數控刀具材料的合理選擇
“工欲善其事，必先利其器”這句中國名言已成為國內外的共識。因此，合理選用刀具材料是成功進行數控加工的關鍵。毎一品種的刀具材料都有其最佳加工對象，也即存在切削刀具材料與加工對象的合理匹配問題。切削刀具材料與加工對象的匹配主要指二者的力學性能、物理性能和化學性能相匹配，以獲得最長的刀具壽命和最大的切削加工生產率。表1-刀具材料性能上表是比較常見的刀具材料性能（可以查加工手冊）
下面我們從兩個方面探討下如何選用刀具材料
一、按加工對象的力學性能來選擇切削刀具材料
加工對象的力學性能是指加工對象在加工時所體現出來的強度、硬度和韌性等。具有不同力學性能的刀具材料所適合加工的工件材料有所不同。刀具材料的硬度大小順序為：金剛石刀具>立方氮化硼刀具>陶瓷刀具>硬質合金>高速鋼。刀具材料的抗彎強度大小順序為：高速鋼>硬質合金>陶瓷刀具>金剛石刀具和立方氮化硼刀具。刀具材料的斷裂韌度大小順序為：高速鋼>硬質合金>立方氮化硼、金剛石和陶瓷刀具。高硬度的工件材料，必須用高硬度的刀具來加工，如立方氮化硼刀具和陶瓷刀具能勝任淬硬鋼、軸承鋼、高速鋼、工具鋼和冷硬鑄鐵等的高速精車加工，可實現“以車代磨”；而低硬度的高速鋼刀具不能用來加工淬硬鋼和冷硬鑄鐵等高硬度材料。刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高，其耐磨性就越好。硬質合金中含鈷量增多時，其強度和韌性增加，硬度降低，適合于粗加工；含鈷量減少時，其硬度及耐磨性增加，適合于精加工。但普通硬質合金刀具只適合于在較低的切削速度范圍內切削加工。在眾多的刀具材料中其中陶瓷刀具具有優良的高溫力學性能，其在高溫切削中其切削速度可比硬質合金提高2-10倍。二、按加工對象的物理性能來選擇切削刀具材料加工對象的物理性能是指加工對象在加工時所體現出來的熔點、彈性模量、導熱系數、熱膨脹系數、抗熱沖擊性能等物理性能。刀縣材料不同其所具有的物理性能是不同的，如高速鋼具有高導熱和低熔點的性能，陶瓷刀具具有高熔點和低熱脹的性能，金剛石具有高導熱和低熱脹的性能，不同物理性能的刀縣所適合加工的工件材料有所不同。例如加工熱導性差的工件時，應采用導熱較好的刀具材料，以使切削熱得以迅速傳出去而降低切削溫度。金剛石的導熱系數為硬質合金的1.5~9倍，為銅的2~6倍。由于導熱系數及熱擴散率高，切削熱窨易散出，故刀具切削部分溫度低。金剛石的熱膨脹系數比硬質合金小幾倍，約為高速鋼的1/10。因此，金剛石的刀具不會產生很大的熱變形，這對尺寸精度要求很高的精密加工刀具來說尤為重要。立方氮化硼的導熱性雖然不如金剛石高，但卻大大高于高速鋼和硬質合金。隨著切削溫度的提高，立方氮化硼刀具的導熱系逐漸增加，可導致刀尖處切削溫度降低，減少刀具的擴散磨損并有利于高速精加工時工件精度的提高。立方氮化硼的耐熱性可達到1300~1500℃，比金剛石的耐熱性幾乎高1倍。除了以上兩個因素外，還需要考慮化學性能，如刀具材料和工件材料間會不會發生化學反應，如果會產生反應的話會加速刀具磨損。一般而言，PCBN，陶瓷刀具、涂層硬質合金及TiCN基硬質合金刀具適合于鋼鐵等黑色金屬的數控加工：而PCD刀具適合于對AL、Mg、Cu等有色金屬材料及其合金和非金屬材料的加工。這是常見的刀具材料適合加工的工件材料，不常見的可以查切削手冊查詢。表2-各種刀具適合加工的材料今天就分享到這里，歡迎留言討論，不足之處，敬請指正。每日編輯不易，若你還滿意，可以點右下角的“在看”支持小編，或放到圈子里，感激不盡更多材料及技術問題請咨詢 張經理：13952444299 (微信同號)
