切削刀具的发展.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （2）涂层刀具的应用 自20世纪70年代以来，刀具涂层技术取得了飞速发展，涂层工艺越来越成熟。在日本的硬质合金和陶瓷刀片总产量中，涂层刀片占41％。 西方工业发达国家使用的涂层刀片占可转位刀片的比例已由1978年的26％，增加到1985年的50-60％。新型数控机床所用切削刀具中有80％左右使用涂层刀具。美国数控机床上使用涂层硬质合金刀片比例为80％。瑞典和德国车削用涂层刀片已占70％以上。 前苏联1981-1985年期间，刀具产量增加16％，硬质合金刀具增加了29％，而涂层刀具则增加了5倍。 （2）涂层刀具的应用 涂层刀具通用性广，加工范围显著扩大，一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具使用，因而可以大大减少刀具的品种和库存量，简化刀具管理，降低刀具和设备成本 。 不同涂层材料的刀具，切削性能不一样。低速切削时，TiC涂层占有优势；高速切削时，TiN较合适；HfN和Al2O3涂层的热化学稳定性比TiN更高，适合于在更高的切削速度下工作。 涂层刀具将是今后数控加工领域中的最重要刀具品种，预计涂层刀具所占的比例可能达到80%以上。 七、陶瓷刀具 粘结相 Mo, Ni, Co 氧化物 Al2O3, ZrO2 碳化物 TiC, SiC 氮化物 Si3N4, BN, TiN 硼化物 TiB2，ZrB2 （1）陶瓷刀具的性能特点 硬度高、耐磨性：陶瓷刀具的硬度虽然不及PCD和PCBN高，但大大高于硬质合金和高速钢刀具，达到HRA93-95。陶瓷刀具的最佳切削速度可以比硬质合金刀具高3-10倍。陶瓷刀具可以加工传统刀具难以加工的高硬材料，实现“以车代磨”，陶瓷刀具适合于高速切削和硬切削 。 耐温性、耐热性：陶瓷刀具在1200℃以上的高温下仍能进行切削，具有很好的高温力学性能，在1200℃时的硬度仍达到HRA80。随温度的升高，陶瓷刀具的高温力学性能降低很慢。 Al2O3陶瓷刀具的抗氧化性能特别好，切削刃即使处于赤热状态，也能连续使用。因此，陶瓷刀具可以实现干切削，从而可省去切削液 。 化学稳定性：陶瓷刀具不易与金属产生粘结，且耐腐蚀、化学稳定性好，可减小刀具的粘结磨损 摩擦系数：陶瓷刀具与金属的亲合力小，摩擦系数低，可降低切削力和切削温度，加工表面质量好 原料丰富：硬质合金中所含的钨和钴等资源缺乏，价格昂贵，而陶瓷刀具材料使用的主要原料氧化铝、氧化硅、碳化物等是地壳中最丰富的元素，是取之不尽，用之不竭的，对发展陶瓷刀具材料十分有利。因此，开发和使用陶瓷刀具，对节省战略性贵重金属具有十分重要的意义 （1）陶瓷刀具的性能特点 （2）陶瓷刀具的主要成分 氧化物：A12O3、ZrO2、SiO2、MgO、Y2O3、TiO2等 碳化物：TiC、SiC、WC、HfC、NbC、TaC、B4C等 氮化物：TiN、Si3N4、BN、A1N、TaN、ZrN、HfN等 硼化物：TiB2、ZrB2、NbB2、HfB、WB2等 （3）陶瓷刀具的制备工艺 原料 处理 混料 球磨 干燥 过筛 处理 烧结 成型 处理 加工 检验 处理 热压烧结炉 陶瓷刀片 （4）陶瓷刀具的增韧补强 缺点：强度和韧性低，抗机械和热冲击能力差。 解决办法： 原材料高纯化 粉末微细化(目前可达到纳米级) 采用增韧补强(如：颗粒增韧、晶须增韧、相变增韧、协同增韧等) 新型烧结工艺(如热等静压等) 复合化 梯度化 （5）新型陶瓷刀具干切削实例 （6）新型陶瓷刀具硬切削实例 八、硬质合金刀具 强韧TiC 基刀具 TiC基刀具 TiN基刀具 TiCN基刀具 钨钴钛类 钨钴 类 添加稀有 碳化物类 硬质合金刀具 碳(氮)化钛基 硬质合金刀具 碳化钨基 硬质合金刀具 硬质合金的制造 混料、球磨（使均匀） 压制成型 硬质合金的制造 不同模具压制的制品 烧结炉 硬质合金的特点 硬质合金是由高硬、难熔的金属碳化物如：WC、TiC、TaC、NbC等和金属粘结剂如：Co、Ni等经粉末冶金法制成的。特点： 硬度高（89—93HRA）、耐磨性好（耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时切削速度可提高4—10倍）；耐热性高（在800—1000℃时仍可切削）；抗弯强度低（0.9～1.5GPa）；断裂韧性低。因此承受切削振动和冲击负荷能力差。 当硬质合金碳化物含量高，其硬度、耐热性和耐磨性增加，强度、韧性降低；粘结剂增加，其性能相反变化。 碳化物（也叫硬质相）颗粒越小、分布越均匀，耐磨性越好、硬度增