高速切削刀具的发展现状3

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1、2001年第35卷№333高速切削刀具的发展现状山东大学机械工程学院(济南250061)刘战强　艾　兴摘　要:对国内外高速切削刀具的发展现状进行了综合评述,重点介绍了高速切削刀具材料和高速切削刀具技术(包括刀具动平衡技术、刀柄系统、刀具安全性、可转位面铣刀结构、刀具监测技术等)的开发及应用。关键词:高速切削,　刀具DevelopingStateofHighSpeedCuttingToolsLiuZhanqiangetalAbstract:Thedevelopingstateofhighspeedcuttingtoolsathomeandab

2、roadissummarized.Thedevelopmentsandapplica2tionsoftoolmaterialsandtoolingtechnologiesforhighspeedcutting,includingtooldynamicbalance,toolholdersystem,toolse2curity,structureoffacemillingcutterswithindexableinsertsandtoolmonitoringareintroducedemphatically.Keywords:highspee

3、dmachining,cuttingtool用聚晶方法得到的聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片的1　引言硬度高达3500～4500HV,己成为高速切削淬硬钢的在机械加工中,切削、磨削加工目前仍是零件最[3,4]首选刀具;同样用聚晶方法得到的聚晶金刚石终形成的主要工艺手段。切削加工的主要发展方向(PCD)刀片的硬度可达6000～10000HV,用PCD材之一是高速切削(包括高速软切削、高速硬切削、高料制作的车刀、铣刀、钻头等可对有色金属进行高速速干切削、大进给量切削等)。高速切削时,随着切切削,有时也应用于黑色金属的切削加工。削速度的提高,切削力

4、逐渐减小,切削温升逐渐趋表1　刀具材料的发展进程[1]缓,加工表面质量提高,加工成本降低。为实现切材料类型各种刀具材料系列发展年代削加工的高速化,必须研究及开发与高速切削相适碳素工具钢1850工具钢合金工具钢应的刀具材料、刀具结构及刀具监控技术。通用高速钢1928～1978高性能高速钢19542　高速切削刀具材料的发展现状高速钢低合金高速钢1970～1980粉末冶金高速钢1977从十九世纪中期迄今,刀具材料的发展进程如涂层高速钢表1所示。刀具材料的进步是切削加工技术进步的普通硬质合金1923～1969[2]超微粒硬质合金1967～1970决

5、定性因素之一。对于高速切削加工,刀具材料硬质合金涂层硬质合金1959～1978更具有举足轻重的影响。当切削速度提高时,工具TiC基硬质合金(金属陶瓷)1965～1974钢材料的刀尖往往会因无法承受切削高温而发生烧氧化铝基陶瓷1938～1955陶瓷碳化硅基陶瓷1981蚀或急剧磨损。另一种主要刀具材料硬质合金的主天然金刚石要成分为WC或TiC等硬质碳化物,但由于采用铁超硬刀具材料聚晶金刚石1955～1974立方氮化硼1957～1974系金属作为结合剂,因此通常也难以承受高速切削　　目前适用于高速切削的刀具主要有涂层刀具、产生的高温。超硬材料金刚

6、石在700℃左右会发生金属陶瓷(TiCN基硬质合金)刀具、陶瓷刀具、立方氧化,但用于加工有色金属时,由于切削温度不是太氮化硼(CBN)、聚晶金刚石(PCD)刀具等。高,尚可实现较高速度的切削。近三、四十年来刀具材料所取得的突破使高速切削中出现的问题得到了2.1　国外高速切削刀具材料发展现状(1)涂层刀具材料较好解决。一些新型刀具材料(如氧化物、碳化物、氮化物陶瓷刀具和CBN等)具有良好的耐热性;晶涂层刀具是通过在刀具基体上涂覆金属化合物须增韧陶瓷刀具和涂层技术的应用大大提高了刀具薄膜,以获得远高于基体的表面硬度和优良的切削[5]硬度,并使刀

7、具兼有高硬度的刃部和高韧性的基体;性能。常用的刀具基体材料主要有高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷等;涂层既可以是单涂层、双涂层或多涂层,也可以是由几种涂层材料复合而成的3中国博士后科学基金资助项目(项目编号:中博基2000223)复合涂层。硬涂层刀具的涂层材料主要有氮化钛收稿日期:2000年11月©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net4工具技术(TiN)、碳氮化钛(TiCN)、氮化铝钛(TiAl

8、N)、碳氮化表2　对应不同加工用途的刀片CBN含量铝钛(TiAlCN)等,其中TiAlN在高速切削中性能优CBN含量刀片加工用途50%连续切削淬硬钢(45～65HRC)异,其最高