加工中心刀具材料種類,、性能和特點(diǎn)
1. 高速鋼 高速鋼大體上可分為W系和Mo系兩大系,。其主要特征有：合金元素含量多結(jié)晶顆粒比其他工具鋼細(xì)，淬火溫度極高（1200℃）二淬透性極好,，可使刀具整體的硬度一致,。回火時(shí)有明顯的二次硬化現(xiàn)象,，甚至比淬火硬度更高且耐回火軟化性較高,，在600℃仍能保持較高的硬度，較之其他工具剛耐磨性好,，且比硬質(zhì)合金韌性高,，單壓延性較差，熱加工困難,，耐熱沖擊較弱,。因此高速鋼刀具仍是加工中心用刀具的選擇對(duì)象之一。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較普遍的高速鋼刀具材料以WMo,、WMoAL ,、WMoCo為主，其中WMoAL是我國(guó)所特有的品種,。2. 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是將鎢鈷類（WC）,，鎢鈦鈷類（WC-TiC），鎢鈦鉭（鈮）鈷類（WC-TiC-TaC）等硬質(zhì)碳化物以Co為結(jié)合劑燒結(jié)而成的物質(zhì),，在鐵系金屬,、非鐵金屬盒非金屬的切削中大顯身手。安IS0標(biāo)準(zhǔn),，主要以硬質(zhì)合金的硬度,、抗彎強(qiáng)度等指標(biāo)為依據(jù)，將硬質(zhì)合金刀具材料為P,、M,、K三大類，大致如下,； （1） WC+Co：K類（國(guó)際YG類）,； （2） WC+TiC+Co：P（國(guó)際YT類）； （3） WC+TiC+ TaC +Co：M（國(guó)際YW類）,。 K類：適于加工短切屑的黑色金屬,、有色金屬及非金屬材料。主要成分為碳化鎢和3%--10%的鈷,，有時(shí)還含有少量的碳化鉭等添加劑,。 P類：適于加工長(zhǎng)切屑的黑色金屬。主要成為為碳化鈦,、碳化鎢和鈷(或鎳),，有時(shí)還加入碳化鉭等添加劑。 M類：適于加工長(zhǎng)切屑或短切屑的黑色金屬和有色金屬,。成分和性能介于K類和P類之間,，可用來(lái)加工鋼和鑄鐵。以上為一般切削工具所用硬質(zhì)合金的大致分類,。除此之外,，還有超微粒子硬質(zhì)合金,，一般地可以認(rèn)為其從金屬K類，但因其燒結(jié)性能上要求結(jié)合劑Co的含量較高,，故高溫性能較差,，大多只適用于鉆、鉸等低俗切削工具,。 在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）中通常又分別在K,、P、M三種代號(hào)之后附加01,、05,、10、20,、30,、40、50等數(shù)字進(jìn)行更進(jìn)一步的細(xì)分,。一般來(lái)講,，數(shù)字越小者，硬度越高,，但韌性越低,；而數(shù)字越大則韌性越高，但硬度越低,。部分高速鋼,、硬質(zhì)合金刀具材料的應(yīng)用范圍。 普通高速鋼： W18Cr4V,，應(yīng)用范圍;用于制造麻花鉆,、鉸刀、絲錐,、銑刀,、齒輪刀具,、拉刀等,。 W6M05Cr4V2，應(yīng)用范圍;用于制造要求塑性好的刀具（如軋制麻花鉆）及承受較大沖擊載荷的刀具,。高性能高速鋼： W2M09Cr4VC08和W12M03Cr4V3C05Si,，應(yīng)用范圍；用于制造加工難加工材料的各種刀具,，不宜用于沖擊載荷及工藝系統(tǒng)剛性不足的條件,。 W6M05Cr4V2AI，應(yīng)用范圍,；用于制造,，麻花鉆,、絲錐、鉸刀,、銑刀,、車刀和刨刀等，其用于加工鐵基高溫合金的麻花鉆時(shí),，效果顯著,，用于制造形狀復(fù)雜的刀具。硬質(zhì)合金： YG3X,，應(yīng)用范圍,；鑄鐵有色金屬及其合金的精加工、半精加工,，不能承受沖擊載荷,。 YG3，應(yīng)用范圍,；鑄鐵,、有色金屬及其合金的精加工、半精加工,、不能承受沖擊載荷,。 YG6X，應(yīng)用范圍,；普通鑄鐵,、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工,、半精加工,。 YG6，應(yīng)用范圍,；鑄鐵,、有色金屬及其合金的半精加工和粗加工。 YG8,，應(yīng)用范圍,；鑄鐵、有色金屬及其合金,、非金屬材料的粗加工,，也可用于斷續(xù)切削。 YG6A,，應(yīng)用范圍,；冷硬鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工,，亦可用于高錳鋼,、淬硬鋼的半精加工的精加工,。 YT30，應(yīng)用范圍,；硬素鋼,、合金鋼的精加工。 YT15,，應(yīng)用范圍,；碳素鋼、合金鋼在連續(xù)切削的粗加工,、半精加工,，亦可用于連續(xù)切削時(shí)的精加工。 YT14,，應(yīng)用范圍,；同YT15。 YT5,，應(yīng)用范圍,；碳素鋼、合金鋼的粗加工,，可用于斷續(xù)切削,。 YW1，應(yīng)用范圍,；高溫合金,、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料及普通鋼料,、鑄鐵,、有色金屬及其合金的半精加工的精加工。 YW2,，應(yīng)用范圍,；高溫合金、不銹鋼,、高錳鋼等難加工材料及普通鋼料,、鑄鐵、有色金屬及其合金的粗加工和半精加工,。3. 陶瓷 從20世紀(jì)30年代始人們就開始研究以陶瓷作為切削工具的材料了,。陶瓷刀具基本上有兩大類組成：一類為氧化鋁類（白色陶瓷）；另一類TiCt添加類（黑色陶瓷）,。另外還有在AL2O3中添加SiCW（晶須），ZrO2 (青色陶瓷)來(lái)增加韌性的,，以及以SI3N4為主體的陶瓷刀具,。 陶瓷材料具有高硬度,、高溫強(qiáng)度好（約2000℃下亦不會(huì)熔融）的特性，化學(xué)穩(wěn)定性亦很好,，但韌性很低,。最近熱等靜壓技術(shù)的普及對(duì)改善陶瓷結(jié)晶的均勻細(xì)密性、提高陶瓷的各向性能均衡乃至提高韌性都起到很大的作用,，作為切削工具用的陶瓷抗彎強(qiáng)度已經(jīng)提高到900MPa以上,。一般來(lái)說(shuō)，陶瓷刀具相對(duì)硬質(zhì)合金和高速鋼來(lái)說(shuō)仍是極脆的材料,，因此,，多用于高速連續(xù)切削中，例如鑄鐵的高速加工,。另外,，陶瓷的熱導(dǎo)率相對(duì)于硬質(zhì)合金來(lái)說(shuō)非常低，是現(xiàn)有工具材料最低的一種,，故在切削加工中容易積蓄加工熱,，且對(duì)于熱沖擊的變化較難承受。所有,，加工中陶瓷刀具很容易因熱裂紋產(chǎn)生崩刃等損傷,，且切削溫度較高。陶瓷刀具因其材質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性好,、硬度高,，在耐熱合金等難加工材料的加工中有廣泛的應(yīng)用。4. 立方氮化硼（CBN） 立方氮化硼是靠超高壓,、高溫技術(shù)人工合成的新型刀具材料,，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，此種工具材料由美國(guó)CE公司研制開發(fā),。它的硬度略低于金剛石,，單熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石，并且與鐵族元素親和力小,，不易產(chǎn)生“積屑瘤”,。CBN粒子硬度高達(dá)4500HV，熱導(dǎo)率高,，在大氣中加熱至1300℃仍保持性能穩(wěn)定,，且與鐵的反應(yīng)性很低，是迄今為止能夠加工鐵族金屬最硬的刀具材料,。它的出現(xiàn)使無(wú)法進(jìn)行正常切削加工的淬火鋼,、耐熱鋼的高速切削變?yōu)榭赡堋?. 聚晶金剛石（PCD） 1975年美國(guó)GE公司開發(fā)了用人造金剛石顆粒通過(guò)添加Co、硬度合金、NiCr,、Si-SiC以及陶瓷結(jié)構(gòu)結(jié)合劑在高溫（1200℃以上）,、高壓下燒結(jié)成形的PCD刀具，并得到了廣泛的應(yīng)用,。金剛石刀具與鐵系金屬有極強(qiáng)的親和力,，切削過(guò)程中刀具中的碳元素極易發(fā)生擴(kuò)散二導(dǎo)致磨損；但與其他材料的親和力很低,，切削中不易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象,，切削刃口可以磨得非常鋒利。所以它只適用于高效地加工有色金屬盒非金屬材料,，能得到高精度,、高光亮的加工面，金剛石在大氣中溫度超過(guò)600℃時(shí)將被碳化而失去本來(lái)面目,，故金剛石刀具不宜用于可能會(huì)產(chǎn)生高溫的切削中,。 上述五類刀具材料，從總體上分析,，材料的硬度,、耐磨性以金剛石最高，依次降低到高速鋼,。而材料的韌性則是高速鋼最高,，金剛石最低。