硬质合金范文10篇

硬质合金范文篇1

关键词：硬质合金；生产过程；教学设计

硬质合金被称为“工业牙齿”，广泛应用于机械、汽车、电子等多个领域[1]。中国是世界硬质合金第一生产大国，株洲集聚了株硬集团等100多家企业，是全国最大的硬质合金生产基地[2，3]。章士麒等[4]人认为我国硬质合金行业高学位、高技能人才所占比例很低，这远远达不到中国硬质合金行业高速发展对高端人才的需求。高职院校肩负着高技能型人才培养的重任，实施项目化教学，对学生成为具有从事本专业实际工作的综合职业能力的高技能型人才起着重大推进的作用[5]。本文基于硬质合金生产工作过程，设计教学项目，将工作过程转化为学习项目，使学生做中学、学中做，“教学做”一体化。

1设计理念与思路

《硬质合金生产原理》是基于《粉末冶金原理》课程开设之后的一门重要的金属材料与热处理技术专业方向课，它以硬质合金生产企业实际工作岗位的需求为目标，以职业能力培养为重点，同时兼顾后续硬质合金企业顶岗实习、毕业设计的学习需要。如图1所示，对接株洲某公司WC-Co类硬质合金典型的生产工艺流程，将《硬质合金生产原理》课程设计为5个学习性项目（原辅材料的准备、混合料的生产、压制成型、压坯烧结、硬质合金性能检测）作为教学内容的载体，打破原有课程体系，对原课程内容进行取舍与序化，突出应用能力和综合技能的培养，构建基于硬质合金生产过程的理实一体化课程设计。

2教学目标设计

模拟株洲某公司WC-Co类硬质合金生产岗位的生产环境，使本专业学生即“准员工”对硬质合金生产过程有一个全面的认识，要求学生能够按照硬质合金生产岗位职责、工艺流程，操作规程完成硬质合金技术条件控制与岗位操作，生产出合格的产品。有鉴于此，本课程教学目标设计如下。2.1知识目标。理解现代硬质合金生产基本知识、基本理论以及质量控制方法；掌握现代硬质合金生产工艺流程和工艺参数；掌握现代硬质合金生产设备操作方法、注意事项及常见故障处理方法；掌握原料粉末及合金性能的质量检测方法。2.2能力目标。能运用现代硬质合金生产工艺流程，正确操作生产设备，生产硬质合金合格品；能根据客户需求选择牌号，并根据牌号和型号选择合适的生产工艺和设备；能进行硬质合金基本性能检测操作；能处理硬质合金生产设备常见故障及日常维护保养工作。2.3素质目标。具有理论联系实际、学以致用的创新意识/精神；养成敬业、诚信、团结协作的工作作风和职业道德；强化安全生产和质量管理意识，遵守实验室规定，爱护实验室器材设备，具有公德心；具备一定的写作能力、语言表达能力和沟通能力。

3教学内容设计

对接课程教学目标设计，将《硬质合金生产原理》原有相关知识打碎后按项目重组而成，项目的选取是根据目前株洲某公司WC-Co类硬质合金典型的生产工艺流程并结合学校具体的实训设备条件综合考虑而成。如表1所示：将《硬质合金生产原理》教学内容设计为原辅材料的准备、混合料的生产、压制成型、压坯烧结、硬质合金性能检测等5个项目，每个项目按其具体工作流程细化后划分为多个能力训练子项目。进一步地，每个子项目又可细分为2个~3个能力训练任务，并按照告知（教学内容、目的）、任务引入、操练、归纳总结、拓展等步骤完成各个训练任务。所有理论知识传授贯穿在任务完成过程中，在实践中引出并进行反复加强与训练。项目化教学课时为54学时，剩余4学时用于复习和考试。

4教学考核设计

实施项目化教学后，只有建立科学的考核评价方法，才能真实、客观地考核评价学生的学习效果，才能保证项目化教学的实施效果达到预期目标[6]。为更好地评估项目化教学效果，《硬质合金生产原理》教学考核设计如表2所示：主要包括平时表现（30%）、项目考核（50%）和期末考试成绩（20%）三个部分，总分值100分。其中平时成绩包括出勤、课堂表现、作业完成情况；项目考核成绩以WC-Co类硬质合金典型的工作过程为主线，从职业操守、工艺流程与设备、实践操作、是否积极参与讨论、是否勇于提出问题、实训报告等方面对学生进行考核评价；期末考试为闭卷考试，其中混合料的生产、压制成型和压坯烧结方面的试题占70%左右，既有选择、填空、问答等客观题，也有硬质合金生产质量管控等主观题。平时成绩侧重于考核学生的学习态度和自律力，项目考核重点考察学生的实践操作、学习能力及职业素养，期末考试更侧重于理论知识的考核及学生的分析能力。

5成效与改进方向

硬质合金范文篇2

采用硬质合金工模具(包括塑性成形模具和切削加工的刀具)加工金属制品是提高模具使用寿命的主要途径。目前，硬质合金模具和刀具已在生产中广泛应用，并取得明显的效果，例如用于纯铝和紫铜冷挤压的硬质合金模具寿命已达到200万次，用于钢零件挤压的硬质合金模具寿命也达到10万次以上。用于多工位级进模的硬质合金冲裁凸凹模寿命一般可达1亿次，最高可达3亿次。用于铝合金切削加工的刀具耐用度可达180～200分钟(以已加工表面粗糙度达到Ra0.63&mirco;m作为刀具失效标准)。为了深入了解硬质合金的磨损特性及其与加工对象和加工条件的关系，充分发挥硬质合金工模具的抗磨损性能，本文针对硬质合金刀具的扩散磨损机理，通过实验进行研究。

2硬质合金工模具的扩散磨损机理

硬质合金工模具加工金属制品时，会发生摩擦磨损、粘结磨损、边界磨损、相变磨损、扩散磨损等各种磨损。扩散磨损就是工件在加工过程中，工模具与工件表面在高温或高压下，相互紧密贴合，并发生相互吸引和粘着，致使工模具与工件表面的材料发生相互扩散，造成表面合金元素的贫化或富化，导致工模具表面与基体的成分发生差异，弱化了工模具表面的抗磨损性能，加快了磨损速度，从而降低了工模具寿命。具体对硬质合金而言，则是硬质合金中的粘结相原子向工件材料扩散，硬质碳化物部分分解并扩散到工件表面，使硬质合金材料表层产生更多微孔，粘结强度降低。同时，工件材料中的原子(例如铝质工件中的铝原子)扩散到工模具表层，改变了工模具表面层的物理机械性能，从而导致工模具表层材料的剥落，加速工模具的磨损。

3试验条件

为了研究硬质合金刀具的扩散磨损机理，进行了硬质合金刀具切削铝质工件的实验。选用湖南省株洲硬质合金厂生产的4种牌号硬质合金刀片。1号刀片YD05和2号刀片YM051是以钴为粘结相并添加一些其他硬质碳化物或氧化物的WC—C0系列超细晶粒硬质合金；3号刀片YN05和4号刀片YN10则是以镍为粘结相并添加部分碳化钨和稀土元素碳化物(TaC，NbC等)的碳化钛(TiC)基硬质合金(各刀片的几何角度见表1)。在HY—025型高精度专用车床上进行高速薄切削铝合金(LY12R)试验。试验中采用干切削，取进给量f=0.1mm/s，切削厚度aP=0.1mm，1～3号刀片的切削速度为300m/min，4号刀片的切削速度为200m/min，并以已加工表面粗糙度Ra=0.63µm作为刀具失效的标准，测定了各刀片的耐用度(即从开始削到刀具失效的时间)，详见表1。

表1不同切削条件的刀具耐用度

刀片号前角(°)主后角(°)副后角(°)主偏角(°)副偏角(°)刃倾角(°)切削时间(min)耐用度(min)1766155021514021086455045512037661050874549657508040

试验所用工件材料为铝合金LY12R，即铝与铜、镁、锰的合金，其化学成份详见表2。

表2工件材料LY12R的化学成份(%)

元素铜镁锰杂质铝质量分数3.8～4.91.2～1.30.3～0.9<1.591.4～93.2

4试验结果

在检查已加工表面粗糙度，证实所用刀具失效后，仔细清洗了各刀面的污物或粘屑，利用扫描电子显微镜检查了其主后刀面的化学成份，详见表3。

表3刀具切削前后主后刀面的化学成份

质量百分数w

与原子数百分数x刀片号1234切削前切削后切削前切削后切削前切削后切削前切削后w(Al)03.02012.3006.09013.51x(Al)016.41045.25020.51026.40w(Mg)00000000.92

x(Mg)00000001.99w(Cu)0000.850000

x(Cu)0001.330000w(Co)3.462.642.623.760.842.070.170.10x(Co)12.946.567.46.341.073.100.210.09w(Ni)0.550.360.1708.371.7813.368.33x(Ni)1.530.890.4608.422.7514.147.48w(Ta)0000.371.051.480.107.73x(Ta)0000.201.510.740.252.25w(W)95.2692.2794.9481.2818.3066.9527.8017.93x(W)84.1073.4584.9743.895.6433.119.405.14w(Nb)0.631.710.1501.141.5000x(Nb)1.102.690.2700.691.4600w(Ti)0.1002.121.4469.9420.1458.5751.48x(Ti)0.3306.882.9982.6638.2376.0056.65

根据表3中刀片切削前后刀具主后刀面化学成份含量的变化，可按下式计算出各刀片在切削后刀具主后刀面各化学成份的原子扩散量，计算结果详见表4。

式中：a1——切削后刀具主后刀面的原子扩散量(%)

x1——切削后刀具主后刀面的原子数百分数

x2——切削后刀具主后刀面的原子数百分数

表4刀具扩散磨损中扩散元素的原子扩散量(%)

刀片号扩散元素钴镍钛钽钨铌149.3041.83100.00012.660214.44100.0056.54048.35100.003067.3453.7550.9900

5结果的讨论

从表3可以看出，硬质合金刀具切削铝合金后，各刀片主后刀面的铝含量重量百分比达到3%以上，铝原子数量百分比达16%以上，而刀具材料中的钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、铌(Nb)等含量都有所降低，因此，完全可以肯定刀具材料与工件的化学元素发生了相互扩散，因而造成刀具与切屑粘结层性能和刀具材料性能的改变，使刀具发生扩散磨损。

从表3还可以看出，铝(Al)原子与镁(Mg)原子相比，工件材料中铝(Al)原子向刀具扩散较严重，镁(Mg)原子向刀具扩散较少。而刀具材料向工件扩散的化学元素则随刀具材料的不同而稍有不同，YD05刀具向工件扩散的是钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)等四种原子，YM051刀具是钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)、铌(Nb)等五种原子，YN05刀具是镍(Ni)、钛(Ti)、钽(Ta)等三种原子，YN10刀具是钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)等四种原子。从表4可以看出，四种刀具材料在扩散磨损过程中刀具中各种原子扩散量也各不相同。

超细粒硬质合金YD05、YM051是以钴(Co)为粘结相并添加一些其他硬质碳化物或氧化物的WC—CO系列硬质合金；YN05、YN10则是以镍(Ni)为粘结相并添加部分碳化钨(WC)和稀土元素碳化物(TaC、NbC等)的碳化钛(TiC)基硬质合金。从表4可以看出，刀具失效后，刀具材料中的粘结相及主要成份元素的原子扩散量较大，YD05刀片的钴(Co)原子扩散量为49.30%，钨(W)原子扩散量为12.66%；YM051刀片的钴(Co)原子扩散量为14.44%，钨(W)原子扩散量为48.35%；YN05刀片的镍(Ni)原子扩散量为67.34%，钛(Ti)原子扩散量为53.75%；YN10刀片的镍(Ni)原子扩散量为47.10%，钛(Ti)原子扩散量为25.46%。由于硬质合金是一种通过粘结相粘结硬度高、强度高的碳化物(WC，TiC等)，采用粉未冶金方法制造而成的，其中粘结相对硬质合金刀具的硬度和强度有很大影响。

6结论

硬质合金范文篇3

的钨产业目前有规模以上企业5家，即钨业有限公司、钨业有限公司、矿业有限公司、钨矿、钨业有限公司。主要产品仍为钨精矿和APT。2011年预计完成工业增加值3.8亿元，主营业务收入15亿元，利税1.4亿元。另外，还有从事钨的贸易企业5户。

二、发展目标

力争到2016年实现主营业务收入50亿元，工业增加值达到12.5亿元，利税总额4亿元，三项指标年均增长25%以上。

三、发展定位

以现有钨企业为基础，加大——黄沙地区钨矿资源勘查力度，积极推动建立国家、省、市、县和企业联动的钨储备体系，加快企业重组，重点发展多种晶形（单晶、复晶、球型等）和超细APT、超细粒、碳化钨粉、纳米和超粗级钨粉等产品；在控制钨精矿生产总量和钨冶炼产品能力的基础上，以发展硬质合金及刀钻具为核心，重点发展超细和纳米硬质合金、功能梯度硬质合金、硬面材料、特种钨丝、钨基复合材料、钨基高相对密度合金、高纯异型钨材、添加稀土的钨系列材料及其他特大特异型钨制品。

四、发展重点

重点引导和发展生产氧化钨、钨粉、钼粉、碳化钨粉、混合料、硬质合金、钨材等钨深加工产品。在构建“钨业研发及教育培训—钨品加工—硬质合金和钨材生产—钨业机械及模具生产—钨产品销售与物流”产业链的战略进程中，抓住机遇，重点发展方向有：①生产超细钨粉、炭化钨粉、高性能特种耐热抗震钨丝、特种钨材加工、新型钨化工等高技术产品及提升钨废料的综合利用；②生产高性能大尺寸板材、纳米钨合金材料、钨基复合材料、钨基高比重合金，以及具有特殊微结构的W-Cu复合材料（纳米结构钨铜复合材料、梯度结构钨铜复合材料）；③生产中高档硬质合金，大力发展硬质合金应用产品，如切削刀具、矿用工具、模具、顶锤、轧辊、耐磨零件等，以及纳米超细硬质合金棒材和微钻、纳米超细硬质合金精密加工刀具，如可转位刀片和涂层刀片等。

五、发展措施

1、强化项目支撑，实现集约发展。重点瞄准前沿科技，大力发展精深加工和应用产品，提高产品附加值，形成较为完整的产业链。力争通过3年的努力，使县钨产业链条延伸到APT、超细钨粉、炭化钨粉的生产；力争到2016年，全县钨产业链条延伸到的高品质硬质合金或耐热抗震钨丝的生产，锌产业链条延伸到氧化锌或纳米氧化锌的生产。坚持“四定两保”责任制和落实重大项目协调推进机制，着力抓好项目论证工作，积极地为项目落地创造条件；搞好要素配套建设工作，为项目开工提供原料和政策保障；加强协调督查力度，确保项目建设落实到位。

硬质合金范文篇4

0．前言

金刚石膜具有硬度高、耐磨损，摩擦系数小，导热性好等特点，是制造切削有色金属和非金属材料刀具的理想材料。人造金刚石膜的刀具分为两种类型：金刚石膜涂层刀具，金刚石膜焊接刀具。粘结力较弱是金刚石涂层刀具最突出的问题。粘结力较弱的原因有两个：一是化学气相沉积（CVD）附口过程中，产生很大的热应力；二是基体材料存在着许多降低接头强度的因素。近年来，利用生长基体金属同金刚石膜的热膨胀系数相差较大粘附强度低，在基体上沉积金刚石膜，随着基体的冷却，金刚石膜自动脱落，得到独立的金刚石厚膜。文献采用等离子体时流CVD法在Mo基体上沉积金刚石膜，获得独立的金刚石厚膜（0.3-1.3mm）。利用这种膜与刀体材料焊接帘（备切削刀具兼有单晶金刚石刀具和金刚石薄膜涂层刀具的优点，是一种应用前景极为广阔的新型刀具。

1.金刚石厚膜焊接刀具的制造方法

1-1金刚石厚膜的成型

由于金刚石厚膜硬度高，耐磨性好、而且不导电。所以常见的机械切削、线切割、超声波加工等工艺方法均不适用于金刚石厚膜的切割加工，常用的方法是激光切割。激光切割不仅能将金刚石厚膜切割成所需要的形状和尺寸，还能直接切出刀具的后角和修正厚膜表面。一般金刚石车刀的前角以0°为标准，根据需要可在+5°的范围内选取。在强调车刀的耐磨性和尖刀强度的情况下。也可以采用负前角（-20°左右）。负后角一般以5°为标准，根据使用条件可在2.5~10°范围内选取。由前刀面和后刀面构成的锲角在85°以上，可得到高精度的刀尖。

1-2刀体材料的性能和焊接

作为刀体材料尽管在切削加工中不与被切削体直接接触，但由于基体要对金刚石膜起支撑作用，因此要求其具有较高的刚性，热膨胀系数与金刚石膜相近以及良好的焊接性等。目前常用刀具材料有硬质合金（YG3、YG6、YG8等）、陶瓷（Si3N4、A12O3等）、CBN、高速钢等，硬质合金是最有发展前途且目前研究最多的刀体材料。硬质合金是理想的基本材料，它的硬度高，又因其为烧结体，红硬性更好，室温下硬度一般在HRA83~93之间；500℃以下硬度保持不变。抗压强度最高可达到6000MPa，一般为3400~5600MPa；室温抗弯强度在750~2500MPa之间，弹性模量高，通常为（4~7）×105MPa；室温下刚性较好，无明显塑变，对金刚石膜可起很好的刚性支撑作用。

金刚石厚膜与刀体材料的连接主要有方法两种：金刚石表面金属化钎焊法和活性钎料焊法。前者是利用表面处理技术（如离子束溅射等），在金刚石表面镀覆金属（如Ti、Cr等），使其表面具有金属或类金属的性能。金属化的金刚石膜表面对Ag-Cu基针料具有良好的可焊性，可采用金属间针焊工艺焊接。这种方法需进行金刚石膜表面金属化处理，增加了制备难度。活性钎料焊接法则是在针料中加入适量的能与金刚石膜表面碳原子反应生成碳化物的元素，利用针焊过程中碳化物形成元素对金刚石膜待焊表面的活化作用，使针料润湿金刚石膜实现其钎焊过程。

1-3刀体与基体金属的连接

将得到的金刚石厚膜硬质合金复合刀片连接到基体金属上，其连接方法大致有以下几种：⑴钎焊⑵机械加固⑶树脂粘接剂连接⑷热装压入。其中，钎焊的办法使用最多。钎焊金刚石厚膜/硬质合金复合刀片使用的钎料就强度来说，一般使用铜基针料、银基针料等。但考虑到防止氧化的焊接裂纹以减少金刚石向石墨转化的趋势，尽可能的使用低熔点的钎料为好，主要是使用硬质合金针焊专用的银基针料。为了更好地保护金刚石不向石墨转化，最好也是在真空或惰性气氛条件下针焊。

1-4金刚石厚膜刀具的刃磨

金刚石厚膜刀具的刃磨方法主要有机械磨削（包括金刚石砂轮磨削和金刚石粉研磨）。热金属盘研膳，激光束、离子束加工和等离子体刻蚀等。用金刚石粉研磨效率低，金刚石砂轮磨削效率高，并可采用不同粒度的砂轮进行粗加工，是金刚石厚膜刀具获得较好的表面光洁度。热金属盘研磨是在高温条件下，利用铁族元素与金刚石反应使金刚石石墨化的原理除去金刚石。用此种方法研磨表面粗糙度可达镜面水平。用激光对厚膜表面进行光整加工，加工效率很高但加工表面质量不高，只适合于粗加工和半精加工。

2、活性钎料成分选择

活性钎料钎焊法钎焊金刚石与硬质合金所用的活性钎料，除要考虑钎料对金刚石膜与硬质合金的润湿条件，还必须考虑接头应力和真空加热条件下钎料成分的状态对钎焊过程的影响。

2-1钎料中的基本成分

金刚石膜和硬质合金都是高硬度高钢性的材料，两种材料的线膨胀系数也有一定的差别，两者钎焊界面会产生很大的内应力，可能造成金刚石膜开裂和连接界面分离。因此钎料的成分必须在保证强度的条件下，应具有一定的变形能力。Ag-Cu合金不但有较好的强度及对硬质合金能很好的湿润，同时Ag-Cu面心立方的晶格结构使其固浴体合金具有很好的塑性。所以，Ag-Cu合金是金刚石膜与硬质合金钎焊首选的基体成分。

2-2钎料中的活性成分

金刚石膜与一般金属及其合金之间有很高的界面能，致使金刚石膜不能被一般低溶点合金所浸润，润湿性较差。因此必须在钎料中加入一些强碳化物形成元素作为活性金属，以改善金刚石膜与硬质合金之间的润湿性。但添加强碳化物形成元素也存在一定的局限性，一方面加入过多的碳化物形成元素就有可能使金刚石膜与钎料间形成过厚的脆性化合物层，影响结合性能。另一方面为了控制钎料的熔点必须对钎料中的强碳化物形成元素友谊顶的要求，如Ti、Cr、Zr、V、B、Mo、W等，这些元素的溶点分别为：1672℃、1863℃、1865℃、1929℃、2300℃、2623℃、3387℃。相比较而言，Ti、Cr、Zr、V更适合一些。这些元素少量的加入Ag-Cu基钎料中，一般钎焊温度可控制在850℃左右，工艺性能较好。.

另外，在钎料中胸口少量的IN、SN等低熔点金属能有效地降低钎料的熔点，但过多则会产生脆化性化合物。同时金刚石膜与刀体材料的焊接是在真空状态下进行的，钎料中应避免含有MN、ZN等蒸汽压较高的易发挥元素。

上面分别从钎料的熔点、润湿性、蒸汽压、热膨胀，焊后是否生成脆性化合物等方面考虑了钎料中元素的选择。对活性钎料成分的选择需要综合考虑，钎焊金刚石厚膜所添加的强碳化物形成元素多种多样。目前国内外尚未见到商品金刚石焊料，一般由应用单位自行配制。有下列一些，Cu-10%Ti，Cu-15%Sn-3%Ti，Ag-15%Ti，Cu-30%Ag-5%Ti，Cu-15%Sn-2%Cr，Cu-1%V，Cu-Au，Ag-30%Cu-4%Ti，Ag-26.5%Cu-3%Ti等钎料成分可供选择。

3．结论

1.金刚石厚膜与硬质合金片之间采用钎焊的方法能有效地解决粘结力较弱的问题。

硬质合金范文篇5

0．前言

金刚石膜具有硬度高、耐磨损，摩擦系数小，导热性好等特点，是制造切削有色金属和非金属材料刀具的理想材料。人造金刚石膜的刀具分为两种类型：金刚石膜涂层刀具，金刚石膜焊接刀具。粘结力较弱是金刚石涂层刀具最突出的问题。粘结力较弱的原因有两个：一是化学气相沉积（CVD）附口过程中，产生很大的热应力；二是基体材料存在着许多降低接头强度的因素。近年来，利用生长基体金属同金刚石膜的热膨胀系数相差较大粘附强度低，在基体上沉积金刚石膜，随着基体的冷却，金刚石膜自动脱落，得到独立的金刚石厚膜。文献采用等离子体时流CVD法在Mo基体上沉积金刚石膜，获得独立的金刚石厚膜（0.3-1.3mm）。利用这种膜与刀体材料焊接帘（备切削刀具兼有单晶金刚石刀具和金刚石薄膜涂层刀具的优点，是一种应用前景极为广阔的新型刀具。

1.金刚石厚膜焊接刀具的制造方法

1-1金刚石厚膜的成型

由于金刚石厚膜硬度高，耐磨性好、而且不导电。所以常见的机械切削、线切割、超声波加工等工艺方法均不适用于金刚石厚膜的切割加工，常用的方法是激光切割。激光切割不仅能将金刚石厚膜切割成所需要的形状和尺寸，还能直接切出刀具的后角和修正厚膜表面。一般金刚石车刀的前角以0°为标准，根据需要可在+5°的范围内选取。在强调车刀的耐磨性和尖刀强度的情况下。也可以采用负前角（-20°左右）。负后角一般以5°为标准，根据使用条件可在2.5~10°范围内选取。由前刀面和后刀面构成的锲角在85°以上，可得到高精度的刀尖。

1-2刀体材料的性能和焊接

作为刀体材料尽管在切削加工中不与被切削体直接接触，但由于基体要对金刚石膜起支撑作用，因此要求其具有较高的刚性，热膨胀系数与金刚石膜相近以及良好的焊接性等。目前常用刀具材料有硬质合金（YG3、YG6、YG8等）、陶瓷（Si3N4、A12O3等）、CBN、高速钢等，硬质合金是最有发展前途且目前研究最多的刀体材料。硬质合金是理想的基本材料，它的硬度高，又因其为烧结体，红硬性更好，室温下硬度一般在HRA83~93之间；500℃以下硬度保持不变。抗压强度最高可达到6000MPa，一般为3400~5600MPa；室温抗弯强度在750~2500MPa之间，弹性模量高，通常为（4~7）×105MPa；室温下刚性较好，无明显塑变，对金刚石膜可起很好的刚性支撑作用。

金刚石厚膜与刀体材料的连接主要有方法两种：金刚石表面金属化钎焊法和活性钎料焊法。前者是利用表面处理技术（如离子束溅射等），在金刚石表面镀覆金属（如Ti、Cr等），使其表面具有金属或类金属的性能。金属化的金刚石膜表面对Ag-Cu基针料具有良好的可焊性，可采用金属间针焊工艺焊接。这种方法需进行金刚石膜表面金属化处理，增加了制备难度。活性钎料焊接法则是在针料中加入适量的能与金刚石膜表面碳原子反应生成碳化物的元素，利用针焊过程中碳化物形成元素对金刚石膜待焊表面的活化作用，使针料润湿金刚石膜实现其钎焊过程。

1-3刀体与基体金属的连接

将得到的金刚石厚膜硬质合金复合刀片连接到基体金属上，其连接方法大致有以下几种：⑴钎焊⑵机械加固⑶树脂粘接剂连接⑷热装压入。其中，钎焊的办法使用最多。钎焊金刚石厚膜/硬质合金复合刀片使用的钎料就强度来说，一般使用铜基针料、银基针料等。但考虑到防止氧化的焊接裂纹以减少金刚石向石墨转化的趋势，尽可能的使用低熔点的钎料为好，主要是使用硬质合金针焊专用的银基针料。为了更好地保护金刚石不向石墨转化，最好也是在真空或惰性气氛条件下针焊。

1-4金刚石厚膜刀具的刃磨

金刚石厚膜刀具的刃磨方法主要有机械磨削（包括金刚石砂轮磨削和金刚石粉研磨）。热金属盘研膳，激光束、离子束加工和等离子体刻蚀等。用金刚石粉研磨效率低，金刚石砂轮磨削效率高，并可采用不同粒度的砂轮进行粗加工，是金刚石厚膜刀具获得较好的表面光洁度。热金属盘研磨是在高温条件下，利用铁族元素与金刚石反应使金刚石石墨化的原理除去金刚石。用此种方法研磨表面粗糙度可达镜面水平。用激光对厚膜表面进行光整加工，加工效率很高但加工表面质量不高，只适合于粗加工和半精加工。

2、活性钎料成分选择

活性钎料钎焊法钎焊金刚石与硬质合金所用的活性钎料，除要考虑钎料对金刚石膜与硬质合金的润湿条件，还必须考虑接头应力和真空加热条件下钎料成分的状态对钎焊过程的影响。

2-1钎料中的基本成分

金刚石膜和硬质合金都是高硬度高钢性的材料，两种材料的线膨胀系数也有一定的差别，两者钎焊界面会产生很大的内应力，可能造成金刚石膜开裂和连接界面分离。因此钎料的成分必须在保证强度的条件下，应具有一定的变形能力。Ag-Cu合金不但有较好的强度及对硬质合金能很好的湿润，同时Ag-Cu面心立方的晶格结构使其固浴体合金具有很好的塑性。所以，Ag-Cu合金是金刚石膜与硬质合金钎焊首选的基体成分。

2-2钎料中的活性成分

金刚石膜与一般金属及其合金之间有很高的界面能，致使金刚石膜不能被一般低溶点合金所浸润，润湿性较差。因此必须在钎料中加入一些强碳化物形成元素作为活性金属，以改善金刚石膜与硬质合金之间的润湿性。但添加强碳化物形成元素也存在一定的局限性，一方面加入过多的碳化物形成元素就有可能使金刚石膜与钎料间形成过厚的脆性化合物层，影响结合性能。另一方面为了控制钎料的熔点必须对钎料中的强碳化物形成元素友谊顶的要求，如Ti、Cr、Zr、V、B、Mo、W等，这些元素的溶点分别为：1672℃、1863℃、1865℃、1929℃、2300℃、2623℃、3387℃。相比较而言，Ti、Cr、Zr、V更适合一些。这些元素少量的加入Ag-Cu基钎料中，一般钎焊温度可控制在850℃左右，工艺性能较好。.

另外，在钎料中胸口少量的IN、SN等低熔点金属能有效地降低钎料的熔点，但过多则会产生脆化性化合物。同时金刚石膜与刀体材料的焊接是在真空状态下进行的，钎料中应避免含有MN、ZN等蒸汽压较高的易发挥元素。

上面分别从钎料的熔点、润湿性、蒸汽压、热膨胀，焊后是否生成脆性化合物等方面考虑了钎料中元素的选择。对活性钎料成分的选择需要综合考虑，钎焊金刚石厚膜所添加的强碳化物形成元素多种多样。目前国内外尚未见到商品金刚石焊料，一般由应用单位自行配制。有下列一些，Cu-10%Ti，Cu-15%Sn-3%Ti，Ag-15%Ti，Cu-30%Ag-5%Ti，Cu-15%Sn-2%Cr，Cu-1%V，Cu-Au，Ag-30%Cu-4%Ti，Ag-26.5%Cu-3%Ti等钎料成分可供选择。

3．结论

1.金刚石厚膜与硬质合金片之间采用钎焊的方法能有效地解决粘结力较弱的问题。

硬质合金范文篇6

关键词:高速切削刀具;数控加工;应用

一、高速切削技术和高速切削刀具

目前,切削加工仍是机械制造行业应用广泛的一种加工方法。其中,集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技术已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德国的C.S~omom博士提出的,并于1931年4月发表了著名的切削速度与切削温度的理论。该理论的核心是:在常规的切削速度范围内,切削温度随着切削速度的增大而提高,当到达某一速度极限后,切削温度随着切削速度的提高反而降低。此后,高速切削技术的发展经历了以下4个阶段:高速切削的设想与理论探索阶段(193l—l971年),高速切削的应用探索阶段(1972-1978年),高速切削实用阶段(1979--1984年),高速切削成熟阶段(20世纪90年代至今)。高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点:第一,生产效率提高3～1O倍。第二,切削力降低30%以上,尤其是径向切削分力大幅度减少,特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件的加工精度。第三,切削热95%被切屑带走,特别适合加工容易热变形的零件。第四,高速切削时,机床的激振频率远离工艺系统的固有频率,工作平稳,振动较小,适合加工精密零件。

高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一,不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统形同虚设,完全不起作用。由于高速切削的切削速度快,而高速加工线速度主要受刀具限制,因为在目前机床所能达到的高速范围内,速度越高,刀具的磨损越快。因此,高速切削对刀具材料提出了更高的要求,除了具备普通刀具材料的一些基本性能之外,还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出现及发展。目前常用的高速切削刀具材料有:聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C,N)基金属陶瓷、涂层刀具fCVD)~超细晶粒硬质合金等刀具材料。

二、高速切削刀具的发展情况

金刚石刀具材料。金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性,可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。然而,由于天然金刚石价格昂贵,加工焊接非常困难,除少数特殊用途外,很少作为切削工具应用在工业中。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单,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。

立方氮化硼刀具材料。立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料,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材料——CBN微粉。立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料。虽然CBN的硬度低于金刚石,但其氧化温度高达1360℃,且与铁磁类材料具有较低的亲和性。因此,虽然目前CBN还是以烧结体形式进行制备,但仍是适合钢类材料切削,具有高耐磨性的优良刀具材料。CBN具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等优异性能,因此特别适合加工高硬度、高韧性的难加工金属材料。PCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料,也是国内外公认的用于硬态切削,高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料。PCBN刀具主要用于加工淬硬钢、铸铁、高温合金以及表面喷涂材料等。国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料。PCBN刀具已为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具。

陶瓷刀具。与硬质合金相比,陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此,加工钢材时,陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍,其红硬性比硬质合金高2～6倍,且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷刀具材料的强度低、韧性差,制约了它的应用推广,而超微粉技术的发展和纳米复合材料的研究为其发展增添了新的活力。陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具,在生产中有美好的应用前景,目前已引起世界各国的重视。在德国约70%加工铸件的工序是用陶瓷刀具完成的,而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%～l0%。

涂层刀具。涂层材料的发展,已由最初的单一TiN涂层、TiC涂层,经历了TiC-112o3-TiN复合涂层和TiCN、TiA1N等多元复合涂层的发展阶段,现在最新发展了TiN/NbN、TiN/CN,等多元复合薄膜材料,使刀具涂层的性能有了很大提高。硬质涂层材料中,工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。(氮)化钛基硬质合金(金属陶瓷)金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同,主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、Mo等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金而低于陶瓷材料,横向断裂强度大于陶瓷材料而小于硬质合金,化学稳定性和抗氧化性好,耐剥离磨损,耐氧化和扩散,具有较低的粘结倾向和较高的刀刃强度。

三、高速切削刀具的具体应用情况

理想的刀具材料应具有较高的硬度和耐磨性,与工件有较小的化学亲和力,高的热传导系数,良好的机械性能和热稳定性能。理想的刀具使得高速硬切削能够作为代替磨削的最后成型工艺,达到工件表面粗糙度、表面完整性和工件精度的加工要求。硬质合金刀具具有良好的抗拉强度和断裂韧性,但由于较低的硬度和较差的高温稳定性,使其在高速硬切削中的应用受到一定限制。但细晶粒和超细晶粒的硬质合金由于晶粒细化后,硬质相尺寸变小,粘结相更均匀地分布在硬质相的周围,提高了硬质合金的硬度与耐磨性,在硬切削中获得较广泛应用。

陶瓷刀具和CBN刀具是在高速硬车削和端面铣削中最常用的刀具。它们所具有的高硬度和良好的高温稳定性,使其能够承受在硬切削过程中高的机械应力和热应力负荷。与陶瓷刀具相比,CBN刀具拥有更高的断裂韧性,因此更适合断续切削加工。为保证工件较高的尺寸精度和形状精度,高的热传导率和低的热膨胀系数也应是刀具材料所应具有的重要性质。因此,具有优良综合性能的CBN刀具是最适合用于高速硬切削的刀具。聚晶金刚石刀具的硬度虽然超过立方氮化硼刀具,但即使在低温下,其对黑色金属中铁的亲和力也很强,易引起化学反应,因此不能用于钢的硬切削。公务员之家:

一般而言,PCD刀具适合于对铝、镁、铜等有色金属材料及其合金和非金属材料的高速加工;而CBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的高速加工。故在模具加工中,特别是针对淬硬性模具钢等高硬度钢材的加工,CBN刀具性能最好,其次为陶瓷刀具和涂层硬质合金。

结论

高速切削技术的问世改变了人对传统切削加工的思维和方式,极大提高了加工效率和加工质量。而高速切削与模具加工的结合,改变了传统模具加工的工序流程。高速切削刀具作为高速切削技术的关键,随着技术的不断完善,将为模具制造带来一次全新的技术革新。

参考文献

[1]韩福庆高速切削刀具材料的开发与选择[J]化学工程与装备2008

[2]周纯江叶红朝高速切削刀具相关关键技术的研究[J]机械制造2008

[3]范炳良林朝平基于高速切削刀具锥柄系统的分析与研究[J]机械设计与制造2008

[4]马向阳李长河高速切削刀具材料[J]现代零部件2008

硬质合金范文篇7

关键词：高速切削刀具；数控加工；应用

一、高速切削技术和高速切削刀具

目前，切削加工仍是机械制造行业应用广泛的一种加工方法。其中，集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技术已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德国的C.S~omom博士提出的，并于1931年4月发表了著名的切削速度与切削温度的理论。该理论的核心是：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高，当到达某一速度极限后，切削温度随着切削速度的提高反而降低。此后，高速切削技术的发展经历了以下4个阶段：高速切削的设想与理论探索阶段(193l—l971年)，高速切削的应用探索阶段(1972-1978年)，高速切削实用阶段(1979--1984年)，高速切削成熟阶段(20世纪90年代至今)。高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点：第一，生产效率提高3～1O倍。第二，切削力降低30%以上，尤其是径向切削分力大幅度减少，特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件的加工精度。第三，切削热95%被切屑带走，特别适合加工容易热变形的零件。第四，高速切削时，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率，工作平稳，振动较小，适合加工精密零件。

高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一，不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统形同虚设，完全不起作用。由于高速切削的切削速度快，而高速加工线速度主要受刀具限制，因为在目前机床所能达到的高速范围内，速度越高，刀具的磨损越快。因此，高速切削对刀具材料提出了更高的要求，除了具备普通刀具材料的一些基本性能之外，还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出现及发展。目前常用的高速切削刀具材料有：聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C，N)基金属陶瓷、涂层刀具fCVD)~超细晶粒硬质合金等刀具材料。

二、高速切削刀具的发展情况

金刚石刀具材料。金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。然而，由于天然金刚石价格昂贵，加工焊接非常困难，除少数特殊用途外，很少作为切削工具应用在工业中。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单，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。

立方氮化硼刀具材料。立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料，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材料——CBN微粉。立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料。虽然CBN的硬度低于金刚石，但其氧化温度高达1360℃，且与铁磁类材料具有较低的亲和性。因此，虽然目前CBN还是以烧结体形式进行制备，但仍是适合钢类材料切削，具有高耐磨性的优良刀具材料。CBN具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等优异性能，因此特别适合加工高硬度、高韧性的难加工金属材料。PCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料，也是国内外公认的用于硬态切削，高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料。PCBN刀具主要用于加工淬硬钢、铸铁、高温合金以及表面喷涂材料等。国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料。PCBN刀具已为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具。

陶瓷刀具。与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍，其红硬性比硬质合金高2～6倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷刀具材料的强度低、韧性差，制约了它的应用推广，而超微粉技术的发展和纳米复合材料的研究为其发展增添了新的活力。陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具，在生产中有美好的应用前景，目前已引起世界各国的重视。在德国约70%加工铸件的工序是用陶瓷刀具完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%～l0%。

涂层刀具。涂层材料的发展，已由最初的单一TiN涂层、TiC涂层，经历了TiC-112o3-TiN复合涂层和TiCN、TiA1N等多元复合涂层的发展阶段，现在最新发展了TiN/NbN、TiN/CN，等多元复合薄膜材料，使刀具涂层的性能有了很大提高。硬质涂层材料中，工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。(氮)化钛基硬质合金(金属陶瓷)金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同，主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、Mo等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金而低于陶瓷材料，横向断裂强度大于陶瓷材料而小于硬质合金，化学稳定性和抗氧化性好，耐剥离磨损，耐氧化和扩散，具有较低的粘结倾向和较高的刀刃强度。

三、高速切削刀具的具体应用情况

理想的刀具材料应具有较高的硬度和耐磨性，与工件有较小的化学亲和力，高的热传导系数，良好的机械性能和热稳定性能。理想的刀具使得高速硬切削能够作为代替磨削的最后成型工艺，达到工件表面粗糙度、表面完整性和工件精度的加工要求。硬质合金刀具具有良好的抗拉强度和断裂韧性，但由于较低的硬度和较差的高温稳定性，使其在高速硬切削中的应用受到一定限制。但细晶粒和超细晶粒的硬质合金由于晶粒细化后，硬质相尺寸变小，粘结相更均匀地分布在硬质相的周围，提高了硬质合金的硬度与耐磨性，在硬切削中获得较广泛应用。

陶瓷刀具和CBN刀具是在高速硬车削和端面铣削中最常用的刀具。它们所具有的高硬度和良好的高温稳定性，使其能够承受在硬切削过程中高的机械应力和热应力负荷。与陶瓷刀具相比，CBN刀具拥有更高的断裂韧性，因此更适合断续切削加工。为保证工件较高的尺寸精度和形状精度，高的热传导率和低的热膨胀系数也应是刀具材料所应具有的重要性质。因此，具有优良综合性能的CBN刀具是最适合用于高速硬切削的刀具。聚晶金刚石刀具的硬度虽然超过立方氮化硼刀具，但即使在低温下，其对黑色金属中铁的亲和力也很强，易引起化学反应，因此不能用于钢的硬切削。

一般而言，PCD刀具适合于对铝、镁、铜等有色金属材料及其合金和非金属材料的高速加工；而CBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的高速加工。故在模具加工中，特别是针对淬硬性模具钢等高硬度钢材的加工，CBN刀具性能最好，其次为陶瓷刀具和涂层硬质合金。公务员之家

结论

高速切削技术的问世改变了人对传统切削加工的思维和方式，极大提高了加工效率和加工质量。而高速切削与模具加工的结合，改变了传统模具加工的工序流程。高速切削刀具作为高速切削技术的关键，随着技术的不断完善，将为模具制造带来一次全新的技术革新。

参考文献：

[1]韩福庆高速切削刀具材料的开发与选择[J]化学工程与装备2008

[2]周纯江叶红朝高速切削刀具相关关键技术的研究[J]机械制造2008

[3]范炳良林朝平基于高速切削刀具锥柄系统的分析与研究[J]机械设计与制造2008

[4]马向阳李长河高速切削刀具材料[J]现代零部件2008

硬质合金范文篇8

关键词：高速切削刀具；数控加工；应用

一、高速切削技术和高速切削刀具

目前，切削加工仍是机械制造行业应用广泛的一种加工方法。其中，集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技术已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德国的C.S~omom博士提出的，并于1931年4月发表了著名的切削速度与切削温度的理论。该理论的核心是：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高，当到达某一速度极限后，切削温度随着切削速度的提高反而降低。此后，高速切削技术的发展经历了以下4个阶段：高速切削的设想与理论探索阶段(193l—l971年)，高速切削的应用探索阶段(1972-1978年)，高速切削实用阶段(1979--1984年)，高速切削成熟阶段(20世纪90年代至今)。高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点：第一，生产效率提高3～1O倍。第二，切削力降低30%以上，尤其是径向切削分力大幅度减少，特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件的加工精度。第三，切削热95%被切屑带走，特别适合加工容易热变形的零件。第四，高速切削时，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率，工作平稳，振动较小，适合加工精密零件。

高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一，不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统形同虚设，完全不起作用。由于高速切削的切削速度快，而高速加工线速度主要受刀具限制，因为在目前机床所能达到的高速范围内，速度越高，刀具的磨损越快。因此，高速切削对刀具材料提出了更高的要求，除了具备普通刀具材料的一些基本性能之外，还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出现及发展。目前常用的高速切削刀具材料有：聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C，N)基金属陶瓷、涂层刀具fCVD)~超细晶粒硬质合金等刀具材料。

二、高速切削刀具的发展情况

金刚石刀具材料。金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。然而，由于天然金刚石价格昂贵，加工焊接非常困难，除少数特殊用途外，很少作为切削工具应用在工业中。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单，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。

立方氮化硼刀具材料。立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料，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材料——CBN微粉。立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料。虽然CBN的硬度低于金刚石，但其氧化温度高达1360℃，且与铁磁类材料具有较低的亲和性。因此，虽然目前CBN还是以烧结体形式进行制备，但仍是适合钢类材料切削，具有高耐磨性的优良刀具材料。CBN具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等优异性能，因此特别适合加工高硬度、高韧性的难加工金属材料。PCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料，也是国内外公认的用于硬态切削，高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料。PCBN刀具主要用于加工淬硬钢、铸铁、高温合金以及表面喷涂材料等。国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料。PCBN刀具已为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具。

陶瓷刀具。与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍，其红硬性比硬质合金高2～6倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷刀具材料的强度低、韧性差，制约了它的应用推广，而超微粉技术的发展和纳米复合材料的研究为其发展增添了新的活力。陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具，在生产中有美好的应用前景，目前已引起世界各国的重视。在德国约70%加工铸件的工序是用陶瓷刀具完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%～l0%。

涂层刀具。涂层材料的发展，已由最初的单一TiN涂层、TiC涂层，经历了TiC-112o3-TiN复合涂层和TiCN、TiA1N等多元复合涂层的发展阶段，现在最新发展了TiN/NbN、TiN/CN，等多元复合薄膜材料，使刀具涂层的性能有了很大提高。硬质涂层材料中，工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。(氮)化钛基硬质合金(金属陶瓷)金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同，主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、Mo等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金而低于陶瓷材料，横向断裂强度大于陶瓷材料而小于硬质合金，化学稳定性和抗氧化性好，耐剥离磨损，耐氧化和扩散，具有较低的粘结倾向和较高的刀刃强度。

三、高速切削刀具的具体应用情况

理想的刀具材料应具有较高的硬度和耐磨性，与工件有较小的化学亲和力，高的热传导系数，良好的机械性能和热稳定性能。理想的刀具使得高速硬切削能够作为代替磨削的最后成型工艺，达到工件表面粗糙度、表面完整性和工件精度的加工要求。硬质合金刀具具有良好的抗拉强度和断裂韧性，但由于较低的硬度和较差的高温稳定性，使其在高速硬切削中的应用受到一定限制。但细晶粒和超细晶粒的硬质合金由于晶粒细化后，硬质相尺寸变小，粘结相更均匀地分布在硬质相的周围，提高了硬质合金的硬度与耐磨性，在硬切削中获得较广泛应用。公务员之家

陶瓷刀具和CBN刀具是在高速硬车削和端面铣削中最常用的刀具。它们所具有的高硬度和良好的高温稳定性，使其能够承受在硬切削过程中高的机械应力和热应力负荷。与陶瓷刀具相比，CBN刀具拥有更高的断裂韧性，因此更适合断续切削加工。为保证工件较高的尺寸精度和形状精度，高的热传导率和低的热膨胀系数也应是刀具材料所应具有的重要性质。因此，具有优良综合性能的CBN刀具是最适合用于高速硬切削的刀具。聚晶金刚石刀具的硬度虽然超过立方氮化硼刀具，但即使在低温下，其对黑色金属中铁的亲和力也很强，易引起化学反应，因此不能用于钢的硬切削。

一般而言，PCD刀具适合于对铝、镁、铜等有色金属材料及其合金和非金属材料的高速加工；而CBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的高速加工。故在模具加工中，特别是针对淬硬性模具钢等高硬度钢材的加工，CBN刀具性能最好，其次为陶瓷刀具和涂层硬质合金。

结论

高速切削技术的问世改变了人对传统切削加工的思维和方式，极大提高了加工效率和加工质量。而高速切削与模具加工的结合，改变了传统模具加工的工序流程。高速切削刀具作为高速切削技术的关键，随着技术的不断完善，将为模具制造带来一次全新的技术革新。

参考文献

[1]韩福庆高速切削刀具材料的开发与选择[J]化学工程与装备2008

[2]周纯江叶红朝高速切削刀具相关关键技术的研究[J]机械制造2008

[3]范炳良林朝平基于高速切削刀具锥柄系统的分析与研究[J]机械设计与制造2008

[4]马向阳李长河高速切削刀具材料[J]现代零部件2008

硬质合金范文篇9

（一）按制造铣刀所用的材料可分为

1．高速钢刀具；

2．硬质合金刀具；

3．金刚石刀具；

4．其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。

（二）按铣刀结构形式不同可分为

1．整体式：将刀具和刀柄制成一体。

2．镶嵌式：可分为焊接式和机夹式。

3．减振式当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具。

4．内冷式：切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部；

5．特殊型式：如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。

（三）按铣刀结构形式不同可分为

1．面铣刀（也叫端铣刀）：面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；

2．模具铣刀：模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。

3．键槽铣刀：用于铣削键槽。

4．成形铣刀：切削刃与待加工面形状一致。

二、常用数控铣刀

现就几种目前比较常用的铣刀类型就其应用场合加以说明。

（一）单刃铣刀

该刀具加工效率高，采用优质的硬质合金作刀体，一般采用刃口锐磨工艺，以及高容量的排屑，使刀具在高速切割中有不粘屑，低发热，光洁度高等特点。它广泛应用于工艺品、电子、广告、装饰和木业加工等行业，适合工厂批量加工以及高要求的产品。

（二）两刃立铣刀和四刃立铣刀

该类刀具一般采用整体合金结构，其特点是拥有很强的稳定性，刀具可在加工面上稳固地工作，使加工质量得以有效的保证。适用材料范围广，如碳素钢、模具钢、合金钢、工具钢、不锈钢、钛合金、铸铁、适用于一般模具、机械零件加工。

（三）螺纹铣刀

随着中国数控机床的发展，螺纹铣刀越来越得到人们的认可，它很好的加工性能，成为降低螺纹加工成本、提高效率、解决螺纹加工难题的有力加工刀具。由于目前螺纹铣刀的制造材料为硬质合金，加工线速度可达80～200m/min，而高速钢丝锥的加工线速度仅为10～30m/min，故螺纹铣刀适合高速切削，加工螺纹的表面光洁度也大幅提高。高硬度材料和高温合金材料，如钛合金、镍基合金的螺纹加工一直是一个比较困难的问题，主要是因为高速钢丝锥加工上述材料螺纹时，刀具寿命较短，而采用硬质合金螺纹铣刀对硬材料螺纹加工则是效果比较理想的解决方案．可加工硬度为HRC58～62。对高温合金材料的螺纹加工，螺纹铣刀同样显示出非常优异的加工性能和超乎预期的长寿命。对于相同螺距、不同直径的螺纹孔，采用丝锥加工需要多把刀具才能完成，但如采用螺纹铣刀加工，使用一把刀具即可。在丝锥磨损、加工螺纹尺寸小于公差后则无法继续使用，只能报废；而当螺纹铣刀磨损、加工螺纹孔尺寸小于公差时，可通过数控系统进行必要的刀具半径补偿调整后，就可继续加工出尺寸合格的螺纹。同样，为了获得高精度的螺纹孔，采用螺纹铣刀调整刀具半径的方法，比生产高精度丝锥要容易得多。对于小直径螺纹加工，特别是高硬度材料和高温材料的螺纹加工中，丝锥有时会折断，堵塞螺纹孔，甚至使零件报废；采用螺纹铣刀，由于刀具直径比加工的孔小，即使折断也不会堵塞螺纹孔，非常容易取出，不会导致零件报废；采用螺纹铣削，和丝锥相比，刀具切削力大幅降低，这一点对大直径螺纹加工时，尤为重要，解决了机床负荷太大，无法驱动丝锥正常加工的问题。

螺纹铣刀作为一种采用数控机床加工螺纹的刀具，成为一种目前广泛被采用的实用刀具类型。

三、结论

数控铣刀的种类多种多样，随着数控行业的日益发展，数控铣刀的类型和应用条件和场合也必将发生变化，我们仍要继续对其动态进行关注和研究，这是很有现实意义的。

参考文献：

[1]梁海、黄华剑，螺纹铣刀在数控加工中心上的应用[J].现代制造工程.2006，10：2931.

[2]陈小峰，螺纹铣刀在加工中心上的应用[J].机械工人（冷加工）,2006,(11)：1517.

[3]张新、张萍，数控机床刀具的分类特点及合理选择[J].林业机械与木工设备.2007，6：3335.

硬质合金范文篇10

[关键词]数控铣刀分类应用

中图分类号：TG21文献标识码：B文章编号：1671－7597(2008)0110042－01

近年来，随着数控机床的不断发展，数控机床刀具种类越来越多，其划分也越来越细，但无论样式如何改变，从总体上看，数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，而数控刀具中又以数控铣刀应用最为广泛，现就目前数控刀铣刀的类型总结如下。

一、数控铣刀的分类

（一）按制造铣刀所用的材料可分为

1．高速钢刀具；

2．硬质合金刀具；

3．金刚石刀具；

4．其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。

（二）按铣刀结构形式不同可分为

1．整体式：将刀具和刀柄制成一体。

2．镶嵌式：可分为焊接式和机夹式。

3．减振式当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具。

4．内冷式：切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部；

5．特殊型式：如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。

（三）按铣刀结构形式不同可分为

1．面铣刀（也叫端铣刀）：面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；

2．模具铣刀：模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。

3．键槽铣刀：用于铣削键槽。

4．成形铣刀：切削刃与待加工面形状一致。

二、常用数控铣刀

现就几种目前比较常用的铣刀类型就其应用场合加以说明。

（一）单刃铣刀

该刀具加工效率高，采用优质的硬质合金作刀体，一般采用刃口锐磨工艺，以及高容量的排屑，使刀具在高速切割中有不粘屑，低发热，光洁度高等特点。它广泛应用于工艺品、电子、广告、装饰和木业加工等行业，适合工厂批量加工以及高要求的产品。

（二）两刃立铣刀和四刃立铣刀

该类刀具一般采用整体合金结构，其特点是拥有很强的稳定性，刀具可在加工面上稳固地工作，使加工质量得以有效的保证。适用材料范围广，如碳素钢、模具钢、合金钢、工具钢、不锈钢、钛合金、铸铁、适用于一般模具、机械零件加工。（三）螺纹铣刀

随着中国数控机床的发展，螺纹铣刀越来越得到人们的认可，它很好的加工性能，成为降低螺纹加工成本、提高效率、解决螺纹加工难题的有力加工刀具。由于目前螺纹铣刀的制造材料为硬质合金，加工线速度可达80～200m/min，而高速钢丝锥的加工线速度仅为10～30m/min，故螺纹铣刀适合高速切削，加工螺纹的表面光洁度也大幅提高。高硬度材料和高温合金材料，如钛合金、镍基合金的螺纹加工一直是一个比较困难的问题，主要是因为高速钢丝锥加工上述材料螺纹时，刀具寿命较短，而采用硬质合金螺纹铣刀对硬材料螺纹加工则是效果比较理想的解决方案．可加工硬度为HRC58～62。对高温合金材料的螺纹加工，螺纹铣刀同样显示出非常优异的加工性能和超乎预期的长寿命。对于相同螺距、不同直径的螺纹孔，采用丝锥加工需要多把刀具才能完成，但如采用螺纹铣刀加工，使用一把刀具即可。在丝锥磨损、加工螺纹尺寸小于公差后则无法继续使用，只能报废；而当螺纹铣刀磨损、加工螺纹孔尺寸小于公差时，可通过数控系统进行必要的刀具半径补偿调整后，就可继续加工出尺寸合格的螺纹。同样，为了获得高精度的螺纹孔，采用螺纹铣刀调整刀具半径的方法，比生产高精度丝锥要容易得多。对于小直径螺纹加工，特别是高硬度材料和高温材料的螺纹加工中，丝锥有时会折断，堵塞螺纹孔，甚至使零件报废；采用螺纹铣刀，由于刀具直径比加工的孔小，即使折断也不会堵塞螺纹孔，非常容易取出，不会导致零件报废；采用螺纹铣削，和丝锥相比，刀具切削力大幅降低，这一点对大直径螺纹加工时，尤为重要，解决了机床负荷太大，无法驱动丝锥正常加工的问题。

螺纹铣刀作为一种采用数控机床加工螺纹的刀具，成为一种目前广泛被采用的实用刀具类型。

三、结论

数控铣刀的种类多种多样，随着数控行业的日益发展，数控铣刀的类型和应用条件和场合也必将发生变化，我们仍要继续对其动态进行关注和研究，这是很有现实意义的。

参考文献：

[1]梁海、黄华剑，螺纹铣刀在数控加工中心上的应用[J].现代制造工程.2006，10：2931.