1樓:茆玉花拜緞
金剛石刀bai具的材料分為三du種:天然單晶金剛石刀zhi
具(也就dao是咱們常說的鑽石啦~)、人內造聚晶金剛石容、金剛石燒結體。由於天然金剛石過於昂貴,所以市面上我們常用的都是人造聚晶金剛石刀具。
單晶金剛石用作超精密加工的優勢:
一、有較高的硬度和耐磨性,在超精密加工時可以最大限度避免刀尖磨損對工件尺寸的影響。
二、有很好的導熱性,較低的熱膨脹係數。因此,切削加工時不會產生很大的熱變形,有利於精密加工。
三、刃面粗糙度較小,刃口非常鋒利,可達ra0.01~0.006μm。因此,能勝任薄層切削,有利於超精密加工。
四、摩擦係數低,切削時不宜產生積屑瘤,因此加工表面質量很高。加工有色金屬表面粗糙度可小達ra0.04~0.012μm,加工精度可達it5以上。
*注意,金剛石刀具不適合加工鋼鐵材料,因為金剛石和鐵有很強的化學親和力,在高溫下鐵原子極易與碳原子作用而使其轉化為石墨結構,刀具極易損壞。用作鋁矽合金的精加工及超精加工,壓縮木材、陶瓷、剛玉、玻璃等的精加工都是不錯的選擇。
機械加工的刀具是什麼材料做的
2樓:碧海藍天
刀具材料
目前使用的刀具材料種類繁多,主要有金剛石、立方氮化硼、陶瓷、金屬陶瓷、硬質合金和高速鋼等。不同刀具材料具有不同的效能,並有其特定的應用範圍。
金剛石能用作刀具材料的金剛石有4類:天然金剛石、人工合成單晶金剛石、聚晶金剛石和金剛石塗層。
天然金剛石是最昂貴的刀具材料,由於天然金剛石可以刃磨成最鋒利的切削刃,主要應用在超精密加工領域,如加工微機械零件、光學鏡面、導彈和火箭中的導航陀螺、計算機硬碟晶片等。人工合成單晶金剛石刀具有很好的尺寸、形狀和化學穩定性,主要用來加工木材,如加工高耐磨al2o3塗層的木地板。聚晶金剛石是以鈷作為粘結劑,在高溫高壓下(約507mpa ,幾千攝氏度)由金剛石微粉壓制而成的。
聚晶金剛石刀具具有優異的耐磨性,可用來切削有色金屬和非金屬材料,精加工難加工材料,如矽鋁合金和硬質合金等。
立方氮化硼
立方氮化硼(cbn)與聚晶金剛石一樣,也是在高溫高壓下人工合成的,其多晶結構和效能也與金剛石類似,具有很高的硬度和楊氏模量,很好的導熱性,很小的熱膨脹,較小的密度,較低的斷裂韌性。此外,立方氮化硼具有卓越的化學和熱穩定性,同鐵族元素幾乎不發生反應,這一點要優於金剛石。因此,加工黑色金屬時多選用立方氮化硼而不用金剛石。
聚晶立方氮化硼(pcbn)特別適合於加工鑄鐵、耐熱合金和硬度超過hrc45的黑色金屬(如發動機箱體、齒輪、軸、軸承等汽車零部件)。pcbn刀具適合於高速幹切削,可以用2o00m/min以上的速度高速加工灰鑄鐵。pcbn刀具在高速硬切削方面的應用也比較廣泛,尤其是精加工汽車發動機上的合金鋼零件,如硬度65 之間hrc6o~65之間的齒輪、軸、軸承,而這些零部件過去是靠磨削來保證尺寸精度和表面質量的。
cbn的力學和熱學效能受粘結相的種類及其含量的影響。粘結相有鈷、鎳或碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁等,cbn 的顆粒大小和粘結相種類影響到其切削效能。低cbn 含量(質量分數,下同,50%~65%)的pcbn 刀具主要用來精加工鋼(hrc45~65) ,而高cbn 含量(80%~90%)的pcbn 刀具用來高速粗加工、半精加工鎳鉻鑄鐵,斷續加工淬硬鋼、燒結金屬、硬質合金、重合金等。
不含粘結相的cbn 正在研製當中,通過控制合成條件使cbn顆粒更微細,微細顆粒的cbn 即使在高溫下也具有高熱導率、極高熱穩定性、高硬度和高強度。無粘結相的cbn可望成為下一代刀具材料。
陶瓷 按化學成分,陶瓷刀具材料可分為氧化鋁基陶瓷、氮化矽基陶瓷、賽阿龍(複合氮化矽—氧化鋁)陶瓷三大類。
氧化鋁基陶瓷具有良好的化學穩定性,與鐵系金屬親和力很小,因此不易發生粘結磨損。氧化鋁在鐵中的溶解度只有wc在鐵中溶解度的1/5 ,因此,氧化鋁基陶瓷擴散磨損小,同時它的抗氧化能力強。然而,氧化鋁基陶瓷的強度、斷裂韌度、導熱係數和抗熱震性較低。
氧化鋁基陶瓷刀具在高速切削鋼時具有比氮化矽陶瓷刀具更優越的切削效能。
與氧化鋁陶瓷相比,氮化矽基陶瓷具有較高的強度、斷裂韌度和抗熱震效能,較低的熱脹係數、楊氏模量和化學穩定性,與鑄鐵不易發生粘結,因此,氮化矽基陶瓷刀具主要用於高速加工鑄鐵。
賽阿龍陶瓷刀具具有較高的強度、斷裂韌度、抗氧化效能、導熱率、抗熱震效能和抗高溫蠕變效能。但是熱膨脹係數較低,不適合加工鋼,主要用來粗加工鑄鐵和鎳基合金。
為了進一步改進陶瓷刀具加工新材料時的切削效能和抗磨損效能,研究人員開發了碳化矽晶須增韌陶瓷材料(包括氮化矽基陶瓷和氧化鋁基陶瓷材料),增韌後的陶瓷刀具高速切削複合材料和航空耐熱合金(鎳基合金等)時的效果非常好,但不適合加工鑄鐵和鋼。
陶瓷刀具的製造方法有熱壓法和冷壓法兩大類。熱壓法是將粉末狀原料在高溫高壓下壓制成餅狀,然後切割成刀片;冷壓法是將原材料粉末在常溫下壓制成坯,再經燒結成為刀片。熱壓法陶瓷刀具***,是目前陶瓷刀具的主要製造方法,冷壓法可製造表面形狀較複雜或帶孔的陶瓷刀具。
tic(n)基硬質合金
tic(n)基硬質合金(即金屬陶瓷)密度小,硬度高,化學穩定性好,對鋼的摩擦係數較小,切削時抗茹結磨損與抗擴散磨損的能力較強,具有較好的耐磨性。金屬陶瓷刀具適於高速精加工碳鋼、不鏽鋼、可鍛鑄鐵,可以獲得較好的表面粗糙度。常用的金屬陶瓷有:
(1)碳化鈦基高耐磨性的tic+ni或mo,高斷裂韌度的tic+wc+tac+co; (2) 增韌氮化鈦**屬陶瓷;(3)碳氮化鈦基高耐磨和抗熱震性的ti**+nbc。
硬質合金
硬質合金是高硬度、難熔的金屬化合物粉末(wc、tic等),用鈷或鎳等金屬做黏結劑壓坯、燒結而成的粉末冶金製品。硬質合金刀具材料的問世,使切削加工水平出現了一個飛躍。硬質合金刀具能實現高速切削和硬切削。
為滿足各種難加工材料的切削要求,開發了許多硬質合金加工技術,研製出多種新型硬質合金,方法是:採用高純度的原材料,如採用雜質含量低的鎢精礦及高純度的三氧化鎢等.採用先進工藝,如以真空燒結代替氫氣燒結,以石蠟工藝代替橡膠工藝,以噴霧或真空乾燥工藝代替蒸汽乾燥工藝;改變合金的化學組分。調整合金的結構;採用表面塗層技術。
研製出的新型硬質合金有新增鉭、鈮的硬質合金、細晶粒與超細晶粒硬質合金,新增稀土元素的硬質合金等。
在晶粒尺寸為0.2~1μm 的碳化鎢硬質合金晶粒中加人更高硬度(hra90~93)和強度(2000~3500mpa ,最高5000mpa)的tac, nbc等顆粒,可以製成整體超細晶粒硬質合金刀具或可轉位刀片。晶粒細化後,硬質相尺寸變小,粘結相更均勻地分佈在硬質相周圍,可以提高硬質合金的硬度與耐磨性,能顯著提高刀具壽命。
如適當增加鈷含量,還可以提高抗彎強度。這種刀具可以高速切削鐵族元素材料、鎳基和鈷基高溫合金、鈦基合金、耐熱不鏽鋼、焊接材料和超硬材料等。
高速鋼普通高速鋼是用熔融法制造的,在加工效率和加工質量要求日益提高的先進切削加工中,普通高速鋼的效能已嫌不足。
20世紀後期,逐步出現了許多高效能高速鋼,新型高速鋼在普通高速鋼的基礎上,通過調整基本化學成分,並新增其他合金元素,使其常溫和高溫機械效能得到顯著提高。用作刀具材料的高效能高速鋼有高碳高速鋼、高鈷高速鋼、高釩高速鋼和含鋁高速鋼等。
粉末冶金高速鋼是將高頻感應爐熔鍊出的鋼液,用高壓氖氣或純氮噴射霧化,再急冷得到細小均勻結晶粉末,或用高壓水噴霧化形成粉末,所得到的粉末在高溫高壓下熱等靜壓制成粉末冶金高速鋼刀具。與傳統高速鋼相比,粉末冶金高速鋼沒有碳化物偏析的缺陷,且晶粒尺寸小,因此抗彎強度和韌性高,硬度高,適用的切削速度較高,刀具壽命較長,並可加工較硬的工件材料。
3樓:mccoy刀具
機械加工的刀具材料有高速鋼和鎢鋼兩種。高速鋼刀具硬度低、韌性好,適合手動機床的低速加工。鎢鋼刀具硬度高,適合高速高效的**c加工。
金剛石數控刀具都有哪些種類特點?
4樓:濟寧鈦浩機械****
金剛石是目前已知礦物材料中硬度最高、熱傳導性最好的物質,與各種金屬、非金屬材料配對摩擦的磨損量僅為硬質合金的1/50~1/800,是製作切削刀具最理想的材料。然而,天然單晶金剛石僅用於製作首飾及某些有色金屬的超精密加工。刀具用人造大顆粒單晶金剛石儘管目前均已工業化生產,但還沒有進入大量應用階段。
金剛石刀具的切削刃非常鋒利(這對切下極小斷面的切屑是很重要的),刃部粗糙度很小,摩擦係數又低,切削時不易產生積屑瘤,加工表面質量高。加工有色金屬時,表面粗糙度可達到ra0.012?
m,加工精度可達到it5級以上。
金剛石刀具有三種:天然單晶金剛石刀具、整體人造聚晶金剛石刀具、金剛石複合刀具。天然金剛石刀具由於成本較高等原因,在實際生產中應用較少。
人造金剛石是通過合金觸媒的作用,在高溫高壓下由石墨轉化而成。金剛石複合刀片是在硬質合金基體上經過高溫、高壓等先進工藝燒結一層約0.5~1?
m厚的金剛石,這種材料是以硬質合金做基體,其機械效能、熱傳導性和膨脹係數都近似於硬質合金,基體上的人造多晶金剛石磨料中的金剛石晶體呈不規則排列,其硬度和耐磨性在各個方向都是均勻的。
聚晶金剛石(簡稱pcd)是由經過篩選的人造金剛石微晶體在高溫高壓下燒結而成。在燒結過程中,由於新增劑的加入,使金剛石晶體間形成以tic、sic、fe、co和ni等為主要成分的結合橋。金剛石晶體以共價鍵的結合形成牢固地嵌於結構橋構成的堅強骨架中,使pcd的強度和韌性都大大提高,其硬度約為9000hv,抗彎強度為o.
21~0.48gpa,導熱係數為20.9j/cm·s?
°C,熱膨脹係數為3.1×10-6/°C。現在使用的聚晶金剛石刀具大多是pcd與硬質合金基體燒結形成的複合體,即在硬質合金基體上燒結上一層pcd。
pcd的厚度一般為0.5mm和0.8mm,由於底層為硬質合金,焊接方便;又由於pcd結合橋的導電性,使得pcd便於切割加工成各種形狀,製成各種刀具,成本遠遠低於天然金剛石。
聚晶金剛石(pcd)可加工各種有色金屬和極耐磨的高效能非金屬材料,如鋁、銅、鎂及其合金,硬質合金,纖維增強塑料,金屬基複合材料,木材複合材料等。pcd刀具材料中金剛石晶粒平均尺寸不同,對效能產生的影響也不同,晶粒尺寸越大,其耐磨性越高。在相近的刃口加工量下,晶粒尺寸越小,則刃口質量越好。
選用晶粒尺寸為10~25?m的pcd刀具,可以500~1500m/min的高速切削si含量12~18%的矽鋁合金,晶粒尺寸8~9?m的pcd加工si含量小於12%的鋁合金。
超精密加工,則應選用晶粒尺寸小的pcd刀具。pcd的耐磨性在超過700°C時會減弱,因其結構中含有金屬co,會促進「逆向反應」即由金剛石向石墨轉變。pcd有較好的斷裂韌性,可以進行斷續切削,可以以2500m/min的高速端銑si含量10%的鋁合金。
可利用金剛石材料的高硬度、高耐磨性、高導熱性及低摩擦係數實現有色金屬及耐磨非金屬材料的高精度、高效率、高穩定性和高表面光潔度加工。在切削加工有色金屬時,pcd刀具的壽命是硬質合金刀具的幾十倍甚至幾百倍,是目前鋁活塞精密加工的理想刀具。例如:
精車活塞環槽、精鏜活塞銷孔、精車活塞外圓、精車活塞頂面等工序。
金屬切削加工單位切削力如何計算金屬切削加工中什麼叫工藝系統剛性
一切削力的 切削合力及其分解，切削功率 研究切削力，對進一步弄清切削機理，對計算功率消耗，對刀具 機床 夾具的設計，對制定合理的切削用量，優化刀具幾何引數等，都具有非常重要的意義。金屬切削時，刀具切入工件，使被加工材料發生變形併成為切屑所需的力，稱為切削力。切削力 於三個方面 克服被加工材料對彈性變...
精密機械加工都有什麼概念，精密機械製造包括哪些行業
精密機械加工是一種用加工機械對工件的外形尺寸或效能進行改變的過程。按被加工的工件處於的溫度狀態，分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工，並且不引起工件的化學或物相變化，稱冷加工。一般在高於或低於常溫狀態的加工，會引起工件的化學或物相變化，稱熱加工。冷加工按加工方式的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工...
研究材料切削加工性目的是為了什麼
工件材來料的切削加工性自是指對某種材料進行bai切削加工的難du言易程度.切削加工性的zhi好壞,還可 dao用切削時的切削力 加工表面粗糙度 斷屑的難易程度等指標來衡量。它與材料的物理力學效能,化學成分和金相組織有關 1 硬度和強度 2 塑性 3 韌性 4 導熱性其他物理機械效能對切削加工性也有一...