① 高硬度:硬質(zhì)合金刀具是由硬度和熔點(diǎn)很高的碳化物(稱硬質(zhì)相)和金屬粘結(jié)劑(稱粘接相)經(jīng)粉末冶金方法而制成的,其硬度達(dá)89~93HRA,遠(yuǎn)高于高速鋼,在5400C時,硬度仍可達(dá)82~87HRA,與高速鋼常溫時硬度(83~86HRA)相同。硬質(zhì)合金的硬度值隨碳化物的性質(zhì)、數(shù)量、粒度和金屬粘接相的含量而變化,一般隨粘接金屬相含量的增多而降低。在粘接相含量相同時,YT類合金的硬度高于YG類合金,添加TaC(NbC)的合金具有較高的高溫硬度。
② 抗彎強(qiáng)度和韌性:常用硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度在900~1500MPa范圍內(nèi)。金屬粘接相含量越高,則抗彎強(qiáng)度也就越高。當(dāng)粘接劑含量相同時,YG類(WC-Co)合金的強(qiáng)度高于YT類(WC-TiC-Co)合金,并隨著TiC含量的增加,強(qiáng)度降低。硬質(zhì)合金是脆性材料,常溫下其沖擊韌度僅為高速鋼的1/30~1/8。
具有不同物理性能的機(jī)械刀具,如,高導(dǎo)熱和低熔點(diǎn)的高速鋼、高熔點(diǎn)和低熱脹的ceramic刀具、高導(dǎo)熱和低熱脹的金剛石刀具等,所適合加工的工件材料有所不同。加工導(dǎo)熱性差的工件時,應(yīng)采用導(dǎo)熱較好的刀具材料,以使切削熱得以迅速傳出而降低切削溫度。金剛石由于導(dǎo)熱系數(shù)及熱擴(kuò)散率高,切削熱容易散出,不會產(chǎn)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。
① 各種刀具材料的耐熱溫度:金剛石刀具為700~8000C、PCBN刀具為13000~15000C、ceramic刀具為1100~12000C、TiC(N)基硬質(zhì)合金為900~11000C、WC基超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金為800~9000C、HSS為600~7000C。
② 各種刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)順序:PCD>PCBN>WC基硬質(zhì)合金>TiC(N)基硬質(zhì)合金>HSS>Si3N4基陶瓷>A1203基陶瓷。
③ 各種刀具材料的熱脹系數(shù)大小順序為:HSS>WC基硬質(zhì)合金>TiC(N)> A1203基陶瓷>PCBN>Si3N4基陶瓷>PCD。
④ 各種刀具材料的抗熱震性大小順序為:HSS>WC基硬質(zhì)合金>Si3N4基陶瓷>PCBN>PCD>TiC(N)基硬質(zhì)合金>A1203基陶瓷。
機(jī)械刀具在拉削和鉸削加工中的應(yīng)用
在拉削加工中,一般采用復(fù)合式漸開線跳齒內(nèi)孔超硬材料拉刀加工工件孔,其優(yōu)點(diǎn)主要有兩點(diǎn):其一是花鍵刃開側(cè)隙的刀齒結(jié)構(gòu)和合理的跳齒排布方式, 保證了拉刀的制造質(zhì)量,而且其制造工藝不復(fù)雜,成本與普通的復(fù)合式漸開線拉刀相比也沒有太多差別。其二是這種加工方式保證了工件內(nèi)孔各形面間的同軸度,在后續(xù)加工工序中,可以統(tǒng)一選用小徑圓面為定位基準(zhǔn), 從而使得后序檢驗心軸和定位心軸的制作簡化了許多,同時也保證了各加工表面的位置精度。
在硬鑄件小孔或淬硬鋼的鉸削加工中,PCBN 電鍍鉸刀應(yīng)用十分廣泛。這類鉸刀以9CrSi 或42HRC 的45# 鋼作為基體,具有切削和前后導(dǎo)向部分。其基體設(shè)計要十分合理,且制造精度要求很高,切削部分要比前導(dǎo)向部分大0.04mm,工件孔深要小于切削區(qū)長度,切削區(qū)長度要比后導(dǎo)向長度略小。例如,某工廠加工直徑大約為12mm 的淬火鋼工件, 其硬度為45HRC,底部尺寸大約為12mm,加工要求孔的圓柱度為0.005mm,表面粗糙度為0.2μm。這個時候一般選用的是一組5 把電鍍CBN 鉸刀來進(jìn)行加工。有些發(fā)動機(jī)制造廠用PCBN 或PCD 電鍍鉸刀珩鉸汽缸體的主軸承孔來代替珩磨,這種做法使工作效率提高了數(shù)倍,且加工成品質(zhì)量穩(wěn)定。
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