金刚石工具和钨钢工具的区别

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先进的加工设备和高效的数控刀具可以充分发挥其作用,获得良好的经济效益。因为刀具在切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动。材料是影响刀具切削能力的重要因素,对加工效率、加工质量、加工成本和刀具耐久性也有相当大的影响。

刀具材料应具有基本性能

随着刀具材料的快速发展,各种新型刀具材料的物理、机械和切削性能得到了极大的提高,应用范围不断扩大。刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本有很大影响。切削刀具会受到高压、高温、摩擦、冲击和振动的影响。因此,刀具材料应具有以下基本性能:

对于硬度和耐磨性,刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度,一般在60HRC以上。刀具材料的硬度越高,耐磨性越好。

强度和韧性,刀具材料应具有较高的强度和韧性,以承受切削力,冲击和振动,并防止刀具的脆性断裂和崩刃。

耐热性,刀具材料的耐热性更好,可以承受较高的切削温度,并且具有良好的抗氧化性。

在工艺效率和经济性方面,刀具材料应具有良好的锻造效率、热处理效率、焊接效率、磨削效率等,应追求较高的性价比。

金刚石工具和高速钢切割(钨钢)工具简介

金刚石工具

钻石是碳的同素异形体,碳是自然界中发现的最坚硬的材料。金刚石工具具有高硬度,高耐磨性和高导热性,广泛用于有色金属和非金属材料的加工。特别是在铝和硅铝合金的高速切削中,金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。能够实现高效率、高稳定性和长寿命的金刚石刀具是现代数控加工中不可或缺的工具。

金刚石工具的类型

天然金刚石工具:

数百年来,天然钻石一直被用作切割工具。经过精磨后,天然单晶金刚石工具可以非常锋利地磨削。工件精度和极低的表面粗糙度是公认的、理想的、不可替代的超精密加工刀具。

PCD金刚石工具:

天然金刚石价格昂贵,聚晶金刚石(PCD)广泛用于切割。自1970年代初以来,通过高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine Diamonds),简称PCD刀片,已经研制成功。在许多情况下,天然金刚石工具已被合成聚晶金刚石所取代。PCD原料丰富,价格仅为天然金刚石的十分之一。

PCD刀具不能磨削极其锋利的边缘,加工工件的表面质量不如天然金刚石。目前,带断屑槽的PCD刀片在工业中不易制造。因此,PCD只能用于有色金属和非金属的精细切割,很难实现超精密镜面切割。

CVD金刚石工具:

CVD金刚石技术自1970年代末和1980年代初以来一直存在于日本。CVD金刚石是指通过化学气相沉积(CVD)在异质基体(如硬质合金,陶瓷等)上合成金刚石薄膜。CVD金刚石具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。

CVD金刚石的性能与天然金刚石非常接近。它具有天然单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点,并在一定程度上克服了它们的缺点。

金刚石工具的特点

极高的硬度和耐磨性:

天然钻石是自然界中发现的最坚硬的物质。金刚石具有极高的耐磨性。加工高硬度材料时,金刚石刀具的寿命是硬质合金刀具的10至100倍,甚至数百倍。

极低的摩擦系数:

金刚石与一些有色金属之间的摩擦系数低于其他刀具,摩擦系数低,加工过程中变形小,可以降低切削力。

非常锋利的切削刃:

金刚石刀具的切削刃可以非常锋利,天然单晶金刚石刀具可以高达0.002~0.008μm,可以进行超薄切削和超精密加工。

高导热性:

金刚石的导热系数和热扩散率高,切削热容易散发,刀具切削部分温度低。

低热膨胀系数:

金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍,并且切削热引起的刀具尺寸变化非常小,这对于要求高尺寸精度的精密和超精密加工尤为重要。

金刚石工具的应用

金刚石刀具主要用于有色金属和非金属材料的高速精切削和镗削。适用于加工各种耐磨非金属,如玻璃钢粉末冶金毛坯、陶瓷材料等;各种耐磨有色金属,如各种硅铝合金;各种有色金属精加工。

金刚石工具的缺点是热稳定性差。当切削温度超过700°C~800°C时,将完全失去硬度;此外,它不适合切割黑色金属,因为金刚石(碳)在高温下容易与铁原子相互作用。碳原子转化为石墨结构,工具容易损坏。

高速钢切削刀具

高速钢(简称HSS)是一种高合金工具钢,添加了更多的合金元素,例如W,Mo,Cr和V。高速钢工具在强度、韧性和可制造性方面具有优异的综合性能。在复杂的刀具中,特别是对于孔加工刀具、铣刀、螺纹刀具、拉刀、齿轮切削刀具等复杂切削刀具,高速钢仍然发挥着重要作用。高速钢刀具易于磨削切削刃。

根据用途的不同,高速钢可分为通用高速钢和高效高速钢。

通用高速钢工具

通用高速钢。一般可分为钨钢和钨钼钢两种。这种类型的高速钢含有0.7%至0.9%(C)。根据钢中钨的含量,可分为W含量为12%或18%的钨钢,W含量为6%或8%的钨钼钢和W含量为2%或不W的钼钢。通用高速钢具有一定的硬度(63-66HRC)和耐磨性,高强度和韧性,良好的可塑性和加工性,因此广泛用于制造各种复杂工具。

钨钢:

通用高速钢钨钢的典型牌号为W18Cr4V(简称W18),具有良好的综合性能。6000C时的高温硬度为48.5HRC,可用于制造各种复杂工具。它具有可磨性好和脱碳敏感性低的优点,但由于碳化物含量高,分布不均匀,颗粒大,强度和韧性不高。

钨钼钢:

它是指用钼代替钨钢中的部分钨而获得的高速钢。钨钼钢的典型牌号为W6Mo5Cr4V2(简称M2)。M2的碳化物颗粒细腻均匀,强度,韧性和高温塑性优于W18Cr4V。另一种钨钼钢是W9Mo3Cr4V(简称W9),其热稳定性略高于M2钢,其弯曲强度和韧性优于W6M05Cr4V2,具有良好的机械加工性。

高效高速钢工具

高效高速钢是指在通用高速钢的成分中添加一些碳含量、钒含量和Co、Al等新型合金元素,从而提高其耐热性和耐磨性的新型钢。主要有以下几类:

高碳高速钢:

高碳高速钢(如95W18Cr4V),常温和高温下硬度高,适用于制造和加工耐磨性要求高的普通钢和铸铁、钻头、铰刀、丝锥和铣刀,或加工较硬材料的工具,不应承受较大的冲击。

高钒高速钢:

典型牌号,如W12Cr4V4Mo(简称EV4),V含量提高到3%至5%,耐磨性好,适用于切削刀具磨损较大的材料,如纤维、硬橡胶、塑料等。也可用于加工不锈钢、高强度钢和高温合金等材料。

钴高速钢:

它是一种含钴的超硬高速钢。典型牌号,如W2Mo9Cr4VCo8(简称M42),硬度高,其硬度可达69-70HRC。适用于加工高强度耐热钢、高温合金、钛合金等。材料,M42具有良好的磨削性,适用于制造精密和复杂的工具,但不适合在冲击切削条件下工作。

铝高速钢:

它是一种含铝的超硬高速钢。典型牌号,如W6Mo5Cr4V2Al(简称501),6000C时的高温硬度也达到54HRC,切削效率相当于M42。适用于制造铣刀、钻头、铰刀、齿轮刀具、拉刀等,用于加工合金钢、不锈钢、高强度钢和高温合金等材料。

氮气超硬高速钢:

典型的牌号,如W12M03Cr4V3N,简称(V3N),是含氮超硬高速钢,硬度、强度和韧性与M42相当。它们可以用作含钴高速钢的替代品,用于难加工材料的低速切削和低速高精度加工。

切削刀具的材料根据刀具的类型,工件的材料,机床的能力和机械性能以及切削形式而有所不同。了解差异以及如何选择适合您工具的材料非常重要!

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木工机械的安全和使用

2023-3-17 16:22:31

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机械设计中的齿轮和齿轮传动知识

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