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车刀材料的选择

车刀材料的选择

刀杆两部分组成，刀杆一般是用碳素结构钢制成。由于刀头担任切削作业，因此刀头资料有必要具有下列根本功能：

1）冷硬性。车刀在常温时具有较高的硬度，即车刀的耐磨性。

2）红硬性。车刀在高温下保持切削所需的硬度，该温度的蕞高值称为'红热硬度'。

3）耐性。车刀切削部分接受轰动和冲击负荷所具有的强度和硬度。

车刀资料的以上三种功能是彼此联络、彼此制约的，在具体选用时，要根据工件资料的功能和切削要求分析选用，同时还要结合车刀资料在价格、工艺功能方面加以考虑，以便于以较低的本钱加工、刃磨和焊接制作车刀。

目前用来作车刀切削部分的资料主要有高速钢、硬质合金和非金属资料，碳素东西钢、合金东西钢多用作钻头、丝锥等东西，用作车刀的较少。现别离介绍作车刀刀头的两种主要资料：高速钢及硬质合金。

一、高速钢

高速钢是一种含钨、铬、钒较多的合金钢，又叫锋钢、风钢或白钢。常用的有Wl8Cr4V及W9Cr4V2两种牌号。其间用得多的是Wl8Cr4V高速钢。它们的化学成分如表4-2所示。

高速钢资料分为带黑皮的高速钢和表面磨光的高速钢两种。前者是未经热处理的高速钢，后者是经热处理的高速钢。高速钢硬度较高，具有必定的红热硬性，耐性和加工功能均较好。高速钢车刀制作简略，刃磨方便，容易磨得锋利。由于高速钢耐性好，常用于加工一些冲击性较大、形状不规则的零件，它也常用于制作精车刀，但因红硬性不如硬质合金，故不宜用于高速切削。

二、硬质合金

硬质合金是由难熔资料的碳化钨、碳化铁和钴的粉末在高压下成形，经l350～1560'（2高温烧结而成的资料，具有极高的硬度，仅次于陶瓷和金刚石。硬质合金的红硬性很好，在1000℃左右仍能保持杰出切削功能；具有较高的运用强度，其抗弯强度可高达1000--1700MPa，但脆性大、耐性差、怕震，以上这些缺点可通过刃磨合理的角度加以克服，因此，硬质合金现已被广泛应用。

刀具刃口钝化处理

刀具刃口钝化带来的好处包含改善刀具寿数、进步工件外表光洁度、下降机床主轴载荷以及下降全体制造本钱。

出产刃口处理机床的Mutschler刃口技能公司（Mutschler Edge Technologies LLC）对钝化的界说如下：在构成刀具刃口的两平面相交处，发生可控的半径以及改善其外表光洁度。钝化后的刃口有圆形、瀑布型或反向瀑布型。

钝化机正在钝化硬质合金刀片刃口

钝化对一切刀具都有好处，包含高速钢和硬质合金刀具。在涂层前对硬质合金刀具进行钝化处理，将充分体现钝化带来的好处。因为没有尖锐角或毛刺，倒圆刃口可使涂层更加严密地与刀具外表结合。涂层可下降冲突，添加切削刃与工件的接触面积，进步刀具刃口强度。假如不在涂层前进行钝化处理，刀具会崩刃并露出基体资料，导致缩段刀具寿数和下降切削功率。钝化后刃口使刀具外表光洁度得以改善，可减小冲突并有利于排屑。

未涂层刀具也会因在刃口发生可控半径而获益。

刀具刃口处理效果（500×）　　

钝化是一个干加工过程，通过含磨料的尼龙毛刷与刀具刃口的相互效果来钝化。刷丝由尼龙基体与磨料一起限制而成。当毛刷磨损时，会有新的磨料露出来与工件相互效果。弹性刷丝相当于柔性锉刀，均匀地掩盖并锉削刀片刃口。

选用毛刷钝化，有两种不同的切削力学：磨料的切削效果以及刷丝接触刀具外表的效果力。钝化效果受许多要素影响，如速度、方向、周期时间、接触深度及中心线位置。

尼龙毛刷可有多种型式。刷丝可呈直线或弯曲型，其截面可所以圆形或矩形，并依据使用的不同，可选择多种刷丝直径。针对不同的使用场合，毛刷中选用的磨料改变也很大，可所以碳化硅、氧化铝、陶瓷和金刚石。

当刃口很尖利时，磨削砂轮脱离刃口时会因磨屑效果使刃口发生锯齿形。这是因为此刻刃口处没有推力支撑使磨屑被剪切而去除去。假如砂轮没有磨削到刃口，刃口就会十分尖利，导致在加工时刃口将很快磨损和崩掉。

当钝化工艺确定时，不同零件的钝化精度可以控制在0.0001"。

刃口可通过几种不同方法来测量。常用显微镜和轮廓仪来进行可视化测量。一起，也可选用图画剖析软件来进行2D和3D检测。

就像刀具种类相同，刀具刃口钝化尺度也改变多样。一般原则是，工件资料越硬，刀具刃口的钝化尺度也就越大。因为使用场合的不同，为得到蕞佳的刃口钝化尺度，蕞好的方法是通过反复试验来确定。

硬质合金刀具跟着数控机床和加工中心等设备运用日渐遍及，在航空航天、汽车、高速列车、风电、电子、能源、模具等装备制造业的开展推进下，切削加工已迈入了一个以高速、和环保为标志的高速加工开展的新时期—现代切削技能阶段。

高速切削、干切削和硬切削作为当前切削技能的重要开展趋向，其重要地位和人物日益凸显。对这些***切削技能的运用，不仅令加工功率成倍进步，亦着实推进了产品开发和工艺立异的进程。例如，精细模具硬质资料的型腔，选用高转速、小进给量和小吃深加工，既可取得很高的表面质量，又能够省却磨削、EDM和手艺抛光或削减相应工序的时间，然后缩短生产工艺流程，进步生产率。

曩昔一些企业制造复杂模具时，基本上都需要3~4个月才能交付运用，而现在选用高速切削加工後，半个月便可完成。据调查，一般的工模具，有60%的机加工量可用高速加工工艺来完成。

高速加工时，不光要求硬质合金刀具可靠性高、切削性能好、能稳定地断屑和卷屑、还要能达成，并能完成快换或自动替换等。因此，对硬质合金刀具材资料、刀具结构、以及刀具的装夹都提出了更高要求。

对硬质合金刀具资料的要求：

高速加工对硬质合金刀具杰出的要求是，既要有高的硬度和高温硬度，又要有足够的断裂耐性。为此，须选用细晶粒硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、聚晶金刚石(PCD)和聚晶立方氮化硼(PCBN)等刀具资料—它们各有特点，适应的工件资料和切削速度范围也都不同。例如，高速加工铝、镁、铜等有色金属件，首要选用PCD和CVD金刚石膜涂层刀具。高速加工铸件、淬硬钢(50~67HRC)和冷硬铸铁首要用淘瓷刀具和PCBN刀具。

1.硬质合金刀具材已迈入细晶粒超细晶粒阶段

涂层硬质合金刀具(如TiN、TiC、TiCN、TiAlN等)虽其加工工件资料范围广，但抗痒化温度一般不高，所以通常只宜在400-500m/min的切削速度范围内加工钢铁件。对於Inconel718高温镍基合金可运用陶瓷和PCBN刀具。据报道，加拿大学者用SiC晶须增韧陶瓷铣削Inconel718合金，推荐蕞佳的切削条件为：切削速度700m/min，吃深为1-2mm，每齿进给量为0.1-0.18mm/z。

目前，硬质合金已进入细晶粒(1-0.5μm)和超细晶粒(lt;0.5μm)的开展阶段，曩昔细晶粒多用於K类(WC Co)硬质合金，近几年来P类(WC TiC Co)和M类(WC TiC TaC或NbC Co)硬质合金也向晶粒细化方向开展。

以往，为进步硬质合金的耐性，通常是添加钴(Co)的含量，由此带来的硬度下降如今可以经过细化晶粒得到补偿，并使硬质合金的抗弯强度进步到4.3GPa，已达到并超越普通高速钢(HSS)的抗弯强度，改变了人们普遍认为P类硬质合金适於切钢、而K类硬质合金只适於加工铸铁和铝等有色金属的选材格式。

选用WC基的超细晶粒K类硬质合金，相同可加工各种钢料。细晶粒硬质合金的另一个优点是硬质合金刀具刃口尖利，特别适於高速切削粘而韧的工件资料。以日本不二越公司开发的AQUA麻花钻为例，其用细晶粒硬质合金制造，并涂覆耐热、耐冲突的润滑涂层，在高速湿式加工结构钢和合金钢(SCM)时，切削速度200m/min，进给速度1600mm/min，加工功率进步了2.5倍，刀具寿数进步2倍；干式钻孔时，切削速度150m/min，进给速度1200mm/min。

2.涂层提升到开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段

现如今，涂层已进入到开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段，新开发的TiCN、TiAlN多元超薄、超多层涂层(有的超薄膜涂层数可多达2000层，每层厚约1nm)与TiC、TiN、Al2O3等涂层的复合，加上新式抗塑性变形的基体，在改进涂层的耐性、涂层与基体的结合强度、进步涂层的耐磨性方面有了重大进展，进步了硬质合金刀具材的性能。

硬质合金材涂层刀具已成为现代切削硬质合金刀具的标志，在刀具中的运用份额达到60%。涂层硬质合金刀具的产品现已出现品牌化、多样化和通用化的趋向。例如，德国施耐尔(Schnell)公司用纳米技能推出的一种超长寿数LL涂层立铣刀，用其加工零件硬度超越70HRC淬硬模具钢材时，硬质合金刀具材寿数可延长2-3倍。

特别值得强调的是，近几年开展起来的在硬质合金表面涂覆金刚石的技能，使硬质合金刀具不仅在黑色金属范畴，并且在有色金属范畴中的切削功率取得了进步。由此可知，硬质合金今後仍将是制造高速加工刀具的首要基体资料。

刀具钝化

什么是刀具钝化通过对刀具进行去毛刺,平坦,抛光的处理、从而进步刀具质量和延伸使用寿命。刀具在精磨之后，涂层之前的一道工序，其称号现在国内外尚不统一，有称“刃口钝化”、“刃口强化”、“刃口珩磨”、“刃口预备”等。为什么要进行刀具钝化经一般砂轮或金刚石砂轮刃磨后的刀具刃口，存在程度不同的微观缺口(即细小崩刃与锯口)。在切削进程中刀具刃口微观缺口极易扩展，加速刀具磨损和损坏。现代高速切削加工和自动化机床对刀具功能和稳定性提出了更高的要求，特别是涂层刀具在涂层前必须通过刀口的钝化处理，才能保证涂层的结实性和使用寿命。刀具钝化的意图刃口钝化技术，其意图就是处理刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺陷，使其锋值削减或消除，到达油滑平坦，既锋利巩固又经用的意图。刀具钝化的主要效果为：刃口的圆化：去除刃口毛刺、到达经确一致的倒圆加工。刃口毛刺导致刀具磨损，加工工件的外表也会变得粗糙，经钝化处理后，刃口变得很润滑，极大削减崩刃，工件外表光洁度也会进步。对刀具凹槽均匀的抛光，进步外表质量和排削功能。槽外表越平坦润滑，排屑就越好，就可完成更高速度的切削。一起外表质量进步后,也减小了刀具与加工资料咬死的***性。并可削减40%的切削力，切削更流畅。涂层的抛光去除刀具涂层后产生的突出小滴，进步外表光洁度、添加润滑油的吸附。涂层后的刀具外表会产生一些细小的突出小滴，进步了外表粗糙度，使得刀具在切削进程简单产生较大的摩擦热，下降切削速度。通过钝化抛光后，小滴被去除，一起留下了许多小孔，在加工时可以吸附更多的切削液，使得切削时产生的热量大大削减，可以极大得进步切削加工的速度。