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金屬切削刀具材料解析

來源: admin   發布時間: 2015-04-09   2344 次瀏覽   大小:  16px  14px  浙江快乐12开奖结果

  刀具是機械制造中用于切削加工的工具,又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具,還包括磨具。絕大多數的刀具是機用的,但也有手用的。由于機械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料,所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。

    制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),并不易變形。

    通常當材料硬度高時,耐磨性也高;抗彎強度高時,沖擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性,以及良好的可加工性,現代仍是應用最廣的刀具材料,其次是硬質合金。

    聚晶立方氮化硼適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等;聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬,及合金、塑料和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼現在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。

    硬質合金可轉位刀片現在都已用化學氣相沉積涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復合硬層。正在發展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質合金刀具,也可用于高速鋼刀具,如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質涂層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障壁,使刀具在切削時的磨損速度減慢,涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高1~3倍以上。

    由于在高溫、高壓、高速下,和在腐蝕性流體介質中工作的零件,其應用的難加工材料越來越多,切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應這種情況,刀具的發展方向將是發展和應用新的刀具材料;進一步發展刀具的氣相沉積涂層技術,在高韌性高強度的基體上沉積更高硬度的涂層,更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾;進一步發展可轉位刀具的結構;提高刀具的制造精度,減小產品質量的差別,并使刀具的使用實現最佳化。

    刀具材料大致分如下幾類:高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼以及聚晶金剛石。

    金剛石刀具在超精切削中的應用范圍也在不斷擴展,金剛石作為切削刀具材料具有最優異的性能(如它的硬度、熱導性以及鋒利刃口的成形性)。超精金剛石切削刀具就利用了這些特點和性能,它們可以實現新型光電零部件加工工藝中甚至最高精度的成形加工能力。

    近年來,在光學微電子設備市場上,隨著裝備小型化和高性能化的發展趨勢,對基于超精金剛石刀具的微切削加工需求越來越大。在光學裝置用塑料零件的金屬模具加工中,要求達到亞微米級的成形精度和納米級的表面粗糙度。此外,加工對象不僅僅有平面和圓柱面,也有三維曲面形狀,并要求達到微米級精度。

    為了滿足這些需求,我們開發了世界上最小級別的超精密金剛石切削刀具(UPC微納成形刀具)。本文將介紹我們制造的UPC(超精切削刀具)的性能,以及在三維形狀微加工中的應用。

    超精金剛石切削刀具采用單晶金剛石作為刀具材料。由于利用了金剛石材料的優異特性,切削刃非常鋒利和耐用,可將超精加工機床的運動精確復映到被加工工件材料上,因此可用于高精度三維形狀和鏡面表面的加工。

    尺寸范圍從亞微米到納米級的超微細切削要求達到以下切削條件:①鋒利的切削刃,刀尖圓弧半徑達到10納米左右;②切削刃的光潔度要求達到1納米的水平。

  刀具是機械制造中用于切削加工的工具,又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具,還包括磨具。絕大多數的刀具是機用的,但也有手用的。由于機械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料,所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。

    制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),并不易變形。

    通常當材料硬度高時,耐磨性也高;抗彎強度高時,沖擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性,以及良好的可加工性,現代仍是應用最廣的刀具材料,其次是硬質合金。

    聚晶立方氮化硼適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等;聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬,及合金、塑料和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼現在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。

    硬質合金可轉位刀片現在都已用化學氣相沉積涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復合硬層。正在發展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質合金刀具,也可用于高速鋼刀具,如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質涂層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障壁,使刀具在切削時的磨損速度減慢,涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高1~3倍以上。

    由于在高溫、高壓、高速下,和在腐蝕性流體介質中工作的零件,其應用的難加工材料越來越多,切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應這種情況,刀具的發展方向將是發展和應用新的刀具材料;進一步發展刀具的氣相沉積涂層技術,在高韌性高強度的基體上沉積更高硬度的涂層,更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾;進一步發展可轉位刀具的結構;提高刀具的制造精度,減小產品質量的差別,并使刀具的使用實現最佳化。

    刀具材料大致分如下幾類:高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼以及聚晶金剛石。

    金剛石刀具在超精切削中的應用范圍也在不斷擴展,金剛石作為切削刀具材料具有最優異的性能(如它的硬度、熱導性以及鋒利刃口的成形性)。超精金剛石切削刀具就利用了這些特點和性能,它們可以實現新型光電零部件加工工藝中甚至最高精度的成形加工能力。

    近年來,在光學微電子設備市場上,隨著裝備小型化和高性能化的發展趨勢,對基于超精金剛石刀具的微切削加工需求越來越大。在光學裝置用塑料零件的金屬模具加工中,要求達到亞微米級的成形精度和納米級的表面粗糙度。此外,加工對象不僅僅有平面和圓柱面,也有三維曲面形狀,并要求達到微米級精度。

    為了滿足這些需求,我們開發了世界上最小級別的超精密金剛石切削刀具(UPC微納成形刀具)。本文將介紹我們制造的UPC(超精切削刀具)的性能,以及在三維形狀微加工中的應用。

    超精金剛石切削刀具采用單晶金剛石作為刀具材料。由于利用了金剛石材料的優異特性,切削刃非常鋒利和耐用,可將超精加工機床的運動精確復映到被加工工件材料上,因此可用于高精度三維形狀和鏡面表面的加工。

    尺寸范圍從亞微米到納米級的超微細切削要求達到以下切削條件:①鋒利的切削刃,刀尖圓弧半徑達到10納米左右;②切削刃的光潔度要求達到1納米的水平。