刀具材料的選用

劉超

摘 要 在機(jī)械加工切削中，刀具是直接與工件接觸，且要切除工件加工余量的。刀具材料不僅影響加工表面質(zhì)量，還影響刀具使用壽命、切削效率和加工成本。刀具在切削過程中通常要承受較大的切削力、較高的切削溫度劇烈的摩擦及沖擊，所以很容易造成磨損及損壞，要勝任切削加工、刀具材料必須具備相應(yīng)的性能。常用的材料有高速工具鋼和硬質(zhì)合金。

關(guān)鍵詞 硬度高 耐磨性 熱硬性 工藝性

中圖分類號：TG506 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1刀具材料及其選用

刀具材料主要指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的好壞，會直接影響著機(jī)械加工的生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和生產(chǎn)成本。刀具的切削性能，首先取決于切削部分的材料；其次是幾何形狀及刀具結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計是否合理。

2刀具材料應(yīng)具備的性能

2.1高的硬度和高的耐磨性

刀具材料的硬度必須高于被加工材料的硬度才能切下金屬，其常溫下的硬度一般要求在60HRC以上。耐磨性越好，刀具才不易磨損，使用時間長。刀具材料越硬，其耐磨性越好，但刀具材料也不能過硬，過硬的話其工藝性將大打折扣。

2.2足夠的強(qiáng)度與韌性

足夠的強(qiáng)度以保證銑刀在承受很大的銑削抗力時不致斷裂和損壞。足夠的韌性以保證銑刀在收到?jīng)_擊和振動時不會產(chǎn)生崩刃和碎裂。但是硬度越高，韌性越低，材料越脆。

2.3良好的熱硬性

在切削過程中，工件的切削和刀具切削部分的溫很高，尤其在速度較高時更厲害，良好的熱硬性是刀具在高溫下有足夠的硬度，從而能繼續(xù)切削工件。

2.4良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性

一般工藝性是指材料的可鍛性、焊接性、切削加工性、可磨性、高溫塑性及熱處理性能等。材料的工藝性越好，越便于刀具制造，對形狀比較復(fù)雜的刀具，尤其重要。刀具材料應(yīng)有良好的工藝性，但在制造和選用時也應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性。

3常用刀具材料

常用的刀具切削部分材料有高速工具鋼和硬質(zhì)合金兩大類。

（1）高速工具鋼，簡稱高速鋼，是一種加入了較多的鎢、鉻、釩、相等合金元素的高合金工具鋼，有良好的綜合性能。熱處理后硬度可達(dá)63～70HRC，熱硬性溫度達(dá)550～600€埃ㄔ？00€案呶孿掠捕任？7～55HRC），具有較好的切削性能，切削速度一般為16～35m/min。高速鋼的強(qiáng)度較高，韌性也較好，能磨出鋒利的刃口，且具有良好的工藝性，能鍛造，并容易加工，是制造刀具的良好材料。一般形狀較復(fù)雜的刀具都是采用高速鋼制造。如麻花鉆、絲錐、拉刀、齒輪刀具和成形刀具制造中，仍占有主要地位。高速鋼可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。普通高速鋼，其切削速度一般不太高，切削普通鋼料時為40—60m/min。高性能高速鋼，是在普通高速鋼中再增加一些含碳量、含釩量及添加鈷、鋁等元素冶煉而成的。它的耐用度為普通高速鋼的1.5—3倍。

（2）硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金是將高硬度難熔的金屬碳化物（如WC，TiC，TaC，NbC等）粉末，用鈷或鉬、鎢為黏結(jié)劑，用粉末冶金方法制成。硬度很高，常溫下硬度可達(dá)74～82HRC，熱硬性溫度高達(dá)900～1000€埃湍バ院茫邢魎俁任咚俑？—10倍，切削中碳鋼時可達(dá)100m/min以上。但其韌性較差，承受沖擊和振動能力差，刀刃不易磨得非常鋒利，低速時切削性能差，加工工藝性較差。按GB2075—87可分為P、M、K三類，P類硬質(zhì)合金用于加工長切屑的黑色金屬，用藍(lán)色作標(biāo)志；M類用于加工黑色金屬和有色金屬，用黃色作標(biāo)志；K類用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料，用紅色作標(biāo)志。

4其他刀具材料簡介

4.1涂層刀具

涂層刀具是在一些韌性較好的硬質(zhì)合金或高速鋼刀具基體上，涂覆一層耐磨性高的難熔化金屬化合物而獲得的。常用的涂層材料有TiC、TiN和Al2O3等。目前各工業(yè)發(fā)達(dá)國家對涂層刀具的研究和推廣使用方面發(fā)展非常迅速。

4.2金剛石

金剛石刀具分為天然金剛石和人造金剛石刀具。天然金剛石具有自然界物質(zhì)中最高的硬度和導(dǎo)熱系數(shù)。隨著高技術(shù)和超精密加工日益發(fā)展，近年來開發(fā)了多種化學(xué)機(jī)理研磨金剛石刀具的方法和保護(hù)氣氛釬焊金剛石技術(shù)。使天然金剛石刀具的制造過程變得比較簡易。因此，在超精密鏡面切削的高技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。天然金剛石起到了重要作用。

4.3立方氮化硼

立方氮化硼（CBN）是純?nèi)斯ず铣傻牟牧?。它是由CBN微粉與少量粘結(jié)相（Co、Ni或TiN、TiC或Al2O3）在高溫高壓下燒結(jié)而成。CBN是氮化硼的致密相，有很高的硬度和耐熱性，優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定件（遠(yuǎn)優(yōu)于金剛石）和導(dǎo)熱性，低的摩擦系數(shù)。

參考文獻(xiàn)

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