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加工中心刀具材料具備的基本性能
日期：2009年12月17 來源：沈陽第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字：加工中心
刀具材料是指刀具切削部分的材料。金屬切削時(shí)，刀具切削部分直接和工件及切屑相接觸，承受著很大的切削壓力和沖擊，并受到工件及切屑的劇烈摩擦，產(chǎn)生很高的切削溫度，這也就是說刀具切削部分是在高溫、機(jī)床高壓及劇烈摩擦的惡劣條件下工作的。
(一)刀具材料具備的基本性能
(1)高硬度。加工中心刀具材料的硬度必須高于被加工工件材料的硬度，否則在高溫高壓下就不能保持刀具鋒利的幾何形狀，這是刀具材料應(yīng)具備的最基本的性能。高速鋼的硬度為63—70HRC，硬質(zhì)合金的硬度為89—93HRA。
HRC和HRA都屬于洛氏硬度，HRA硬度一般用于高值范圍(大于70)。HRC硬度值的有效范圍是20-70。60—65HRC的硬度相當(dāng)于81—83．6HRA和維氏硬度687-830HV。
(2)足夠的強(qiáng)度和韌性。刀具切削部分的材料在切削時(shí)要承受很大的切削力和沖擊力。機(jī)床例如，車削45鋼時(shí)，當(dāng)背吃刀量。。二4mm，進(jìn)給量為／二0．5mm／r時(shí)，刀片要承受約4000N的切削力，因此刀具材料必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性。一般用刀具材料的抗彎強(qiáng)度口。(單位為Pa)表示它的強(qiáng)度大小，用沖擊韌度口。(單位為J／m：)表示其韌性的大小，抗彎強(qiáng)度反映刀具材料抗脆性斷裂和抗崩刃的能力。
(3)高的耐磨性和耐熱性。加工中心刀具材料的耐磨性是指抵抗磨損的能力。一般來說，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料的耐磨性還和金相組織有關(guān)，金相組織中碳化物越多，顆粒越細(xì)，分布越均勻，其耐磨性也就越高。
刀具材料的耐磨性和耐熱性也有著密切的關(guān)系。耐熱性通常用它在高溫下保持較高硬度的性能來衡量，即高溫硬度，或叫“紅硬性”。高溫硬度越高，表示耐熱性越好，刀具材料在高溫時(shí)抗塑變的能力機(jī)床和耐磨損的能力也就越強(qiáng)。耐熱性差的刀具材料，由于高溫下硬度顯著下降而會很快磨損乃至發(fā)生塑性變形，喪失其切削能力。
(4)良好的導(dǎo)熱性。刀具材料的導(dǎo)熱性用熱導(dǎo)率(單位為W／m•K)來表示。熱導(dǎo)率大，表示導(dǎo)熱性好，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量就容易傳導(dǎo)出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。導(dǎo)熱性好的刀具材料，其耐熱沖擊和抗熱龜裂的性能也都能增強(qiáng)，這種性能對采用脆性加工中心刀具材料進(jìn)行斷續(xù)切削，特別是在加工導(dǎo)熱性能差的工件時(shí)顯得非常重要。
(5)良好的工藝性。為了便于制造，要求刀具材料有較好的可加工性，包括鍛壓、焊接、機(jī)床切削加工、熱處理和可磨性等。
(6)較好的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性是評價(jià)新型刀具材料的重要指標(biāo)之一，也是正確選用刀具材料、降低產(chǎn)品成本的主要依據(jù)之一。刀具材料的選用應(yīng)結(jié)合我國加工中心資源狀況，以降低刀具的制造成本。
(7)抗粘結(jié)性和化學(xué)穩(wěn)定性。刀具的抗粘結(jié)性是指工件與刀具材料分子間在高溫高壓作用下，抵抗互相吸附而產(chǎn)生粘結(jié)的能力。刀具的化學(xué)穩(wěn)定性指刀具材料在高溫下，不易與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的能力。刀具材料應(yīng)具備較高的抗粘結(jié)性和化學(xué)穩(wěn)定性。
在金屬切削領(lǐng)域中，金屬切削機(jī)床的發(fā)展和刀具材料的開發(fā)是相輔相成的關(guān)系。機(jī)床刀具材料的發(fā)展在一定程度上推動著金屬切削加工技術(shù)的進(jìn)步。刀具材料從碳素工具鋼到今天的硬質(zhì)合金和超硬材料(陶瓷、立方氮化硼、聚晶金剛石等)的出現(xiàn)，都是隨著機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的提高、加工中心功率的增大、主軸精度的提高、機(jī)床剛性的增加而逐步發(fā)展的。同時(shí)，由于新的工程材料不斷出現(xiàn)，也對切削刀具材料的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。
金屬切削工藝中應(yīng)用的刀具材料主要是：高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚晶金剛石刀具。機(jī)床在數(shù)控機(jī)床上普遍應(yīng)用的是高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具和涂層硬質(zhì)合金刀具。
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