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超硬材料硬质合金刀具的基本概念和发展概况

从目前的机械加工行业来看，传统意义上的超硬刀具材料主要包括天然金刚石、人造金刚石以及立方氮化硼这三种材料。由于天然金刚石数量较为稀少，难以满足机械加工行业的大规模需求。人造金刚石虽然能够实现大规模生产，但是由于成本较高，市场价格昂贵，因此也难以得到广泛普及应用。我国目前应用于超硬材料刀具上的主流材料是聚晶立方氮化硼及其复合材料。超硬材料刀具的早应用在上世界五十年代的美国，科学家通过在实验高温高压状态添加凝合剂的方法，制成了数量较大的氮化硼聚晶块。随后的几十年里，科学家又先后研制出了金刚石硬质合金和氮化硼复合片，合金刀具厂家，基本上解决了超硬刀具材料的来源问题。我国在超硬刀具材料的相关方面研究开始于上世纪七十年代，虽然起步较早，但是由于当时各种外界条件的限制， 无论是生产技术还是厂房设备条件都相对艰苦，所以研究工作进展缓慢。直到二十世纪末才真正意义上开始对这方面进行立项研究，目前已经取得了较为显著的成果。

机械刀具角度和结构的选择

重型车削粗加工阶段，工件外表面的锻造氧化皮、裂纹、铲坑、铸造夹杂、气孔等缺陷都易导致刀具破碎，因此应选择合理刀具角度。重型加工条件下，因粗加工要切除很厚的切屑，车刀一般采用前角g=8～12゜，而普通g=15゜。切削刃倾角l=10～18°。如果减小前角，即增大切削角，可在某种程度上增加切削刃的强度。应指出：减小前角，切削力增大，但在g由15°变到10°时，切削力增加得很小，台州合金刀具，而增大的工作前角和楔角，提高了刀刃的锋利性和刀尖强度尤其是在工件很重，旋转带有冲击性的负荷时，切削刃的刃倾角l=10～18°创造了有利的切削条件，因而在切削时，冲击力的作用点离开了刀尖，合金刀具报价，可防止刀尖破碎。 同时，在主切削刃上开有1mm左右宽的负倒棱、R2mm左右的刀尖圆角以提高刀刃的抗冲击性能，但刀具安装角度还要根据实际情况调整。

粗加工阶段切削余量大，对刀具的刚性要求较高。一般而言，整体刀具刚度好，但结构笨重，装卸困难：而机夹刀具拆卸灵活，动刚度也可满足加工要度。机夹刀具的刀片材质选择及夹持结构对加工精度很重要，实际加工中发现，偏心销夹紧和勾头压紧式不适合重型粗加工，因为粗加工时工艺系统振动大，常使压紧机构松动，导致刀片损坏：上压式结构也常因阻碍了切屑的流出而造成压块的损坏。机夹刀具的制造精度要求也很高，因为即使微小的误差，也能使定位机构变成承力机构，由于重型切削的加工过程中切削力很大，易使刀具损坏。

切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配

切削机械刀具材料与加工对象的化学性能匹配问题主要是指刀具材料与工件材料化学亲和性、化学反应、扩散和溶解等化学性能参数要相匹配。材料不同的刀具所适合加工的工件材料有所不同。

① 各种刀具材料抗粘接温度高低(与钢)为：PCBN>陶瓷>硬质合金>HSS。② 各种刀具材料防氧化温度高低为：陶瓷>PCBN>硬质合金>金刚石>HSS。③ 种刀具材料的扩散强度大小(对钢铁)为：金刚石>Si3N4基陶瓷>PCBN>A1203基陶瓷。扩散强度大小(对钛)为：A1203基陶瓷>PCBN>SiC>Si3N4>金刚石。

控刀具材料的合理选择

一般而言，PCBN、涂层硬质合金及TiCN基硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的数控加工；而PCD刀具适合于对Al、Mg、Cu等有色金属材料及其合金和非金属材料的加工。下表列出了上述刀具材料所适合加工的一些工件材料。

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