钨钢加工中常用的刀具材料有哪些
在现代制造业中,钨钢作为一种高性能材料,因其硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,被广泛应用于各种加工场景。钨钢刀具在切削加工中扮演着至关重要的角色,而刀具材料的选择则直接影响到加工效率、加工质量以及刀具的使用寿命。那么,在钨钢加工中,常用的刀具材料有哪些呢?
一、聚晶金刚石(PCD)刀具
聚晶金刚石刀具是钨钢加工中常用的一种刀具材料。金刚石本身具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性,聚晶金刚石刀具则将这些特性进一步发挥。在高速切削过程中,聚晶金刚石刀具能够获得很高的加工精度和加工效率。例如,在钨钢平底铣刀、圆鼻铣刀等铣削刀具的应用中,聚晶金刚石刀具可以显著减少刀具磨损,提高加工效率,特别是在硬材料加工中表现尤为优异。对于硬质钢、不锈钢、铸铁、铝合金、铜合金、高温合金以及硬化材料(如淬火钢)等不同材质的加工,聚晶金刚石刀具都能根据其特性调整切削参数,实现高效加工。
从刀具的加工过程来看,聚晶金刚石刀具在铣削钨钢轧辊时,对于HRA90以下的轧辊车削,它是一种合适的选择。其高硬度和耐磨性使得刀具在切削过程中能够保持较长时间的锋利度,减少换刀次数,提高生产效率。而且,聚晶金刚石刀具的导热性好,能够及时将切削产生的热量传导出去,降低刀具温度,减少因热应力导致的刀具损坏。
二、立方氮化硼(CBN)刀具
立方氮化硼刀具也是钨钢加工中常用的刀具材料之一。CBN刀具具有高硬度、高耐磨性、高热稳定性和良好的化学稳定性等特点。在钨钢加工中,尤其是在高速、高效、高精度的加工要求下,CBN刀具能够发挥重要作用。
以钨钢球头铣刀为例,在三维曲面和复杂轮廓的精密加工中,CBN刀具可以提高表面光洁度和加工精度。对于硬质钢、不锈钢、铸铁等不同材质,CBN刀具都能根据其切削性能设定合适的切削速度、进给率和切深。例如,在加工硬质钢时,切削速度可设定在50—70m/min,进给率在0.01—0.04mm/tooth,切深在0.2—1mm;在加工铸铁时,切削速度可设定在60—80m/min,进给率在0.02—0.05mm/tooth,切深在0.5—2mm。CBN刀具的高热稳定性使得它在高温切削环境下仍能保持较好的切削性能,不易发生刀具磨损和变形,从而保证加工质量。
三、陶瓷刀具
陶瓷刀具同样是钨钢加工中常用的刀具材料。陶瓷刀具具有高硬度、高耐磨性、高化学稳定性等特点。在钨钢的铣削加工中,陶瓷刀具能够适应不同的加工需求。
在钨钢角度铣刀的应用中,陶瓷刀具可以高效完成复杂角度的精密切削。对于硬质钢、不锈钢、铸铁等材质,陶瓷刀具的切削参数可以根据具体情况进行调整。如在加工硬质钢时,切削速度可设定在50—70m/min,进给率在0.02—0.05mm/tooth,切深在0.5—1.5mm;在加工铸铁时,切削速度可设定在70—90m/min,进给率在0.04—0.1mm/tooth,切深在1—3mm。陶瓷刀具的高化学稳定性使其在切削过程中不易与被加工材料发生化学反应,从而保证刀具的性能和加工质量。而且,陶瓷刀具的耐磨性好,能够减少刀具的磨损,延长刀具的使用寿命。
四、硬质合金刀具
硬质合金刀具在钨钢加工中也有着广泛的应用。硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。它具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。
在钨钢面铣刀、齿形铣刀、键槽铣刀等铣削刀具中,硬质合金刀具发挥着重要作用。例如,在钨钢面铣刀的大面积平面高速高效铣削中,硬质合金刀具能够提高加工效率和表面质量。对于硬质钢、不锈钢、铸铁、铝合金、铜合金、高温合金以及硬化材料等不同材质,硬质合金刀具都能根据其特性设定合适的切削参数。在加工硬质钢时,切削速度可设定在50—70m/min,进给率在0.02—0.04mm/tooth,切深在0.3—1mm;在加工铝合金时,切削速度可设定在150—250m/min,进给率在0.08—0.15mm/tooth,切深在1—4mm。硬质合金刀具的强度和韧性较好,能够承受较大的切削力,不易发生刀具断裂等问题。
五、不同刀具材料的比较与选择
在钨钢加工中,不同的刀具材料各有优缺点。聚晶金刚石刀具硬度极高,耐磨性好,但价格相对较高,且加工难度较大;立方氮化硼刀具具有高热稳定性和良好的化学稳定性,适用于高速切削和难加工材料的加工,但成本也较高;陶瓷刀具硬度高、耐磨性好,但脆性较大,容易发生崩刃等问题;硬质合金刀具性能较为均衡,价格相对较为适中,应用范围广泛。
在实际应用中,应根据具体的加工要求、被加工材料的特性以及加工成本等因素综合考虑,选择合适的刀具材料。例如,对于高精度、高效率的加工要求,且被加工材料硬度较高时,可以选择聚晶金刚石刀具或立方氮化硼刀具;对于一般性的加工要求,且成本敏感时,硬质合金刀具是一个较好的选择。
在钨钢加工中,常用的刀具材料包括聚晶金刚石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具和硬质合金刀具等。不同的刀具材料具有不同的性能特点,适用于不同的加工场景。在实际应用中,应根据具体情况选择合适的刀具材料,以提高加工效率、保证加工质量,同时降低加工成本。随着制造业的不断发展,对刀具材料的要求也越来越高,未来还需要不断研发新的刀具材料,以满足不断变化的加工需求。
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