duì)于開(kāi)發(fā)全新的刀具材料， 對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行改進(jìn) ，使其在性能上去蕪存菁無(wú)疑是更為實(shí)際和經(jīng)濟(jì)的做法。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 有鑒于此，本文通過(guò)分析對(duì)硬質(zhì)合金刀具材料和高速鋼刀具材料的改進(jìn)提出了一些切實(shí)的建議，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展方向做了合理的推測(cè)，這對(duì)我國(guó)在刀具材料方面的進(jìn)步具有一定的理論指導(dǎo)意義。 近些年來(lái)各種刀具材料的性能都有明顯的改善 ，并在實(shí)際應(yīng)用中顯示出很好的效果。硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具幾乎覆蓋了所有的刀具品種，進(jìn)一步取代高速鋼刀具，并且由于材料性能和制造技術(shù)的提高，其切削性能得到了很大改善。 但高速鋼整體的市場(chǎng)占有率呈下滑趨勢(shì) 。但是，高速鋼也存在耐磨性 ，耐熱性較差等缺陷，已難以滿(mǎn)足現(xiàn)代切削加工對(duì)刀具材料越來(lái)越高的要求；此外，高速鋼材料中的一些主要元素（如鎢）的儲(chǔ)藏資源在世界范圍內(nèi)日漸枯竭，據(jù)估計(jì)其儲(chǔ)量只能夠再開(kāi)采使用 40~60 年，因此高速鋼材料面臨嚴(yán)峻的發(fā)展危機(jī) 。由于微粉技術(shù)、熱等靜壓技術(shù)、氣體加壓燒結(jié)技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展 ，開(kāi)發(fā)了氮化硅陶瓷和晶須增強(qiáng)陶瓷及涂層氮化硅陶瓷等材料，改善了陶瓷的脆性和抗熱振能力，也提高了耐磨性和韌性，擴(kuò)大了陶瓷刀在鑄鐵、淬火鋼等加工領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，加工鋼材 時(shí)，陶瓷刀具的耐用度為硬質(zhì)合金刀具的 10~20 倍，其紅硬制比硬質(zhì)合金高2~6 倍，且化學(xué)穩(wěn)定性， 抗氧化能力等均優(yōu)于硬質(zhì)合金 。 新型陶瓷刀具的應(yīng)用分析由于陶瓷刀具具有耐用性、高硬度、化學(xué)穩(wěn)定性好的性能 ,因此 ,適用于干切削加工鑄鐵和悴火鋼 ,以及適于現(xiàn)代高速切削工藝的要求。近年來(lái) ,特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家 ,非常重視干式切削 ,為了貫徹環(huán)保政策 ,更是大力研究、開(kāi)發(fā)和實(shí)施這種新型加工方法。根據(jù)美國(guó)企業(yè)的統(tǒng)計(jì) ,在冷卻加工系統(tǒng)中 ,切 削液占總成本的 14%～ 16%,刀具成本占 2%～ 4%。據(jù)測(cè) ,一般情況下 ,如減少切削液的使用可以節(jié)省 10%～ 15% 的加工成本。干式切削刀具設(shè)計(jì)時(shí) ,應(yīng)該考慮刀具的幾何角度、刀具材料、刀片涂層等 ,而陶瓷和金屬陶瓷刀具具有耐熱性、高溫硬度、化學(xué)穩(wěn)性好的特點(diǎn) ,因此 ,適合于干式切削鑄鐵和淬硬鋼。 Sialon 陶瓷刀具具有良好的抗熱沖擊性能。 Sialon 陶瓷可成功地用于鑄鐵、 鎳基合金、 鈦基合金和硅鋁合金的高速切 削、 強(qiáng)力切削、 斷續(xù)切削加工 , 是高速加工鑄鐵和鎳基合金的理想刀具材料。 它使高速精加工領(lǐng)域和淬火鋼等難加工領(lǐng)域的切削速度和切削