xml地图|网站地图|网站标签 [设为首页] [加入收藏]
当前位置: 一分快三 > 网站首页 > 正文

四大材质刀具的质量与选拔橡塑机械,刀具基本

时间:2019-09-07 05:13来源:网站首页
在目前的刀具市场上,占据最大市场份额的刀具材料仍为高速钢和硬质合金,但这些刀具的硬度最高仅为2000~3000hv,若加上粘接物质,其总体硬度则在2000hv以下。对于难加工材料和高速

在目前的刀具市场上,占据最大市场份额的刀具材料仍为高速钢和硬质合金,但这些刀具的硬度最高仅为2000~3000hv,若加上粘接物质,其总体硬度则在2000hv以下。对于难加工材料和高速高精加工来说,较低硬度的刀具材料已不能胜任。以金刚石和立方氮化硼为代表的超硬材料刀具则迅速占领这个市场。其中金刚石具有极高的硬度和耐磨性,其硬度可达10000hv,是刀具材料中最硬的,热稳定性可达700℃~800℃。而立方氮化硼的硬度仅次于金刚石(可达8000hv~9000hv),并且热稳定性更高(达1250℃~1350℃)。

5.硬质合金刀具材料的种类、性能和特点及应用

E——弹性模量;

图片 1

⑴ 立方氮化硼刀具的种类

可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。在切削加工有色金属时,PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍,是目前铝活塞精密加工的理想刀具。例如:精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面等工序。

如今,超硬材料刀具在切削加工中的优势已经被广大用户所熟知,并得到越来越广泛的认可和应用,市场需求巨大。从超硬材料本身来看,我国具有明显的资源优势,金刚石产量占世界总产量的80%以上,立方氮化硼产量占世界总产量的60%以上,已经是世界第一大超硬材料生产国,在超硬材料方面中国已迈入世界强国行列,我国超硬材料产业率先成为在国际上有话语权的产业之一。但实际上,目前国内超硬材料刀具还处于起步和壮大阶段,一些企业正朝着高端、精密超硬材料刀具方向努力,并已经取得了不少成绩,但仍不能满足日益增长的市场需求,在未来的刀具市场上,超硬材料刀具必将占据更重要的市场地位。

PCBN刀具可分为整体PCBN刀片和与硬质合金复合烧结的PCBN复合刀片。

耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温条件下保持一定的硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。

记者在采访中了解到,超硬材料刀具具有加工效率高、使用寿命长和加工质量好等特点,过去主要用于精加工,近几年来由于改进了人造超硬刀具材料的生产工艺,控制了原料纯度和晶粒尺寸,采用了复合材料和热压工艺等,应用范围不断扩大,除适于一般的精加工和半精加工外,还可用于粗加工,在国际上公认为是当代提高生产率最有希望的刀具材料之一。利用超硬材料加工钢、铸铁、有色金属及其合金等零件,切削速度可比硬质合金高一个数量级,刀具寿命可比硬质合金高几十甚至几百倍。同时它的出现,还使传统的工艺概念发生变化,利用超硬刀具常常可直接以车、铣代磨,对淬硬零件加工,可用单一工序代替多道工序,大大缩短工艺流程。

YT类硬质合金的突出优点是硬度高、耐热性好、高温时的硬度和抗压强度比YG类高、抗氧化性能好。因此,当要求刀具有较高的耐热性及耐磨性时,应选用TiC含量较高的牌号。YT类合金适合于加工塑性材料如钢材,但不宜加工钛合金、硅铝合金。

要使刀具在承受很大压力,以及在切削过程经常出现的冲击和振动条件下工作,而不产生崩刃和折断,刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。

河南富耐克超硬材料有限公司总工程师张太和告诉记者,金刚石材料刀具具有极高的硬度和耐磨性,能有效地加工铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、末烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料等。立方氮化硼与金刚石相比,热稳定性更高,对铁族元素化学惰性大,抗粘结能力强,更适于加工各种淬硬钢、热喷涂材料、冷硬铸铁和hrc35以上的钴基和镍基等难切削材料。

一、刀具材料应具备基本性能

脆性大,强度与韧性低,抗弯强度只有硬质合金的1/2~1/5,因此使用时必须选择合适的几何参数与切削用量;避免承受冲击负荷,以防崩刃与破损;此外,陶瓷刀导热率低,仅为硬质合金的1/2~1/5,热膨胀系数却比硬质合金高10~30%,抗热冲击性较差。

近年来,随着切削加工工件材料的不断发展,尤其是一些难加工材料的出现,超硬材料刀具得到了越来越广泛的应用,国内超硬材料刀具制造商的数量、规模和制造水平都在迅速提高。在11月11-13日举行的2011中国国际磨料磨具磨削展览会的超硬材料及制品展区,河南富耐克、郑州博特、郑州三磨所、郑州钻石、中南钻石、郑州华晶等几十家超硬材料及刀具生产商联袂向观众展示了国内超硬材料的迅猛发展和巨大进步。

③ 优良的化学稳定性:与铁系材料到1200—1300℃时也不起化学作用,不会像金刚石那样急剧磨损,这时它仍能保持硬质合金的硬度;PCBN刀具适合于切削淬火钢零件和冷硬铸铁,可广泛应用于铸铁的高速切削。

耐热冲击性能好的刀具材料,在切削加工时可以使用切削液。

③ 刀具材料的韧度大小顺序为:高速钢>硬质合金>立方氮化硼、金刚石和陶瓷刀具。

材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。本文介绍了切削中所使用的金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等刀具材料的性能及适用范围。刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础,刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据,要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料,才能获得良好的切削效果。就活塞在切削加工时的刀具材料选用作了阐述。

⑶ 金刚石刀具的应用

σb——抗拉强度;

陶瓷是主要用于高速精加工和半精加工的刀具材料之一。陶瓷刀具适用于切削加工各种铸铁(灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、冷硬铸铁、高合金耐磨铸铁)和钢材(碳素结构钢、合金结构钢、高强度钢、高锰钢、淬火钢等),也可用来切削铜合金、石墨、工程塑料和复合材料。

2.4立方氮化硼

② 刀具材料的抗弯强度顺序为:高速钢>硬质合金>陶瓷刀具>金刚石和立方氮化硼刀具。

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。加工有色金属时,表面粗糙度可达到Ra0.012?m,加工精度可达到IT5级以上。

立方氮化硼的硬度虽略次于金刚石,但却远远高于其他高硬度材料。CBN的突出优点是热稳定性比金刚石高得多,可达1200℃以上(金刚石为700~800℃),另一个突出优点是化学惰性大,与铁元素在1200~1300℃下也不起化学反应。立方氮化硼的主要性能特点如下。

目前,陶瓷刀具还没有应用于铝活塞加工过程中。

⑶ 立方氮化硼刀具应用

聚晶金刚石可加工各种有色金属和极耐磨的高性能非金属材料,如铝、铜、镁及其合金,硬质合金,纤维增强塑料,金属基复合材料,木材复合材料等。PCD刀具材料中金刚石晶粒平均尺寸不同,对性能产生的影响也不同,晶粒尺寸越大,其耐磨性越高。在相近的刃口加工量下,晶粒尺寸越小,则刃口质量越好。选用晶粒尺寸为10~25?m的PCD刀具,可以500~1500m/min的高速切削Si含量12~18%的硅铝合金,晶粒尺寸8~9?m的PCD加工Si含量小于12%的铝合金。超精密加工,则应选用晶粒尺寸小的PCD刀具。PCD的耐磨性在超过700℃时会减弱,因其结构中含有金属Co,会促进“逆向反应”即由金刚石向石墨转变。PCD有较好的断裂韧性,可以进行断续切削,可以以2500m/min的高速端铣Si含量10%的铝合金。

P类,包括P01~P50,相当于我国的YT类(主要成分为WC.TiC.Co)。

1.1高的硬度和耐磨性

图片 2

刀具材料的导热性愈好,切削热愈容易从切削区散走,有利于降低切削温度。

③ 涂层厚度:随涂层厚度的增加刀具寿命也会增加,但当涂层厚度达到饱和,刀具寿命不再明显增加。涂层太厚时,易引起剥离;涂层太薄时,则耐磨性能差。

1.3高的耐热性

① 硬度高、耐磨性能好:陶瓷刀具的硬度虽然不及PCD和PCBN高,但大大高于硬质合金和高速钢刀具,达到93-95HRA。陶瓷刀具可以加工传统刀具难以加工的高硬材料,适合于高速切削和硬切削。

2刀具材料

PCBN复合刀片是在强度和韧性较好的硬质合金上烧结一层O.5~1.0mm厚的PCBN而成的,其性能兼有较好的韧性和较高的硬度及耐磨性,它解决了CBN刀片抗弯强度低和焊接困难等问题。

硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑,其硬度必须比工件材料的硬度大。切削金属所用刀具的切削刃硬度,一般都在60HRC以上。耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说,刀具材料的硬度越高,其耐磨性就越好。组织中的硬质点的硬度越高,数量越多,颗粒越小,分布越均匀,则耐磨性越好。耐磨性还与材料的化学成分、强度、显微组织及摩擦区的温度有关。可用公式表示材料的耐磨性WR:WR=KIC0.5E-0.8H1.43式中:H——材料硬度。硬度愈高,耐磨性愈好。

6.高速钢刀具的种类和特点及应用

由于硬质合金中都含有大量的金属碳化物,这些碳化物都有熔点高、硬度高、化学稳定好、热稳定性好等特点,因此,硬质合金材料的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬度为89~93HRA,比高速钢的硬度(83~86.6HRA)高,在800~1000℃时尚能进行切削。在540℃时,硬质合金的硬度为82~87HRA,在760℃时,硬度仍能保持77~85HRA。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。

图片 3

金刚石刀具有三种:天然单晶金刚石刀具、整体人造聚晶金刚石刀具、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。人造金刚石是通过合金触媒的作用,在高温高压下由石墨转化而成。金刚石复合刀片是在硬质合金基体上经过高温、高压等先进工艺烧结一层约0.5~1?m厚的金刚石,这种材料是以硬质合金做基体,其机械性能、热传导性和膨胀系数都近似于硬质合金,基体上的人造多晶金刚石磨料中的金刚石晶体呈不规则排列,其硬度和耐磨性在各个方向都是均匀的。

各个牌号分别以01~50之间的数字表示从高硬度到最大韧性之间的一系列合金。

有很高的化学稳定性,陶瓷与金属亲和力小,高温抗氧化性能好,即使在熔化温度下也不与钢相互作用。因而刀具的粘结、扩散、氧化磨损较少;

涂层刀具在数控加工领域有巨大潜力,将是今后数控加工领域中最重要的刀具品种。涂层技术已应用于立铣刀、铰刀、钻头、复合孔加工刀具、齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、成形拉刀及各种机夹可转位刀片,满足高速切削加工各种钢和铸铁、耐热合金和有色金属等材料的需要。

E——材料的弹性模量。E很小时,由于磨粒引起的显微应变,有助于产生较低的应力,耐磨性提高。

刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。因此,刀具材料应具备如下一些基本性能:

硬质合金是由难熔金属碳化物(如WC、TiC、TaC、NbC等)和金属粘结剂粉末经粉末冶金的方法制成。

具有不同物理性能的刀具,如,高导热和低熔点的高速钢刀具、高熔点和低热胀的陶瓷刀具、高导热和低热胀的金刚石刀具等,所适合加工的工件材料有所不同。加工导热性差的工件时,应采用导热较好的刀具材料,以使切削热得以迅速传出而降低切削温度。金刚石由于导热系数及热扩散率高,切削热容易散出,不会产生很大的热变形,这对尺寸精度要求很高的精密加工刀具来说尤为重要。数控编程UG交流Q群:610677581,想学习数控编程领取免费学习资料加本群

高速钢:活塞加工中铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀,钻油孔用钻头等都为高速钢材料。

3.陶瓷刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用

?——泊松比;

① 天然金刚石刀具:天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了,天然单晶金刚石刀具经过精细研磨,刃口能磨得极其锋利,刃口半径可达0.002μm,能实现超薄切削,可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度,是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

2.3金刚石

① 极高的硬度和耐磨性:天然金刚石是自然界已经发现的最硬的物质。金刚石具有极高的耐磨性,加工高硬度材料时,金刚石刀具的寿命为硬质合金刀具的lO~100倍,甚至高达几百倍。

PCBN可制成整体的刀片,也可与硬质合金结合制成复合刀片。PCBN复合刀片是在硬质合金基体上烧结一层0.5~1.0mm厚的PCBN,其性能兼有较好的韧性和较高的硬度及耐磨性。

高硬度的工件材料,必须用更高硬度的刀具来加工,刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度,一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高,其耐磨性就越好。如,硬质合金中含钴量增多时,其强度和韧性增加,硬度降低,适合于粗加工;含钴量减少时,其硬度及耐磨性增加,适合于精加工。

硬质合金:YG、YD系列硬质合金刀具被广泛应用于铝活塞加工的各个工序中,特别是活塞粗加工和半精加工工序。

图片 4

高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的强度和韧性,并且具有一定的硬度和耐磨性。适合各类刀具的要求。高速钢刀具制造工艺简单,容易磨成锋利切削刃,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。可以加工有色金属和高温合金。由于高速钢具有以上性能,活塞加工中的铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀、钻油孔用钻头等刀具都为高速钢材料。

⑤ 具有较低的摩擦系数:低的摩擦系数可导致切削时切削力减小,切削温度降低,加工表面质量提高。

2.1高速钢

① 钨钢:通用型高速钢钨钢的典型牌号为W18Cr4V,,具有较好的综合性能,在6000C 时的高温硬度为48.5HRC,可用于制造各种复杂刀具。它有可磨削性好、脱碳敏感性小等优点,但由于碳化物含量较高,分布较不均匀,颗粒较大,强度和韧性不高。

有很高的硬度与耐磨性,常温硬度达91~95HRC;

⑵ 硬质合金刀具的性能特点

式中:λ——导热系数;

① 各种刀具材料的耐热温度:金刚石刀具为700~8000C、PCBN刀具为13000~15000C、陶瓷刀具为1100~12000C、TiC基硬质合金为900~11000C、WC基超细晶粒硬质合金为800~9000C、HSS为600~7000C。

经济性是刀具材料的重要指标之一,优质刀具材料虽然单件刀具成本很高,但因其使用寿命长,分摊到每个零件的成本则不一定很高。因此在选用刀具材料时要综合考虑其经济效果。

图片 5

2.5陶瓷

④ 具有较好的热导性:CBN的热导性虽然赶不上金刚石,但是在各类刀具材料中PCBN的热导性仅次于金刚石,大大高于高速钢和硬质合金。

α——热膨胀系数。

① 高的硬度和耐磨性:CBN晶体结构与金刚石相似,具有与金刚石相近的硬度和强度。PCBN特别适合于加工从前只能磨削的高硬度材料,能获得较好的工件表面质量。

KIC——材料的断裂韧性。KIC愈大,则材料受应力引起的断裂愈小,耐磨性愈好。

① 刀具材料硬度顺序为:金刚石刀具>立方氮化硼刀具>陶瓷刀具>硬质合金>高速钢。

1.6经济性

⑤ 氮超硬高速钢。典型牌号,如,W12M03Cr4V3N,简称,属含氮超硬高速钢,硬度、强度、韧性与M42相当,可作为含钴高速钢的替代品,用于低速切削难加工材料和低速高精加工。

聚晶立方氮化硼是由CBN微粉与少量粘结相(Co,Ni或TiC、TiN、Al203)在高温高压下加入催化剂烧结而成的。它具有很高的硬度和耐热性(1300~1500℃),优良的化学稳定性、比金刚石刀具高得多的热稳定性和导热性,低的摩擦系数,但其强度较低。与金刚石相比,PCBN的突出优点是热稳定性高得多,可达1200℃(金刚石为700~800℃),可承受较高的切削速度;另一个突出优点是化学惰性大,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,PCBN刀具主要用于高效加工黑色难加工材料。

碳化钨基硬质合金包括钨钴类、钨钴钛类、添加稀有碳化物类三类,它们各有优缺点,主要成分为碳化钨 、碳化钛、碳化钽、碳化铌等,常用的金属粘接相是Co。

1.2足够的强度和韧性

④ 具有很高的导热性能:金刚石的导热系数及热扩散率高,切削热容易散出,刀具切削部分温度低。

陶瓷刀的缺点是:

立方氮化硼适于用来精加工各种淬火钢、硬铸铁、高温合金、硬质合金、表面喷涂材料等难切削材料。加工精度可达IT5,表面粗糙度值可小至Ra1.25~0.20μm。

1.5良好的工艺性能

具有优良高温力学性能的刀具尤其适合于高速切削加工。陶瓷刀具优良的高温性能使其能够以高的速度进行切削,允许的切削速度可比硬质合金提高2~10倍。

PCBN刀具除了具有以上的特点外,还有以下几项优点:①硬度高,特别适合于加工从前只能磨削的HRC50以上的淬硬钢、HRC35以上的耐热合金和HRC30以下而其它刀具很难加工的灰口铸铁。②与硬质合金刀具相比,切削速度高,可实现高速高效切削。③耐磨性好,刀具耐用度高(为硬质合金刀具的10~100倍),能获得较好的工件表面质量,实现以车代磨。不足之处在于PCBN刀具的抗冲击性能较硬质合金差,因此,使用时应注意提高工艺系统的刚性,尽量避免冲击切削。

⑴ 陶瓷刀具材料的种类

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。然而,天然单晶金刚石仅用于制作首饰及某些有色金属的超精密加工。刀具用人造大颗粒单晶金刚石尽管目前De Beers公司、住友电工等均已工业化生产,但还没有进入大量应用阶段。

⑵ 立方氮化硼的主要性能、特点

有较低的摩擦系数,切屑不易粘刀,不易产生积屑瘤。

YG类合金主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。细晶粒硬质合金(如YG3X、YG6X)在含钴量相同时比中晶粒的硬度和耐磨性要高些,适用于加工一些特殊的硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、钛合金、硬青铜和耐磨的绝缘材料等。

立方氮化硼:立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中。同时也应用于活塞立体靠模的加工中。

金刚石是碳的同素异构体,它是自然界已经发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能,在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中,金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。

刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。切削加工时,直接担负切削工作的是刀具的切削部分。刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。切削加工生产率和刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等,在很大程度上都取决于刀具材料的合理选择。正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。

④ 铝高速钢。属含铝超硬高速钢,典型牌号,如,W6Mo5Cr4V2Al,,6000C时的高温硬度也达到54HRC,切削性能相当于M42,适宜制造铣刀、钻头、铰刀、齿轮刀具、拉刀等,用于加工合金钢、不锈钢、高强度钢和高温合金等材料。

金刚石:金刚石刀具可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。在切削铝合金时,PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍ZAOCHE168.com,是目前铝活塞精密加工的理想刀具,已经应用于精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面及精车活塞燃烧室等精加工工序中。

编辑:网站首页 本文来源:四大材质刀具的质量与选拔橡塑机械,刀具基本

关键词: