数控车床常用刀具质料

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数控车床刀具

1、刀体质料

一样平常刀体均用平凡碳钢或合金钢制造。如焊接车、镗刀的刀柄,钻头、铰刀的刀体常用45钢或40Cr制造。尺寸较小的刀具或切削负荷较大的刀具宜用合金钢或高速钢全体制成,如螺纹刀具、成型铣刀、拉刀等;尺寸较小的精细刀具(如小镗刀、小铰刀)也可用硬质合金全体制成。

机夹、可转位硬质合金刀具、镶硬质合金钻头、可转位铣刀等可用合金东西钢,如9SiCr或GCr15等制成刀体。
2、切削局部质料

现在刀具质料分四大类:东西钢(包罗碳素东西钢、合金东西钢、高速钢)、硬质合金、陶瓷及超硬刀具质料等。刀具质料的硬度依照由大到小的次序为:金刚石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、硬质合金刀具、高速钢刀具。刀具质料的抗弯强度依照由大到小的次序为:高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、合金石刀具和立方氮化硼刀具。种种刀具质料的物理力学功能见以下表格。

上面辨别介绍种种刀具质料的构成、功能、利用等的抗弯强度和打击韧性,以制止刀具质料在切削历程中发生断裂和崩刃。

3、高速钢

高速钢(High Speed Steel,简称HSS)是一种参加较多的钨(W)、锰(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等合金元素的高合金东西钢,有较高的热波动性,切削温度达500~650℃时仍能举行切削,有较高的强度、韧性、硬度和耐磨性。其制造工艺复杂,容易磨成尖利的切削刃,可铸造,这关于一些外形庞大的东西,如钻头、成形刀具、数控车床拉刀、齿轮刀具等尤为紧张,是制造这些刀具的次要质料。高速钢刀具在强度、韧性及工艺性等方面具有优秀的综合功能,在庞大大局,尤其是制造孔加工刀具、铣刀、螺纹刀具、拉刀、切齿刀具等一些刃形庞大刀具时,高速钢占有偏重要的位置。由于钨(W)、钴(Co)等次要元素的资源紧缺,高速钢刀具在一切刀具质料的比重渐渐降落,以后高速钢的利用比例还将渐渐增加。高速钢刀具的开展偏向包罗:开展种种少钨(W)的通用型高速钢,扩展利用种种无钴(Co)、少钴(Co)的高功能高速钢,现在,推行利用粉末冶金高速钢(PMHSS)和涂层高速钢。

高速钢的种类单一:按切削功能可分为平凡高速钢和高功能高速钢:按化学身分可分为钨系、钨钼系和钼系高速钢;按制造工艺差别,分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。

⑴ 平凡高速钢

通用型高速钢约占高速钢总产量的75%~80%。按钨钼的含量可分为钨系、钨钼系两类。这类高速钢碳(C)的质量分数为0.7%~0.9%,钨钼钢中钨(W)的质量分数的差别,可分为12%或18%的钨钢、钨(W)的质量分数为6%或8%的钨钼钢、钨(W)的质量分数为2%或不含钨(W)的钼钢。平凡型高速钢具有肯定的硬度(63~66HRC)和耐磨性、搞的强度和韧性、精良的塑性和加工工艺性,因而普遍用于制造种种庞大刀具。

① 钨钢我国临时利用的通用型高速钢中的钨钢,其典范牌号为W18Cr4V,具有较好的综合功能,在600℃时的低温硬度为48.5HRC,可用于制造种种庞大刀具。它具有可磨削性好、脱碳敏理性小等好处,但由于碳化物含量较高、散布较不匀称、颗粒较大、强度和韧性不高,分外是热塑性差,不宜做大截面的刀具。钨钢已很少接纳,渐渐镌汰,而由钨钼系高速钢代替。

② 钨钼钢钨钼钢是指将钨钢中的一局部钨用钼取代所取得的一种高速钢。钨钼钢的典范牌号是W6Mo5Cr4V2(简称M2)。W6Mo5Cr4V2的碳化物颗粒微小匀称,强度、韧性和低温塑性都比W18Cr4V好。其次要缺陷是含钒量稍多,磨削加工性比W18Cr4V差,脱碳敏理性大、淬火温度范畴较窄。钨钼钢为W9Mo3Cr4V(简称W9),其热波动性略高于W6Mo5Cr4V2钢,抗弯强度和韧性都比W6Mo5Cr4V2好,具有精良的可加工功能。这种钢易轧、易锻,热处置范畴较宽。脱碳敏理性小、磨削功能较好。别的,我国还开辟了W3MO2Cr4Si和W3MO2Cr4SiN等低合金高速钢,其代价比W6Mo5Cr4V2钢廉价15%~20%。

实行证明,用它们制造低、中速切削的刀具、如中心钻、丝锥、小直径麻花钻等,其切削功能不比W6Mo5Cr4V2差。

⑵ 粉末冶金高速钢

平凡高速钢和高功能高速钢都是用熔炼办法制成的。粉末冶金高速钢(PMHSS)是将高频感到炉熔炼出的钢液,用高压氩气使之雾化,再急冷失掉微小匀称的晶体构造(高速钢粉末),用此粉末在低温、高压下压抑成刀坯,或先制成钢坯再颠末铸造、轧制成刀具外形,再经过种种加工而成刀具。与熔融法制造的高速钢相比具有以下有点: ① 粉末冶金高速钢没有碳化物偏析的缺陷,,不管刀具截面尺寸有多大,其碳化物晶粒小且匀称,达2~3μm(一样平常熔炼为8~20μm)。因而,粉末冶金高速钢具有较高的力学功能,其强度和韧性辨别是熔炼钢的2倍和2.5~3倍。

② 与熔炼钢塑钢相比,粉末冶金高速钢的常温度能进步1~1.5HRC,热处置后硬度可达69.5~70HRC,600℃时的低温硬度比熔炼钢高2~3HRC,低温硬度进步尤为明显。由于PMHSS碳化物颗粒匀称,散布的外表积较大,且不易从切削刃上剥落,故PMHSS刀具的耐磨性也进步20%~30%。

③ 由于碳化物微小匀称且含钒量得当进步,PMHSS的可磨削性较好。

④ 由于物理力学功能各向异性,可增加热处置变形和应力。PMHSS合适制造钻头、拉刀、螺纹刀、滚刀、插齿刀等庞大刀具。早粉末冶金高速钢外表举行PVD涂层TiC、TiCN、TiAIN后,切削速率可进一步进步。

4、硬质合金

硬质合金是有硬度和熔点很高的碳化物(称硬质相)和金属(称粘结相)经过粉末冶金工艺制成的。硬质合金刀具中常用的碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等。常用的粘结剂是Co,碳化钛的粘结剂是Mo、Ni。其物理学功能取决于合金的成份。粉末颗粒的粗细以及合金的烧结工艺。由于有搞硬度、搞熔点的性子,常温硬度达89~94HRA,耐热温度达800~1000℃。切削钢时,切削速率可达220m/min左右。倘使熔点更高的TaC、NbC,可使耐热温度进步到1000~1100°℃,切削钢时,切削速率进一步进步到200~300m/min。

硬质合金以其切削功能优秀被普遍用作刀具质料,如车刀、加工中心端铣刀以致深孔钻等。它制成种种情势的刀片,然后用机器夹紧或用钎焊方法牢固在刀具的切削部位上。

硬质合金按晶粒巨细可分为平凡硬质合金、细晶粒硬质合金和超细硬质合金。按次要化学身分可分为碳化钨基硬质合金和碳(氮)化钛[TiC(N)]基硬质合金。碳化钨基硬质合金包罗钨钴类(YG)、钨钴钛(YT)和添加有数碳化物(YW)三类。

ISO(国际尺度化构造)将切削用硬质合金分为三类:

⑴ K类,包罗K10~K40,相称于我国的YG类(次要身分为WC—Co)

⑵ P类,包罗P01~P50,相称于我国的YT类(次要身分为WC—TiC—Co)

⑶ M类,包罗M10~M40,相称于我过的YW类[次要身分为WC—TiC—TaC(NbC)—Co]。

每种中的牌号辨别以一个01~50之间的数字表现从高的硬度到最大韧性之间的一系列合金,以供种种背加工质料的差别切削工序加工条件时选用。

5、其他刀具质料

⑴ 涂层刀具:涂层刀具是在韧性较好的硬质合金基体或高速钢刀具基体上,加工中心涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属化合物而取得的。常用的涂层质料有TiC、TiN等。

⑵ 陶瓷:陶瓷刀具质料可分为四大类:CA氧化铝基氧化物陶瓷(白陶瓷);CM氧化铝基金属碳化物复合陶瓷(黑陶瓷);CN氮化硅基氮化物陶瓷(非氧化物陶瓷);CC陶瓷涂层刀具。现在氧化铝基氮化硅基陶瓷刀具质料使用最为普遍。其次要的特征如下: ① 硬度高、耐磨性好 ② 耐低温、耐热性好 ③ 化学波动性 ④ 摩擦系数低 ⑤ 质料丰厚
⑶ 金刚石:金刚石与立方氮化硼称为超硬刀具。金刚石是碳的同素异形体,是现在最硬的物质,显微硬度可达10000HV。其次要特点如下:

①极高的硬度和耐磨性

② 各向异性

③ 具有很低的摩擦系数

④ 具有很高的导热功能

⑤ 具有较低的线胀系数

⑷ 立方氮化硼:数控车床立方氮化硼(CBN)是由六方氮化硼(白石墨)在低温高压下转化而成的。其次要好处如下:

① 高的硬度质料和耐磨性具有与金刚石相近的硬度和强度。硬度可达3000~5000HV。耐磨性为硬质合金刀具的50倍,为陶瓷刀具的25倍。分外合适用于加工高硬度质料,能取得较好的工件外表质量,完成“以车代磨”

② 具有很高的热波动性热硬度可达1400~1500℃,比金刚石的热硬性(700~800℃)简直高1倍。可用比硬质合金刀具高3~5倍的速率高速切削低温合金和淬硬钢。 ③ 优秀的化学波动性 CBN的化学惰性大,在复原的气体介质中,对酸和碱都是波动性的,在大气和水蒸气中,在900℃以下钨任何变革,切波动。它与铁系质料在1200~1300℃时也不起化学作用,与种种质料的粘结和分散作用比硬质合金小得多。它具有很高的抗氧化才能,在1000℃时也不会发生氧化征象。

④ 具有较好的导热性CBN的热导性固然赶不上金刚石,但在各种刀具质料中PCBN的热导性仅次于金刚石,大大高于高速钢和硬质合金。CBN的热导率都是铜的3.2倍,是硬质合金的20倍,立方氮化硼与与陶瓷的热导率的比率为37.1,热分散率比值为65.5,并且随着温度的降低,PCBN刀具的切削温度要低于硬质合金刀具。

⑤具有脚底的摩擦系数CBN与差别质料间的摩擦系数约为0.1~0.3,比硬质合金的摩擦系数(0.4~0.6)小得多。低的摩擦系数可招致切削时切削力增加,切削温度低落,加工外表质量进步。

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