高速切削刀具材料的性能和應用范圍
時間：2007-12-10瀏覽：322次收藏
從高速切削機理的研究中我們看到，隨著切削速度的提高，金屬切除率得到極大的提高，材料的高應變率（在切削速度500m/min時約為1.67×105/s，切削溫度達到1400℃）使切屑成形過程以及刀具與工件之間接觸面上發(fā)生的各種現(xiàn)象都與傳統(tǒng)切削條件下的情況不一樣。刀具的熱硬性和刀具磨損問題成為關鍵。為了實現(xiàn)高速切削，必須有適合于高速切削的刀具材料和刀具制造技術來支持。
現(xiàn)在使用的金屬切削刀具材料可分為九種，包括從切削速度最低、耐磨性能最差的高速鋼到高速性能最好的聚晶金剛石刀具。高速切削還需要同時具有韌性好、抗沖擊能力強和耐磨性好的刀具材料。
一般來說，性能較低的刀具，如高速鋼和非涂層硬質合金，在普通切削加工中應用面廣，但高速性能不好。而高性能的刀具，例如聚晶金剛石刀具，是所有刀具材料中最硬的，具有非常高的耐磨性和速度能力，切削熱對它幾乎沒有什么影響，在高速加工有色金屬和非金屬材料時充分體現(xiàn)出了它的優(yōu)越性。但是它的抗沖擊能力差，在切削鋼和鑄鐵類材料時的熱性能很差。因為在高速切削鐵質金屬時，刀具材料中的碳原子會向工件擴散，引起刀具磨損加劇。
硬質合金刀具的應用量最大，占各種刀具銷售額總量的80％。普通速度的金屬切削90%采用硬質合金刀具。硬質合金具有比較好的抗沖擊韌度，但是高速性能不好。另外，高速切削刀具還要具有極高的熱硬性和化學穩(wěn)定性，這方面硬質合金也不能滿足要求。
CBN刀具耐熱性極好，可以在高溫下切削硬材料，但是價格昂貴，而且不能加工軟金屬材料。而化學穩(wěn)定性好的鋁基陶瓷材料，正好適合于這種加工，但是缺乏熱硬性，不能用于高速加工。
集中不同特性刀具材料的優(yōu)點，開發(fā)新的刀具材料，使之同時具有抗沖擊韌度和高的耐磨性，是高速切削刀具研究中要解決的主要問題之一。在具有比較好的杭沖擊韌度的刀具基體材料上，用熱硬性和耐磨性好的材料進行表面涂層，產生新的刀具，常常具有兩種材料的優(yōu)點，這類刀具在高速切削中具有很大的適用范圍。
