数控刀具材质及应用.ppt

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1、数控刀具材质与应用王以任2011-12-2目录简介刀具材料分类内容硬质合金刀片表面涂层PVD涂层刀片CVD涂层刀片金属陶瓷刀片非金属陶瓷刀片超硬材料刀片简介刀具材料的发展简史人类发展的历史也是人类使用工具的历史。在远古时代所谓的切削是指“去除加工”，以石头为工具。随后发展了青铜和铁制工具。现代的切削工具材料经历了从碳素工具钢到高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷刀具和超硬刀具材料的一百多年的发展历史。刀具材料分类刀具材料分类1.硬质合金刀片硬质合金硬质合金是指由一种或多种难熔金属的碳化物（如碳化钨、碳化钛等

2、）作为硬质相，用金属粘结剂作为粘结相，经粉末冶金技术制造的材料。作为切削刀具用的硬质合金，常用的碳化物有碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）、碳化铌（NbC）等，常用的粘结剂有钴（Co）、镍（Ni）、铁（Fe）。硬质合金的强度主要取决于钴的含量。由于硬质合金具有高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温和膨胀系数小等优点，因此在工业部门中得到了越来越广泛的应用，已成为最优良的工具材料之一。分类与性能硬质合金的种类很多，其分类主要有二种：1．按使用条件，即被切削材料分类；2．按成分分类。根据被切削材

3、料种类的分类。国际标准化组织（ISO）根据ISO513-1975（E）规定，切削用硬质合金按用途分为P、K、M三类：P类主要用于加工钢件，包括铸钢；K类主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料；M类用于加工钢（包括奥氏体钢、锰钢等）及铸铁、有色金属等。分类与性能根据成分分类。我国常用硬质合金按其化学成分及用途可分为三类：1．钨钴类（WC-Co）硬质合金；这类硬质合金的硬质相是WC，粘结相是Co，其代号为YG，相当于ISO标准的K类。2．钨钛钴类（WC-TiC-Co）硬质合金；这类硬质合金的硬质相除WC外，还加

4、有TiC，粘结相也是Co，其代号为YT，相当于ISO标准的P类。3．钨钛钽（铌）钴类（WC-TiC-TaC（NbC）-Co）硬质合金；这类硬质合金是在YT合金成分中添加有TaC（NbC）而成，其代号为YW，相当于ISO标准的M类。分类与性能应用硬质合金的应用主要有三大领域，即切削刀具、矿用刀片和异型材料；各类硬质合金因其成分和性能的不同，有着不同的应用领域。WC-Co硬质合金WC-Co（YG）类硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。YG类合金有较高的抗弯强度和冲击韧性（与YT类比较），这可减小切削

5、时的崩刃。YG类合金的导热性较好，有利于切削热从刀尖散走，降低刀尖温度，避免刀尖过热软化。加工有色金属及其合金时，由于在熔化温度下有色金属及其合金不会与WC产生熔解或熔解速度非常慢，即使在熔化温度下也不产生化学相互作用，因此，YG类合金能成功地加工有色金属及其合金。WC-TiC-Co硬质合金WC-TiC-Co（YT）类硬质合金适于加工塑性材料如钢材。YT类合金具有较高的硬度，特别是有较高的耐热性，在高温时的硬度和抗压强度比YG类合金高，抗氧化性能好。另外，在加工钢材时，YT类合金有很高的耐磨性。YT类硬质合

6、金的导热性较差，切削时传入刀具的热量较少，大部分的热量集中在切屑中，切屑受强热后会发生软化，因而有利于切屑过程的顺利进行。WC-TaC（NbC）-Co硬质合金在WC-TiC-Co硬质合金中加入适当的TaC，可提高其抗弯强度（显著增加刀刃强度）、疲劳强度和冲击韧性，提高耐热性、高温硬度、高温强度和抗氧化能力，提高其耐磨性，增加抗月牙洼磨损和抗后刀面磨损能力。这类合金兼有WC-TiC-Co及WC-TaC-Co合金的大部分最佳性能，它既可用于加工钢料（主要用途），又可用于加工铸铁和有色金属，故常被称为通用合金（代

7、号YW）。这类合金通常用于加工各种高合金钢、耐热合金和各种合金铸铁、特硬铸铁等难加工材料。2.表面涂层涂层——表面工程技术的重要分枝用以改变材料表面特性的技术，可以追朔到远古，三千多年前中国的大漆、二千多年前秦始皇墓中的青铜剑表面改性层(秦始皇墓二号坑出土的19把青铜剑光亮如新、锋利如初，经分析，表面有一层厚约为l0um的含铬的氧化层)就是明证。油漆、电镀、涂层这些古典防护技术，随着科学技术的进步都在逐步的发展之中，而当电子束、离子束、激光束这些近代技术于60－70年代进入表面技术领域，并发挥其特有的功能，

8、则使表面技术发生了飞跃的进步，既推动了许多工业部门的飞速发展，又形成了自己的体系，80年代初出现了表面工程的新概念，当时的英国热处理学会，l984年更名为热处理与表面工程学会，出版了第一本国际性的表面工程杂志，有关表面改性、薄膜、涂层、表面工程的学术会议、像雨后春笋，蓬勃发展，国际上出现了表面工程研究热潮，表面工程技术成为80年代世界上10项关键技术之一，进入90年代，其发展势头渐进，各国竞相把表面工程列入研究发