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刀具和切削液

城南二哥2021-08-23 14:50:00应用152来源:抗菌_抗菌布料_抗菌面料网

切削液通常也被称为“冷却液”,在金属加工过程中它除具有润滑、冷却、排屑、防锈的功能外,还具有防泡沫、对环境友好、抗菌等功能。切削液的选用与工件表面质量和加工精度有关,还与被加工材料、加工工艺过程以及刀具材料密切相关。

刀具材料性能指标

1. 高的硬度和耐磨性

刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。常温下一般应在HRC60以上。一般说来,刀具材料的硬度越高,耐磨性也越好。

2. 足够的强度和韧性

刀具切削部分要承受很大的切削力和冲击力。因此,刀具材料必须要有足够的强度和韧性。

3. 良好的耐热性和导热性

刀具材料的耐热性是指在高温下仍能保持其硬度和强度,耐热性越好,刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。刀具材料的导热性越好,切削时产生的热量越容易传导出去,从而降低切削部分的温度,减轻刀具磨损。

4. 良好的工艺性

为便于制造,要求刀具材料具有良好的可加工性。包括热加工性能(热塑性、可焊性、淬透性)和机械加工性能。

刀具材料

1. 高速钢

高速钢是在合金工具钢中加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。它具有较高的强度、韧性和耐热性,是目前应用广泛的刀具材料。因刃磨时易获得锋利的刃口,又称“锋钢”。

高速钢按用途不同,可分为普通高速钢和高性能高速钢。

1)普通高速钢 普通高速钢具有一定的硬度(62~67 HRC)和耐磨性、较高的强度和韧性,切削钢料时切削速度一般不高于50~60m/min,不适合高速切削和硬材料的切削。常用牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。

2)高性能高速钢 在普通高速钢中增加碳、钒的含量或加入一些其它合金元素而得到耐热性、耐磨性更高的新钢种。但这类钢的综合性能不如普通高速钢。常用牌号有9W18Cr4V 、9W6Mo5Cr4V2、 W6Mo5Cr4V3等。

2. 硬质合金

硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化物,用Co、Mo、Ni作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。其常温硬度可达78~82 HRC,能耐850~1000℃的高温,切削速度可比高速钢高4~10倍。但其冲击韧性与抗弯强度远比高速钢差,因此很少做成整体式刀具。实际使用中,常将硬质合金刀片焊接或用机械夹固的方式固定在刀体上。

我国目前生产的硬质合金主要分为三类:

1) K类(YG)

即钨钴类,由碳化钨和钴组成。这类硬质合金韧性较好,但硬度和耐磨性较差,适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。常用的牌号有:YG8、YG6、YG3,它们制造的刀具依次适用于粗加工、半精加工和精加工。数字表示Co含量的百分数,YG6即含Co为6%,含Co越多,则韧性越好。

2) P类(YT)

即钨钴钛类,由碳化钨、碳化钛和钴组成。这类硬质合金耐热性和耐磨性较好,但抗冲击韧性较差,适用于加工钢料等韧性材料。常用的牌号有:YT5、YT15、 YT30等,其中的数字表示碳化钛含量的百分数,碳化钛的含量越高,则耐磨性较好、韧性越低。这三种牌号的硬质合金制造的刀具分别适用于粗加工、半精加工和精加工。

3) M类(YW)

即钨钴钛钽铌类。由在钨钴钛类硬质合金中加入少量的稀有金属碳化物(TaC或NbC)组成。它具有前两类硬质合金的优点,用其制造的刀具既能加工脆性材料,又能加工韧性材料。同时还能加工高温合金、耐热合金及合金铸铁等难加工材料。常用牌号有YW1、YW2。

3.涂层硬质合金

这种材料是在韧性、强度较好的硬质合金基体上或高速钢基体上,采用化学气相沉积(CVD)法或物理气相沉积(PVD)法涂覆一层极薄硬质和耐磨性极高的难熔金属化合物而得到的刀具材料。通过这种方法,使刀具既具有基体材料的强度和韧性,又具有很高的耐磨性。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。TiC的韧性和耐磨性好;TiN的抗氧化、抗粘结性好;Al2O3的耐热性好。使用时可根据不同的需要选择涂层材料。

4.陶瓷

其主要成分是Al2O3,刀片硬度可达78 HRC以上,能耐1200~1450℃的高温,故能承受较高的切削速度。但抗弯强度低,冲击韧性差,易崩刃。主要用于钢、铸铁、高硬度材料及高精度零件的精加工。

5.金刚石

金刚石分人造和天然两种,做切削刀具的材料,大多数是人造金刚石,其硬度极高,可达10000 HV(硬质合金仅为1300~1800 HV)。其耐磨性是硬质合金的80~120倍。但刃性差,对铁族材料亲和力大。因此一般不宜加工黑色金属,主要用于硬质合金、玻璃纤维塑料、硬橡胶、石墨、陶瓷、有色金属等材料的高速精加工。

6.氮化硼(CNB)

这是人工合成的超硬刀具材料,其硬度可达7300~9000HV,仅次于金刚石的硬度。但热稳定性好,可耐1300~1500℃高温,与铁族材料亲和力小。但强度低,焊接性差。目前主要用于加工淬火钢、冷硬铸铁、高温合金和一些难加工材料。

乳化液的选择

为适应不同的加工工艺要求,切削液有很多品种,按化学组成和状态可分为水基切削液和油基切削液两大类。一般用水稀释而成的切削液称为水基切削液,不需要用水稀释而使用的切削液称为油基切削液。水基切削液以冷却为主,润滑性能较差,常用的水基切削液有:防锈乳化液、防锈润滑剂乳化液、极压乳化液、微乳液等;油基切削液以润滑作用为主,冷却作用和清洗作用较差,常用的油基切削液有:纯矿物油、脂肪油(或油性添加剂)+矿物油、非活性极压切削油、活性极压切削油等。

1.高速钢刀具

这种材料是以铬、镍、钨、钼、钒(有的还含有铝)为基础的高级合金钢,它们的耐热性明显比工具钢高,允许的高温度可达600℃。与其他耐高温的金属和陶瓷材料相比,高速钢有一系列优点,特别是它有较高的韧性,适合于几何形状复杂的工件和连续的切削加工,而且高速钢具有良好的可加工性和价格上容易被接受的特点。

由于高速钢刀具红硬性差,使用中需采用切削液。低速和中速切削时,建议采用油基切削液或乳化液。在高速切削时,由于发热量大,以采用水基切削液为宜。若使用油基切削液会产生较多油雾,污染环境,而且容易造成工件烧伤,加工质量下降,刀具磨损增大。另外,粗加工时建议采用极压水溶液或极压乳化液,而精加工时采用极压乳化液或极压切削油,以减小摩擦,提高表面质量和精度,延长刀具寿命。

2.硬质合金刀具

硬质合金是由碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)和5%~10%的钴组成,它的硬度大大超过高速钢,高允许工作温度可达1000℃,具有优良的耐磨性能,在加工钢铁材料时,可减少切屑间的粘结现象。

由于硬质合金刀具红硬性好,在加工一般的材料时,一般不加切削液而采用干切削,但在干切削时,工件温升较高,使工件易产生热变形,影响工件加工精度,而且在没有润滑剂的条件下进行切削,由于切削阻力大,使功率消耗增大,刀具的磨损也加快。硬质合金刀具价格较贵,所以从经济方面考虑,干切削也是不合算的。

在选用切削液时,要考虑硬质合金对骤热的敏感性,尽可能使刀具均匀受热,否则会导致崩刃。一般油基切削液的热传导性能较差,使刀具产生骤冷的危险性要比水基切削液小,所以一般选用含有抗磨添加剂的油基切削液为宜。在使用切削液进行切削时,要注意均匀地冷却刀具,好在开始切削之前预先冷却刀具。对于高速切削,要用大流量切削液喷淋切削区,以免造成刀具受热不均匀而产生崩刃,亦可减少由于温度过高产生蒸发而形成的油烟污染。

3.陶瓷刀具

这种材料采用氧化铝、金属和碳化物在高温下烧结而成,它的高温耐磨性比硬质合金还要好,故一般采用干切削。考虑到均匀的冷却和避免温度过高,也常使用水基切削液,但好连续、充分的浇注,不要间断。

4.金刚石刀具

具有极高的硬度,一般使用干切削。为避免温度过高,也像陶瓷材料一样,许多情况下采用水基切削液。

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