作者简介:栾承志(1983-),男,江苏盐城人,高级技师,主要研究方向为数控技术
摘要:使用好的加工刀具才能取得良好的经济效益。随着刀具工艺迅速发展,各种新型刀具材料基本相同,刀具编码都有统一的国家标准。
关键词:刀具材料 刀具编码
一、刀具材料的种类
(1)金刚石刀具的种类
①天然金刚石刀具
②PCD金刚石刀具:天然金刚石价格昂贵,金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD),自20世纪70年代初,采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond),简称PCD。
③CVD金刚石刀具
(2)立方氮化硼刀具的种类
①CBN是氮化硼(BN)的同素异构体之一,结构与金刚石相似。
②PCBN是目前利用人工合成的硬度仅次于金刚石的刀具材料,它主要用于制作刀具或其他工具。
PCBN刀具可分为整体PCBN刀片和与硬质合金复合烧结的PCBN复合刀片。
PCBN复合刀片是在强度和韧性较好的硬质合金上烧结一层0.5~1.0mm厚的PCBN而成的,其性能兼有较好的韧性和较高的硬度及耐磨性,它解决了CBN刀片抗弯强度低和焊接困难等问题。
(3)陶瓷刀具材料的种类
陶瓷刀具材料种类一般可分为氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、复合氮化硅一氧化铝基陶瓷三大类。其中以氧化铝基和氮化硅基陶瓷刀具材料应用最为广泛。氮化硅基陶瓷的性能更优越于氧化铝基陶瓷。
(4)通用型高速钢刀具
通用型高速钢。一般可分钨钢、钨钼钢两类。这类高速钢含加(C)为0.7%~0.9%。按钢中含钨量的不同,可分为含W为12%或18%的钨钢,含W为6%或8%的钨钼系钢,含W为2%或不含W的钼钢。通用型高速钢具有一定的硬度(63-66HRC)和耐磨性、高的强度和韧性、良好的塑性和加工工艺性,因此广泛用于制造各种复杂刀具。
①钨钢:通用型高速钢钨钢的典型牌号为W18Cr4V,(简称W18),具有较好的综合性能,在6000C时的高温硬度为48.5HRC,可用于制造各种复杂刀具。它有可磨削性好、脱碳敏感性小等优点,但由于碳化物含量较高,分布较不均匀,颗粒较大,强度和韧性不高。
②钨钼钢:是指将钨钢中的一部分钨用钼代替所获得的一种高速钢。钨钼钢的典型牌号是W6Mo5Cr4V2,(简称M2)。M2的碳化物颗粒细小均匀,强度、韧性和高温塑性都比W18Cr4V好。另一种钨钼钢为W9Mo3Cr4V(简称W9),其热稳定性略高于M2钢,抗弯强度和韧性都比W6M05Cr4V2好,具有良好的可加工性能。
(5)高性能高速钢刀具
高性能高速钢是指在通用型高速钢成分中再增加一些含碳量、含钒量及添加Co、Al等合金元素的新钢种,从而可提高它的耐热性和耐磨性。主要有以下几大类:
① 高碳高速钢。高碳高速钢(如95W18Cr4V),常温和高温硬度较高,适于制造加工普通钢和铸铁、耐磨性要求较高的钻头、铰刀、丝锥和铣刀等或加工较硬材料的刀具,不宜承受大的冲击。
② 高钒高速钢。典型牌号,如,W12Cr4V4Mo,(简称EV4),含V提高到3%一5%,耐磨性好,适合切削对刀具磨损极大的材料,如纤维、硬橡胶、塑料等,也可用于加工不锈钢、高强度钢和高温合金等材料。
③ 钴高速钢。属含钴超硬高速钢,典型牌号,如,W2Mo9Cr4VCo8 ,(简称M42),有很高的硬度,其硬度可达69-70HRC,适合于加工高强度耐热钢、高温合金、钛合金等难加工材料,M42可磨削性好,适于制作精密复杂刀具,但不宜在冲击切削条件下工作。
④ 铝高速钢。属含铝超硬高速钢,典型牌号,如,W6Mo5Cr4V2Al,(简称501),6000C时的高温硬度也达到54HRC,切削性能相当于M42,适宜制造铣刀、钻头、铰刀、齿轮刀具、拉刀等,用于加工合金钢、不锈钢、高强度钢和高温合金等材料。
(6)熔炼高速钢和粉末冶金高速钢
按制造工艺不同,高速钢可分为:
① 熔炼高速钢:普通高速钢和高性能高速钢都是用熔炼方法制造的。
② 粉末冶金高速钢(PM HSS):与熔融法制造的高速钢相比,PM HSS具有优点是:碳化物晶粒细小均匀,强度和韧性、耐磨性相对熔炼高速钢都提高不少。在复杂数控刀具领域PM HSS刀具将会进一步发展而占重要地位。典型牌号,如F15、FR71、GFl、GF2、GF3、PT1 、PVN等,可用来制造大尺寸、承受重载、冲击性大的刀具,也可用来制造精密刀具。
二、刀具的编码规则
我国在刀具方面虽然经过多年的发展但仍然没有达到国外的技术水平,一些刀具相关的编码标准也基本是借鉴国外标准,下面以车刀刀片为例说明:
1、 刀片形状
C:80°菱形 H:正六边形 O:正八边形 P:正五边形 E:75度菱形 M:86度菱形 A:85度平行四边形 B:85度平行四边形 D;55°菱形 K:55°平行四边形 R:圆形 S:正方形 T:三角形 V:35°菱形 W:80°六边形
2、 刀片后角
常见的有:A:3度后角 B:5°后角 C:7°后角 D:15度后角 E:20°后角 F:25度后角 G:30度后角 N:0°后角 P:11°后角
3、公差(包括刀片的厚度、宽度和内切圆公差)
主要有:G M U 三级,公差为:±:0.13 根据刀片内截圆尺寸不同公差则不同,具体查阅刀具手册。
4、 刀片型式
常用的有:A:有孔的片面刀片 G:有断铁屑槽的双面刀片 M:有断铁屑槽的单面刀片 N:无孔的平面刀片 W:有孔且以螺钉压紧的平面刀片
5、 刀片的尺寸(切削刃长度)
6、 刀片厚度
7、 刀尖圆弧半径(作者单位:建东职业技术学院)
参考文献
[1]郑文虎 《刀具材料和刀具的选用》 国防工业出版社 2012-01-01
[2]黄伟九 《刀具材料速查手册》 机械工业出版社 2011-02-01