四大材料刀具的性能与选择

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数控刀具的选用范文

数控刀具的选用范文

数控刀具的选用范文一、刀具材料的选择1.硬质合金刀具:硬质合金是一种高硬度、高强度的材料,具有耐磨、耐高温、耐压等优点。

它适用于高速切削、丝锥切削、铣削和钻孔等工艺。

硬质合金刀具的优势在于能够承受高速切削,并具有较高的切削速度和高度的负荷能力。

2.高速钢刀具:高速钢是一种具有良好的刚度和切削性能的材料,适用于一般加工工艺。

相比硬质合金刀具,高速钢刀具价格较低,具有优点是磨损不易产生细小裂纹。

同时,高速钢刀具可以根据加工工艺的要求进行刀具调整和刃口复磨,提高刀具使用寿命。

3.陶瓷刀具:陶瓷刀具因其具有优秀的刚性和高硬度而备受青睐,适用于高速切削、高温切削和非金属加工等工艺。

陶瓷刀具的耐磨性能好,刃口细粒度,可以提供更高的切削速度和更长的刀具寿命。

然而,陶瓷刀具比较脆弱,易于出现断裂情况,且价格较贵,使用成本较高。

二、刀具几何形状的选择1.刀具刃角:刃角是刀具刃部与工件表面之间的夹角。

刃角的选择要根据切削材料和加工工艺。

一般来说,刃角较小的刀具可以减小切削力,有利于提高加工精度和表面质量;刃角适中的刀具能够提高切削稳定性和刀具寿命;刃角较大的刀具适用于粗加工。

2.刀具刃部形状:根据加工要求,刀具的刃部可以有不同的形状,如平底、球头、锥度、T型等。

不同形状的刃部适合于不同的加工需求,如平底刀适用于开槽和粗加工,球头刀适用于表面加工和球面零件等。

三、刀具涂层的选择刀具的涂层对加工效果和刀具寿命有着重要影响。

常见的刀具涂层有TiN、TiCN、TiAlN等。

涂层可以提供刀具表面的硬度和耐磨性,减少摩擦和热量,从而提高切削速度和刀具寿命。

选择刀具涂层应根据加工材料、加工工艺和切削条件等因素进行综合考虑。

综上所述,数控刀具的选用需要根据加工材料、加工工艺和切削条件等因素进行综合分析和评估。

同时,合理的刀具选择还需要考虑生产成本、切削质量、加工效率和刀具寿命等因素,以达到最佳的加工效果和经济效益。

最适合做刀的材料

最适合做刀的材料

最适合做刀的材料首先,我们需要了解刀具所需具备的基本性能。

刀具在使用过程中需要具备较高的硬度、耐磨性和韧性。

硬度是指材料抵抗外力的能力,耐磨性是指材料在摩擦和磨损作用下的抗性,而韧性则是指材料在受力作用下不易断裂的性能。

因此,最适合做刀的材料应该具备较高的硬度、耐磨性和韧性。

目前,常见的刀具材料主要有碳素钢、不锈钢、合金钢、陶瓷等。

碳素钢是指含有较高碳含量的钢铁,具有较高的硬度和耐磨性,但韧性较差,容易断裂。

不锈钢是一种抗腐蚀性能较好的钢铁,硬度和耐磨性相对较弱。

合金钢是指通过添加合金元素来提高钢铁的性能,既具备较高的硬度和耐磨性,又具有一定的韧性。

而陶瓷则是一种硬度极高的材料,但韧性较差。

综合考虑以上几种材料的性能,我们可以得出结论,合金钢是最适合做刀的材料。

合金钢通过添加合金元素,既能够提高硬度和耐磨性,又能够保持一定的韧性,因此在刀具制造领域得到了广泛应用。

合金钢刀具不仅具有较高的切削性能,而且在使用过程中不易断裂,使用寿命较长,因此深受消费者的青睐。

当然,针对不同的使用场景和需求,还可以选择其他材料来制作刀具。

比如在一些特殊的环境下需要抗腐蚀性能较好的刀具,可以选择不锈钢材料;在一些对刀具硬度要求较高的场合,可以选择碳素钢或陶瓷材料。

因此,在选择刀具材料时,需要根据实际需求来综合考虑材料的硬度、耐磨性和韧性等性能。

综上所述,合金钢是最适合做刀的材料,它具备较高的硬度、耐磨性和韧性,能够满足刀具在使用过程中的各项要求。

当然,在实际选择刀具时,还需要根据具体的使用场景和需求来进行综合考虑,以选择最适合的刀具材料。

希望本文能够帮助大家更好地了解刀具材料的选择,为大家的生产生活提供一些参考。

常用刀具材料

常用刀具材料

常用刀具材料刀具是我们日常生活中常见的工具之一,它们的材料选择对于刀具的质量和使用寿命有着至关重要的影响。

在选择刀具材料时,我们需要考虑到刀具的用途、材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及加工性能等因素。

下面我们就来了解一下常用的刀具材料及其特点。

1. 不锈钢。

不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性的材料,因此常被用于制作厨房刀具。

不锈钢刀具具有良好的耐腐蚀性和耐磨性,而且易于清洁和保养。

不锈钢刀具的价格相对较低,是家庭厨房中常见的刀具材料之一。

2. 高速钢。

高速钢是一种用途广泛的刀具材料,它具有较高的硬度和耐磨性,适用于制作需要高速切削的刀具,如铣刀、钻头等。

高速钢刀具的耐磨性和热稳定性较好,因此在工业生产中得到了广泛的应用。

3. 硬质合金。

硬质合金是一种由钨、钴、碳等金属粉末经过高温烧结而成的材料,具有极高的硬度和耐磨性。

硬质合金刀具适用于加工硬质材料,如钢铁、合金等,具有良好的切削性能和较长的使用寿命。

4. 陶瓷。

陶瓷刀具是近年来新兴的刀具材料,它具有极高的硬度和耐磨性,而且不易生锈,不会影响食物的口感。

陶瓷刀具适用于切割蔬菜、水果等食材,但由于其脆性较大,需要小心使用,避免摔落或碰撞。

5. 钛合金。

钛合金是一种轻质高强度的材料,具有良好的耐腐蚀性和耐磨性,适用于制作户外刀具、多功能刀具等。

钛合金刀具具有较轻的重量和良好的耐用性,适合户外活动和野外生存使用。

总结。

在选择刀具材料时,我们需要根据刀具的用途和要求来进行合理的选择。

不同的材料具有不同的特点和适用范围,我们需要根据实际需求来进行选择。

除了上述提到的常用刀具材料外,还有许多其他材料也适用于制作刀具,如碳钢、合金钢等。

希望本文对大家选择刀具材料有所帮助。

做刀最好的材料

做刀最好的材料

做刀最好的材料
选择做刀的材料是一个非常重要的决定,因为材料的选择直接影响到刀的质量
和使用寿命。

在选择做刀的材料时,我们需要考虑材料的硬度、耐磨性、韧性和耐腐蚀性等因素。

下面,我将介绍一些常见的做刀材料,以及它们的特点和适用场景。

首先,我们来谈谈碳钢。

碳钢是一种常见的做刀材料,它具有较高的硬度和耐
磨性,适合用于制作厨房刀具和户外刀具。

然而,碳钢也比较容易生锈,需要定期保养和清洁。

因此,如果您选择碳钢作为刀具材料,需要注意防止刀具生锈的问题。

其次,不锈钢也是一种常见的做刀材料。

不锈钢具有良好的耐腐蚀性,不易生锈,因此非常适合制作厨房刀具。

不锈钢刀具外观光亮,易清洁,使用起来非常方便。

然而,不锈钢的硬度和耐磨性一般较差,因此不适合用于制作需要经常砍削或锯割的刀具。

另外,陶瓷材料也逐渐成为做刀的新宠。

陶瓷刀具硬度极高,耐磨性好,且不
会生锈,非常适合用于切割水果和蔬菜。

然而,由于陶瓷材料脆性较大,容易折断,因此需要小心使用和储存。

最后,钛合金也是一种优秀的做刀材料。

钛合金刀具具有良好的硬度和耐磨性,同时还具有较高的韧性,不易折断。

因此,钛合金刀具非常适合用于户外野营和探险活动。

综上所述,选择做刀的材料需要根据具体的使用场景和需求来进行。

不同的材
料具有不同的特点和适用范围,我们需要根据自己的需求来选择合适的材料。

希望以上介绍能够帮助您更好地选择做刀的材料,制作出更加优质的刀具。

常用刀具材料分类特点及应用

常用刀具材料分类特点及应用

常用刀具材料分类特点及应用刀具是人类使用最早的工具之一,几千年来刀具的材料不断进步和发展。

根据刀具材料的不同特点和用途,可以将常用刀具材料进行分类。

一、金属刀具材料1.碳钢碳钢是最早被使用的刀具材料之一,由铁和碳组成。

碳钢具有优异的切削性能和耐磨性,适用于加工低硬度的材料。

缺点是耐腐蚀性较差,容易生锈。

应用:常用于制作农具、切削工具等。

2.高速钢高速钢是以碳钢为基础,添加了大量的钼、钴、钛等元素的合金刀具材料。

高速钢具有优异的切削性能和热稳定性,能够在高温条件下保持较好的硬度和切削性能。

应用:广泛应用于金属切削、冲压、铸造等工艺中。

3.高碳高铬不锈钢高碳高铬不锈钢具有优异的耐磨性和耐腐蚀性,适用于加工较硬的材料,同时还具有不锈、耐高温等优点。

应用:常用于模具制造、医疗器械等领域。

4.硬质合金硬质合金是一种由金属碳化物、金属结合相和金属氧化物等组成的刀具材料。

硬质合金具有极高的硬度和耐磨性,能够在高速切削和重切削条件下保持较好的切削性能。

然而,硬质合金的脆性较大,容易断裂。

应用:广泛应用于模具制造、车削刀具、铣削刀具等领域。

二、非金属刀具材料1.陶瓷陶瓷刀具由氧化锆、碳化硅等陶瓷材料制成。

陶瓷刀具具有极高的硬度和耐磨性,能够在高温、高速等恶劣条件下保持较好的切削性能。

然而,陶瓷刀具的韧性较差,容易断裂。

应用:广泛应用于切割纸张、塑料、蔬菜水果等食品处理领域。

2.人造金刚石人造金刚石是由高温高压合成的人工刀具材料。

人造金刚石具有极高的硬度和耐磨性,能够在高温、高压等恶劣条件下保持较好的切削性能。

然而,人造金刚石的碳溶解性较低,容易在高温下发生碳化,使刀具表面粗糙。

应用:广泛应用于宝石加工、玻璃切割等领域。

3.陶瓷涂层陶瓷涂层是一种将陶瓷材料均匀涂覆在金属刀具表面的一种技术。

陶瓷涂层可以提高金属刀具的硬度和耐磨性,使刀具具有较好的切削性能和耐腐蚀性。

应用:广泛应用于汽车零部件加工、航空航天等领域。

以上是常用刀具材料的分类、特点及应用。

什么材料做刀最好

什么材料做刀最好

什么材料做刀最好做刀的材料有很多种,每种材料都有其独特的特点和适用的场景。

在选择刀具材料时,需要考虑刀的用途、刀的功能需求、使用环境等因素。

下面将介绍几种常见的刀具材料以及其特点和适用场景。

1. 不锈钢:不锈钢是最常见的刀具材料之一,它具有良好的抗腐蚀性和耐磨性,因此成为了家用刀具的首选。

不锈钢刀具耐用,易于保养,不易生锈,适合在日常生活中使用,如烹饪、切水果等。

2. 高碳钢:高碳钢刀具的主要特点是硬度高,耐磨性好,刀锋锋利且持久。

由于高碳钢含有较高的碳含量,因此易于锻造和进行刀刃调整。

高碳钢刀具适合于需要持久锋利刀锋的工具,如打猎刀、生存刀等。

3. 叠层钢:叠层钢是将不同种类的钢材叠加在一起,通过多次折叠和锻造形成的。

叠层钢刀具继承了多种钢材的优点,比如具有高碳钢的硬度和耐磨性以及不锈钢的抗腐蚀性。

叠层钢刀具通常具有美观的纹理和特殊的外观,适合作为收藏和赏析的刀具。

4. 陶瓷:陶瓷刀具的主要特点是硬度高、刀锋锐利、抗腐蚀性强,且不会对食材产生氧化反应。

陶瓷刀具适合用于切割水果、蔬菜等软质食材,但不适合用于切割硬质食材和骨头,因为陶瓷容易脆裂。

5. 钛合金:钛合金是一种轻质且高强度的材料,具有非常高的耐腐蚀性和耐磨性。

钛合金刀具具有良好的刀锋保持性和抗刮伤性能,适合用于户外野营、登山等活动中。

6. 金属陶瓷复合材料:金属陶瓷复合材料是将金属和陶瓷两种材料结合而成的复合材料,具有金属的韧性和陶瓷的硬度。

金属陶瓷复合材料刀具具有优异的切割性能和抗腐蚀性能,适合用于外科手术刀具和工业刀具等领域。

总而言之,没有一种材料可以适用于所有的刀具,选择合适的刀具材料要根据实际需求和使用环境来决定。

以上介绍的几种常见的刀具材料只是其中的一部分,读者可以根据自己的需求来选择适合自己的刀具材料。

刀具的常用材料及应用

刀具的常用材料及应用

刀具的常用材料及应用以刀具的常用材料及应用为标题,我们来探讨一下刀具的材料以及它们在不同领域的应用。

在制造刀具时,常用的材料包括高速钢、硬质合金、陶瓷和钻石等。

这些材料都有各自的特点和适用范围。

高速钢是一种高强度、高硬度的材料,耐高温、耐磨损。

它在切削工具中应用广泛,如铣刀、齿轮刀、刨刀等。

高速钢的硬度和耐磨性能使得刀具能够在高速切削中保持稳定的切削效果,提高工作效率。

硬质合金是一种由硬质颗粒(如碳化钨)和金属结合相组成的复合材料。

它具有高硬度、高强度和耐磨损的特点。

硬质合金刀具广泛应用于金属切削、石材加工、木工等领域。

例如,硬质合金刀具可用于车削、铣削、钻孔等操作,其耐磨性能能够满足高速切削的要求。

陶瓷材料因其硬度高、耐磨性好、抗腐蚀性强等特点,也被广泛应用于刀具制造中。

陶瓷刀具常用于高速切削、精密加工等领域。

陶瓷刀具的优点是不易磨损,切削效果好,但由于其脆性较大,容易受到外力冲击而破裂,因此在使用时需要注意避免碰撞。

钻石是目前已知硬度最高的材料,其硬度和耐磨性能使得钻石刀具在切削领域有着独特的应用。

钻石刀具主要用于加工非金属材料,如石材、陶瓷、玻璃等。

其切削效果好且寿命长,能够满足高精度、高效率的要求。

除了以上常用材料,近年来,一些新型的刀具材料也逐渐应用于切削领域。

例如,纳米复合材料、纳米涂层材料等,它们具有优异的机械性能和切削性能,能够提高刀具的使用寿命和切削效率。

刀具的材料选择是根据具体的切削要求和工作环境来确定的。

不同的材料具有不同的特点和适用范围,需要根据具体情况进行选择。

在未来,随着科技的发展,刀具材料将会不断创新,以满足不断提高的切削要求。

刀具材料的种类

刀具材料的种类

刀具材料的种类刀具作为工业生产和日常生活中常用的工具,其材料的选择至关重要。

不同的刀具材料具有不同的特性和适用范围,因此在选择刀具材料时需要考虑到具体的使用环境和需求。

下面将介绍几种常见的刀具材料及其特点。

1. 高速钢。

高速钢是一种含有较高合金元素的钢,具有优异的耐磨性、热硬性和耐热性。

因此,高速钢常被用于制造高速切削工具,如铣刀、钻头和刨刀等。

在高速切削加工中,刀具需要承受高温和高速度的摩擦,而高速钢正是能够满足这些要求的理想材料。

2. 硬质合金。

硬质合金,又称硬质合金钢,是一种由钨、钴、碳等元素合金化而成的材料。

硬质合金具有极高的硬度和耐磨性,因此常被用于制造切削工具和磨料工具。

硬质合金刀具在加工硬质材料时具有良好的切削性能,能够大大提高加工效率和工件质量。

3. 不锈钢。

不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的钢铁材料,具有优异的耐磨性和切削性能。

不锈钢刀具常被用于食品加工、医疗器械制造等领域,因其不会产生金属污染,能够确保加工物料的质量和卫生安全。

4. 陶瓷。

陶瓷刀具是近年来发展起来的一种新型刀具材料,具有极高的硬度和耐磨性,而且不易产生刀痕和切屑。

陶瓷刀具在加工高硬度、脆性材料时表现出色,能够实现高精度、高效率的加工。

5. 钛合金。

钛合金是一种轻质、高强度的金属材料,具有优异的耐腐蚀性和耐热性。

钛合金刀具常被用于航空航天、汽车制造等领域,能够满足对材料强度和耐热性要求较高的加工需求。

总结。

不同的刀具材料具有不同的特点和适用范围,选择合适的刀具材料对于提高加工效率、改善加工质量具有重要意义。

在实际应用中,需要根据具体的加工要求和环境条件选择合适的刀具材料,以确保刀具的使用效果和寿命。

希望本文介绍的刀具材料种类能够对您有所帮助。

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四大材料刀具的性能与选择刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。

本文介绍了切削中所使用的金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等刀具材料的性能及适用范围。

刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础,刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据,要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料,才能获得良好的切削效果。

就活塞在切削加工时的刀具材料选用作了阐述。

高速钢:活塞加工中铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀,钻油孔用钻头等都为高速钢材料。

硬质合金:YG、YD系列硬质合金刀具被广泛应用于铝活塞加工的各个工序中,特别是活塞粗加工和半精加工工序。

立方氮化硼:立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中。

同时也应用于活塞立体靠模的加工中。

金刚石:金刚石刀具可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。

在切削铝合金时,PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍,是目前铝活塞精密加工的理想刀具,已经应用于精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面及精车活塞燃烧室等精加工工序中。

刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。

切削加工时,直接担负切削工作的是刀具的切削部分。

刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。

切削加工生产率和刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等,在很大程度上都取决于刀具材料的合理选择。

正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。

每一品种刀具材料都有其特定的加工范围,只能适用于一定的工件材料和切削速度范围。

不同的刀具材料和同种刀具加工不同的工件材料时刀具寿命往往存在很大的差别,例如:加工铝活塞时,金刚石刀具的寿命是YG类硬质合金刀具寿命的几倍到几十倍;YG类硬质合金刀具加工含硅量高、中、低的铝合金时其寿命也有很大的差别。

所以,合理选用刀具是成功进行切削加工的关键。

每一种刀具材料都有其最佳的加工对象,即存在切削刀具与加工对象的合理匹配问题。

1 刀具材料应具备的性能1.1 高的硬度和耐磨性硬度是刀具材料应具备的基本特性。

刀具要从工件上切下切屑,其硬度必须比工件材料的硬度大。

切削金属所用刀具的切削刃硬度,一般都在60HRC以上。

耐磨性是材料抵抗磨损的能力。

一般来说,刀具材料的硬度越高,其耐磨性就越好。

组织中的硬质点(碳化物、氮化物等)的硬度越高,数量越多,颗粒越小,分布越均匀,则耐磨性越好。

耐磨性还与材料的化学成分、强度、显微组织及摩擦区的温度有关。

可用公式表示材料的耐磨性WR:WR=KIC0.5E-0.8H1.43式中:H——材料硬度(GPa)。

硬度愈高,耐磨性愈好。

KIC——材料的断裂韧性(MPa·m½)。

KIC愈大,则材料受应力引起的断裂愈小,耐磨性愈好。

E——材料的弹性模量(GPa)。

E很小时,由于磨粒引起的显微应变,有助于产生较低的应力,耐磨性提高。

1.2 足够的强度和韧性要使刀具在承受很大压力,以及在切削过程经常出现的冲击和振动条件下工作,而不产生崩刃和折断,刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。

1.3 高的耐热性(热稳定性)耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。

它是指刀具材料在高温条件下保持一定的硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。

刀具材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及良好的抗粘结和抗扩散的能力,即刀具材料应具有良好的化学稳定性。

1.4 良好的热物理性能和耐热冲击性能刀具材料的导热性愈好,切削热愈容易从切削区散走,有利于降低切削温度。

刀具在断续切削或使用切削液时,常常受到很大的热冲击(温度变化剧烈),因而刀具内部会产生裂纹而导致断裂。

刀具材料抵抗热冲击的能力可用耐热冲击系数R表示,R的定义是为:R=λσb(1-µ)/Eα式中:λ——导热系数;σb——抗拉强度;µ——泊松比;E——弹性模量;α——热膨胀系数。

导热系数大,使热量容易散走,降低刀具表面的温度梯度;热膨胀系数小,可减少热变形;弹性模量小,可以降低因热变形而产生的交变应力的幅度;有利于材料耐热冲击性能的提高。

耐热冲击性能好的刀具材料,在切削加工时可以使用切削液。

1.5 良好的工艺性能为了便于刀具的制造,要求刀具材料具有良好的工艺性能,如锻造性能、热处理性能、高温塑性变形性能、磨削加工性能等。

1.6 经济性经济性是刀具材料的重要指标之一,优质刀具材料虽然单件刀具成本很高,但因其使用寿命长,分摊到每个零件的成本则不一定很高。

因此在选用刀具材料时要综合考虑其经济效果。

2 刀具材料2.1 高速钢高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。

高速钢具有较高的强度和韧性,并且具有一定的硬度和耐磨性。

适合各类刀具的要求。

高速钢刀具制造工艺简单,容易磨成锋利切削刃,因此尽管各种新型刀具材料不断出现,高速钢刀具在金属切削中仍占较大的比例。

可以加工有色金属和高温合金。

由于高速钢具有以上性能,活塞加工中的铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀、钻油孔用钻头等刀具都为高速钢材料。

2.2 硬质合金硬质合金是由难熔金属碳化物(如WC、TiC、TaC、NbC等)和金属粘结剂(如Co、Ni等)粉末经粉末冶金的方法制成。

由于硬质合金中都含有大量的金属碳化物,这些碳化物都有熔点高、硬度高、化学稳定好、热稳定性好等特点,因此,硬质合金材料的硬度、耐磨性、耐热性都很高。

常用硬质合金的硬度为89~93HRA,比高速钢的硬度(83~86.6HRA)高,在800~1000℃时尚能进行切削。

在540℃时,硬质合金的硬度为82~87HRA,在760℃时,硬度仍能保持77~85HRA。

因此,硬质合金的切削性能比高速钢高得多,刀具耐用度可提高几倍到几十倍,在耐用度相同时,切削速度可提高4~10倍。

目前我公司使用的硬质合金刀具主要是YG类(WC-TiC-Co)中的YG6和YGX。

YT类(WC-TiC-Co)中的YT15等硬质合金用于活塞粗加工、半精加工和部分精加工工序。

2.3 金刚石金刚石是目前已知矿物材料中硬度最高、热传导性最好的物质,与各种金属、非金属材料配对摩擦的磨损量仅为硬质合金的1/50~1/800,是制作切削刀具最理想的材料。

然而,天然单晶金刚石仅用于制作首饰及某些有色金属的超精密加工。

刀具用人造大颗粒单晶金刚石尽管目前De Beers公司、住友电工等均已工业化生产,但还没有进入大量应用阶段。

金刚石刀具的切削刃非常锋利(这对切下极小断面的切屑是很重要的),刃部粗糙度很小,摩擦系数又低,切削时不易产生积屑瘤,加工表面质量高。

加工有色金属时,表面粗糙度可达到Ra0.012µm,加工精度可达到IT5级以上。

金刚石刀具有三种:天然单晶金刚石刀具、整体人造聚晶金刚石刀具、金刚石复合刀具。

天然金刚石刀具由于成本较高等原因,在实际生产中应用较少。

人造金刚石是通过合金触媒的作用,在高温高压下由石墨转化而成。

金刚石复合刀片是在硬质合金基体上经过高温、高压等先进工艺烧结一层约0.5~1µm厚的金刚石,这种材料是以硬质合金做基体,其机械性能、热传导性和膨胀系数都近似于硬质合金,基体上的人造多晶金刚石磨料中的金刚石晶体呈不规则排列,其硬度和耐磨性在各个方向都是均匀的。

聚晶金刚石(简称PCD)是由经过筛选的人造金刚石微晶体在高温高压下烧结而成。

在烧结过程中,由于添加剂的加入,使金刚石晶体间形成以TiC、SiC、Fe、Co和Ni等为主要成分的结合桥。

金刚石晶体以共价键的结合形成牢固地嵌于结构桥构成的坚强骨架中,使PCD 的强度和韧性都大大提高,其硬度约为9000HV,抗弯强度为O.21~0.48GPa,导热系数为20.9J/cm·sµ℃,热膨胀系数为3.1×10-6/℃。

现在使用的聚晶金刚石刀具大多是PCD与硬质合金基体烧结形成的复合体,即在硬质合金基体上烧结上一层PCD。

PCD的厚度一般为0.5mm和0.8mm,由于底层为硬质合金,焊接方便;又由于PCD结合桥的导电性,使得PCD 便于切割加工成各种形状,制成各种刀具,成本远远低于天然金刚石。

聚晶金刚石(PCD)可加工各种有色金属和极耐磨的高性能非金属材料,如铝、铜、镁及其合金,硬质合金,纤维增强塑料,金属基复合材料,木材复合材料等。

PCD刀具材料中金刚石晶粒平均尺寸不同,对性能产生的影响也不同,晶粒尺寸越大,其耐磨性越高。

在相近的刃口加工量下,晶粒尺寸越小,则刃口质量越好。

选用晶粒尺寸为10~25µm的PCD刀具,可以500~1500m/min的高速切削Si含量12~18%的硅铝合金,晶粒尺寸8~9µm的PCD 加工Si含量小于12%的铝合金。

超精密加工,则应选用晶粒尺寸小的PCD刀具。

PCD的耐磨性在超过700℃时会减弱,因其结构中含有金属Co,会促进“逆向反应”即由金刚石向石墨转变。

PCD有较好的断裂韧性,可以进行断续切削,可以以2500m/min的高速端铣Si含量10%的铝合金。

可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。

在切削加工有色金属时,PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍,是目前铝活塞精密加工的理想刀具。

例如:精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面等工序。

2.4 立方氮化硼聚晶立方氮化硼(PCBN)是由CBN微粉与少量粘结相(Co,Ni或TiC、TiN、Al203)在高温高压下加入催化剂烧结而成的。

它具有很高的硬度(仅次于金刚石)和耐热性(1300~1500℃),优良的化学稳定性、比金刚石刀具高得多的热稳定性(达1400℃)和导热性,低的摩擦系数,但其强度较低。

与金刚石相比,PCBN的突出优点是热稳定性高得多,可达1200℃(金刚石为700~800℃),可承受较高的切削速度;另一个突出优点是化学惰性大,与铁族金属在1200~1300℃下也不起化学反应,可用于加工钢铁。

因此,PCBN刀具主要用于高效加工黑色难加工材料。

PCBN刀具除了具有以上的特点外,还有以下几项优点:①硬度高,特别适合于加工从前只能磨削的HRC50以上的淬硬钢、HRC35以上的耐热合金和HRC30以下而其它刀具很难加工的灰口铸铁。

②与硬质合金刀具相比,切削速度高,可实现高速高效切削。

③耐磨性好,刀具耐用度高(为硬质合金刀具的10~100倍),能获得较好的工件表面质量,实现以车代磨。

不足之处在于PCBN刀具的抗冲击性能较硬质合金差,因此,使用时应注意提高工艺系统的刚性,尽量避免冲击切削。

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