一、刀具资料应具有的功能
功能优秀的刀具资料,是确保刀具高效作业的基本条件。刀具切削部分在激烈冲突、高压、高温下作业,应具有如下的基本需求。
高硬度和高耐磨性
刀具资料的硬度有必要高于被加工资料的硬度才干切下金属,这是刀具资料必备的基本需求,现有刀具资料硬度都在60HRC以上。刀具资料越硬,其耐磨性越好,但因为切削条件较杂乱,资料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的安稳性。
满意的强度与冲击耐性
强度是指反抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具有的功能。通常用抗弯强度来表明。
冲击耐性是指刀具资料在连续切削或有冲击的作业条件下确保不崩刃的才能,通常地,硬度越高,冲击耐性越低,资料越脆。硬度和耐性是一对对立,也是刀具资料所应战胜的一个要害。
高耐热性
耐热性又称红硬性,是衡量刀具资料功能的首要目标。它归纳反映了刀具资料在高温下坚持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗分散的才能。
杰出的技能性和经济性
为了便于制作,刀具资料应有杰出的技能性,如铸造、热处理及磨削加工功能。当然在制作和选用时应归纳思考经济性。当时超硬资料及涂层刀具资料费用都较贵,但其运用寿命很长,在成批大量出产中,分摊到每个零件中的费用反而有所下降。因而在选用时一定要归纳思考。
二、常用刀具资料
常用刀具资料有东西钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具资料,当前用得最多的为高速钢和硬质合金。
高速钢
高速钢是一种加人了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高合金东西钢,有杰出的归纳功能。其强度和耐性是现有刀具资猜中最高的。高速钢的制作技能简略,容易刃磨成尖利的切削刃;铸造、热处理变形小,当前在杂乱的刀具,如麻花钻、丝锥、拉刀、齿轮刀具和成形刀具制作中,仍占有首要地位。
高速钢可分为通常高速钢和高功能高速钢。
通常高速钢,如W18Cr4V广泛用于制作各种杂乱刀具。其切削速度通常不太高,切削通常钢料时为40-60m/min。
高功能高速钢,如W12Cr4V4Mo是在通常高速钢中再增加一些含碳量、含钒量及增加钴、铝等元素锻炼而成的。它的耐用度为通常高速钢的1.5-3倍。
粉末冶金高速钢是70年代投入市场的一种高速钢,其强度与耐性别离进步30%-40%和80%-90%.耐用度可进步2-3倍。当前中国尚处于实验研讨阶段,出产和运用尚少。
硬质合金
按GB2075—87(参照选用190规范)可分为P、M、K三类,P类硬质合金首要用于加工长切屑的黑色金属,用蓝色作象征;M类首要用于加工黑色金属和有色金属,用黄色作象征,又称通用硬质合金,K类首要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属资料,用赤色作象征。
P、M、K(后面的阿拉伯数字表明其功能和加工时接受载荷的状况或加工条件。数字愈小,硬度愈高,耐性愈差。
P类相当于中国原钨钛钻类,首要成分为WC+TiC+Co,代号为YT。
K类相当于中国原钨钻类,首要成分为WC+Co,代号为YG。
M类相当于中国原钨钛钽钴类通用合金,首要成分为WC+TiC+TaC(NbC)+Co,代号为YW。
三、涂层刀具简述
涂层刀具是近20年呈现的一种新式刀具资料,是刀具开展中的一项重要打破,是解决刀具资猜中硬度、耐磨与强度、耐性之间对立的一个有效办法。涂层刀具是在一些耐性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上,涂覆一层耐磨性高的难熔化金属化合物而取得的。常用的涂层资料有TiC、TiN和Al2O3等。本世纪70年代初初次在硬质合金基体上涂覆一层碳化钛(TiC)后,把通常硬质合金的切削速度从80m/min进步到180m/min。1976年又呈现了碳化钛—氧化铝双涂层硬质合金,把切削速度进步到250m/min。1981年又呈现了碳化钛-氧化铝-氮化钴三涂层硬质合金,使切削速度进步到300m/min。
在高速钢基体上刀具涂层多为TiN,常用物理气相堆积法(PVD法)涂覆,通常用于钻头、丝锥、铣刀、滚刀等杂乱刀具上,涂层厚度为几微米,涂层硬度可达80HRC,相当于通常硬质合金的硬度,耐用度可进步2—5倍,切削速度可进步20%-40%。
硬质合金的涂层是在耐性较好的硬质合金基体上,涂覆一层几微米至十几微米厚的高耐磨、难熔化的金属化合物,通常选用化学气相堆积法(CVD法)。中国株洲硬质合金厂出产的涂层硬质合金的涂层厚度可达9μm,外表硬度可达2500-4200HV。
当前各工业发达国家对涂层刀具的研讨和推广运用方面开展十分敏捷。处于领先地位的瑞典,在车削上运用涂层硬质合金刀片已占到70%-80%,在铣削方面已达到50%以上。可是涂层刀具不适宜加工高温合金、钛合金及非金属资料,也不适宜粗加工有夹砂、硬皮的锻铸件。
四、金刚石刀具
金刚石刀具分为天然金刚石和人工金刚石刀具。天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度和导热系数c但因为价格昂贵,加工、焊接都十分艰难,除少数特别用途外(如手表精细零件、光饰件和首饰雕刻等加工),很少作为切削东西应用在工业中。跟着高技能和超精细加工日益开展。例如微型机械的微型零件,原子核反应堆及其它高技能领域的各种反射镜、导弹或火箭中的导航陀螺,计算机硬盘芯片、加速器电子枪等超精细零件的加工,单晶大然金刚石能满意上述需求。这些年开发了多种化学机理研磨金刚石刀具的办法和维护氛围钎焊金刚石技能.使天然金刚石刀具的制作进程变得比较简便.因而,在超精细镜面切削的高技能应用领域.天然金刚石起到了重要作用。
20世纪50年代使用高温高压技能人工组成金刚石粉今后,70年代制作出金刚石基的切削刀具即聚晶金刚石(PCD)。PCD晶粒呈无许许序摆放状况.不具方向性,因而硬度均匀。它有很高的硬度和导热性,低的热胀系数。高的弹性模量和较低的冲突系数,刀刃十分尖利。它可加丁各种有色金属和极耐磨的高功能非金属资料,如铝、铜、镁及其合金、硬质合金、纤维增塑资料、金属基复合资料、木材复合资料等。
三种首要金刚石刀具资料——PCD、CVD厚膜和人工组成单晶金刚石各自的功能特点为:PCD焊接性、机械磨削性和断裂耐性最高,抗磨损性和刃口质量居中,抗腐蚀性最差。CVD厚膜抗腐蚀性最佳,机械磨削性、刃口质量和断裂耐性和抗磨损性居中,可焊接性差,人工组成单晶金刚石刃口质量、抗磨损性和抗腐蚀性最佳,焊接性、机械磨削性和断裂耐性最差。
金刚石刀具是当前高速切削(2500~5000m/min)铝合金较抱负的刀具资料,但因为碳对铁的亲和作用,特别是在高温下,金刚石能与铁发作化学反应,因而它不适宜切削铁及其合金工件。
五、立方氮化硼
立方氮化硼(CBN)是纯人工组成的资料。它是20世纪50年代末用制作金刚石类似的办法组成的第二种超硬资料——CBN微粉。因为CBN的烧结功能很差,直至70年代才制成立方氮化硼结块(聚晶立方氮化硼PCBN),它是由CBN微粉与少数粘结相(Co、Ni或TiN、TiC或Al2O3)在高温高压下烧结而成。CBN是氮化硼的细密相,有很高的硬度(仅次于金刚石)和耐热性(1300、1500度),优秀的化学安稳件(远优于金刚石)和导热性,低的冲突系数。PCBN与Fe族元素亲和性很低,所以它是高速切削黑色金属较抱负的刀具资料。
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