刀具材料
刀具的品质取决于刀具的材料(基材)、几何形状和涂层。如果刀具的基材选择不当,即使是选用世界上最好的设计和涂层也发挥不出其功效。基材质量最显著的指标就是晶粒度。一般而言,晶粒度越小的刀具越适合用于高速加工场合。对于高速加工,推荐使用0.5μm或更小的晶粒度。
即便是晶粒度相当也还会存在一些其他的因素影响刀具的品质,这些因素就是硬度和横向断裂强度。对于给定的基材,硬度和横向断裂强度会受到钴含量的影响。以往为提高硬质合金的韧性,通常是增加co的含量,所会出的代价则是硬度的降低。现在,这种情况可通过细化晶粒得到补偿,并使硬质合金的抗弯强度得到提高,已达到并超过普通hss钢的抗弯强度,从而使超细颗粒硬质合金受到青睐。人们正在逐渐改变p类硬质合金适切钢,而k类硬质合金只适合加工铸铁和铝等有色金属的选材习惯。细晶粒硬质合金的另一优点是刀具的刃口锋利,尤其适用于高速切削粘而韧的材料。
硬质合金刀具材料的发展主要是对细晶粒(1~0.5)和超细晶粒(<0.5)硬质合金材料及整体硬质合金刀具的开发,使硬质合金的抗弯强度得到大大提高,可替代高速钢制造小规格钻头、立铣刀和丝锥等量大面广的通用刀具,其切削速度和刀具寿命也远远超过了高速钢。
刀具的几何形状
高速加工技术仍然是相对较新的概念。促进这些新兴加工方式所需的技术不过才出现了六七年而已。通过对市场进行的调查显示,10~15年前为传统加工方式而制造的刀具很明显已无法与新技术良好地机床进行配合。
高速加工往往需要更大的切削力,会产生更多的热量,所以需要对切削的几何形状进行专门设计。机床技术与切削刀具技术一直都是携手并进的。高速切削技术不只是切削速度的提高,它的发展主要取决刀具技术(包括刀具材料、涂层刀具结构、刀柄和装夹系统、刃磨与动平衡、检测和监控系统)和高速机床技术(包括电主轴、直线电机进给系统、数控与伺服系统、轴承及润滑、刀库等)的进步,而刀具与机床的正确选用常起着决定性的作用。