根据涂层方法不同,涂层刀具可分为化学气相沉积(CVD)涂层刀具和物理气相沉积(PVD)涂层刀具。涂层硬质合金刀具一般采用化学气相沉积法,沉积温度在1000℃左右。涂层高速刀具一般采用物理气相沉积法,沉积温度在500℃左右;
根据涂层刀具基体材料的不同,涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金刚石和立方氮化硼)上的涂层刀具等。
根据涂层
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根据涂层方法不同,涂层刀具可分为化学气相沉积(CVD)涂层刀具和物理气相沉积(PVD)涂层刀具。涂层
硬质合金刀具一般采用化学气相沉积法,沉积温度在1000℃左右。涂层高速刀具一般采用物理气相沉积法,沉积温度在500℃左右;
根据涂层刀具基体材料的不同,涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金刚石和立方氮化硼)上的涂层刀具等。
根据涂层材料的性质,涂层刀具又可分为两大类,即“硬”涂层刀具和 ‘软”涂层刀具。“硬”涂层刀具追求的主要目标是高的硬度和性,其主要优点是硬度高、性能好,典型的是TiC和TiN涂层。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重要的刀具品种。“软”涂层刀具追求的目标是低摩擦系数,也称为自润滑刀具,它与工件材料的摩擦系数很低,只有0.1左右,可减小粘接,减轻摩擦,降低切削力和切削温度。
近开发了纳米涂层 (Nanoeoating)刀具。这种涂层刀具可采用多种涂层材料的不同组合 (如金属/金属、金属/陶瓷、陶瓷/陶瓷等),以满足不同的功能和性能要求。在进行自由曲面(模具)加工时,由于球头刀具的端部切削速度为零,因此,为保证加工精度,切削行距一般采用顶端密距,故球头常用于曲面的精加工。设计合理的纳米涂层可使刀具材料具有优异的减摩抗磨功能和自润滑性能,适合于高速干切削。
机械刀具角度和结构的选择
重型车削粗加工阶段,工件外表面的锻造氧化皮、裂纹、铲坑、铸造夹杂、气孔等缺陷都易导致刀具破碎,因此应选择合理刀具角度。重型加工条件下,因粗加工要切除很厚的切屑,车刀一般采用前角g=8~12゜,而普通g=15゜。切削刃倾角l=10~18°。如果减小前角,即增大切削角,可在某种程度上增加切削刃的强度。二是稍有疏忽,过渡圆弧半径小于刀具半径时,会因刀具干涉而产生过切,使加工零件报废。应指出:减小前角,切削力增大,但在g由15°变到10°时,切削力增加得很小,而增大的工作前角和楔角,提高了刀刃的锋利性和刀尖强度尤其是在工件很重,旋转带有冲击性的负荷时,切削刃的刃倾角l=10~18°创造了有利的切削条件,因而在切削时,冲击力的作用点离开了刀尖,可防止刀尖破碎。 同时,在主切削刃上开有1mm左右宽的负倒棱、R2mm左右的刀尖圆角以提高刀刃的抗冲击性能,但刀具安装角度还要根据实际情况调整。
粗加工阶段切削余量大,对刀具的刚性要求较高。一般而言,整体刀具刚度好,但结构笨重,装卸困难:而机夹刀具拆卸灵活,动刚度也可满足加工要度。机夹刀具的刀片材质选择及夹持结构对加工精度很重要,实际加工中发现,偏心销夹紧和勾头压紧式不适合重型粗加工,因为粗加工时工艺系统振动大,常使压紧机构松动,导致刀片损坏:上压式结构也常因阻碍了切屑的流出而造成压块的损坏。YW类合金兼具YG、YT类合金的性能,综合性能好,它既可用于加工钢料,又可用于加工铸铁和有色金属。机夹刀具的制造精度要求也很高,因为即使微小的误差,也能使定位机构变成承力机构,由于重型切削的加工过程中切削力很大,易使刀具损坏。
目前,生产中所用的
机械刀具材料以高速钢和硬质合金居多。碳素工具钢(如T10A、T12A)、工具钢(如9SiCr、CrWMn)因耐热性差,仅用于一些手工或切削速度较低的刀具。高速钢是一种加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。有较高的热稳定性,较高的强度、韧性、硬度和性;其制造工艺简单,容易磨成锋利的切削刃,可锻造,这对于一些形状复杂的工具,如钻头、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等尤为重要,是制造这些刀具的主要材料。高速钢按用途分为通用型高速钢和高速钢;按制造工艺不同分为熔炼高速钢和粉末高速钢。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关,可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。
硬质合金由难熔金属化合物(如WC、TiC)和金属粘结剂(Co)经粉末冶金法制成。
因含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好的金属碳化物,硬质合金的硬度、性和耐热性都很高。硬度可达HRA89~93,在800~1000 °C还能承担切削,度较高速钢高几十倍。当度相同时,切削速度可提高4~10倍。唯抗弯强度较高速钢低,冲击韧性差,切削时不能承受大的振动和冲击负荷。碳化物含量较高时,硬度高,但抗弯强度低;粘结剂含量较高时,抗弯强度高,但硬度低。硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料(约占50%)。(P1=G54、P2=G55、P3=G56、P4=G57、P5=G58、P6=G59)G10L2P0…P0表示EXT基本坐标系。如大多数的车刀、端铣刀以至深孔钻、铰刀、齿轮刀具等。
硬质合金刀片包含合金刀头的种类、基体的材质、直径、齿数、厚度、齿形、角度、孔径等多个参数,这些参数决定着刀片的加工能力和切削性能。选择刀片时要根据锯切材料的种类、厚度、刀切的速度、锯切的方向、送料速度、锯路宽度需要正确选用刀片。立方氮化硼(CBN)是自然界中不存在的物质,有单晶体和多晶体之分,即CBN单晶和聚晶立方氮化硼(Polycrystallinecubicbornnitride,简称PCBN)。种类的选择 硬质合金常用的种类有钨钴类(代号YG)、钨钛类(代号YT)。由于钨钴类的硬质合金抗冲击性较好,在木
材加工行业中使用更为广泛。木材加工中常用的型号为YG8-YG15,YG后面的数字表示钴含量的百分数,钴含量增加,合金的抗冲击韧性和抗弯强度有所提高,但硬度和性却有所下降,要根据实际情况加以选用。①高的硬度和性: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。 基体的选择 1. 65Mn弹簧性及塑性好,材料经济,热处理淬透性好,其受热温度低,易变形可用于要求切削要求不高的锯
片。 2. 碳素工具钢含碳高导热率高,但受200℃-250℃温度时其硬度和性急剧下降,热处理变形大,淬透性差,回火时间长易开裂。为刀具制造经济