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      数控加工刀具材料的介绍

      时间:2017-02-10 09:22?? 作者:admin 点击:
      数控加工刀具材质 
        前言:
        随着刀具切削范围的扩大,对刀具制造材质的要求也越来越高,主要包括普通刀具及超硬刀具两大类。
       数控刀具
      1.普通刀具材质
      1.1碳素工具钢 

      该材质含碳量为0.7%~1.3%,硬度为HRC61~65,热硬性在250℃以下,淬火后易变形和开裂。一般用于制造简单、低速的手工刀具,常用牌号有T10A、T12A。 
      1.2合金工具钢 
      为提高材料的热硬性、耐磨性和韧性,把适量的铬(Cr)、钨(W)、锰(Mn)、硅(Si)等合金元素加入碳素工具钢中,便得到合金工具钢。该材质硬度为 HRC61~65,热硬性在300~350℃之间,淬火变形小、淬透性好。一般用于制造形状较复杂、低速加工和要求热处理变形小的刀具,常用牌号有CrWMn、9SiCr等。  
      1.3高速钢 
      通常所说的白钢刀即为高速钢材质,是在钢中加入铬(Cr)、钨(W)、 钒(V)、钼(Mo)等合金元素的高合金工具钢。该材质热硬性在500~600℃之间,切削速度允许40m/min,具有热处理变形小、刃磨性能好、较高的抗弯强度和冲击韧度等特性。铰刀、拉刀、齿轮刀等各种形状复杂的成形刀具和精加工刀具通常用高速钢制造,常用牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。  
      1.4硬质合金 
      硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)等金属碳化物作基体,用钴(Co)、镍(Ni)、钼(Mo)作粘结剂,用粉末冶金的方法烧结而成。该材质硬度为HRC74~82,热硬性可达800~1000℃,切削速度达100~300m/min,耐用度比高速钢高几十倍,但其工艺性能不如高速钢,抗弯强度和韧性比高速钢低,故常用的车刀、端铣刀、刨刀等结构较为简单的刀具,均为硬质合金制造。根据主要合金成分的不同,硬质合金分为K 、P、M三个主要类别。 
      K类为红色,旧牌号为钨钴类硬质合金YG,主要成分是WC和粘结剂钴Co,韧性好,抗弯强度高,热硬性稍差,适于加工短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料,如淬硬钢、铸铁、铜铝合金、塑料等。代号有:K01、K10、K20、K30、K40等,数字愈大,Co含量越多,耐磨性愈低而韧性愈高。精加工可用K01,半精加工可用K10、K20 ,粗加工选用K30、K40。 
      P类为蓝色,旧牌号为钨钛钴类硬质合金YT,主要成分是WC、TiC及钴Co,较之K类硬质合金,由于含有TiC,其耐磨性及耐热性更高,但相应的含Co量减少,韧性较差,适于加工长切屑的黑色金属,如钢、铸钢等。常用牌号有:P01、P10、P20、P30、P40、P50等。数字越大,TiC的含量越多,耐热性和耐磨性越好,但韧性越差。粗加工选用含TiC少的牌号(如P01),精加工可选用含TiC多的牌号(如P50)。 
      M类为黄色,旧牌号为钨钛钽(铌)类硬质合金 YW,又称通用硬质合金或万能硬质合金,由WC、TiC、TaC(NbC)组成,有较好抗弯强度、冲击韧性、抗氧化能力、耐磨性、高温硬度,适于加工长切屑或短切屑的黑色金属材料,如:钢、铸钢、不锈钢、灰口铸铁、有色金属等。常用牌号有:M10、M20、M30、M40等,数字越大,耐磨性越低而韧性越大,精加工选用M10,半精加工选用M20,粗加工选用M30。 
      1.5涂层刀具材料 
      在高速钢及硬质合金刀具的基体上,涂层5~12μm厚的TiC、TiN、AL2O3等金属化合物,可以成倍提高刀具的硬度、耐磨性和耐用度。TiC涂层刀片为银灰色,涂层厚度5~7μm,TiN涂层刀片为金黄色,涂层厚度8~12μm。硬质合金涂层刀片的国内牌号有CN、CA、YB等。 
      2.超硬刀具材料         
      为适应特殊加工要求,陶瓷、金刚石等高硬度材料也常用来制造刀具。 
      数控刀
       
      2.1陶瓷 
      将纯AL2O3或混合一定金属化合物的AL2O3,利用压制和烧结的方法可以获得陶瓷。陶瓷硬度为91~95HRA,热硬性为1200℃,速度高达750m/min,切削效率比硬质合金提高1 ~4倍。陶瓷与金属亲和力小,不易粘刀,表面光洁度高,主要用于冷硬铸铁、高硬钢和高强钢等难加工材料的半精加工和精加工。 
      2.2人造聚晶金刚石(PCD) 
      PCD为多晶体材料,由金刚石微粉在高温高压下聚合而成,硬度HV5000以上,天然金刚石硬度则达10000HV,耐磨性极好,可长时间保持加工尺寸的稳定性,耐用度比硬质合金可高三百倍。但是,PCD的韧性和抗弯强度差,热硬性差,不能在高温下切削,与铁元素的亲和力很强,故主要用于精加工有色金属及非金属等材料。 
      2.3立方氮化硼(CBN) 
      CBN为在高温高压下制成的一种新型超硬刀具材料,硬度仅次于金刚石,耐磨性好,高热稳定性和化学惰性,主要用于加工淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等难加工材料的半精加工和精加工。 
      将许多细晶粒CBN聚结处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,还具有高韧性、化学惰性、红硬性等特点,刀具切削锋利、保形性好、单位磨损量小、修正次数少,利于自动加工,适用于从粗加工到精加工的所有切削加工。PCBN在数控切削行业已得到广泛应用,是一种具有良好发展前景的刀具材料。

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