高速切削刀具材料及其合理选用

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1、万方数据高速切削刀具材料及其合理选用宋炎荣1熊建武2周进2(1．湖南铁道职业技术学院，湖南株洲412001；2．湖南工业职业技术学院，湖南长沙410208)摘要：刀具是实现高速切削加工的关键，本文阐述了高速切削刀具材料的要求，高速切削加工刀具材料的种类，以及高速切削不同材料时刀具材料的合理选用。关键词：高速切削；刀具材料；要求DOI．i0．5969／J．j靼n．1671-6396．2011．09．001TheMaterialofHi童hSpeedCutting-toolsandItsReasonableApplicationSONGYah．rong’。XI

2、ONGIJan．WU‘．ZHOUlin‘【1．HunanRailwayProfessional-TechnologyCollege，Zhuzhou，Hunan412001；2．HunanIndustryPolytechnic，Changsha，Hunan410208)Abstract：Cutting-toolsisthekeytocarryoutthehighspeedcuttingprocess．Thispaperelaboratedtherequestforthematerialofcutting-tools，categoryofcutting-too

3、lsanditsreasonableapplicationinhighspeedcuttingprocess．Keywords：Highspeedcutting；Materialofcutting-tools；Requestl矗速切翻刀具材料的要求1．1刀具材料的基本性能要求刀具材料对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用，因此，刀具材料应具备如下一些基本性能：(1)硬度和耐磨性：刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在HRC60以上。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。(2)

4、强度和韧性：刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动，防止刀具脆性断裂和崩刃。(3)耐热性：刀具材料的耐热性要好，能承受高的温度，具备良好的抗氧化能力。(4)工艺性能和经济性：刀具材料应具备好的锻造或者其他成型性能、热处理性能、焊接性能、磨削加工性能等，并具有较高的性能价格比。·1．2高速切削加工对刀其材料的要求刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一。高速切削加工时切削温度很高，因此，高速切削刀具的失效主要取决于刀具材料的热性能(包括刀具的熔点、耐热性、抗氧化性、高温力学性能、抗热冲击性能等)。高速干切削、高速硬切削和高速切削黑色金属时

5、，最高切削速度主要受刀具材料耐热性的限制。例如，高速加工钢、铸铁等黑色金属时，最高切削速度只能达到加工铝合金的1／5～1／3，其原因是切削热使刀尖发生热破损。在高速切削加工低导热性和高硬度材料(如耐热镍基合金及高硬度合金钢等)时，易于形成锯齿状切屑，而高速铣削过程中则会产生厚度变化的断续切屑，它们都会导致刀具内热应力高频率地周期变化，加速刀具磨损。因此，高速切削加工除了要求刀具材料具备普通刀具材料的一些基本性能之外，还特别要求刀具材料具备高的耐热性、热冲击性、良好的高温力学性能以及高的可靠性。2高速切嗣刀具材料的种类目前国内外广泛用于高速切削的刀具材料主要

6、有：聚晶金刚石(PCD)刀具、聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具、陶瓷刀具、TiC(N)基硬质合金、超细晶粒硬质合金、涂层刀具、粉末冶金高速钢刀具等。以上刀具材料各有特点，适应的工件材料和切削速度范围不同。一般而言，PCBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金及TiC(N)基硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的高速切削加工，而PCD刀具适合于对有色金属及其合金和非金属材料的高速切削加工。3高速切削刀具材料的选用应用高速切削加工技术时，应根据工件材料、毛坯状态和加工要求，在数控机床和加工中心上，首先要正确选择刀具材料、刀具结构和几何参数以及切削用量等。不同加工方式和不同工件材

7、料对应不同的刀具材料，并且有不同的高速切削速度范围。3．1高速切削有色金属及其合金的刀具材料的选用铝及其合金是现代工业中用途最广泛的轻金属材料，广泛应用于飞机、仪表、发动机、交通运输设备和其他机械等行业。纯铝的机械强度不高，不宜做受力结构零件，在铝中加入合金元素si、Cu、Mn、Mg等后形成铝合金，提高了强度。铝及其合金具有极好的易切特性，可采用很高的切削速度和进给速度进行加工，可以是铣削，也可以是车、镗、钻等加工方式，选用的刀具材料主要是PCD、涂层硬质合金或超细晶粒硬质合金刀具，为避免由于铝与陶瓷的化学亲和力而产生粘接。一般不宜采用AI。0，基陶瓷刀具

8、。选择切削用量时，应先说明铝合金的含硅量，随含硅量的增加，所选择的