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数控编程培训-刀具材料的选用

发表时间: 2022-03-16 09:56:04

作者: 济南数控模具科技研究所

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        数控加工的刀具材料必须根据工件和加工特性进行选择。刀具材料的选择应与加工对象合理匹配。刀具材料与加工对象的匹配主要是指刀具材料的机械性能、物理性能和化学性能的匹配,以获得最长的刀具寿命和***的切削生产率。数控编程培训

1.刀具材料与加工对象的机械性能匹配

刀具与加工对象的机械性能匹配主要是指刀具与工件材料的强度、韧性、硬度等机械性能参数的匹配。不同机械性能的刀具材料适用于不同的工件材料。

① 刀具材料的硬度顺序为:金刚石刀具>立方氮化硼刀具>陶瓷刀具>硬质合金>高速钢。

② 刀具材料的抗弯强度顺序为:高速钢>硬质合金>陶瓷刀具>金刚石和立方氮化硼刀具。

③ 刀具材料的韧性顺序为:高速钢>硬质合金>立方氮化硼、金刚石和陶瓷刀具。

高硬度的工件材料必须使用高硬度的刀具加工。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度,一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高,其耐磨性越好。例如,当硬质合金中钴含量增加时,其强度和韧性增加,硬度降低,适合粗加工;当钴含量降低时,其硬度和耐磨性增加,适合精加工。具有优良高温机械性能的刀具特别适合高速加工。陶瓷刀具优良的高温性能使其能够高速切削,允许切削速度可比硬质合金高2~10倍。

2.刀具材料与加工对象的物理特性相匹配。不同物理性能的刀具,如高导热低熔点的高速钢刀具、高熔点低热膨胀的陶瓷刀具、高导热低热膨胀的金刚石刀具,适用于加工不同的工件材料。加工导热性差的工件时,应使用导热性好的刀具材料,使切削热迅速扩散,降低切削温度。由于金刚石的高导热性和热扩散性,切削热容易消散,不会产生很大的热变形,这对于尺寸精度高的精密加工工具尤为重要。

① 各种刀具材料的耐热温度:金刚石刀具700~8000C,PCBN刀具13000~15000c,陶瓷刀具1100~12000c,TiC(n)基硬质合金900~11000C,WC基超细晶硬质合金800~9000c,高速钢600~7000c。

② 各种刀具材料的导热系数顺序为:PCD>PCBN>WC基硬质合金>TiC(n)基硬质合金>HSS>Si3N4基陶瓷>A1203基陶瓷。

③ 各种刀具材料的热膨胀系数大小顺序为HSS>WC基硬质合金>TiC(n)>A1203基陶瓷>PCBN>Si3N4基陶瓷>PCD。④ 各种刀具材料的抗热震性顺序为HSS>WC基硬质合金>Si3N4基陶瓷>PCBN>PCD>TiC(n)基硬质合金>A1203基陶瓷。数控编程培训

3.切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配

切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配问题主要是指刀具材料与工件材料化学亲和性、化学反应、扩散和溶解等化学性能参数要相匹配。材料不同的刀具所适合加工的工件材料有所不同。

① 各种刀具材料抗粘接温度高低(与钢)为:PCBN>陶瓷>硬质合金>HSS。② 各种刀具材料抗氧化温度高低为:陶瓷>PCBN>硬质合金>金刚石>HSS。③ 种刀具材料的扩散强度大小(对钢铁)为:金刚石>Si3N4基陶瓷>PCBN>A1203基陶瓷。扩散强度大小(对钛)为:A1203基陶瓷>PCBN>SiC>Si3N4>金刚石。

4.数控刀具材料的合理选择

一般而言,PCBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金及TiCN基硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的数控加工;而PCD刀具适合于对Al、Mg、Cu等有色金属材料及其合金和非金属材料的加工。下表列出了上述刀具材料所适合加工的一些工件材料。

刀具材料所适合加工的一些工件材料

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