硬车淬火钢常用的三种刀具材料及其选用
/ ~, _4 m# M( a7 y! Q+ M9 g 涂层硬质合金$ ], V; E% C2 f$ W* F
涂层硬质合金刀具是在韧性较好的硬质合金刀具上涂覆一层或多层耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和Al2O3等,涂层的厚度为2~18µm,涂层通常起到以下两方面的作用:一方面,它具有比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数,减弱了刀具基体的热作用;另一方面,它能够有效地改善切削过程的摩擦和粘附作用,降低切削热的生成。涂层硬质合金刀具与硬质合金刀具相比,无论在强度、硬度和耐磨性方面均有了很大的提高。对干硬度在HRC45以下工件的车削,低成本的涂层硬质合金可实现低速车削。
8 _6 G& C4 B* { v5 v 陶瓷材料
2 @5 J% [; @; F! \6 { 陶瓷刀具具有高硬度(91~95HRA)、高强度(抗弯强度为750~1000 MPa)、耐磨性好、化学稳定性好、良好的抗粘结性能、摩擦系数低且价格低廉的特点。使用正常时,耐用度极高,车速可比硬质合金提高2~5倍,特别适合高硬度材料加工、精加工以及高速加工。对于硬度在HRC45-55度的淬火钢精车可以选用陶瓷刀具$ X. o9 M, R' c5 ~, G- K" a
CBN
5 _6 |+ ?! n/ T; Y% n. W- m8 S CBN的硬度和耐磨性仅次于金刚石,有极好的高温硬度,与陶瓷刀具相比,冲击强度和抗破碎性能较好。它广泛适用于淬硬钢(50HRC以上)、珠光体灰铸铁、冷硬铸铁和高温合金等的切削加工,与硬质合金刀具相比,其切削速度甚至可提高一个数量级。4 {5 O: [3 v O( j
CBN含量高的PCBN刀具,硬度高、耐磨性好、抗压强度高及耐冲击韧性好,其缺点是热稳定性差和化学惰性低,适用于耐热合金、铸铁和铁系烧结金属的切削加工。复合PCBN刀具中CBN 颗粒含量较低,采用陶瓷作粘结剂,其硬度较低,但弥补了前一种材料热稳定性差、化学惰性低的特点,适用于淬硬钢的切削加工。" d: c9 S7 @: n; K. t3 i4 o3 c
在切削淬硬钢的应用领域,陶瓷刀具和CBN刀具是可同时选择的,因此进行成本效益和加工质量分析非常必要,以确定哪一种材料更经济。PCBN刀具材料切削性能优于Al2O3陶瓷刀,陶瓷刀具具有良好的热化学稳定性,但却不及PCBN刀具的韧性和硬度。一般从加工硬度上来说,在切削硬度低于50HRC以下和小进给量情况下的淬火钢工件时,陶瓷刀具是较好的选择。PCBN刀具适合于工件硬度高于50HRC情况,尤其是对于自动化加工和高精度加工时更为重要。除此之外,在相同后刀面磨损情况下,PCBN刀具切削后的工件表面残余应力也比陶瓷刀具相对稳定。另外陶瓷刀具尽量避免在半精加工和粗加工用,而整体式CBN刀片可以适合断续,重载粗加工。
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