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數控加工刀具材料的介紹

時間:2017-02-10 09:22?? 作者:admin 點擊:
數控加工刀具材質 
  前言:
  隨著刀具切削范圍的擴大,對刀具制造材質的要求也越來越高,主要包括普通刀具及超硬刀具兩大類。
 數控刀具
1.普通刀具材質
1.1碳素工具鋼 

該材質含碳量為0.7%~1.3%,硬度為HRC61~65,熱硬性在250℃以下,淬火后易變形和開裂。一般用于制造簡單、低速的手工刀具,常用牌號有T10A、T12A。 
1.2合金工具鋼 
為提高材料的熱硬性、耐磨性和韌性,把適量的鉻(Cr)、鎢(W)、錳(Mn)、硅(Si)等合金元素加入碳素工具鋼中,便得到合金工具鋼。該材質硬度為 HRC61~65,熱硬性在300~350℃之間,淬火變形小、淬透性好。一般用于制造形狀較復雜、低速加工和要求熱處理變形小的刀具,常用牌號有CrWMn、9SiCr等。  
1.3高速鋼 
通常所說的白鋼刀即為高速鋼材質,是在鋼中加入鉻(Cr)、鎢(W)、 釩(V)、鉬(Mo)等合金元素的高合金工具鋼。該材質熱硬性在500~600℃之間,切削速度允許40m/min,具有熱處理變形小、刃磨性能好、較高的抗彎強度和沖擊韌度等特性。鉸刀、拉刀、齒輪刀等各種形狀復雜的成形刀具和精加工刀具通常用高速鋼制造,常用牌號有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。  
1.4硬質合金 
硬質合金是由硬度和熔點都很高的碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)等金屬碳化物作基體,用鈷(Co)、鎳(Ni)、鉬(Mo)作粘結劑,用粉末冶金的方法燒結而成。該材質硬度為HRC74~82,熱硬性可達800~1000℃,切削速度達100~300m/min,耐用度比高速鋼高幾十倍,但其工藝性能不如高速鋼,抗彎強度和韌性比高速鋼低,故常用的車刀、端銑刀、刨刀等結構較為簡單的刀具,均為硬質合金制造。根據主要合金成分的不同,硬質合金分為K 、P、M三個主要類別。 
K類為紅色,舊牌號為鎢鈷類硬質合金YG,主要成分是WC和粘結劑鈷Co,韌性好,抗彎強度高,熱硬性稍差,適于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料,如淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁合金、塑料等。代號有:K01、K10、K20、K30、K40等,數字愈大,Co含量越多,耐磨性愈低而韌性愈高。精加工可用K01,半精加工可用K10、K20 ,粗加工選用K30、K40。 
P類為藍色,舊牌號為鎢鈦鈷類硬質合金YT,主要成分是WC、TiC及鈷Co,較之K類硬質合金,由于含有TiC,其耐磨性及耐熱性更高,但相應的含Co量減少,韌性較差,適于加工長切屑的黑色金屬,如鋼、鑄鋼等。常用牌號有:P01、P10、P20、P30、P40、P50等。數字越大,TiC的含量越多,耐熱性和耐磨性越好,但韌性越差。粗加工選用含TiC少的牌號(如P01),精加工可選用含TiC多的牌號(如P50)。 
M類為黃色,舊牌號為鎢鈦鉭(鈮)類硬質合金 YW,又稱通用硬質合金或萬能硬質合金,由WC、TiC、TaC(NbC)組成,有較好抗彎強度、沖擊韌性、抗氧化能力、耐磨性、高溫硬度,適于加工長切屑或短切屑的黑色金屬材料,如:鋼、鑄鋼、不銹鋼、灰口鑄鐵、有色金屬等。常用牌號有:M10、M20、M30、M40等,數字越大,耐磨性越低而韌性越大,精加工選用M10,半精加工選用M20,粗加工選用M30。 
1.5涂層刀具材料 
在高速鋼及硬質合金刀具的基體上,涂層5~12μm厚的TiC、TiN、AL2O3等金屬化合物,可以成倍提高刀具的硬度、耐磨性和耐用度。TiC涂層刀片為銀灰色,涂層厚度5~7μm,TiN涂層刀片為金黃色,涂層厚度8~12μm。硬質合金涂層刀片的國內牌號有CN、CA、YB等。 
2.超硬刀具材料         
為適應特殊加工要求,陶瓷、金剛石等高硬度材料也常用來制造刀具。 
數控刀
 
2.1陶瓷 
將純AL2O3或混合一定金屬化合物的AL2O3,利用壓制和燒結的方法可以獲得陶瓷。陶瓷硬度為91~95HRA,熱硬性為1200℃,速度高達750m/min,切削效率比硬質合金提高1 ~4倍。陶瓷與金屬親和力小,不易粘刀,表面光潔度高,主要用于冷硬鑄鐵、高硬鋼和高強鋼等難加工材料的半精加工和精加工。 
2.2人造聚晶金剛石(PCD) 
PCD為多晶體材料,由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成,硬度HV5000以上,天然金剛石硬度則達10000HV,耐磨性極好,可長時間保持加工尺寸的穩定性,耐用度比硬質合金可高三百倍。但是,PCD的韌性和抗彎強度差,熱硬性差,不能在高溫下切削,與鐵元素的親和力很強,故主要用于精加工有色金屬及非金屬等材料。 
2.3立方氮化硼(CBN) 
CBN為在高溫高壓下制成的一種新型超硬刀具材料,硬度僅次于金剛石,耐磨性好,高熱穩定性和化學惰性,主要用于加工淬硬鋼、耐磨鑄鐵、高溫合金等難加工材料的半精加工和精加工。 
將許多細晶粒CBN聚結處理可以得到人造聚晶立方氮化硼PCBN,它除了具有高硬度、高耐磨性外,還具有高韌性、化學惰性、紅硬性等特點,刀具切削鋒利、保形性好、單位磨損量小、修正次數少,利于自動加工,適用于從粗加工到精加工的所有切削加工。PCBN在數控切削行業已得到廣泛應用,是一種具有良好發展前景的刀具材料。

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