刀具材料的發(fā)展和在機(jī)械加工中的應(yīng)用
一、新型硬質(zhì)合金材料
1.1稀土硬質(zhì)合金
稀土元素具有獨(dú)特的化學(xué)性能,是用途極廣的合金添加劑,其氧化物是優(yōu)良的彌散強(qiáng)化劑。在硬質(zhì)合金中添加稀土元素可強(qiáng)化合金,提高其性能。東北工學(xué)院將稀土元素加入鉆中,研制出含稀土的602mm
,710mm硬質(zhì)合金刀具材料。用該類稀土硬質(zhì)合金刀具精加工TA6欽合金及不銹鋼零件,與原用YG8.
YG6X合金刀具相比,壽命提高4-6倍,生產(chǎn)效率提高2倍以上,被加工工件表面光潔度及精度有顯著提高,是用于欽合金和低磁不銹鋼精加工的比較理想的刀具材料。
1.2 涂層硬質(zhì)合金
涂層硬質(zhì)合金刀具在切削加工中占有重要地位。一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家目前使用的涂層硬質(zhì)合金刀具已占可轉(zhuǎn)位刀具的20%。新的CNC機(jī)床的切削刀具有80%使用涂層刀具。該刀具性能優(yōu)良,其壽命比未涂層刀具提高了3-7倍,加工效率提高了1-2倍。涂層硬質(zhì)合金刀片一般采用CVD和PVD法制造,硬質(zhì)合金涂層材料主要采用AL2Os,
TiN, TiC,ICN,TiCN,等,現(xiàn)已從早期的單涂層發(fā)展到雙涂層、三涂層、多涂層。另外,新出現(xiàn)的金剛石涂層刀具頗引人注目,涂層厚度約為5-6微米,涂復(fù)時間6小時??刹捎眠@種刀具進(jìn)行鋁合金等材料的仿形加工,使用壽命比未涂復(fù)硬質(zhì)合金刀具高3-4倍。
二、陶瓷刀具材料
陶瓷材料的成本低于PCBN(復(fù)合聚晶立方氮化硼),具有良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性,卻沒有PCBN材料的韌性和硬度高。對于加工硬度小于50HRC的工件,陶瓷材料刀具是較好的選擇。
三、 復(fù)合聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具材料
由于PCBN具有很高的硬度和耐磨性,且價格低、刃磨方便、與鐵族金屬無親合反應(yīng),因而在硬車削加工中有獨(dú)特的地位,在加工硬度低于50HRC的工件時,通常會產(chǎn)生長條形切屑,會使PCBN刀具表面產(chǎn)生牙洼磨損,從而縮短刀具壽命,增加刀具成本。因此,加工硬度為55一56HRC的材料幾乎都采用PCBN刀具。
四、新型刀具材料在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用
在現(xiàn)代的制造業(yè)中由于對加工效率要求的不斷提高,即為了實(shí)現(xiàn)大功率、高速度、較寬硬度范圍工件的切削,相應(yīng)地也就對加工刀具的性能及對加工工件適應(yīng)的范圍提出了更高的要求。新型刀具材料的應(yīng)用,為數(shù)控機(jī)床的高速度、高精度加工提供了有利的保障。
碳素鋼表面硬化方法碳素鋼通過特定的熱處理工藝,可在工件表面形成硬化層,同時保持內(nèi)部韌性(外硬內(nèi)韌),且相比高合金鋼更具成本優(yōu)勢。常見的表面硬化工藝包括滲碳、碳氮共滲和滲氮。1. 滲碳處理 (Carburizing)原理: 將低碳鋼工件置于富碳環(huán)境中加熱,使碳原子滲入工件表層。目的: 顯著提高工件表面
機(jī)械加工工序順序安排的核心原則制定機(jī)械加工工藝路線時,為確保質(zhì)量、效率、經(jīng)濟(jì)性和安全性,工序順序的安排需遵循以下核心原則:基準(zhǔn)先行:首要任務(wù)是加工選定的精基準(zhǔn)面。后續(xù)工序以該精基準(zhǔn)定位,加工其他表面。該原則的另一層含義是:在關(guān)鍵精加工工序前,應(yīng)重新修整(如研磨)精基準(zhǔn),以確保其精度滿足精加工的高要求