數(shù)控刀具材料的選用-在線瀏覽
2024-09-14 02:03本頁面
【正文】 方氮化硼刀具材料的種類、性能和特點(diǎn)及刀具應(yīng)用用與金剛石制造方法相似的方法合成的第二種超硬材料—立方氮化硼(CBN)，在硬度和熱導(dǎo)率方面僅次于金剛石，熱穩(wěn)定性極好，在大氣中加熱至10000C也不發(fā)生氧化。⑴ 立方氮化硼刀具的種類立方氮化硼(CBN)是自然界中不存在的物質(zhì)，有單晶體和多晶體之分，即CBN單晶和聚晶立方氮化硼(Polycrystalline cubic bornnitride，簡(jiǎn)稱PCBN)。PCBN（聚晶立方氮化硼）是在高溫高壓下將微細(xì)的CBN材料通過結(jié)合相(TiC、TiN、Al、Ti等)燒結(jié)在一起的多晶材料，是目前利用人工合成的硬度僅次于金剛石的刀具材料，它與金剛石統(tǒng)稱為超硬刀具材料。PCBN刀具可分為整體PCBN刀片和與硬質(zhì)合金復(fù)合燒結(jié)的PCBN復(fù)合刀片。⑵ 立方氮化硼的主要性能、特點(diǎn)立方氮化硼的硬度雖略次于金剛石，但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他高硬度材料。立方氮化硼的主要性能特點(diǎn)如下。PCBN特別適合于加工從前只能磨削的高硬度材料，能獲得較好的工件表面質(zhì)量。PCBN刀具可用比硬質(zhì)合金刀具高3～5倍的速度高速切削高溫合金和淬硬鋼。④ 具有較好的熱導(dǎo)性：CBN的熱導(dǎo)性雖然趕不上金剛石，但是在各類刀具材料中PCBN的熱導(dǎo)性僅次于金剛石，大大高于高速鋼和硬質(zhì)合金⑤ 具有較低的摩擦系數(shù)：低的摩擦系數(shù)可導(dǎo)致切削時(shí)切削力減小，切削溫度降低，加工表面質(zhì)量提高。加工精度可達(dá)IT5(孔為IT6)，～。因此，立方氮化硼車刀不宜用于低速、沖擊載荷大的粗加工；同時(shí)不適合切削塑性大的材料(如鋁合金、銅合金、鎳基合金、塑性大的鋼等)，因?yàn)榍邢鬟@些金屬時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的積屑瘤，而使加工表面惡化。陶瓷刀具在數(shù)控加工中占有十分重要的地位，陶瓷刀具已成為高速切削及難加工材料加工的主要刀具之一。陶瓷刀具可以高效加工傳統(tǒng)刀具根本不能加工的高硬材料，實(shí)現(xiàn)“以車代磨”；陶瓷刀具的最佳切削速度可以比硬質(zhì)合金刀具高2～lO倍，從而大大提高了切削加工生產(chǎn)效率；陶瓷刀具材料使用的主要原料是地殼中最豐富的元素，因此，陶瓷刀具的推廣應(yīng)用對(duì)提高生產(chǎn)率、降低加工成本、節(jié)省戰(zhàn)略性貴重金屬具有十分重要的意義，也將極大促進(jìn)切削技術(shù)的進(jìn)步。其中以氧化鋁基和氮化硅基陶瓷刀具材料應(yīng)用最為廣泛。⑵陶瓷刀具的性能、特點(diǎn)陶瓷刀具的性能特點(diǎn)如下：①硬度高、耐磨性能好：陶瓷刀具的硬度雖然不及PCD和PCBN高，但大大高于硬質(zhì)合金和高速鋼刀具，達(dá)到9395HRA。②耐高溫、耐熱性好：陶瓷刀具在1200℃以上的高溫下仍能進(jìn)行切削。因此，陶瓷刀具可以實(shí)現(xiàn)干切削，從而可省去切削液。④摩擦系數(shù)低：陶瓷刀具與金屬的親合力小，摩擦系數(shù)低，可降低切削力和切削溫度。陶瓷刀具適用于切削加工各種鑄鐵(灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、冷硬鑄鐵、高合金耐磨鑄鐵)和鋼材(碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、高強(qiáng)度鋼、高錳鋼、淬火鋼等)，也可用來切削銅合金、石墨、工程塑料和復(fù)合材料。4．涂層刀具材料的性能和特點(diǎn)及刀具的應(yīng)用 對(duì)刀具進(jìn)行涂層處理是提高刀具性能的重要途徑之一。涂層刀具是在韌性較好刀體上，涂覆一層或多層耐磨性好的難熔化合物，它將刀具基體與硬質(zhì)涂層相結(jié)合，從而使刀具性能大大提高。新型數(shù)控機(jī)床所用切削刀具中有80％左右使用涂層刀具。⑴ 涂層刀具的種類根據(jù)涂層方法不同，涂層刀具可分為化學(xué)氣相沉積(CVD)涂層刀具和物理氣相沉積(PVD)涂層刀具。涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法，沉積溫度在500℃左右；根據(jù)涂層刀具基體材料的不同，涂層刀具可分為硬質(zhì)合金涂層刀具、高速鋼涂層刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金剛石和立方氮化硼)上的涂層刀具等。“硬”涂層刀具追求的主要目標(biāo)是高的硬度和耐磨性，其主要優(yōu)點(diǎn)是硬度高、耐磨性能好，典型的是TiC和TiN涂層。最近開發(fā)了納米涂層 (Nanoeoating)刀具。設(shè)計(jì)合理的納米涂層可使刀具材料具有優(yōu)異的減摩抗磨功能和自潤(rùn)滑性能，適合于高速干切削。因此，涂層刀具的切削速度比未涂層刀具可提高2倍以上，并允許有較高的進(jìn)給量。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。涂層太厚時(shí)，易引起剝離；涂層太薄時(shí)，則耐磨性能差。⑤涂層材料：不同涂層材料的刀具，切削性能不一樣。 ⑶ 涂層刀具的應(yīng)用涂層刀具在數(shù)控加工領(lǐng)域有巨大潛力，將是今后數(shù)控加工領(lǐng)域中最重要的刀具品種。5．硬質(zhì)合金刀具材料的種類、性能和特點(diǎn)及應(yīng)用硬質(zhì)合金刀具，特別是可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具，是數(shù)控加工刀具的主導(dǎo)產(chǎn)品,20世紀(jì)80年代以來，各種整體式和可轉(zhuǎn)位式硬質(zhì)合金刀具或刀片的品種已經(jīng)擴(kuò)展到各種切削刀具領(lǐng)域，其中可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具由簡(jiǎn)單的車刀、面銑刀擴(kuò)大到各種精密、復(fù)雜、成形刀具領(lǐng)域。 碳化鎢基硬質(zhì)合金包括鎢鈷類(YG)、鎢鈷鈦類(YT)、添加稀有碳化物類(YW)三類，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，主要成分為碳化鎢 (WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)、碳化鈮(NbC)等，常用的金屬粘接相是Co。ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織
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