硬质合金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:
(1) 硬度和性。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,性就越好。
(2) 强度和韧性。刀具材料应具备较高的强度和韧性,以便承受切削力、冲击和振动
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硬质合金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:
(1) 硬度和性。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,性就越好。
(2) 强度和韧性。刀具材料应具备较高的强度和韧性,以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。
(3) 耐热性。刀具材料的耐热性要好,能承受高的切削温度。2、镶嵌式,采用焊接或机夹式联接,机夹式又可分为不转位和可转位两种。(4) 工艺性能和经济性。刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能;磨削加工性能等,而且要追求高的性能价格比。
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。PCBN(聚晶立方氮化硼)是在高温高压下将微细的CBN材料通过结合相(TiC、TiN、Al、Ti等)烧结在一起的多晶材料,是目前利用人工合成的硬度仅次于金刚石的刀具材料,它与金刚石统称为超硬刀具材料。“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。提高v也是提高生产率的一个措施,但v与刀具度的关系比较密切。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。

常规刀具材料的基本性能
1) 高速钢。高速钢是一种加入了较多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢,其含碳量为0.7%——1.05%。高速钢具有较高耐热性,其切削温度可达600℃,与碳素工具钢及合金工具钢相比,其切削速度可成倍提高。
2) 陶瓷。
与硬质合金刀具相比,陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和性。陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差,这也是近几十年来人们不断对其进行改进的重点。刀具材料可分为三大类:①氧化铝基陶瓷。②耐高温、耐热性好:ceramic刀具在1200℃以上的高温下仍能进行切削。②氮化硅基陶瓷。③氧化铝复合陶瓷。
3) 金属陶瓷。
金属陶瓷的切削效率和工作寿命高于硬质合金、涂层硬质合金刀具,加工出的工件表面粗糙度小;由于金属陶瓷与钢的粘结性较低,因此用刀具取代涂层硬质合金刀具加工钢制工件时,切屑形成较稳定,在自动化加工中不易发生长切屑缠绕现象,零件棱边基本没有毛刺。金属陶瓷的缺点是抗热震性较差,易碎裂,因此使用范围有限。ceramic刀具具有很好的高温力学性能,A12O3ceramic刀具的防氧化性能特别好,切削刃即使处于赤热状态,也能连续使用。
4) 超硬材料。
人造金刚石、立方氮化硼(CBN)等具有高硬度的材料统称为超硬材料。常用硬质合金刀具的应用YG类合金刀具主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。金刚石是世界上已知的硬物质,并具有高导热性、高绝缘性、高化学稳定性、高温半导体特性等多种优良性能,可用于铝、铜等有色金属及其合金的精密加工,特别适合加工非金属硬脆材料。
5) 硬质合金。
硬质合金刀具的硬度已达98——93HRA,在1000℃的高温下仍具有较好的红硬性,其度是高速钢的几十倍。硬质合金是由WC、TiC、TaC、NbC、VC等难熔金属碳化物以及作为粘结剂的铁族金属用粉末冶金方法制备而成。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。与高速钢相比,它具有较高的硬度、性和红硬性;与超硬材料相比,它具有较高的韧性。

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