根据涂层方法不同,涂层刀具可分为化学气相沉积(CVD)涂层刀具和物理气相沉积(PVD)涂层刀具。涂层硬质合金刀具一般采用化学气相沉积法,沉积温度在1000℃左右。涂层高速刀具一般采用物理气相沉积法,沉积温度在500℃左右;
根据涂层刀具基体材料的不同,涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金刚石和立方氮化硼)上的涂层刀具等。
根据涂层材料的性质,涂层刀具又可分为两大类,即“硬”涂层刀具和 ‘软”涂层刀具。“硬”涂层刀具追求的主要目标是高的硬度和耐磨性,其主要优点是硬度高、耐磨性能好,典型的是TiC和TiN涂层。“软”涂层刀具追求的目标是低摩擦系数,也称为自润滑刀具,它与工件材料的摩擦系数很低,只有0.1左右,可减小粘接,减轻摩擦,降低切削力和切削温度。
近开发了纳米涂层 (Nanoeoating)刀具。这种涂层刀具可采用多种涂层材料的不同组合 (如金属/金属、金属/陶瓷、陶瓷/陶瓷等),以满足不同的功能和性能要求。设计合理的纳米涂层可使刀具材料具有优异的减摩抗磨功能和自润滑性能,适合于高速干切削。
硬质合金机械加工刀具是如何生产制造出来的
a. 可转位硬质合金刀片(有些包含1层或几层不同用途的特殊涂层),刀片一般通过粉末冶金高温高压压制而成,作为一般车削刀片,压制完成后加上涂层即可使用(在同一批次压制的刀片里,刀片具有很好的尺寸一致性(5um之内)。铣刀一般有很高的跳动要求,每把刀具装配的刀片数从1片至100+的刀片,这样就要求铣刀的刀片必须经过精磨,以达到锋利性(车床的精加工刀片也有这样的要求)和尺寸一致性。铣刀的刀盘机体材料一般采用42CrMo4+调质,刀盘通过的数控铣削来完成加工。刀柄和拉钉(以DIN69871-69872刀柄为例),材料选用42CrMo4+粗加工+QT+半精加工+局部表面淬火+发黑处理+精磨+动平衡校准。。。。。。
b. 整体硬质合金铣刀+钻头+丝锥+铰刀。。。。。硬质合金棒料,直接在数控工具磨上磨削至终尺寸。更具不同的应用,刀具可附着不同用途的涂层(耐磨性提高,更耐冲击。。。。。)。优点 ,耐磨 加工材料范围广 可加工高硬度材料(极端可达HRC60-65)此刀具受限于棒料的直径,一般情况下直径不超过D40.
c。 焊接式硬质合金刀具应用 铣刀+大的铰刀+较大直径的钻头(钻体常为高速钢)+大的滚齿刀
机械刀具材料的选择
切削常用的刀具材料主要有高速钢、硬质合金、立方氮化硼(CBN)、陶瓷等。重型切削深度一般可达30~50mm,余量不均,工件表面有硬化层,粗加工阶段的刀具磨损以磨粒磨损形式为主:切削速度一般为15~20m/min,尽管速度值处于积屑瘤发生区,但切削的高温足使切屑与前刀面的接触点处于液态,减小了摩擦力,抑制了积屑瘤生成。刀具材料的选择要耐磨损、抗冲击。陶瓷类刀具硬度高,但抗弯强度低,冲击韧性差,不适于余量不均的重型车削,CBN存在同样的问题。硬质合金却有较低的摩擦系数,可降低切削时的切削力及切削温度,大大提高刀具耐用度,适于高硬度材料和重载车削粗加工。硬质合金分为钨钴类 (YG)、钨钴钛类(YT) 和碳化钨类(YW)。加工钢料时,YG类硬质合金的强度和韧性好,但高温硬度和高温韧性较差:重型车削时工件塑性变形大,摩擦剧烈,切削温度高,因此在重型车削中很少用YG类硬质合金。YT类硬质合金有高硬度和耐磨性、高耐热性、抗粘结扩散能力和防氧化能力,是重型车削常用的刀具材料,适于加工钢料。然而在低速车削时,切削过程不平稳会造成YT类合金的韧性差,产生崩刃,尤其是加工一些高强度合金材料时,YT类硬质合金耐用度下降快,无法满足使用要求。在这种情况下应选用YW类刀具或细晶粒、超细晶粒合金刀具(如643等)。细晶粒合金的耐磨性好,更适用于加工冷硬铸铁类产品,效率较YW类刀具可提高1倍以上。
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