数控加工对刀具材料的要求

2020-07-13

数控加工对刀具材料的要求:

刀具材料是指刀具切削部分的材料。它的性能优劣是影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命的重要因素。选用新型刀具材料不但能有效地提高切削效率、加工质量和降低成本,而且住往是解决某些难加工材料的工艺关键。切削加工时,刀具切削部分直接和工件及切屑相接触,承受着很大的切削压力和冲击,并受到工件及切屑的剧烈摩擦,产生很高的切削温度。也就是说,刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。因此,刀具材料应具备以下基本性能。

(1)高硬度

刀具材料的硬度必须要高于被加工工件材料的硬度,否则在高温高压下,就不能保持刀具锋利的几何形状,这是刀具材料应具备的最基本特征。目前,切削性能最差的刀具材料一一碳素工具钢,其硬度在室温条件下也应在62HRC以上;高速钢的硬度为63~70HRC:硬质合金的硬度为89~93HRA。

HIRC和HRA都属于洛氏硬度,HRA硬度一般用于高值范園(大于70)。HRC硬度值的有效范围是20~70。60~65HRC的硬度相当于81~83.6HRA和687~830HV维氏硬度。

(2)足够的强度和朝性

刀具切削部分的材料在切削时要承受很大的切削力和冲击力。例如,车削45钢时,当ap=4mm,f=0.5mm/r时,刀片要承受约4000N的切削力。因此,刀具材料必须要有足够的强度和韧性。一般用刀具材料的抗弯强度(Pa)表示它的强度大小,用冲击初度av(m2)表示其切性的大小,它反映刀具材料抵抗脆性断裂和崩刃的能力

(3)高耐磨性和耐热性

刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力。一般来说,刀具材料硬度越高,耐磨性也越好此外,刀具材料的耐磨性还和金相组织中化学成分,硬质点的性质、数量、颗粒大小和分布状况有关。金相组织中碳化物越多,颗粒越细,分布越均匀,其耐磨性就越高。

刀具材料的耐磨性和附热性有着密切的关系。其耐热性通常用它在高温下保持较高硬度的性能即高温硬度来衡量,或称为红硬性。高温硬度越高,表示耐热性越好,刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。耐热性差的刀具材料,由于高温下硬度显著下降而导致快速磨损乃至发生塑性变形,丧失其切削能力。

(4)良好的导热性

刀具材料的导热性用热导率[单位为W/(m・K)]来表示。热导率大,表示导热性好,切削时产生的热量容易传导出去,从而降低切削部分的温度,减轻刀具磨损。此外,导热性好的刀具材料其耐热冲击和抗热龟裂的性能增强,这种性能对采用脆性刀具材料进行断续切削,特别是在加工导热性能差的工件时尤为重要

(5)良好的工艺性和经济性

为了便于制造,要求刀具材料有较好的可加工性,包括锻压、焊接、切削加工、热处理、可磨性等。经济性是评价和推广应用新型刀具材料的重要指标之一,也是正确选用刀具材料降低成本的重要依据之一


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