高速切削刀具材料

高速切削加工對(duì)刀具資料提出了特別的需求，除應(yīng)具有需求的硬度和耐磨性、強(qiáng)度和韌

性、耐熱性、工藝功能和經(jīng)濟(jì)性外，還應(yīng)具有高可靠性、高耐熱性和抗熱沖擊功能以及杰出

的高溫力學(xué)功能*對(duì)于出產(chǎn)中廣泛

應(yīng)用的鋁合金、鑄鐵、鋼和耐熱合金等的高速切削，已發(fā)

展的刀具資料主要有涂層刀具、金屬陶瓷、陶瓷、立方氮化硼(cBN)和金剛石等，它們

各有特點(diǎn)，合適不同的工件資料和不同的切削速度規(guī)模。表8—4列出了幾種工件資料在高速切削時(shí)的刀具資料。

0涂層刀具 高速銑削很多選用的是涂層刀具，基體有高速鋼、硬質(zhì)合金和陶瓷，但

以硬質(zhì)合金為主。涂層硬質(zhì)合金是在耐性較好的硬質(zhì)合金基體上，涂覆一層或多層幾微米至

十幾微米厚的高耐磨、難熔化的金屬化合物。涂層是處理刀具資猜中硬度、耐磨與強(qiáng)度、韌

性之間對(duì)立的一個(gè)有用辦法，當(dāng)前80％以上的刀具都是涂層刀具。涂層刀具分為兩大類，

一類是“硬”涂層刀具，如Tic、TiN、A120：，其主要優(yōu)點(diǎn)是硬度高、耐磨性好。另一類

是“軟”涂層刀具，如M052、ws2等，這類刀具也稱自潤(rùn)滑／J具，能夠削減沖突，降低切削力和切削溫度。常用涂層資料有T記N、TiAlN、TiAlCN、CBN、A120：、CNx等，一般選用多層復(fù)合涂層，如了iCN十A1202十丁tN、TiCN十A190s、T比N十A1203十HfN、TiN十A1z03等。開(kāi)展的TiN十AlN納米涂層刀具也合適用于高速切削。如今涂層技能己取得了很大開(kāi)展．在加工鐵質(zhì)資料、實(shí)現(xiàn)硬加工和于切削中，涂層技能起著決定性的效果。日本涌農(nóng)公司開(kāi)發(fā)的Jcllo涂層刀具，切削碳鋼的速度可達(dá)360m／min。

②金屬陶瓷 主要省高耐磨性T匯基金屬陶瓷(Tic十Ni或Mo)、高耐性T匯基金屬

陶瓷(TiC十丁aC十wC十Co)、增強(qiáng)型TiCN基金屬陶瓷(TiCN十NbC)，比較硬質(zhì)合金其

改善了刀具的高溫功能，合適高速加工合金鋼和鑄鐵。復(fù)合涂層金屬陶瓷刀具，具有較強(qiáng)的

抗側(cè)面磨損性，其切削速度達(dá)300m／min以上，已成功地運(yùn)用于銑削鑄鐵和不銹鋼，具有代表性的商標(biāo)有肯納公司的KC992M、三菱歸納資料公司的U寬6005和UE6035等。對(duì)

A1s03—s匯陶瓷進(jìn)行涂層的刀具商標(biāo)有日本三菱歸納資料公司的xD805、cerasiv公司的

SC7015等。

③陶瓷刀具 陶瓷刀具分為氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷和復(fù)合陶瓷三類，具有高硬度、

高耐磨性、熱穩(wěn)定性。其間A1203圣陶瓷約占2／3，這種陶瓷刀具合適加工鋼件‘st3N4基陶瓷約占1／3，這種陶瓷刀具更適于高速銑削鑄鐵；si2N‘—A1zO：復(fù)合陶瓷具有較高的強(qiáng)度和斷裂耐性，不合適加工鋼件，可用于高速粗加工鑄鐵和鎳[niè]基合金。

④立方氮化硼 cBN是人工合成的超硬資料，具有很高的硬度(僅次于金剛石)和耐

熱性(1300一1500℃)、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性(遠(yuǎn)優(yōu)于金剛石)和導(dǎo)熱性、低的沖突因數(shù)，但強(qiáng)度稍低。按質(zhì)量比分，低含量cBN(50％一65N)可用于悴硬鋼的精加工；高含量cBN

(80％一90％)可用于高速銑削鑄鐵、淬（cui)硬鋼的粗加工和半精加工。聚晶立方氮化硼

(PcBN)和鐵族元素親和性很低，是高速切削黑色金屬較抱負(fù)的刀具資料。PcBN刀具可

以在500一1500m／min高速下加工鑄鐵，在100一400m／min下加工45—65HRC淬（cui)火鋼，在100一200m／min下加工耐熱合金。在淬（cui)碩模具鋼的加工中，用cBN刀具進(jìn)行高速切削，能夠起到以銑代密的效果，大大削減手藝修光工作量，大幅度進(jìn)步加工功率。

⑤金剛石 金剛石刀具資料主要有三類：聚晶金剛石(PcD)、化學(xué)氣相堆積(cvD)

金剛石和人工合成單品金剛石。聚晶金剛石(PcD)復(fù)合片是由粒度為”m級(jí)的金剛石顆粒

與co、Ni等金屬粉末均勻混合歷，在高壓高溫下，在碳化鎢(wc)基材上燒結(jié)而成的一

種刀坯新資料。PcD復(fù)合片不只具有金剛石高硬度、高耐磨性、高導(dǎo)熱性、低沖突因數(shù)、

低熱脹系數(shù)等優(yōu)勝功能，一起還具有硬質(zhì)合金杰出的強(qiáng)度和耐性。PLD復(fù)合片還具有導(dǎo)電

性，因而可用線切割機(jī)切割成所需刀頭，格刀頭焊接在刀體上，通過(guò)刃磨制成PcD刀具。

20世紀(jì)70時(shí)代中期以來(lái)，美國(guó)、德國(guó)、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家先后開(kāi)發(fā)聚晶金剛石(PCD)

刀具并格其用于有色金屬資料和非金屬資料(如鋁、銅、鎂、鋅及其合金以及硬質(zhì)合金、纖

維增塑資料、金屬基復(fù)合資料、木材復(fù)合資料等)的高速切削加工，使出產(chǎn)功率取得大幅度

進(jìn)步，切削費(fèi)用成倍降低，因而被廣泛應(yīng)用于轎車、航空、航天以建材等工業(yè)范疇。因?yàn)樘?/p>

對(duì)鐵的親和效果，因而金剛石不宜切削鐵及鐵合金工件。

當(dāng)前能夠以2500一5000m／min的速度切削鋁合金(5i含量＜12％)，以500—1500m／

min的速度切削鋁合金(Si含量＞12％)，以500—1500m／min的速度切削鑄鐵，以300—

looom／min的速度切削鋼，以100一400m／mjn的速度切削淬（cui)硬鋼、耐熱合金，以90一

200m／mEn的速度切削欽合金等。

將來(lái)超高速切削技能的目標(biāo)是銑削鋁的切削速度可達(dá)到10000m／miH、鑄鐵5000m／

m出、一般鋼2500m／m辦而鈦削鋁、鑄鐵和一般鋼，以刀具直徑lomm為例，切削速度

別離可達(dá)到1000m／min、600m／min和300m／min入要達(dá)到這樣高的切削速度，往后就要

開(kāi)展具有愈加優(yōu)異的高溫力學(xué)功能、高化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性及高抗熱振性的刀具資料，

加強(qiáng)刀具資料的研討與開(kāi)發(fā)。合理選用刀具資料是推進(jìn)高速切削技能廣泛應(yīng)用的重要條件。