玉环县凯印工具厂
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简析刀具性能、丝锥
发布时间:2014.04.10 新闻来源:玉环县凯印工具厂专业生产拉刀,Broach,花键拉刀,圆拉刀,键槽拉刀 浏览次数:
 

   凯印键槽拉刀了解,使用碳工具钢作为刀具材料时,切削速度只有10m/min左右;20世纪初出现了高速钢刀具材料,切削速度提高到每分钟几十米;30年代出现了硬质合金,切削速度提高到每分钟一百多米至几百米;当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现,使切削速度提高到每分钟一千米以上;被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。

  一、刀具材料应具备的性能

  性能优良的刀具材料,是保证刀具高效工作的基本条件。刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作,应具备如下的基本要求。

  高硬度和高耐磨性

  刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属,这是刀具材料必备的基本要求,现有刀具材料硬度都在60HRC以上。刀具材料越硬,其耐磨性越好,但由于切削条件较复杂,材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。

  足够的强度与冲击韧性

  强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。

  冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力,一般地,硬度越高,冲击韧性越低,材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾,也是刀具材料所应克服的一个关键。

  高耐热性

  耐热性又称红硬性,是衡量刀具材料性能的主要指标。它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。

  良好的工艺性和经济性

  为了便于制造,刀具材料应有良好的工艺性,如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵,但其使用寿命很长,在成批大量生产中,分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要综合考虑。

  二、常用刀具材料

  常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料,目前用得最多的为高速钢和硬质合金。

  高速钢

  高速钢是一种加人了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高合金工具钢,有良好的综合性能。其强度和韧性是现有刀具材料中最高的。高速钢的制造工艺简单,容易刃磨成锋利的切削刃;锻造、热处理变形小,目前在复杂的刀具,如麻花钻、丝锥、拉刀、齿轮刀具和成形刀具制造中,仍占有主要地位。

  高速钢可分为普通高速钢和高性能高速钢。

  普通高速钢,如W18Cr4V广泛用于制造各种复杂刀具。其切削速度一般不太高,切削普通钢料时为40-60m/min。

  高性能高速钢,如W12Cr4V4Mo是在普通高速钢中再增加一些含碳量、含钒量及添加钴、铝等元素冶炼而成的。它的耐用度为普通高速钢的1.5-3倍。

  粉末冶金高速钢是70年代投入市场的一种高速钢,其强度与韧性分别提高30%-40%和80%-90%.耐用度可提高2-3倍。目前我国尚处于试验研究阶段,生产和使用尚少。

  硬质合金

  按GB2075—87(参照采用190标准)可分为P、M、K三类,P类硬质合金主要用于加工长切屑的黑色金属,用蓝色作标志;M类主要用于加工黑色金属和有色金属,用黄色作标志,又称通用硬质合金,K类主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料,用红色作标志。

  P、M、K(后面的阿拉伯数字表示其性能和加工时承受载荷的情况或加工条件。数字愈小,硬度愈高,韧性愈差。

  P类相当于我国原钨钛钻类,主要成分为WC+TiC+Co,代号为YT。

  K类相当于我国原钨钻类,主要成分为WC+Co,代号为YG。

  M类相当于我国原钨钛钽钴类通用合金,主要成分为WC+TiC+TaC(NbC)+Co,代号为YW。

  三、涂层刀具简述

  涂层刀具是近20年出现的一种新型刀具材料,是刀具发展中的一项重要突破,是解决刀具材料中硬度、耐磨与强度、韧性之间矛盾的一个有效措施。涂层刀具是在一些韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上,涂覆一层耐磨性高的难熔化金属化合物而获得的。常用的涂层材料有TiC、TiN和Al2O3等。本世纪70年代初首次在硬质合金基体上涂覆一层碳化钛(TiC)后,把普通硬质合金的切削速度从80m/min提高到180m/min。1976年又出现了碳化钛—氧化铝双涂层硬质合金,把切削速度提高到250m/min。1981年又出现了碳化钛-氧化铝-氮化钴三涂层硬质合金,使切削速度提高到300m/min。

  在高速钢基体上刀具涂层多为TiN,常用物理气相沉积法(PVD法)涂覆,一般用于钻头、丝锥、铣刀、滚刀等复杂刀具上,涂层厚度为几微米,涂层硬度可达80HRC,相当于一般硬质合金的硬度,耐用度可提高2—5倍,切削速度可提高20%-40%。

  硬质合金的涂层是在韧性较好的硬质合金基体上,涂覆一层几微米至十几微米厚的高耐磨、难熔化的金属化合物,一般采用化学气相沉积法(CVD法)。我国株洲硬质合金厂生产的涂层硬质合金的涂层厚度可达9µm,表面硬度可达2500-4200HV。

  目前各工业发达国家对涂层刀具的研究和推广使用方面发展非常迅速。处于领先地位的瑞典,在车削上使用涂层硬质合金刀片已占到70%-80%,在铣削方面已达到50%以上。但是涂层刀具不适宜加工高温合金、钛合金及非金属材料,也不适宜粗加工有夹砂、硬皮的锻铸件。

  四、金刚石刀具

  金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度和导热系数c但由于价格昂贵,加工、焊接都非常困难,除少数特殊用途外(如手表精密零件、光饰件和首饰雕刻等加工),很少作为切削工具应用在工业中。随着高技术和超精密加工日益发展。例如微型机械的微型零件,原子核反应堆及其它高技术领域的各种反射镜、导弹或火箭中的导航陀螺,计算机硬盘芯片、加速器电子枪等超精密零件的加工,单晶大然金刚石能满足上述要求。近年来开发了多种化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气氛钎焊金刚石技术.使天然金刚石刀具的制造过程变得比较简易.因此,在超精密镜面切削的高技术应用领域.天然金刚石起到了重要作用。

  20世纪50年代利用高温高压技术人工合成金刚石粉以后,70年代制造出金刚石基的切削刀具即聚晶金刚石(PCD)。PCD晶粒呈无许许序排列状态.不具方向性,因而硬度均匀。它有很高的硬度和导热性,低的热胀系数。高的弹性模量和较低的摩擦系数,刀刃非常锋利。它可加丁各种有色金属和极耐磨的高性能非金属材料,如铝、铜、镁及其合金、硬质合金、纤维增塑材料、金属基复合材料、木材复合材料等。

  三种主要金刚石刀具材料——PCD、CVD厚膜和人工合成单晶金刚石各自的性能特点为:PCD焊接性、机械磨削性和断裂韧性最高,抗磨损性和刃口质量居中,抗腐蚀性最差。CVD厚膜抗腐蚀性最好,机械磨削性、刃口质量和断裂韧性和抗磨损性居中,可焊接性差,人工合成单晶金刚石刃口质量、抗磨损性和抗腐蚀性最好,焊接性、机械磨削性和断裂韧性最差。

  金刚石刀具是目前高速切削(2500~5000m/min)铝合金较理想的刀具材料,但由于碳对铁的亲和作用,特别是在高温下,金刚石能与铁发生化学反应,因此它不宜于切削铁及其合金工件。

  五、立方氮化硼

  立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料。它是20世纪50年代末用制造金刚石相似的方法合成的第二种超硬材料——CBN微粉。由于CBN的烧结性能很差,直至70年代才制成立方氮化硼结块(聚晶立方氮化硼PCBN),它是由CBN微粉与少量粘结相(Co、Ni或TiN、TiC或Al2O3)在高温高压下烧结而成。CBN是氮化硼的致密相,有很高的硬度(仅次于金刚石)和耐热性(1300、1500度),优良的化学稳定件(远优于金刚石)和导热性,低的摩擦系数。PCBN与Fe族元素亲和性很低,所以它是高速切削黑色金属较理想的刀具材料。

   凯印键槽拉刀了解,一种加工内螺纹的刀具,沿轴向开有沟槽。也叫螺丝攻。丝锥根据其形状分为直槽丝锥, 螺旋槽丝锥和螺尖丝锥。直槽丝锥加工容易,精度略低,产量 较大。一般用于普通车床,钻床及攻丝机的螺纹加工用,切削速度较慢。螺旋槽丝锥多用于数控加工中心钻盲孔用,加工速度较快,精度高,排屑较好、对中性好。螺尖丝锥前部有容削槽,用于通孔的加工。现在的工具厂提供的丝锥大都是涂层丝锥,较未涂层丝锥的使用寿命和切削性能都有很大的提高。

机用和手用丝锥是切制普通螺纹的标准丝锥。中国习惯上把制造精度较高的高速钢磨牙丝锥称为机用丝锥,把碳素工具钢或合金工具钢的滚牙(或切牙)丝锥称为手用丝锥,实际上两者的结构和工作原理基本相同。通常,丝锥由工作部分和柄部构成。工作部分又分切削部分和校准部分,前者磨有切削锥,担负切削工作,后者用以校准螺纹的尺寸和形状。

用途:供加工螺母或其他机件上的普通内螺纹用(即攻丝).机用丝锥通常是指高速钢磨牙丝锥,适用于在机床上攻丝;手用丝锥是指碳素工具钢或合金工具钢滚牙(或切牙)丝锥,适用于手工攻丝。

丝锥是加工各种中、小尺寸内螺纹的刀具,它结构简单,使用方便,既可手工操作,也可以在机床上工作,在生产中应用得非常广泛。

对于小尺寸的内螺纹来说,丝维几乎是唯一的加工刀具。丝维的种类有:手用丝维、机用丝锥、螺母丝锥、挤压丝锥等。

特点

丝锥通常分单支或成组的。中小规格的通孔螺纹可用单支丝锥一次攻成。当加工盲孔或大尺寸螺孔时常用成组丝锥,即用 2支以上的丝锥依次完成一个螺孔的加工。成组丝锥有等径和不等径两种设计。等径设计的丝锥,各支仅切削锥长度不同;不等径设计的丝锥,各支螺纹尺寸均不相同,只有最后一支才具有完整的齿形。不等径设计的丝锥切削负荷分配合理,加工质量高,但制造成本也高。梯形螺纹丝锥常采用不等径设计。

新型结构

为了提高丝锥的切削效率、改善容屑和排屑状况,减少崩齿和折断,现代丝锥有多种新型结构。①螺尖丝锥:切削部分磨有斜槽,形成负的刃倾角(见刀具),切削时切屑向前排出,适于加工通孔。②螺旋槽丝锥:容屑槽为螺旋形,在加工盲孔右旋螺纹时,丝锥要制出右螺旋容屑槽,使切屑向前排出,不刮伤螺纹。③无槽挤压丝锥:靠挤压孔壁时金属的塑性变形形成螺纹,主要用于加工铝合金、铜等塑性材料,也可加工低碳钢和不锈钢。丝锥前端的挤压锥部是锥形螺纹。为了减少摩擦、降低挤压力,丝锥断面做成多边形。挤压丝锥强度高,特别适于加工直径在6毫米以下的小规格螺孔。 ④跳牙丝锥:沿刀齿螺旋线方向相间磨去一齿,因而增大了切屑厚度,有利于断屑和排屑,用于加工不锈钢等工件。⑤内排屑丝锥:切屑从丝锥的内孔中排出,用于加工大规格螺孔。⑥自动收缩丝锥:攻丝完毕后丝锥刀齿能自动向内收缩,以便快速退出。⑦拉削丝锥:是一把刀齿分布在螺旋线上的拉刀,常用于加工梯形和方牙螺纹。⑧硬质合金丝锥:主要用于加工铸铁和有色金属,切削效率和刀具寿命较高。

丝锥分类

挤压丝锥

挤压丝锥是利用金属塑性变形原理而加工内螺纹的一种新型螺纹刀具,挤压丝锥挤压内螺纹是无屑加工工艺,特别适用于强度较低、塑性较好的铜合金和铝合金,也可用于不锈钢和低碳钢等硬度低、塑性大的材料攻丝,寿命长。用挤压丝锥挤出的螺纹表面光洁度高,螺纹的金属纤维不断裂,并在表面形成一层冷硬层,可提高螺纹的强度和耐磨性。它从根本上解决了攻丝的排屑困难问题,因无屑,更有利于螺纹的装配。

多用途丝锥旋制器

一种用于攻制内螺纹和替代旋具的多用途丝锥旋器,包括夹持丝锥或其它工具头的夹头部分、传动部分及换挡部分,通过控制齿片的起落,达到换挡,使实用新型的多用途旋制器既可以顺时旋转,又可逆时旋转而轴套不连动,连续不间断地工作。因此不仅稳定性好,工作效率高,而且使用范围广,可在任意工作点工作。

 
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