刀具材料的選擇對(duì)刀具壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本等的影響很大。刀具切削時(shí)要承受高壓、高溫、摩擦、沖擊和振動(dòng)等作用。因此,刀具材料應(yīng)具備如下一些基本性能:
(1) 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必須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,耐磨性就越好。
(2) 強(qiáng)度和韌性。刀具材料應(yīng)具備較高的強(qiáng)度和韌性,以便承受切削力、沖擊和振動(dòng),防止刀具脆性斷裂和崩刃。(3) 耐熱性。刀具材料的耐熱性要好,能承受高的切削溫度。(4) 工藝性能和經(jīng)濟(jì)性。刀具材料應(yīng)具備好的鍛造性能、熱處理性能、焊接性能;磨削加工性能等,而且要追求高的性能價(jià)格比。
金剛石刀具的種類
① 天然金剛石刀具:天然金剛石作為切削刀具已有上百年的歷史了,徐州機(jī)械刀具,天然單晶金剛石刀具經(jīng)過(guò)精細(xì)研磨,刃口能磨得極其鋒利,刃口半徑可達(dá)0.002μm,能實(shí)現(xiàn)超薄切削,可以加工出極高的工件精度和極低的表面粗糙度,是公認(rèn)的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。
② PCD金剛石刀具:天然金剛石價(jià)格昂貴,金剛石廣泛應(yīng)用于切削加工的還是聚晶金剛石(PCD),自20世紀(jì)70年代初,機(jī)械刀具行業(yè),采用高溫高壓合成技術(shù)制備的聚晶金剛石(Polycrystauine diamond,簡(jiǎn)稱PCD刀片研制成功以后,在很多場(chǎng)合下天然金剛石刀具已經(jīng)被人造聚晶金剛石所代替。PCD原料來(lái)源豐富,其價(jià)格只有天然金剛石的幾十分之一至十幾分之一。PCD刀具無(wú)法磨出極其鋒利的刃口,加工的工件表面質(zhì)量也不如天然金剛石,現(xiàn)在工業(yè)中還不能方便地制造帶有斷屑槽的PCD刀片。因此,PCD只能用于有色金屬和非金屬的精切,很難達(dá)到超精密鏡面切削。
③ CVD金剛石刀具:自從20世紀(jì)70年代末至80年代初,CVD金剛石技術(shù)在日本出現(xiàn)。CVD金剛石是指用化學(xué)氣相沉積法(CVD)在異質(zhì)基體(如硬質(zhì)合金、陶瓷等)上合成金剛石膜,CVD金剛石具有與天然金剛石完全相同的結(jié)構(gòu)和特性。CVD金剛石的性能與天然金剛石相比十分接近,兼有天然單晶金剛石和聚晶金剛石(PCD)的優(yōu)點(diǎn),機(jī)械刀具的價(jià)格,在一定程度上又克服了它們的不足。
① 力學(xué)和切削性能好:涂層刀具將基體材料和涂層材料的優(yōu)良性能結(jié)合起來(lái),既保持了基體良好的韌性和較高的強(qiáng)度,又具有涂層的高硬度、高耐磨性和低摩擦系數(shù)。因此,涂層刀具的切削速度比未涂層刀具可提高2倍以上,機(jī)械刀具好用么,并允許有較高的進(jìn)給量。涂層刀具的壽命也得到提高。
② 通用性強(qiáng):涂層刀具通用性廣,加工范圍顯著擴(kuò)大,一種涂層刀具可以代替數(shù)種非涂層刀具使用。
③ 涂層厚度:隨涂層厚度的增加刀具壽命也會(huì)增加,但當(dāng)涂層厚度達(dá)到飽和,刀具壽命不再明顯增加。涂層太厚時(shí),易引起剝離;涂層太薄時(shí),則耐磨性能差。
④ 重磨性:涂層刀片重磨性差、涂層設(shè)備復(fù)雜、工藝要求高、涂層時(shí)間長(zhǎng)。
⑤ 涂層材料:不同涂層材料的刀具,切削性能不一樣。如:低速切削時(shí),TiC涂層占有優(yōu)勢(shì);高速切削時(shí),TiN 較合適。
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