高速切削刀具材料及发展

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1、高速切削刀具材料及发展王伟伟（沈阳理工大学机械学院110159）【摘要】随着先进制造加工技术的迅猛发展以及数控机床的普遍使用，刀具材料也不断更新和发展，高速切削加工已成为现代切削加工中不可缺少的重要手段。高速切削速度的提高对刀具材料以及刀具结构、几何参数等都提出了新的要求，尤其是对刀具的材料有更高的要求，高速切削刀具的材料要具有高的强度、韧性和硬度，良好的热稳定性和热硬性、良好的高温力学性能、较小的化学亲合力和耐磨性。这里就针对高速切削的刀具材料及其发展进行探讨。【关键词】高速切削刀具 刀具材料 刀具发展【中图分类号】：TG156Highspeedcuttingtoolmateriala

2、nddevelopmentWANGweiwei(MechanicalEngineering,Shenyang UniversityofTechnology110159)[Abstract]:WiththerapiddevelopmentofadvancedmanufacturingtechnologyandthewidespreadapplicationofNCmachinetools,cuttingtoolmaterialsarealsoconstantlyupdatinganddevelopment,highspeedmachininghasbecomeanindispensable

3、toolforcuttingmachining.Highspeedcuttingspeedontoolmaterialandgeometricparametersofcutterstructure,hasputforwardthenewrequirements,especiallyfortoolmaterialshavehigherrequirements,highspeedcuttingtoolmaterialshouldhavehighstrength,toughnessandhardness,goodthermalstabilityandhardness,goodmechanica

4、lpropertiesathightemperature,thesmallerchemicalaffinityandwearresistance.Hereforthecuttingtoolmaterialanditsdevelopmentarediscussed.[Keywords]HighspeedcuttingToolmaterialTooldevelopment0前言高速切削技术是一个工程科学问题，影响因素众多，且各因素又是相互制约，相互关联与耦合。包括了力学、机床动力学、热力学、化学、材料学、摩擦学和经济学等，所以说高速切削技术是一门综合交叉性学科。现代机械加工技术追求高速度、高

5、效率、高精度。高速切削加工是切削加工的发展方向，是近年来发展起来的集高效、优质和低耗为一身的先进制造技术。它借助于自身独特的加工机理和技术特点，具有极高的加工效率和加工质量、低的加工成本以及拓宽的应用范围等一系列的优越性，使切削技术发生了彻底的改革性进步，将逐步成为切削加工的主流。高速切削包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削、大进给量切削等，其作为一种新的切削工艺，显示出独特的优越性：首先，是切削效率成倍提高；其次，是高速切削有利于提高产品品质、降低制造成本、缩短交货周期；此外，在高速切削技术的基础上，开发了干切削（准干切削、微量润滑切削）、硬切削（以车代磨、以铣代磨）等新工艺，不仅提

6、高了加工效率，改变了传统意义上不同切削工艺之间的界限，而且开创了切削加工“绿色制造”的新时代。与此同时，根据不同的加工要求，还出现了高进给速度的高效加工工艺（HPM）和高生产率加工工艺（HSM），反映出高速切削技术的巨大发展潜力。1高速切削刀具材料种类要实现高速切削，刀具材料是关键。近30年来世界各工业发达国家都在大力发展与高速切削条件相匹配的先进切削刀具材料。目前国内外用于高速切削的刀具材料主要有：TiC(N)基硬质合金(也称为金属陶瓷)、硬质合金涂层刀具、陶瓷刀具、聚晶金刚石(PCD)和立方氮化硼(CBN)等。它们各有优点，适应不同的工件材料和不同的切削速度范围。1.1涂层刀具涂层刀

7、具是在刀具基体上涂覆硬质耐磨金属化合物薄膜，以达到提高刀具表面的硬度和耐磨性的目的。常用的刀具基体材料主要有高速钢、硬质合金、金属陶瓷和陶瓷等。涂层刀具可以分成硬涂层刀具和软涂层刀具。硬涂层刀具的涂层材料主要有氮化钛（TiN）、碳化钛（TiC）、氧化铝（Al2O3）、碳氮化钛（TiCN）、氮化铝钛（TiAlN），碳氮化铝钛（TiAlCN）等。硬涂层刀具的主要特点是硬度高、耐磨性能好。软涂层刀具是以MoS2和WS2作为涂层材料的高速钢