1) 高速鋼。高速鋼是一種加入了較多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具鋼,其含碳量為0.7%——1.05%。高速鋼具有較高耐熱性,其切削溫度可達600℃,與碳素工具鋼及合金工具鋼相比,其切削速度可成倍提高。
2) 陶瓷。與硬質合金刀具相比,陶瓷材料具有更高的硬度、紅硬性和耐磨性。陶瓷材料的缺點是脆性大、橫向斷裂強度低、承受沖擊載荷能力差,這也是近幾十年來人們不斷對其進行改進的重點。刀具材料可分為三大類:①氧化鋁基陶瓷。②氮化硅基陶瓷。③氧化鋁復合陶瓷。
3) 金屬陶瓷。金屬陶瓷的切削效率和工作壽命高于硬質合金、涂層硬質合金刀具,加工出的工件表面粗糙度小;由于金屬陶瓷與鋼的粘結性較低,因此用刀具取代涂層硬質合金刀具加工鋼制工件時,切屑形成較穩(wěn)定,圓刀片,在自動化加工中不易發(fā)生長切屑纏繞現象,零件棱邊基本沒有毛刺。金屬陶瓷的缺點是抗熱震性較差,易碎裂,因此使用范圍有限。
4) 超硬材料。人造金剛石、立方氮化硼(CBN)等具有高硬度的材料統(tǒng)稱為超硬材料。金剛石是世界上已知的硬物質,并具有高導熱性、高絕緣性、高化學穩(wěn)定性、高溫半導體特性等多種優(yōu)良性能,可用于鋁、銅等有色金屬及其合金的精密加工,特別適合加工非金屬硬脆材料。
5) 硬質合金。硬質合金刀具的硬度已達98——93HRA,在1000℃的高溫下仍具有較好的紅硬性,其耐用度是高速鋼的幾十倍。硬質合金是由WC、TiC、TaC、NbC、VC等難熔金屬碳化物以及作為粘結劑的鐵族金屬用粉末冶金方法制備而成。與高速鋼相比,它具有較高的硬度、耐磨性和紅硬性;與超硬材料相比,它具有較高的韌性。
硬質合金刀具材料的選擇對刀具壽命、加工效率、加工質量和加工成本等的影響很大。刀具切削時要承受高壓、高溫、摩擦、沖擊和振動等作用。因此,刀具材料應具備如下一些基本性能:
(1) 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度,一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高,耐磨性就越好。
(2) 強度和韌性。刀具材料應具備較高的強度和韌性,以便承受切削力、沖擊和振動,防止刀具脆性斷裂和崩刃。(3) 耐熱性。刀具材料的耐熱性要好,能承受高的切削溫度。(4) 工藝性能和經濟性。刀具材料應具備好的鍛造性能、熱處理性能、焊接性能;磨削加工性能等,粉碎機刀片,而且要追求高的性能價格比。
粗加工時,一般以提高生產率為主,但也應考慮經濟性和加工成本;半精加工和精加工時,分切刀片,應在保證加工質量的前提下,兼顧切削效率、經濟性和加工成本。
具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊,杭州刀片,并結合經驗而定。具體要考慮以下幾個因素:
1、切削深度t。在機床、工件和硬質合金刀具剛度允許的情況下,t就等于加工余量,這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度,一般應留一定的余量進行精加工。數控機床的精加工余量可略小于普通機床
2、切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比,與切削深度成反比。經濟型數控機床的加工過程中,一般L的取值范圍為:L=(0.6~0.9)d。
3、切削速度v。提高v也是提高生產率的一個措施,但v與刀具耐用度的關系比較密切。隨著v的增大,刀具耐用度急劇下降,故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外,切削速度與加工材料也有很大關系,例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時,v可采用8m/分鐘左右;而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時,v可選200m/分鐘以上。
4、主軸轉速n(r/分鐘)。主軸轉速一般根據切削速度v來選定。計算公式為:v=∏nd/1000。數控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調(倍率)開關,可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。
5、進給速度vF。vF應根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。vF的增加也可以提高生產效率。加工表面粗糙度要求低時,vF可選擇得大些。在加工過程中,vF也可通過機床控制面板上的修調開關進行人工調整,但是速度要受到設備剛度和進給系統(tǒng)性能等的限制。
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