數(shù)控刀具的材料種類(lèi)繁多,其性能(硬度、耐磨性、耐熱性、韌性等)直接影響加工效率和質(zhì)量。以下是常見(jiàn)的刀具材料類(lèi)型及特點(diǎn):
一、高速鋼(HSS)
成分:以鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩(V)等合金元素為主的高合金工具鋼。
特點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn):
韌性好,抗沖擊能力強(qiáng),適合承受振動(dòng)的加工場(chǎng)景(如斷續(xù)切削)。
易于鍛造和切削加工,可磨出鋒利的切削刃,適合制造復(fù)雜形狀刀具(如絲錐、齒輪刀)。
缺點(diǎn):
耐熱性較低(約 600℃),高速切削時(shí)易磨損,不適合高負(fù)荷加工。
硬度較低(HRC62-68),難以加工硬材料。
應(yīng)用:
低速切削場(chǎng)景:如普通車(chē)床、銑床的輕載加工。
復(fù)雜刀具:如鉆頭、鉸刀、拉刀、成形銑刀等。
二、硬質(zhì)合金
成分:由高硬度的金屬碳化物(如 WC、TiC、TaC 等)和粘結(jié)劑(Co、Ni 等)通過(guò)粉末冶金工藝制成。
分類(lèi)及特點(diǎn):
1. 鎢鈷類(lèi)(YG/K 類(lèi))
成分:WC + Co(鈷含量 6%-15%)。
特點(diǎn):
韌性好,耐磨性較高,耐熱性約 800-900℃。
適合加工脆性材料(如鑄鐵、硬質(zhì)合金)和有色金屬(如鋁、銅)。
常見(jiàn)牌號(hào):YG6、YG8、YG15(Co 含量越高,韌性越好,適合粗加工;反之適合精加工)。
2. 鎢鈦鈷類(lèi)(YT/P 類(lèi))
成分:WC + TiC + Co。
特點(diǎn):
硬度和耐磨性更高,耐熱性約 900-1000℃,適合高速切削。
抗粘結(jié)能力強(qiáng)(不易與鋼件發(fā)生粘結(jié)),但韌性較差,易崩刃。
常見(jiàn)牌號(hào):YT5、YT15、YT30(TiC 含量越高,硬度越高,適合精加工)。
3. 通用類(lèi)(YW/M 類(lèi))
成分:WC + TiC + TaC(或 NbC)+ Co。
特點(diǎn):
綜合性能優(yōu)異,兼具 YG 類(lèi)的韌性和 YT 類(lèi)的耐磨性、耐熱性(可達(dá) 1000℃以上)。
可加工鋼、鑄鐵、高溫合金等多種材料,通用性強(qiáng)。
常見(jiàn)牌號(hào):YW1、YW2(YW1 適合半精加工,YW2 適合粗加工)。
整體硬質(zhì)合金刀具:
由整塊硬質(zhì)合金制成,剛性好、精度高,適合小直徑刀具(如立銑刀、鉆頭)和精密加工。
常用于加工鋼件、不銹鋼、鋁合金等。
三、超硬刀具材料
1. 金剛石(PCD / 天然金剛石)
類(lèi)型:
聚晶金剛石(PCD):由金剛石微粉與粘結(jié)劑(如 Co)燒結(jié)而成,硬度接近天然金剛石,成本較低。
天然金剛石:?jiǎn)尉Ы饎偸?,用于精度加工(如光學(xué)透鏡),成本昂貴。
特點(diǎn):
硬度(HV10000),耐磨性,切削刃鋒利。
耐熱性較差(約 700-800℃),且與鐵族金屬(Fe、Ni 等)易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(碳原子擴(kuò)散到金屬中),導(dǎo)致刀具磨損。
應(yīng)用:
加工非鐵金屬(鋁、銅、鎂合金)、非金屬材料(陶瓷、玻璃、塑料、復(fù)合材料)。
不適合加工鋼、鑄鐵等含 Fe 材料。
2. 立方氮化硼(CBN/PCBN)
類(lèi)型:
聚晶立方氮化硼(PCBN):由 CBN 顆粒與粘結(jié)劑(如 Al?O?、TiC)燒結(jié)而成,硬度僅次于金剛石。
特點(diǎn):
硬度高(HV3000-5000),耐熱性?xún)?yōu)異(可達(dá) 1400℃),化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)(不與鐵族金屬反應(yīng))。
耐磨性和抗沖擊性?xún)?yōu)于陶瓷刀具,適合高硬度材料加工。
應(yīng)用:
加工硬材料:如淬火鋼(HRC50-65)、高速鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金(如 Inconel)。
替代磨削工藝,實(shí)現(xiàn) “以車(chē)代磨”。
四、陶瓷刀具
成分:以氧化鋁(Al?O?)或氮化硅(Si?N?)為基體,添加碳化物(如 TiC、WC)或氮化物(如 TiN)等制成。
分類(lèi)及特點(diǎn):
1. 氧化鋁基陶瓷(Al?O?)
特點(diǎn):
硬度高(HRA85-92),耐熱性好(1200℃以上),適合高速切削。
脆性大,抗沖擊性差,適合連續(xù)切削。
應(yīng)用:加工鑄鐵、淬火鋼、高溫合金等。
2. 氮化硅基陶瓷(Si?N?)
特點(diǎn):
韌性?xún)?yōu)于氧化鋁陶瓷,抗沖擊性較好,適合斷續(xù)切削。
導(dǎo)熱性好,耐腐蝕性強(qiáng),適合加工鑄鐵和有色金屬。
應(yīng)用:鑄鐵件的高速加工(如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體)。
涂層陶瓷刀具:通過(guò)涂覆 TiN、TiC 等薄膜進(jìn)一步提升耐磨性,擴(kuò)大應(yīng)用范圍。