根據涂層方法不同,涂層刀具可分為化學氣相沉積(CVD)涂層刀具和物理氣相沉積(PVD)涂層刀具。涂層硬質合金刀具一般采用化學氣相沉積法,沉積溫度在1000℃左右。涂層高速刀具一般采用物理氣相沉積法,沉積溫度在500℃左右;
根據涂層刀具基體材料的不同,涂層刀具可分為硬質合金涂層刀具、高速鋼涂層刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金剛石和立方氮化硼)上的涂層刀具等。
根據涂層材料的性質,涂層刀具又可分為兩大類,即“硬”涂層刀具和 ‘軟”涂層刀具。“硬”涂層刀具追求的主要目標是高的硬度和耐磨性,其主要優點是硬度高、耐磨性能好,典型的是TiC和TiN涂層。“軟”涂層刀具追求的目標是低摩擦系數,也稱為自潤滑刀具,它與工件材料的摩擦系數很低,只有0.1左右,可減小粘接,減輕摩擦,降低切削力和切削溫度。
近開發了納米涂層 (Nanoeoating)刀具。這種涂層刀具可采用多種涂層材料的不同組合 (如金屬/金屬、金屬/陶瓷、陶瓷/陶瓷等),以滿足不同的功能和性能要求。設計合理的納米涂層可使刀具材料具有優異的減摩抗磨功能和自潤滑性能,適合于高速干切削。
硬質合金刀具的種類
按主要化學成分區分,硬質合金可分為碳化鎢基硬質合金和碳(氮)化鈦(TiC(N))基硬質合金。
碳化鎢基硬質合金包括鎢鈷類(YG)、鎢鈷鈦類(YT)、添加稀有碳化物類(YW)三類,它們各有優缺點,主要成分為碳化鎢 (WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)、碳化鈮(NbC)等,常用的金屬粘接相是Co。
碳(氮)化鈦基硬質合金是以TiC為主要成分(有些加入了其他碳化物或氮化物)的硬質合金,常用的金屬粘接相是Mo和Ni。
ISO(國際標準化組織)將切削用硬質合金分為三類:K類,包括Kl0~K40,相當于我國的YG類(主要成分為WC.Co)。
P類,包括P01~P50,相當于我國的YT類(主要成分為WC.TiC.Co)。M類,包括M10~M40,相當于我國的YW類(主要成分為WC-TiC-TaC(NbC)-Co)。各個牌號分別以01~50之間的數字表示從高硬度到韌性之間的一系列合金。
硬質合金刀具在采用合金工具鋼時,刀具的切削速度提高到約8米/分,采用高速鋼時,又提高兩倍以上,到采用硬質合金時,又比用高速鋼提高兩倍以上,切削加工出的工件表面質量和尺寸精度也大大提高。
由于高速鋼和硬質合金的價格比較昂貴,刀具出現焊接和機械夾固式結構。1949~1950年間,美國開始在車刀上采用可轉位刀片,不久即應用在銑刀和其他刀具上。1972年,美國通用電氣公司生產了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。
1969年,瑞典山特維克鋼廠取得用化學氣相沉積法,生產碳化鈦涂層硬質合金刀片的。1972年,美國的邦沙和拉古蘭發展了物理氣相沉積法,在硬質合金刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質層。表面涂層方法把基體材料的高強度和韌性,與表層的高硬度和耐磨性結合起來,從而使這種復合材料具有更好的切削性能。
刀具按工件加工表面的形式可分為五類。加工各種外表面的刀具,包括車刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等;孔加工刀具,包括鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀和內表面拉刀等;螺紋加工工具,包括絲錐、板牙、自動開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等;齒輪加工刀具,包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等;切斷刀具,包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銑刀等等。此外,還有組合刀具。
按切削運動方式和相應的刀刃形狀,刀具又可分為三類。通用刀具,如車刀、刨刀、銑刀(不包括成形的車刀、成形刨刀和成形銑刀)、鏜刀、鉆頭、擴孔鉆、鉸刀和鋸等;成形刀具,這類刀具的刀刃具有與被加工工件斷面相同或接近相同的形狀,如成形車刀、成形刨刀、成形銑刀、拉刀、圓錐鉸刀和各種螺紋加工刀具等;展成刀具是用展成法加工齒輪的齒面或類似的工件,如滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪刨刀和錐齒輪銑刀盤等。
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