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          高速切削刀具材料知識匯總

          2019年05月05日15:55
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          字號: T | T

          隨著CNC加工技術的迅猛發展以及數控機床的普遍使用刀具材料也不斷更新和發展,高速切削加工已成為現代切削加工中不可缺少的重要手段。高速切削加工的切削速度是常規切削的5~10倍,對刀具材料以及刀具結構、幾何參數等都提出了新的要求,尤其是對刀具的材料有更高的要求,高速切削刀具的材料要具有高的強度、韌性和硬度,良好的熱穩定性和熱硬性、良好的高溫力學性能、較小的化學親合力和耐磨性。這里就針對高速切削的刀具材料和性能及其合理選擇措施進行探討。

           

          高速切削的刀具分類和性能

          涂層刀具

           

          涂層刀具是在刀具基體上涂覆硬質耐磨金屬化合物薄膜,以達到提高刀具表面的硬度和耐磨性的目的。常用的刀具基體材料主要有高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷和陶瓷等。涂層刀具可以分成硬涂層刀具和軟涂層刀具。硬涂層刀具的涂層材料主要有氮化鈦(TiN)、碳化鈦(TiC)、氧化鋁(Al2O3)、碳氮化鈦(TiCN)、氮化鋁鈦(TiAlN),碳氮化鋁鈦(TiAlCN)等。硬涂層刀具的主要特點是硬度高、耐磨性能好。軟涂層刀具是以 MoS2和 WS2作為涂層材料的高速鋼刀具,軟涂層刀具可以減少磨擦,降低切削力和切削溫度。涂層可以是單涂層,也可以是雙涂層或多涂層,甚至是幾種涂層材料復合而成的復合涂層。復合涂層可以是TiC-Al2O3-TiN,TiCN和 TiAlN多元復合涂層,最新又發展了TiN/NbN,TiN/CN等多元復合薄膜。TiN 涂層的硬度高、耐磨性好,TiC涂層與金屬的親合力小,抗氧化性強,TiAlN具有良好的高速切削性能,Al2O3涂層有良好的熱穩定性。TiAlN層在高速切削中性能優異,最高切削溫度可達800℃。

          陶瓷刀具

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          陶瓷刀具的材料主要有氧化鋁基和氮化硅基兩大類,陶瓷刀具具有高硬度(HRA91~95)、高強度(抗彎強度為750~1000MPa),耐磨性好,化學穩定性好,抗粘結性能良好,摩擦系數低且價格低廉等優點。不僅如此,陶瓷刀具還具有很高的高溫硬度,1200℃時硬度達到HRA80。正常切削時,陶瓷刀具耐用度極高,切削速度可比硬質合金提高2~5倍,。近幾年來,由于控制了原料純度和顆粒尺寸細化,添加各種碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等改善其性能,還可通過顆粒、晶須、相變、微裂紋和幾種增韌機理的協同作用提高其斷裂韌性,不僅使抗彎強度提高到0.9~1.0GPa(高的可達1.3-1.5GPa),而且斷裂韌度和抗沖擊性能都有很大提高,應用範圍日益擴大,除可用于一般的精加工和半精加工外,也可用于沖擊負荷下的粗加工,在國際上公認為是提高生產效率最有潛質的刀具。目前,陶瓷刀具能以200~1000m/min的切削速度高速加工鋼、鑄鐵及其合金等材料,刀具壽命比硬質合金高幾倍、甚至幾十倍。與金剛石和CBN(立方氮化硼)等超硬刀具相比,陶瓷的價格相對較低。

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