机械加工的刀具都有哪些材料?

机械加工的刀具都有哪些材料?~

刀具材料
目前使用的刀具材料种类繁多,主要有金刚石、立方氮化硼、陶瓷、金属陶瓷、硬质合金和高速钢等。不同刀具材料具有不同的性能,并有其特定的应用范围。
金刚石
能用作刀具材料的金刚石有4类:天然金刚石、人工合成单晶金刚石、聚晶金刚石和金刚石涂层。
天然金刚石是最昂贵的刀具材料,由于天然金刚石可以刃磨成最锋利的切削刃,主要应用在超精密加工领域,如加工微机械零件、光学镜面、导弹和火箭中的导航陀螺、计算机硬盘芯片等。人工合成单晶金刚石刀具有很好的尺寸、形状和化学稳定性,主要用来加工木材,如加工高耐磨Al2O3涂层的木地板。聚晶金刚石是以钴作为粘结剂,在高温高压下(约507MPa ,几千摄氏度)由金刚石微粉压制而成的。聚晶金刚石刀具具有优异的耐磨性,可用来切削有色金属和非金属材料,精加工难加工材料,如硅铝合金和硬质合金等。
立方氮化硼
立方氮化硼(CBN)与聚晶金刚石一样,也是在高温高压下人工合成的,其多晶结构和性能也与金刚石类似,具有很高的硬度和杨氏模量,很好的导热性,很小的热膨胀,较小的密度,较低的断裂韧性。此外,立方氮化硼具有卓越的化学和热稳定性,同铁族元素几乎不发生反应,这一点要优于金刚石。因此,加工黑色金属时多选用立方氮化硼而不用金刚石。聚晶立方氮化硼(PCBN)特别适合于加工铸铁、耐热合金和硬度超过HRC45的黑色金属(如发动机箱体、齿轮、轴、轴承等汽车零部件)。PCBN刀具适合于高速干切削,可以用2O00m/min以上的速度高速加工灰铸铁。PCBN刀具在高速硬切削方面的应用也比较广泛,尤其是精加工汽车发动机上的合金钢零件,如硬度65 之间HRC6O~65之间的齿轮、轴、轴承,而这些零部件过去是靠磨削来保证尺寸精度和表面质量的。
CBN的力学和热学性能受粘结相的种类及其含量的影响。粘结相有钴、镍或碳化钛、氮化钛、氧化铝等,CBN 的颗粒大小和粘结相种类影响到其切削性能。低CBN 含量(质量分数,下同,50%~65%)的PCBN 刀具主要用来精加工钢(HRC45~65) ,而高CBN 含量(80%~90%)的PCBN 刀具用来高速粗加工、半精加工镍铬铸铁,断续加工淬硬钢、烧结金属、硬质合金、重合金等。
不含粘结相的CBN 正在研制当中,通过控制合成条件使CBN颗粒更微细,微细颗粒的CBN 即使在高温下也具有高热导率、极高热稳定性、高硬度和高强度。无粘结相的CBN可望成为下一代刀具材料。
陶瓷
按化学成分,陶瓷刀具材料可分为氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、赛阿龙(复合氮化硅—氧化铝)陶瓷三大类。
氧化铝基陶瓷具有良好的化学稳定性,与铁系金属亲和力很小,因此不易发生粘结磨损。氧化铝在铁中的溶解度只有WC在铁中溶解度的1/5 ,因此,氧化铝基陶瓷扩散磨损小,同时它的抗氧化能力强。然而,氧化铝基陶瓷的强度、断裂韧度、导热系数和抗热震性较低。氧化铝基陶瓷刀具在高速切削钢时具有比氮化硅陶瓷刀具更优越的切削性能。
与氧化铝陶瓷相比,氮化硅基陶瓷具有较高的强度、断裂韧度和抗热震性能,较低的热胀系数、杨氏模量和化学稳定性,与铸铁不易发生粘结,因此,氮化硅基陶瓷刀具主要用于高速加工铸铁。
赛阿龙陶瓷刀具具有较高的强度、断裂韧度、抗氧化性能、导热率、抗热震性能和抗高温蠕变性能。但是热膨胀系数较低,不适合加工钢,主要用来粗加工铸铁和镍基合金。
为了进一步改进陶瓷刀具加工新材料时的切削性能和抗磨损性能,研究人员开发了碳化硅晶须增韧陶瓷材料(包括氮化硅基陶瓷和氧化铝基陶瓷材料),增韧后的陶瓷刀具高速切削复合材料和航空耐热合金(镍基合金等)时的效果非常好,但不适合加工铸铁和钢。
陶瓷刀具的制造方法有热压法和冷压法两大类。热压法是将粉末状原料在高温高压下压制成饼状,然后切割成刀片;冷压法是将原材料粉末在常温下压制成坯,再经烧结成为刀片。热压法陶瓷刀具质量好,是目前陶瓷刀具的主要制造方法,冷压法可制造表面形状较复杂或带孔的陶瓷刀具。
TiC(N)基硬质合金
TiC(N)基硬质合金(即金属陶瓷)密度小,硬度高,化学稳定性好,对钢的摩擦系数较小,切削时抗茹结磨损与抗扩散磨损的能力较强,具有较好的耐磨性。金属陶瓷刀具适于高速精加工碳钢、不锈钢、可锻铸铁,可以获得较好的表面粗糙度。常用的金属陶瓷有:(1)碳化钛基高耐磨性的TiC+Ni或Mo,高断裂韧度的TiC+WC+TaC+Co; (2) 增韧氮化钛基金属陶瓷;(3)碳氮化钛基高耐磨和抗热震性的TiCN+NbC。
硬质合金
硬质合金是高硬度、难熔的金属化合物粉末(WC、TiC等),用钴或镍等金属做黏结剂压坯、烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金刀具材料的问世,使切削加工水平出现了一个飞跃。硬质合金刀具能实现高速切削和硬切削。为满足各种难加工材料的切削要求,开发了许多硬质合金加工技术,研制出多种新型硬质合金,方法是:采用高纯度的原材料,如采用杂质含量低的钨精矿及高纯度的三氧化钨等.采用先进工艺,如以真空烧结代替氢气烧结,以石蜡工艺代替橡胶工艺,以喷雾或真空干燥工艺代替蒸汽干燥工艺;改变合金的化学组分。调整合金的结构;采用表面涂层技术。研制出的新型硬质合金有添加钽、铌的硬质合金、细晶粒与超细晶粒硬质合金,添加稀土元素的硬质合金等。
在晶粒尺寸为0.2~1µm 的碳化钨硬质合金晶粒中加人更高硬度(HRA90~93)和强度(2000~3500MPa ,最高5000MPa)的TaC, NbC等颗粒,可以制成整体超细晶粒硬质合金刀具或可转位刀片。晶粒细化后,硬质相尺寸变小,粘结相更均匀地分布在硬质相周围,可以提高硬质合金的硬度与耐磨性,能显著提高刀具寿命。如适当增加钴含量,还可以提高抗弯强度。这种刀具可以高速切削铁族元素材料、镍基和钴基高温合金、钛基合金、耐热不锈钢、焊接材料和超硬材料等。
高速钢
普通高速钢是用熔融法制造的,在加工效率和加工质量要求日益提高的先进切削加工中,普通高速钢的性能已嫌不足。
20世纪后期,逐步出现了许多高性能高速钢,新型高速钢在普通高速钢的基础上,通过调整基本化学成分,并添加其他合金元素,使其常温和高温机械性能得到显著提高。用作刀具材料的高性能高速钢有高碳高速钢、高钴高速钢、高钒高速钢和含铝高速钢等。
粉末冶金高速钢是将高频感应炉熔炼出的钢液,用高压氖气或纯氮喷射雾化,再急冷得到细小均匀结晶粉末,或用高压水喷雾化形成粉末,所得到的粉末在高温高压下热等静压制成粉末冶金高速钢刀具。与传统高速钢相比,粉末冶金高速钢没有碳化物偏析的缺陷,且晶粒尺寸小,因此抗弯强度和韧性高,硬度高,适用的切削速度较高,刀具寿命较长,并可加工较硬的工件材料。

刀具按工件加工表面的形式可分为五类。加工各种外表面的刀具,包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等;孔加工刀具,包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等;螺纹加工工具,包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等;齿轮加工刀具,包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等;切断刀具,包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外,还有组合刀具。
按切削运动方式和相应的刀刃形状,刀具又可分为三类。通用刀具,如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等;成形刀具,这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状,如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等;展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件,如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。
刀具材料大致分如下几类:高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼以及聚晶金刚石。
我主要提下陶瓷,陶瓷用于切削刀具的时间比硬质合金早,但由于其脆性,发展很慢。但自上世纪70年代以后,还是得到了比较快的发展。陶瓷刀具材料主要有两大系,即氧化铝系和氮化硅系。陶瓷作为刀具,具有成本低、硬度高、耐高温性能好等优点,有很好的前景。
应名之为切削刀具,目前国内国外产品差别很大,刀具算是高技术的消费品!

刀具材料
目前使用的刀具材料种类繁多,主要有金刚石、立方氮化硼、陶瓷、金属陶瓷、硬质合金和高速钢等。不同刀具材料具有不同的性能,并有其特定的应用范围。
金刚石
能用作刀具材料的金刚石有4类:天然金刚石、人工合成单晶金刚石、聚晶金刚石和金刚石涂层。
天然金刚石是最昂贵的刀具材料,由于天然金刚石可以刃磨成最锋利的切削刃,主要应用在超精密加工领域,如加工微机械零件、光学镜面、导弹和火箭中的导航陀螺、计算机硬盘芯片等。人工合成单晶金刚石刀具有很好的尺寸、形状和化学稳定性,主要用来加工木材,如加工高耐磨Al2O3涂层的木地板。聚晶金刚石是以钴作为粘结剂,在高温高压下(约507MPa,几千摄氏度)由金刚石微粉压制而成的。聚晶金刚石刀具具有优异的耐磨性,可用来切削有色金属和非金属材料,精加工难加工材料,如硅铝合金和硬质合金等。
立方氮化硼
立方氮化硼(CBN)与聚晶金刚石一样,也是在高温高压下人工合成的,其多晶结构和性能也与金刚石类似,具有很高的硬度和杨氏模量,很好的导热性,很小的热膨胀,较小的密度,较低的断裂韧性。此外,立方氮化硼具有卓越的化学和热稳定性,同铁族元素几乎不发生反应,这一点要优于金刚石。因此,加工黑色金属时多选用立方氮化硼而不用金刚石。聚晶立方氮化硼(PCBN)特别适合于加工铸铁、耐热合金和硬度超过HRC45的黑色金属(如发动机箱体、齿轮、轴、轴承等汽车零部件)。PCBN刀具适合于高速干切削,可以用2O00m/min以上的速度高速加工灰铸铁。PCBN刀具在高速硬切削方面的应用也比较广泛,尤其是精加工汽车发动机上的合金钢零件,如硬度65之间HRC6O~65之间的齿轮、轴、轴承,而这些零部件过去是靠磨削来保证尺寸精度和表面质量的。
CBN的力学和热学性能受粘结相的种类及其含量的影响。粘结相有钴、镍或碳化钛、氮化钛、氧化铝等,CBN的颗粒大小和粘结相种类影响到其切削性能。低CBN含量(质量分数,下同,50%~65%)的PCBN刀具主要用来精加工钢(HRC45~65),而高CBN含量(80%~90%)的PCBN刀具用来高速粗加工、半精加工镍铬铸铁,断续加工淬硬钢、烧结金属、硬质合金、重合金等。
不含粘结相的CBN正在研制当中,通过控制合成条件使CBN颗粒更微细,微细颗粒的CBN即使在高温下也具有高热导率、极高热稳定性、高硬度和高强度。无粘结相的CBN可望成为下一代刀具材料。
陶瓷
按化学成分,陶瓷刀具材料可分为氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、赛阿龙(复合氮化硅—氧化铝)陶瓷三大类。
氧化铝基陶瓷具有良好的化学稳定性,与铁系金属亲和力很小,因此不易发生粘结磨损。氧化铝在铁中的溶解度只有WC在铁中溶解度的1/5,因此,氧化铝基陶瓷扩散磨损小,同时它的抗氧化能力强。然而,氧化铝基陶瓷的强度、断裂韧度、导热系数和抗热震性较低。氧化铝基陶瓷刀具在高速切削钢时具有比氮化硅陶瓷刀具更优越的切削性能。
与氧化铝陶瓷相比,氮化硅基陶瓷具有较高的强度、断裂韧度和抗热震性能,较低的热胀系数、杨氏模量和化学稳定性,与铸铁不易发生粘结,因此,氮化硅基陶瓷刀具主要用于高速加工铸铁。
赛阿龙陶瓷刀具具有较高的强度、断裂韧度、抗氧化性能、导热率、抗热震性能和抗高温蠕变性能。但是热膨胀系数较低,不适合加工钢,主要用来粗加工铸铁和镍基合金。
为了进一步改进陶瓷刀具加工新材料时的切削性能和抗磨损性能,研究人员开发了碳化硅晶须增韧陶瓷材料(包括氮化硅基陶瓷和氧化铝基陶瓷材料),增韧后的陶瓷刀具高速切削复合材料和航空耐热合金(镍基合金等)时的效果非常好,但不适合加工铸铁和钢。
陶瓷刀具的制造方法有热压法和冷压法两大类。热压法是将粉末状原料在高温高压下压制成饼状,然后切割成刀片;冷压法是将原材料粉末在常温下压制成坯,再经烧结成为刀片。热压法陶瓷刀具质量好,是目前陶瓷刀具的主要制造方法,冷压法可制造表面形状较复杂或带孔的陶瓷刀具。
TiC(N)基硬质合金
TiC(N)基硬质合金(即金属陶瓷)密度小,硬度高,化学稳定性好,对钢的摩擦系数较小,切削时抗茹结磨损与抗扩散磨损的能力较强,具有较好的耐磨性。金属陶瓷刀具适于高速精加工碳钢、不锈钢、可锻铸铁,可以获得较好的表面粗糙度。常用的金属陶瓷有:(1)碳化钛基高耐磨性的TiC+Ni或Mo,高断裂韧度的TiC+WC+TaC+Co;(2)增韧氮化钛基金属陶瓷;(3)碳氮化钛基高耐磨和抗热震性的TiCN+NbC。
硬质合金
硬质合金是高硬度、难熔的金属化合物粉末(WC、TiC等),用钴或镍等金属做黏结剂压坯、烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金刀具材料的问世,使切削加工水平出现了一个飞跃。硬质合金刀具能实现高速切削和硬切削。为满足各种难加工材料的切削要求,开发了许多硬质合金加工技术,研制出多种新型硬质合金,方法是:采用高纯度的原材料,如采用杂质含量低的钨精矿及高纯度的三氧化钨等.采用先进工艺,如以真空烧结代替氢气烧结,以石蜡工艺代替橡胶工艺,以喷雾或真空干燥工艺代替蒸汽干燥工艺;改变合金的化学组分。调整合金的结构;采用表面涂层技术。研制出的新型硬质合金有添加钽、铌的硬质合金、细晶粒与超细晶粒硬质合金,添加稀土元素的硬质合金等。
在晶粒尺寸为0.2~1µm的碳化钨硬质合金晶粒中加人更高硬度(HRA90~93)和强度(2000~3500MPa,最高5000MPa)的TaC,NbC等颗粒,可以制成整体超细晶粒硬质合金刀具或可转位刀片。晶粒细化后,硬质相尺寸变小,粘结相更均匀地分布在硬质相周围,可以提高硬质合金的硬度与耐磨性,能显著提高刀具寿命。如适当增加钴含量,还可以提高抗弯强度。这种刀具可以高速切削铁族元素材料、镍基和钴基高温合金、钛基合金、耐热不锈钢、焊接材料和超硬材料等。
高速钢
普通高速钢是用熔融法制造的,在加工效率和加工质量要求日益提高的先进切削加工中,普通高速钢的性能已嫌不足。
20世纪后期,逐步出现了许多高性能高速钢,新型高速钢在普通高速钢的基础上,通过调整基本化学成分,并添加其他合金元素,使其常温和高温机械性能得到显著提高。用作刀具材料的高性能高速钢有高碳高速钢、高钴高速钢、高钒高速钢和含铝高速钢等。
粉末冶金高速钢是将高频感应炉熔炼出的钢液,用高压氖气或纯氮喷射雾化,再急冷得到细小均匀结晶粉末,或用高压水喷雾化形成粉末,所得到的粉末在高温高压下热等静压制成粉末冶金高速钢刀具。与传统高速钢相比,粉末冶金高速钢没有碳化物偏析的缺陷,且晶粒尺寸小,因此抗弯强度和韧性高,硬度高,适用的切削速度较高,刀具寿命较长,并可加工较硬的工件材料。

车床上的刀具可以削铁如泥,它是由什么材料制作的?
答:其硬度高,耐磨性好,优良的化学稳定性比金刚石刀具高得多的热稳定性,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,PCBW刀具主要用于高效加工黑色难加工材料,在机械加工行业有着广泛的应用。

车床刀具有那些材料,一般对应加工什么材料的工件
答:3)涂层类不重磨刀片.这类刀片是在基体上涂上一层超硬材料,一般是做成机夹刀.刀片的种类非常多,适于各种材料的加工,多用在生产线上,特点是不用修磨,也没法修磨.4)陶瓷类.陶瓷类刀片近年发展很快,在硬度,红硬性方面有...

常见铣刀材料有哪些
答:平刀,球刀,牛鼻刀,如果有工程刀具需求,可以找万威制造,万威的主营业务为各类金属切削刀具的研发生产和销售以及航空航天等难加工零件的精加工。刀具材料种类很多,常用的有工具钢包括碳素工具钢合金工具钢和高速钢硬质合金...

数控刀具材料主要有哪几类?
答:数控刀具材料主要有:高速钢刀具;硬质合金刀具;金刚石刀具;立方氮化硼刀具;陶瓷刀具。刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的...

数控机床所用刀具都有哪些典型材料?
答:钢、铸铁、合金及难加工材料常使用陶瓷刀具来进行切削。4、超硬材料指的是人造金刚石、立方氮化硼,以及用这些材料粉末与结合剂烧结而成的聚晶金刚石、聚晶立方氮化棚等。众所周知,金刚石是自然界中硬度最高的物质,因此,...

常见铣刀材料有哪些种类
答:铣刀的种类很多,像立铣使用的立铣刀,这里面有分为直柄立铣刀锥柄立铣刀键槽铣刀硬质合金铣刀镶齿立铣刀,还有铣面的飞刀盘铣刀,这里面又分为,机械加固式不重磨立铣刀硬质合金高速端铣刀,还有错齿锯片铣刀。常用刀具材料1...

车床刀具有哪些各有什么用途
答:按材料分:锋钢刀(碳素合金工具钢刀)、合金刀、陶瓷刀、氮化硼刀等。按结构形式分:锻打刀、焊刀、机夹刀。按用途分:外圆刀、内圆刀、螺纹刀、切刀、左右偏刀、圆弧刀等。钨钴类硬质合金它的代号是YG,其特点是:...

常用的圆刀片材质有哪些?
答:在W18Cr4V基础上增加0.2%含碳量,形成95W18Cr4V,根据化学平衡碳理论,可在淬火加热时增加高速钢奥氏体中的含碳量,加强回火时的弥散硬化作用,从而提高了常温和高温硬度。与W18Cr4V相比95W18Cr4V的耐磨性和刀具耐用度都有所...

机械加工都有哪些刀?
答:机械加工刀具分类有很多:1.按应用广泛程度,可分为所谓的专用刀具和通用刀具,所谓的标准刀具和非标刀具。2.按刀具材料来分,有高速钢刀具、硬质合金刀具,金属陶瓷刀具,陶瓷材料刀具,立方氮化硼刀具,金刚石刀具。3.按刀具...

刀具材料的种类有哪些
答:刀具材料的种类有哪些五 除了以上刀具,还有一类金刚石刀具,这列刀具采用的是金钢石涂层的。它可以用于对密度很高的玻璃纤维以及碳纤维进行加工,其使用寿命是音质合金刀具的七十倍。金刚石刀具的缺点是金刚石涂层比较容易脱落,...

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