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机械刀片的发展史和应用性能

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机械刀片的发展史和应用性能

发布日期:2019-11-02 作者: 点击:

      为从毛坯上切除切屑,刀片需承受巨大的负荷,被切除的切屑从刀片前刀面飞速地滑出,它在与刀片的相对运动中,产生剧烈的摩擦面形成高温,故刀片材料不但要耐磨,而且要耐高温,在高温下保持硬度。所以切削此类材料应选用含TiC+TaC比例较多的P类硬质合金。当今为提高切削效益;切削速度;进给速度愈来愈高,P类硬质合金刀片不能胜任。

      在上世纪中叶,人们开发了在P类硬质刀片上再沉积一层高硬度的膜,称之为涂层(coating)。涂层厚度仅约为刀片厚度的0.2%,就可以大大地提高刀片寿命,且能适应更高的切削速度。这几十年来涂层技术也在不断地发展,如由单层发展到多层甚至纳米多层;厚度也由几μm增至十几μm,甚至更多,涂层材料种类性能及沉积技术也越来越先进;作为基体材料的硬质合金也由单一各向同性发展到适应加工要求的具倾斜性能的结构等。


机械刀片


1、高的硬度和耐磨性

      硬度是机械刀片材料应具备的基本特性。机械刀片要从工件上切下切屑,其硬度必须比工件材料的硬度大。 切削金属所用机械刀片的切削刃硬度,一般都在60HRC以上。耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说,机械刀片 材料的硬度越高,其耐磨性就越好。组织中的硬质点(碳化物、氮化物等)的硬度越高,数量越多,颗粒越小,分 布越均匀,则耐磨性越好。耐磨性还与材料的化学成分、强度、显微组织及摩擦区的温度有关。可用公式表示材 料的耐磨性WR: WR=KICO.5E-0.8H1.43式中:日一一材料硬度(GPa)e硬度愈高,耐磨性愈好。

2、足够的强度和韧性

      要使机械刀片在承受很大压力,以及在切削过程经常出现的冲击和振动条件下工作,而不产生崩刃和折断,机 械刀片材料就必须具有足够的强度和韧性。

3、高的耐热性(热稳定性)

      耐热性是衡量机械刀片材料切削性能的主要标志。它是指机械刀片材料在高温条件下保持一定的硬度、耐磨性 、强度和韧性的性能。

      机械刀片材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及良好的抗粘结和抗扩散的能力,即担卫艺材料应具有良好的 化学稳定性。

4、良好的热物理性能和耐热冲击性能

      机械刀片材料的导热性愈好,切削热愈容易从切削区散走,有利于降低切削温度。

      机械刀片在断续切削或使用切削液时,常常受到很大的热冲击(温度变化剧烈),因而机械刀片内部会产生裂纹 而导致断裂。机械刀片材料抵抗热冲击的能力可用耐热冲击系数只表示,R的定义是为:R=入ab(1-u)/Ea

式中:入一一导热系数;

ab一一抗拉强度;

目一一宁白松比;

E一一弹性模量;

a一一热膨胀系数。

      导热系数大,使热量容易散走,降低机械刀片表面的温度梯度;热膨胀系数小,可减少热变形;弹性模量小,可 以降低因热变形而产生的交变应力的幅度;有利于材料耐热冲击性能的提高。耐热冲击性能好的机械刀片材料,在 切削加工时可以使用切削液。

5、良好的工艺性能

      为了便于机械刀片的制造,要求机械刀片材料具有良好的工艺性能,如锻造性能、热处理性能、高温塑性变 形性能、磨削加工性能等。

6、经济性

      经济性是机械刀片材料的重要指标之一,优质机械刀片材料虽然单件机械刀片成本很高,但因其使用寿命长, 分摊到每个零件的成本则不一定很高。因此在选用机械刀片材料时要综合考虑其经济效果


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