刀具材料的发展历程论文参考文献

100年前，美国机械工程师泰勒(F.W Taylor)和冶金工程师怀特(M.White)在经过广泛而系统的切削试验之后，确立了切削用高速钢的最佳成分W18Cr4V(C 0.75%，W 18%，Cr 4.0%，V 1.0%)，当时切削中碳钢速度为30m/min，比之前提高了十几倍。这一成果带来了机械加工的划时代革命，也因此使得刀具材料在进入19世纪后呈现出异乎寻常的发展速度，创造了前所未有的辉煌。100年来，尽管不断出现各种新的刀具材料，但高速钢依然没有被历史所淘汰，一直沿用并发展至今，甚至曾长期 占据霸主地位。刀具材料的发展因其对切削技术、机械加工的直接影响，从而间接地影响了人类经济社会的发展，而刀具材料史上最具里程碑意义的事件莫过于高速钢的成功研制。更多的人愿意用1900年巴黎博览会上高速钢刀具的公开演示作为“高速钢元年”，不仅因为这个时间的简单易记，或许更因为高速钢刀具当年所引起的轰动效应；有人则愿意记录泰勒和怀特研制成功高速钢的1898年，因为那是一个从无到有的突破；另有一些文献记录则强调1906年，那一年泰勒和怀特确立了真正影响后世百年的W18Cr4V。哪一年对今天的我们而言，或许已不再那么重要，重要的是高速钢乃至其他刀具材料的发展到底将去向何方？1910年，一位英国人这样写道：“在1900年巴黎博览会上，一些工程师看到了一部高速运转的车床，上面装有一个工具，正用它尖头的炽热消除一个暗蓝色 碎片，工程师们意识到他们亲眼见证了工具钢和机床方面的一个革命的开始。”巴黎的这件展览品是匹兹堡伯利恒钢铁公司的产品，它正是泰勒和怀特所进行的试验的刀具材料，是由制造时经过一种热处理的铬钨钢制成的，其车削速度比碳钢高出十几倍。尽管刀具由于与工件磨擦生热而呈暗红色，但却锋利不减，削铁如泥，观众无不瞠目结舌。此后，这种钢就获得了“高速钢(high-speed steel)”的美名。人们开始认识到这种钢的优点，并设计可以利用这种钢的有效刀具——车刀、刨刀、钻头、铣刀等等。一场革命开始了。最初高速钢只用于粗切，但是随着不断的改进，各种刀具都纷纷变成了高速钢材料。人们逐渐发现高速钢具有高硬度、高耐磨性和高耐热性等特点，有较好的工艺性能，强度和韧性配合好，而且具有很好的红硬性。于是，高速钢成为了刀具材料市场上几十年的“霸主”。在随后的时间里，随着被加工材料的不断变化以及生产加工的需要，人们不断改变高速钢的成分，先后出现了钴高速钢、高钼高速钢M1、钨钼高速钢M2、高碳高钒高速钢(超高速钢)、加硫易切削高速钢、超硬高速钢M40系列；直至1965年，美国Crucible Steels公司发明了粉末冶金高速钢，之后由瑞典Stora厂于1970年投入生产。目前，高速钢常用于钻头、丝锥、锯条以及滚刀、插齿刀、拉刀等精密刀具，尤适用于制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具。高速钢刀具100年来的发展大致可以分为两半，前半个世纪是高速钢刀具的辉煌，高速钢被用来制造几乎所有品种的刀具以实现各种切削加工。但随着各种被加工材料机械性能的不断提高，高速钢逐渐难以招架。1923年，硬质合金的出现使得切削速度提高到每分钟一百多米至几百米，而且其硬度更高，可以切削高速钢所加工不了的材料，但由于硬质合金脆性较大，可加工性又差，因此只能在部分加工范围内代替高速钢，在很长一段时间内并没有撼动高速钢的霸主地位。但后来，硬质合金的性能不断提高，发展了许多新品种，逐渐蚕食着高速钢刀具的市场份额。随后又出现了陶瓷、立方氮化硼、人造金刚石等更为先进的刀具材料，它们的硬度和耐磨性又超过了硬质合金。尽管它们由于脆性大、价格昂贵等原因难以占据较大的市场份额，但这对高速钢刀具而言，尤其是近三四十年以来，无疑使其下滑萎缩十分明显，硬质合金刀具至今已经替代了很大一部分高速钢刀具。于是，逐渐形成了以硬质合金刀具和高速钢刀具为主体的行业架构。如今，高速钢刀具的确是风光不再了。根据有关统计，硬质合金刀具已占世界刀具消费总额的55%，高速钢刀具为40%，超硬刀具为5%。近20年高速钢刀具产值每年递减1.25%，而硬质合金刀具则每年递升1.1%。另一方面，高速钢材料中的一些主要元素如钨的储藏资源在世界范围内日渐枯竭，据估计其储量只够再开采使用40～60年，因此高速钢本身也面临严峻的发展危机。国际生产工程学会(CIRP)在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔十年几乎提高一倍。”在这100年中，不断有新的材料出 现，原有的材料也不断改进。尽管高速钢刀具在全世界的销售额不断减少，但是高性能的钴高速钢和粉末冶金高速钢的使用量却在不断增加，主要用于钛合金等难加工材料的切削。它们比普通的高速钢有更好的耐磨性、红硬性和使用的可靠性，尤其是粉末冶金高速钢的性能更好，甚至在综合评价中优于硬质合金刀具。粉末冶金工艺可在高速钢中加入较多合金元素而不会损害材料的强韧性或耐磨性，从而可制成具有高硬度、高耐磨性、可吸收切削冲击、适合高切除率加工和断续切削加工的刀具，大有逐渐取代脆性较大、在切削冲击下易发生碎裂的整体硬质合金刀具的趋势。近几年，用高性能高速钢制造的刀具已扩大应用到一般的加工中，成为国外高速钢刀具的常规产品。世界粉末冶金高速钢在刀具上的应用及各类刀具占的百分比已达到齿轮刀具占70%，拉刀占30%，立铣刀占20%，钻头占1%，这有助于维持高速钢刀具的应用领域。尽管世界范围来讲，已全面进入硬质合金刀具时代，但就国内而言，高速钢刀具依然占有相当强势的份额。不过，我国高速钢刀具仍旧主要是普通高速钢，高速钢的品级有待提升。由于矿藏资源日益枯竭以及其他刀具材料的不断侵蚀，高速钢刀具是否真能在历史舞台上继续活跃100年，实难可知，但显而易见的是，它肯定会在较长时间内继续存在并继续发挥重要的作用。国内频频有声讨普通高速钢生产的声音，甚至大有打杀围堵的意味，一位行业专家则坚称，“目前国内普通高速钢的市场需求依然旺盛(尽管这并不符合世界刀具发展的主流)，有需求生产企业自然乐意供应，我们目前更应该做的恐怕是引导而不是围堵，引导企业提升高速钢刀具的品级，减少大量低附加值产品的生产。

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1、钳工 示范讲解： ⑴钳工的加工范围及特点。 ⑵钳工工具、量具的使用及划线、錾削、锯割、锉削、刮研等钳工基本操作； ⑶讲解钻床的构造，麻花钻及铰刀的种类、用法及应用范围；示范钻孔、铰孔、扩孔的操作方法； ⑷攻丝、套扣操作方法； ⑸简单部件的装配方法。 独立操作： ⑴工具、量具的使用； ⑵划线、锯割、锉削、钻孔、攻丝、套扣、錾削； ⑶结合典型零件进行综合训练； ⑷部件的拆装。 具体要求： ⑴掌握钳工工具、量具的使用方法； ⑵具有划线、錾削、锯割、锉削、钻孔、攻丝、套扣的基本操作技能； ⑶了解铰孔、扩孔、刮研、装配的操作方法； ⑷能根据图纸加工简单。 2、铸造* 示范讲解： ⑴铸造生产的特点及过程； ⑵铸铁的熔炼过程及浇铸； ⑶手工造型； ⑷铸件的清理； ⑸铸件的质量检验及主要缺陷。 独立操作： 以示范讲解、参观为主，学生可不进行独立操作或只进行简单操作。 具体要求： 对铸造方法及生产过程有基本了解；了解铸件常见缺陷的产生原因及其质量检验。 3、锻造* 示范讲解： ⑴下料、加热、冷却等生产过程； ⑵空气锤的构造、原理及操作方法； ⑶自由锻造基本工序； 独立操作： 以示范讲解、参观为主，学生进行简操作或不进行独立操作； 具体要求： 对锻造的特点及生产过程有初步了解。 4、焊接 示范讲解： ⑴手工电弧焊设备的大致结构及电流调节方法；电焊条的种类和焊接接头型式； ⑵手工电弧焊的基本操作方法 ； ⑶气焊设备和焊炬，割炬的构造；火焰调节；焊剂的使用； ⑷气焊、气割的基本操作方法； ⑸焊接的质量检查；常见焊接缺陷及其产生的原因和预防措施； 独立操作： ⑴用手工电弧焊和气焊进行平焊； ⑵气割*； ⑶结合具体工件进行综合训练； 具体要求： ⑴具有手工电弧焊、气焊*、气割的基本操作技能； ⑵能合理选择焊接电流、焊条；能根据需要调节火焰； ⑶熟悉焊接的质量检查、焊接常见缺陷； 5、热处理* 示范讲解： ⑴热处理的作用、分类；常用热处理设备；冷却液的种类； ⑵普通热处理操作； ⑶高频淬火、渗碳； ⑷钢铁火花鉴别。 独立操作： 以示范讲解、参观为主，学生可不进行独立操作，也可与热处理实验结合进行。 具体要求： 了解普通热处理及常见表面热处理的操作方法、设备。 6、车削加工 示范讲解： ⑴普通车床的构造及各部件的作用，车床的保养； ⑵车床的加工范围及特点； ⑶车床的操作方法，车床附件及其安装，工件的装夹； ⑷车刀的刃磨及选用； ⑸切削要素的选择； ⑹各种表面的车削方法，螺纹的车削方法； ⑺挂轮和手柄位置的调整。 独立操作： ⑴车削基本操作：车端面、外圆及外圆锥面，车阶台、车操、切断、镗孔、车螺纹； ⑵刀具的刃磨*； ⑶挂轮及手柄位置的调整。 具体要求： ⑴了解车床的构造及加工范围； ⑵了解刀具体刃磨方法； ⑶能熟练操作车床，具有车内外圆、车端面、车圆锥面、车阶台、车槽及切断、车螺纹的基本操作技能； ⑷能根据需要合理选用切削要素和车刀； ⑸能根据图纸独立加工简单零件。 7、铣削加工 示范讲解： ⑴铣刀床的分类、构造及主要部件的作用，铣床的操作方法、维护与保养，铣床的加工范围及特点； ⑵铣刀的种类、结构、安装及调试； ⑶切削用量的选择、顺铣、逆铣； ⑷铣削加工基本操作，铣床夹具的应用，铣平面、斜面、阶台面、垂直面、铣槽、切断； ⑸分度头的基本原理及其使用方法。 独立操作： ⑴铣平面、斜面、阶台面、垂直面、铣槽、切断； ⑵分度头的使用。 具体要求： ⑴了解铣床的构造、铣刀的种类、结构和安装； ⑵了解铣床的加工范围； ⑶能熟练操作铣床，具有铣平面的操作技能； ⑷掌握分度头的使用方法。 8、刨削加工 示范讲解： ⑴牛头刨床的构造及主要部件的作用； ⑵刨床的加工范围、特点、操作方法、维护与保养； ⑶刨刀的种类与安装； ⑷刨削的基本方法：刨平面、斜面、阶台面、垂直面。 独立操作：刨平面、斜面、阶台面、垂直面。 具体要求： ⑴了解刨床的构造、刨刀的种类和安装； ⑵能熟练操作刨床，能刨平面、刨键槽。 9、磨削加工* 示范讲解： ⑴磨削加工的特点； ⑵磨床的操作方法及保养、维护； ⑶砂轮的种类、选择及安装； ⑷切削用量的选择； ⑸冷却液的使用； ⑹磨加工基本方法：磨内外圆、磨平面。 独立操作：以示范讲解，可不进行或只进行简单的独立操作。 具体要求： ⑴了解磨削加工的特点和磨床的操作方法； ⑵了解磨内外圆、磨平面的方法。 10、数控加工 示范讲解： ⑴数控加工概述； ⑵数控机床的组成和工作原理； ⑶数控机床的编程及加工。 独立操作： 简单零件的数控编程及加工。 具体要求： ⑴了解数控加工的特点； ⑵了解数控机床的组成和工作原理； ⑶能对简单零件进行数控编程及加工。 四、考核方法 本课程考核内容应包括基本技能考核（包括操作考核和工件质量）、基本知识考核(包括提问和书面测验)、实习纪律及平时表现、实习报告等项目，具体考核标准和考核办法（另附）。 五、主要参考书 1、《金工实习教材》 张小亮等主编 煤炭工业出版社 2、《机械技术》 牛小铁等主编 煤炭工业出版社 六、教学建议及学生学习要求 1、实习中一定要注意安全，在各工种实习前，应首先讲解该工种的安全操作规程和注意事项。 2、在实习中，应注意让学生尽可能多地了解各工种的先进设备及先进技术，可抽出适当时间组织学生到大型机械厂参观。 3、实习的重点是车工和钳工。对于其它实习学生可仅进行简单的操作或不操作。因不同专业实习周数不同，对带“*”的内容根据具体情况和专业要求取舍。 4、建议对实习时间如下分配（各实践环节时间分配另附）： 总周数 时间分配 钳工 车工 数控加工 其它机加工 热加工 6 2 2 1 0.5 0.5 5 1.5 1.5 1 0.5 0.5 4 1 1 1 0.5 0.5 3 1 1 0.5 0.5 5、对于钳工和车工，应尽可能保证人机比为1:1。 6、学生实习守则（另附）

其实机床上的刀具常用的材料主要也就五种，下面给大家分析以下这五种材料做成的刀具为什么可以实现真正的削铁如泥。1、高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，高速钢刀具制造工艺简单，容易磨成锋利切削刀，因此尽管各种新型刀具材料不断出现，高速钢刀具在金属切削中仍占较大的比例。2、硬质合金硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。因为具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。因此。硬质合金的切削性能比高速钢高得多，刀具耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时，切削速度可提高4－10倍硬质合金广泛用作刀具材料，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。3、金刚石金刚石是目前已知矿物材料中硬度最高、热传导性最好的物质，与各种金属、非金属材料配对摩擦的磨损量仅为硬质合金的1／50－1／800，是制作切削刀具最理想的材料。不过刀具多用人造单晶金刚石。金刚石刀具的切削刃非常锋利（这对切下极小断面的切屑是很重要的），刃部粗糙度很小，摩擦系数又低，切削时不易产生积屑瘤，加工表面质量高。金刚石刀具有三种：天然单晶金刚石刀具、整体人造单晶金刚石刀具、金刚石复合刀具。天然金刚石刀具由于成本较高等原因在实际生产中应用较少。4、立方氮化硼是20世纪50年代发展起来的一种由CBN骰粉与少量粘结相（Co．Ni或TiC、TiN、A1203）在高温高压下加入催化剂烧结而成的人工合成新型材料，其硬度高，耐磨性好，优良的化学稳定性比金刚石刀具高得多的热稳定性，与铁族金属在1200－1300℃下也不起化学反应，可用于加工钢铁。因此，PCBW刀具主要用于高效加工黑色难加工材料，在机械加工行业有着广泛的应用。

噪声主要是由油泵和阀产生的。当阀有噪声时，其原因是流量超过了额定标准，应该适当调整流量；当油泵有噪声时，原因及其相应的解决办法也是多方面的，如油的粘度高、油温低，解决方法为升油温；油中有气泡时，应放出系统中的空气等等