新材料促进刀具技术发展
切削加工的基本要求是快速而又成本低廉地生产高质量产品。这一要求与实现切削加工的高精度化、高效率化、低成本化紧密相关。近年来,切削加工技术在高速铣削、微细形状切削等领域有了快速发展。随着新型工程材料的开发应用以及零部件的进一步小型化、精密化,刀具制造商正积极开发适用于各种加工用途的高效刀具。
复合切削、高速硬铣削等先进切削技术是实现以最小限度生产设备高效、快速、柔性(适应不同品种、不同批量的生产)加工零件的生产方式的核心。但是,任何切削方式都离不开选用合适的切削刀具和确定合理的刀具使用技术。近年来,随着机床的高速化、高精度加工技术的进步和难加工材料切削的增多,刀具材料(陶瓷、硬质合金、TiC/TiN基金属陶瓷、涂层硬质合金等)的进展也十分显著。
刀具材料必须满足以下条件:硬度高、耐磨损、具有能抵抗切削抗力及振动冲击的高强度、良好的高温红硬性、容易热处理和加工成型等。在刀具材料中,硬质合金的特点是在高温下硬度也很少降低。其中,涂层硬质合金是以碳化钨系硬质合金为基体,在其表面涂覆一层或多层碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)、氧化铝(Al2O3)等薄膜材料。由于涂层材料的耐熔结、耐磨损和耐热性能优于基体,因此能以超过基材的切削速度进行高速切削。此外,由于涂层的摩擦系数小,因此可以延长刀具的使用寿命。
复合涂层是将多种涂层材料组合在一起,一层又一层地进行多层薄膜涂覆,以此提高刀具的切削性能。涂层材料除了适合高速切削钢件的碳化钛和氮化钛以外,现在还使用金刚石和立方氮化硼。最近又出现了具有纳米水平微细晶粒涂层的硅基纳米涂层刀具等,可用于高硬度钢的高速切削和软钢的高性能加工。
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