刀具材料是否具备应有的切削性能,对刀具使用寿命的长短,生产率的高低有很大的影响。刀具材料的工艺性,对刀具本身的制造与刃磨质量也有显著的影响。因此,合理地选用刀具材料,用先进的工艺提高刀具的耐热性和耐磨性、红硬性、高强度,对于提高劳动生产率有很大的影响。
刀具材质的合理选用,要基于你加工工件的材质,比如,加工钢件,我们一般选择图层硬着合金或者陶瓷材质切削刃;加工铸铁,我们一般选择非涂层硬着金或者涂层硬质合金、pcbn材质等;加工非金属材料,则用pcd为最佳。
数控刀具材料应具备哪些性能特点?
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。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。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。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。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-?)/Eα式中:λ——导热系数;σb——抗拉强度;?——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。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。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。
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1、高硬度和高耐磨性:
刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属,这是刀具材料必备的基本要求,
现有刀具材料硬度都在60HRC以上。刀具材料越硬,其耐磨性越好,但由于切削条件较复杂,材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。
2、足够的强度与冲击韧性
强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。
冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力,一般地,硬度越高,冲击韧性越低,材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾,也是刀具材料所应克服的一个关键。
3、高耐热性
耐热性又称红硬性,是衡量刀具材料性能的主要指标。它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。
4、良好的工艺性和经济性
为了便于制造,刀具材料应有良好的工艺性,如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵,但其使用寿命很长,在成批大量生产中,分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要综合考虑。
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