製造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強度、衝擊韌性和化學惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),並不易變形。
通常當材料硬度高時,耐磨性也高;抗彎強度高時,衝擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強度和衝擊韌性就越低。
高速鋼因具有很高的抗彎強度和衝擊韌性,以及良好的可加工性,現代仍是應用最廣的刀具材料,其次是硬質合金。
聚晶立方氮化硼適用於切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等;聚晶金剛石適用於切削不含鐵的金屬,及合金、塑膠和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。
硬質合金可轉位刀片都已用化學氣相沉積塗覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或複合硬層。正在發展的物理氣相沉積法不僅可用於硬質合金刀具,也可用於高速鋼刀具,如鑽頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質塗層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障壁,使刀具在切削時的磨損速度減慢,塗層刀片的壽命與不塗層的相比大約提高1~3倍以上。
由於在高溫、高壓、高速下,和在腐蝕性流體介質中工作的零件,其應用的難加工材料越來越多,切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應這種情況,刀具的發展方向將是發展和應用新的刀具材料;進一步發展刀具的氣相沉積塗層技術,在高韌性高強度的基體上沉積更高硬度的塗層,更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾;進一步發展可轉位刀具的結構;提高刀具的製造精度,減小產品質量的差別,並使刀具的使用實現最佳化。
刀具材料大致分如下幾類:高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼以及聚晶金剛石。
我主要提下陶瓷,陶瓷用於切削刀具的時間比硬質合金早,但由於其脆性,發展很慢。但自上世紀70年代以後,還是得到了比較快的發展。陶瓷刀具材料主要有兩大系,即氧化鋁系和氮化矽系。
陶瓷作為刀具,具有成本低、硬度高、耐高溫效能好等優點,有很好的前景。國內國外產品差別很大,刀具算是高技術的消費品!
一般加工中心常用有以下幾種材質刀具:碳素工具鋼,合金工具鋼,高速鋼,硬質合金,超硬材料。
碳素工具鋼
碳素工具鋼是指碳的質量分數為0。
65%-1。35%的優質高碳鋼。用做刀具的牌號一般是T10A和T12A,常溫硬度60-64HRC。當切削刃熱至200-250度時,其硬度和耐磨性就會迅速下降,從而喪失切削效能。
合金工具鋼
為了改善碳素工具鋼的效能,常在其中加入適量合金元素如錳、鉻、鎢、矽和釩等,從而形成了合金工具鋼,常用牌號有9sicr,GCr15,CrWMn等。
合金工具鋼與碳素工具鋼相比,其熱處理後的硬度相近,而耐熱性和耐磨性略高,熱處理性也較好。但與高速鋼相比,合金工具鋼的切削速度和使用壽命又遠不如高速鋼,使其應用受到很大的限制。因此,合金工具鋼一般僅用於取代碳素工具鋼。
高速鋼
高速鋼是一種含鎢、鋁、鉻、釩等合金元素較多的高合金工具鋼。
高速鋼主要優點是具有高的硬度、強度和耐磨性,且耐熱性和淬火性良好,其允許的切削速度是碳素工具鋼和合金工具鋼的兩倍以上。高速鋼刃磨後切削刃鋒利,故又稱之為鋒鋼和白鋼。高速鋼是一種綜合性能好、應用範圍較廣的刀具材料,常用來製造結構複雜的刀具,如成形車刀,銑刀,鑽頭,鉸刀。
拉刀,齒輪刀具等。
硬質合金
硬質合金是用粉末冶金方法制造的合金材料,它是由高硬度、高熔點的金屬碳化物WC、TiC等粉末,用鈷等金屬粘結劑在高溫下燒結而成。
硬質合金的硬度較高,常溫下可達89-93HRA,耐磨性和耐熱性均高於工具鋼,在800-1000度時仍能正常切削,其切削速度是高速鋼的幾倍,刀具壽命也提高了幾十倍,並能加工高速鋼刀具難以切削加工的材料,因此被廣泛應用。
但是它也存在抗彎強度和衝擊韌度比高速鋼低,刃口不能磨得像高速鋼刀具那樣鋒利等不足之處。
超硬材料
超硬材料主要是批金石、立涼蓆氮化硼和陶瓷。金剛石是自然界中最硬的材料,其硬度可達10000HV。天然金剛石價格昂貴。很少使用。人造金剛石以石墨為原料經高溫燒結而成。
主要用於高速精細車削、鏜削有色金屬及其合金和非金屬材料。切削銅合金或鋁合金時切削速度可達800-3800M/MIN。由於金剛石具有較高的耐磨性,加工尺寸和刀具使用壽命長。所以常應用在數控機床、組合機床和自動機床上,加工後的粗糙度可達0。1-0。
025um。但金剛石刀具耐熱性較差,切削溫度不宜超過700-800度。強度低、脆性大、對振動敏感,只宜微量切削。
刀具的發展在人類進步的歷史上佔有重要的地位。刀具是機械製造中用於切削加工的工具,中國是全球最具發展潛力的刀具市場,不少跨國刀具集團在自身發展戰略中,把擴大在中國的刀具銷售作為首選,各企業的亞太總部、研發中心、培訓中心、物流中心紛紛落戶中國,從而以中國為中心輻射亞洲,更加直接便捷地服務於客戶,更好地滿足亞太地區客戶的需求。
[3]
6刀具材料選擇
聚晶立方氮化硼適用於切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等;聚晶金剛石適用於切削不含鐵的金屬,及合金、塑膠和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼現在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。
硬質合金可轉位刀片已用化學氣相沉積塗覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或複合硬層。正在發展的物理氣相沉積法不僅可用於硬質合金刀具,也可用於高速鋼刀具,如鑽頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質塗層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障壁,使刀具在切削時的磨損速度減慢,塗層刀片的壽命與不塗層的相比大約提高1~3倍以上。
製造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強度、衝擊韌性和化學惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),並不易變形。
通常當材料硬度高時,耐磨性也高;抗彎強度高時,衝擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強度和衝擊韌性就越低。
高速鋼因具有很高的抗彎強度和衝擊韌性,以及良好的可加工性,現代仍是應用最廣的刀具材料,其次是硬質合金。
聚晶立方氮化硼適用於切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等;聚晶金剛石適用於切削不含鐵的金屬,及合金、塑膠和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。
硬質合金可轉位刀片都已用化學氣相沉積塗覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或複合硬層。正在發展的物理氣相沉積法不僅可用於硬質合金刀具,也可用於高速鋼刀具,如鑽頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質塗層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障壁,使刀具在切削時的磨損速度減慢,塗層刀片的壽命與不塗層的相比大約提高1~3倍以上。
由於在高溫、高壓、高速下,和在腐蝕性流體介質中工作的零件,其應用的難加工材料越來越多,切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應這種情況,刀具的發展方向將是發展和應用新的刀具材料;進一步發展刀具的氣相沉積塗層技術,在高韌性高強度的基體上沉積更高硬度的塗層,更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾;進一步發展可轉位刀具的結構;提高刀具的製造精度,減小產品質量的差別,並使刀具的使用實現最佳化。
刀具材料大致分如下幾類:高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼以及聚晶金剛石。
我主要提下陶瓷,陶瓷用於切削刀具的時間比硬質合金早,但由於其脆性,發展很慢。但自上世紀70年代以後,還是得到了比較快的發展。陶瓷刀具材料主要有兩大系,即氧化鋁系和氮化矽系。
陶瓷作為刀具,具有成本低、硬度高、耐高溫效能好等優點,有很好的前景。國內國外產品差別很大,刀具算是高技術的消費品!
一般加工中心常用有以下幾種材質刀具:碳素工具鋼,合金工具鋼,高速鋼,硬質合金,超硬材料。
碳素工具鋼
碳素工具鋼是指碳的質量分數為0。
65%-1。35%的優質高碳鋼。用做刀具的牌號一般是T10A和T12A,常溫硬度60-64HRC。當切削刃熱至200-250度時,其硬度和耐磨性就會迅速下降,從而喪失切削效能。
合金工具鋼
為了改善碳素工具鋼的效能,常在其中加入適量合金元素如錳、鉻、鎢、矽和釩等,從而形成了合金工具鋼,常用牌號有9sicr,GCr15,CrWMn等。
合金工具鋼與碳素工具鋼相比,其熱處理後的硬度相近,而耐熱性和耐磨性略高,熱處理性也較好。但與高速鋼相比,合金工具鋼的切削速度和使用壽命又遠不如高速鋼,使其應用受到很大的限制。因此,合金工具鋼一般僅用於取代碳素工具鋼。
高速鋼
高速鋼是一種含鎢、鋁、鉻、釩等合金元素較多的高合金工具鋼。
高速鋼主要優點是具有高的硬度、強度和耐磨性,且耐熱性和淬火性良好,其允許的切削速度是碳素工具鋼和合金工具鋼的兩倍以上。高速鋼刃磨後切削刃鋒利,故又稱之為鋒鋼和白鋼。高速鋼是一種綜合性能好、應用範圍較廣的刀具材料,常用來製造結構複雜的刀具,如成形車刀,銑刀,鑽頭,鉸刀。
拉刀,齒輪刀具等。
硬質合金
硬質合金是用粉末冶金方法制造的合金材料,它是由高硬度、高熔點的金屬碳化物WC、TiC等粉末,用鈷等金屬粘結劑在高溫下燒結而成。
硬質合金的硬度較高,常溫下可達89-93HRA,耐磨性和耐熱性均高於工具鋼,在800-1000度時仍能正常切削,其切削速度是高速鋼的幾倍,刀具壽命也提高了幾十倍,並能加工高速鋼刀具難以切削加工的材料,因此被廣泛應用。
但是它也存在抗彎強度和衝擊韌度比高速鋼低,刃口不能磨得像高速鋼刀具那樣鋒利等不足之處。
超硬材料
超硬材料主要是批金石、立涼蓆氮化硼和陶瓷。金剛石是自然界中最硬的材料,其硬度可達10000HV。天然金剛石價格昂貴。很少使用。人造金剛石以石墨為原料經高溫燒結而成。
主要用於高速精細車削、鏜削有色金屬及其合金和非金屬材料。切削銅合金或鋁合金時切削速度可達800-3800M/MIN。由於金剛石具有較高的耐磨性,加工尺寸和刀具使用壽命長。所以常應用在數控機床、組合機床和自動機床上,加工後的粗糙度可達0。1-0。
025um。但金剛石刀具耐熱性較差,切削溫度不宜超過700-800度。強度低、脆性大、對振動敏感,只宜微量切削。
刀具的發展在人類進步的歷史上佔有重要的地位。刀具是機械製造中用於切削加工的工具,中國是全球最具發展潛力的刀具市場,不少跨國刀具集團在自身發展戰略中,把擴大在中國的刀具銷售作為首選,各企業的亞太總部、研發中心、培訓中心、物流中心紛紛落戶中國,從而以中國為中心輻射亞洲,更加直接便捷地服務於客戶,更好地滿足亞太地區客戶的需求。
[3]
6刀具材料選擇
製造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強度、衝擊韌性和化學惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),並不易變形。
通常當材料硬度高時,耐磨性也高;抗彎強度高時,衝擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強度和衝擊韌性就越低。
高速鋼因具有很高的抗彎強度和衝擊韌性,以及良好的可加工性,現代仍是應用最廣的刀具材料,其次是硬質合金。
聚晶立方氮化硼適用於切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等;聚晶金剛石適用於切削不含鐵的金屬,及合金、塑膠和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼現在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。
硬質合金可轉位刀片已用化學氣相沉積塗覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或複合硬層。正在發展的物理氣相沉積法不僅可用於硬質合金刀具,也可用於高速鋼刀具,如鑽頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質塗層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障壁,使刀具在切削時的磨損速度減慢,塗層刀片的壽命與不塗層的相比大約提高1~3倍以上。