1。钻石工具材料和工具应用的类型，特性和特征
钻石是碳的同种异体异构体，它是自然界中发现的最难的材料。钻石工具具有高硬度，高磨损性和高热导率，并广泛用于加工非有产金属和非金属材料。特别是在高速切割铝和硅铝合金中，钻石工具是难以更换的主要切割工具品种。可以实现高效率，高稳定性和长寿处理的钻石工具在现代CNC加工中是必不可少的重要工具。
⑴钻石工具的类型
①天然钻石工具：数百年来，天然钻石已被用作切割工具。天然的单晶钻石工具是细小的，边缘可能非常锋利。边缘半径可以达到0.002μm，可以实现超薄的切割。提高工件精度和极低的表面粗糙度是一种公认，理想且不可替代的超精确加工工具。
②PCD钻石工具：天然钻石很昂贵，钻石被广泛用于切割和加工多晶钻石（PCD）。自1970年代初以来，由高温和高压合成技术制备的多晶钻石（
在成功开发PCD刀片之后，自然钻石工具在许多情况下已被人工多晶钻石所取代。 PCD具有丰富的原材料，其价格仅是天然钻石的十分之一到十分之一。
PCD工具不能锐化极锋利的边缘，并且处理后工件的表面质量不如天然钻石。在行业中，用芯片断路器制造PCD叶片并不容易。因此，PCD只能用于精细切割非金属和非金属，并且很难实现超精确的镜像切割。
③CVD钻石工具：CVD钻石技术在1970年代末至1980年代初在日本出现。 CVD钻石是指通过化学蒸气沉积在异质基质（例如碳化物，陶瓷等）上的钻石膜的合成。 CVD钻石具有与天然钻石完全相同的结构和特征。 CVD钻石的特性与天然钻石的特性非常相似，并且具有天然单晶钻石和多晶钻石（PCD）的优势，在一定程度上可以克服其缺点。
⑵钻石工具的性能特征：
①极高的硬度和耐磨性：天然钻石是自然界中最难的物质。钻石具有极高的耐磨性。处理高硬度材料时，钻石工具的寿命是碳化物工具的100倍，甚至是数百次。
②摩擦系数非常低：钻石和某些有色金属之间的摩擦系数低于其他工具的摩擦系数，其摩擦系数低，并且在加工过程中的变形较小，这可以减少切割力。
③最尖端非常锋利：钻石工具的尖端可能是非常尖锐的地面，并且天然的单晶钻石工具最多可以达到0.002〜0.008μm，可以执行超薄的切割和超精确处理。
④它具有较高的热导率：钻石具有高热导率和热量扩散速率，易于切割热量以散发散热，并且工具的切割部分较低。
⑤具有低热膨胀系数：钻石的热膨胀系数比碳化物碳化物小几倍，并且切割热量引起的刀具尺寸变化非常小，这对于精确和超精确处理尤其重要维度准确性要求。
⑶应用钻石工具。钻石工具主要用于高速切割和钻孔非有产金属和非金属材料。适用于处理各种耐磨性非金属的处理，例如玻璃纤维粉冶金毛坯，陶瓷材料等；各种耐磨金属，例如各种硅铝合金；以及各种非有产金属的光完成处理。
钻石工具的缺点是它们的热稳定性很差。当切割温度超过700 〜800℃时，它们的硬度将完全丢失；此外，它不适合切割亚铁金属，因为钻石（碳）在高温下容易铁。原子的作用会导致碳原子转化为石墨结构，从而使工具非常易于损坏。
2。立方硼的类型，特性和特征氮化物工具材料和工具应用
第二种由类似于钻石制造方法的方法（Cubic Boron （CBN））合成的第二个超胸材料，就硬度和热导率而言仅次于钻石。它具有出色的热稳定性，并且在不氧化之前不会在大气中加热。 CBN具有极其稳定的化学特性，用于亚铁金属，可广泛用于钢铁产品的加工。
⑴立方硼的氮化物切割机的类型
立方硼（CBN）是一种在自然界中不存在的物质。它可以分为单晶和多晶，即CBN单晶和多晶立方氮化硼（立方，称为PCBN）。 CBN是硝酸硼（BN）的同种异构体之一，其结构与钻石相似。 PCBN（多晶立方硼硝化物）是一种多晶材料，在高温和高压下，通过粘结阶段（TIC，TIC，TIN，AL，TI等）将材料搅拌在一起。目前，它是人工合成的硬度。钻石工具材料，用钻石统称为超级硬工具材料。 PCBN主要用于制造刀具或其他工具。 PCBN工具可以分为积分的PCBN叶片和PCBN复合叶片，这些叶片被固定的碳化物烧结。 PCBN复合叶片是通过烧结一层PCBN，其厚度为O.5至1.0mm的碳化物碳化物的厚度良好，强度和韧性良好。它的性能具有良好的韧性，高硬度和耐磨性。解决了低弯曲强度和CBN叶片焊接难度的问题。
⑵立方硼化硼的主要特性和特性。尽管立方硼的硬度氮化物的硬度略低于钻石的硬度，但它远高于其他高硬度材料的硬度。 CBN的出色优势在于，其热稳定性远高于钻石的热稳定性，该钻石的热稳定性可以达到1200°以上（钻石为700〜800℃）。另一个杰出的优势是其高化学惯性，该惯性不会与1200〜1300℃的铁元素化学。反应。立方硼的主要性能特征如下。
①高硬度和耐磨性：CBN晶体结构与钻石的结构相似，具有与钻石相似的硬度和强度。 PCBN特别适合处理以前仅研磨的高硬度材料，并且可以获得工件的更好的表面质量。
②它具有很高的热稳定性：CBN的耐热性可以达到1400〜1500°，几乎是钻石（700〜800℃）的1倍。 PCBN工具可以以高速度的高速合金和硬化钢的高速切割3至5倍的碳化物碳化物工具。
化学稳定性：当铁基材料达到1200-1300℃时，它们不会产生化学作用，并且不会像钻石那样急剧穿着。目前，它仍然可以保持固定碳化物的硬度。 PCBN工具适合切割硬化的钢零件，冷硬铸铁可以广泛用于铸铁的高速切割。
④它具有良好的导热率：尽管CBN的导热率无法跟上钻石的跟进，但PCBN在各种工具材料中的热导率仅次于钻石，但比钻石高得多
⑤摩擦系数低：低摩擦系数会导致切割力降低，切割温度的降低以及加工表面质量的改善。
⑶使用立方硼硝酸盐工具：立方氮化硼适合于完成各种硬质材料，例如硬化钢，硬铸铁，高温合金，碳水化合物钢材加工的分类，表面喷涂材料等。加工精度可以达到IT5（可以达到IT5（孔为IT6），表面粗糙度值可以小于RA1.25至0.20μm。立方硼氮化硼工具材料的韧性和弯曲强度很差。因此，立方体氮化硼转弯工具不适用于低速和大冲击负荷处理。它们不适合具有高可塑性的切割材料（例如铝合金，铜合金，基于镍的合金，具有高可塑性等），因为切割这些金属会产生严重的碎屑积聚，这会使加工表面加剧。
3。陶瓷工具材料和工具应用的类型，特性和特征。
陶瓷工具具有高硬度，良好的耐磨性，出色的耐热性和化学稳定性的特征，并且不容易与金属结合。陶瓷工具在CNC加工中占据了非常重要的位置，陶瓷工具已成为高速切割和难以缓解材料处理的主要工具之一。陶瓷工具被广泛用于高速切割，干切割，硬切割和难以合作的材料的切割。陶瓷工具可以有效地处理传统工具根本无法处理的高硬化材料，从而实现“汽车而不是磨削”；陶瓷工具的最佳切割速度可以比碳化物工具高2到10倍，从而大大提高了切割加工生产效率。 ;陶瓷工具材料中使用的主要原材料是地壳中最丰富的元素。因此，陶瓷工具的推广和应用对于提高生产率，降低加工成本并节省战略性贵金属，并大大促进切割技术具有重要意义。进步。
⑴陶瓷工具材料的类型。陶瓷工具材料的类型通常可以分为三类：基于氧化铝的陶瓷，基于氮化硅的陶瓷和基于氮化硅的复合氧化陶瓷陶瓷。其中，最广泛使用的是氧化铝基氧化铝和氮化硅的陶瓷工具材料。基于氮化硅的陶瓷比基于氧化铝的陶瓷具有更好的性能。
⑵陶瓷工具的性能和特征陶瓷工具的性能特征如下：
高硬度和良好的耐磨性：尽管陶瓷工具的硬度不如PCD和PCBN高，但它远高于水泥碳化物和高速钢工具的硬度，达到93-95HRA。陶瓷工具可以处理在传统工具中难以处理的高硬化材料，并且适用于高速切割和硬切割。
②高温耐药性和良好的耐热性：陶瓷工具仍然可以在1200次以上的高温下切割。陶瓷工具具有良好的高温机械性能，并且A12O3陶瓷工具具有特别良好的氧化能力。即使处于红热状态，尖端也可以连续使用。因此，陶瓷工具可以实现干切割，从而节省切割液。
③良好的化学稳定性：陶瓷工具不容易与金属粘合，并且具有耐腐蚀性并且具有良好的化学稳定性，这可以减少工具的粘结磨损。
④低摩擦系数：陶瓷工具与金属和低摩擦系数具有低亲和力，可以降低切割力和切割温度。
⑶陶瓷刀有应用。陶瓷是主要用于高速精加工和半固定的工具材料之一。陶瓷工具适合切割和加工各种铸铁（灰铸铁，延性铸铁，锻造铸铁，冷硬铸铁，高合金耐磨铸铁）和钢（碳结构钢，合金结构钢，高高强度钢，高锰钢和淬火钢，也可用于切割铜合金，石墨，工程塑料和复合材料。陶瓷工具材料的弯曲强度和性能的影响较差，并且不适合在低速和撞击负载下切割。
4。涂层工具材料的性能和特征和工具的应用
涂层工具是提高工具性能的重要方法之一。涂层工具的出现在工具切割性能方面取得了重大突破。涂层工具涂有一层或多层的耐火化合物，具有良好的韧性刀具耐磨性。它将工具矩阵与硬涂层结合在一起，从而大大提高了工具性能。涂层工具可以提高处理效率，提高处理准确性，延长工具使用寿命并降低处理成本。新的CNC机床中使用的切割工具中约有80％使用涂层工具。涂层工具将来将是CNC加工领域中最重要的工具品种。
⑴涂层工具的类型。根据涂料方法，涂料工具可以分为化学蒸气沉积（CVD）涂料工具和物理蒸气沉积（PVD）涂料工具。涂层碳化物工具通常采用化学蒸气沉积法，沉积温度约为1000℃。涂层的高速钢工具通常采用物理蒸气沉积法，沉积温度约为500℃；根据涂层工具的材料，可以将涂层工具分为胶合碳化物涂层工具，高速钢制涂层工具和陶瓷。以及涂层的超级材料工具（钻石和立方硼酸盐）。根据涂料材料的特性，涂层工具可以分为两类，即“硬”涂层工具和“软”涂层工具。 “硬”涂层工具所追求的主要目标是高硬度和耐磨性，“软”涂料的主要优势是高硬度和良好的耐磨性，通常是抽动和锡涂层。 “软”涂料工具追求的目标是低摩擦系数，也称为自润滑工具，使用工件材料摩擦该系数非常低，只有约0.1，可以减少键合，减少摩擦，减少切割的切割力和切割温度。最近，已经开发了纳米化（）工具。该涂料工具可用于各种涂料材料（例如金属/金属，金属/陶瓷，陶瓷/陶瓷等）的不同组合，以满足不同的功能和性能要求。合理的纳米化可以使工具材料具有出色的摩擦减少和抗衣功能和自润滑特性，适用于高速干切割。
⑵涂层工具的特征。涂层工具的性能特征如下：
①良好的机械性和切割性能：涂料工具结合了基质材料和涂料材料的出色特性，不仅保持矩阵的良好韧性和高强度，而且具有高硬度，高磨损性和低涂层。摩擦系数。因此，涂层工具的切割速度可以提高超过未涂层工具的切割速度，并允许提高进料速度。涂层工具的寿命也得到了改善。
②强的多功能性：涂层工具具有广泛的多功能性和显着扩展的处理范围。一种涂层工具可以替换几种未包装的工具。
to涂层厚度：随着涂层厚度的增加，工具寿命也会增加，但是当涂层厚度达到饱和度时，刀具寿命将不再显着增加。当涂层太厚时，很容易引起剥离；当涂层太薄时，耐磨性很差。
④重新磨削能力：涂料刀片，复杂涂料设备，高过程要求和较长涂料时间的重新磨削能力不佳。
⑤涂层材料：具有不同涂料材料的工具具有不同的切割性能。例如：在低速切割时，抽动涂层具有优势；高速切割时，锡更适合。
⑶应用涂层工具。涂层工具在CNC加工领域具有巨大的潜力，将来将是CNC加工领域中最重要的工具品种。涂料技术已应用于末端磨坊，铰刀，钻头，复合孔处理工具，齿轮炉灶，牙齿牙齿牙齿，剃须牙齿，形成的纹理和各种机器夹具夹具插入物，以满足高速切割处理。需要诸如种子钢和铸铁，耐热合金和非有产金属等材料。
5。碳化物工具材料的类型，特性，特征和应用。
碳化物工具，尤其是可索引的碳化物工具，是CNC加工工具的主要产品。自1980年代以来，各种类型的积分和可索引的碳化物工具或叶片已扩展到切割工具领域的各种，可索引的碳化物工具从简单的转动工具和面部铣削工具扩展到各种精确，复杂和形成的工具。
⑴水泥碳化物工具的类型。根据主要的化学成分，可以将碳水化合物分为基于碳化碳化碳的水泥碳化物和钛碳（氮化物）（TIC（n））基于碳化物的碳化物。基于碳化碳的碳水化合物碳化物包括三类：钨钴（YG），钨钴钛（YT），并添加了稀有碳化物（YW）。他们每个人都有自己的优势和缺点，其主要成分是碳化钨（WC）和碳化钛。 （TIC），棘塔（TAC），碳化物（NBC）等，常用的金属键合阶段是Co. Co. Co. Co.钛碳（硝酸盐）胶结碳化物是带有TIC的水泥碳化物（其中一些是添加了TIC）与其他碳化物或氮化物）。常用的金属键合阶段是MO和Ni。
ISO（国际标准化组织）将胶结碳化物划分为三类：
K类，包括K10〜K40，相当于我国的YG类（主要组件是wc.co）。
P类（包括P01〜P50）等同于我国的YT类别（主要组成部分是wc.tic.co）。
M类（包括M10〜M40）等同于我国的YW类（主要组成部分是WC-TIC-TAC（NBC）-CO）。
每个等级代表从高硬度到最大韧性的一系列合金，数量在01到50之间。
⑵水泥碳化物工具的性能特征。水泥碳化物工具的性能特征如下：
①高硬度：粘质的碳化物工具由碳化物制成高硬度和熔点（称为硬相）和金属粘合剂（称为粘合阶段）的碳化物，通过粉末冶金方法，硬度为89至93hra，远高于高速钢，在5400c，硬度仍然可以达到82〜87HRA，在高速钢的室温下，硬度与硬度（83〜86HRA）相同。胶结碳化物的硬度值随着金属键合阶段的性质，数量，粒径和含量而变化，并且通常随着粘结金属相含量的增加而降低。当粘结相含量相同时，YT型合金的硬度高于YG型合金的硬度，而添加的TAC（NBC）合金具有较高的高温硬度。
②弯曲强度和韧性：常用胶结碳化物的弯曲强度在900范围内。金属键合阶段含量越高，弯曲强度越高。当粘合剂含量相同时，YG类（WC-CO）合金的强度高于YT类（WC-TIC-CO）合金的强度，并且随着TIC含量的增加，强度降低。水泥碳化物是一种脆性材料，其在室温下的冲击韧性仅为高速钢的1/30至1/8。
⑶应用常用的碳化物工具。 YG合金主要用于处理铸铁，非有产金属和非金属材料。当钴含量相同时，细颗粒碳化物（例如YG3X和YG6X）的硬度和耐磨性更高。它们适合处理一些特殊的硬铸铁，奥氏体不锈钢，耐热合金，钛合金，坚硬的青铜和耐磨性绝缘材料等。
YT碳化物的出色优势是高硬度，耐热性良好，硬度更高和高温的抗压强度比YG以及更好的氧化能力。因此，当需要刀具有较高的耐热性和耐磨损性时，应选择具有较高抽动含量的级别。 YT合金适用于加工塑料材料，例如钢，但不适合加工钛合金或硅铝合金。
YW合金具有YG和YT合金的特性，并且具有良好的全面性能。它们可用于处理钢，以及铸铁和有色金属。如果钴含量适当增加，这种类型的合金的强度可能很高，可以用于粗暴处理和间歇性地切割各种难以处理的材料。
6。高速钢工具的类型，特征和应用。高速钢（HSS）是一种高合金工具钢，可添加更多合金元素，例如W，MO，CR，V。高速钢工具在强度，韧性和加工性方面具有出色的全面性能。在复杂的工具中，尤其是孔处理工具，铣削工具，螺纹工具，小腿，切牙工具和其他复杂刀片，高速钢仍然占据主要位置。高速钢工具很容易磨削锋利的切割边缘。根据不同的目的，高速钢可以分为通用的高速钢和高性能的高速钢。
⑴通用高速钢工具。通用高速钢。通常，可以将其分为两类：钨钢和钨溶血钢。这种高速钢含有0.7％至0.9％。根据钢中不同的钨含量，可以将其分为含有12％或18％W的钨钢，含有6％或8％W的钨 - 溶血钢，以及含有2％或无钼钢的钼钢。 。通用高速钢具有一定的硬度（63-66hrc）和耐磨性，高强度和韧性，良好的可塑性和加工技术，因此广泛用于制造各种复杂工具。
钢：通用高速钢钨钢的典型等级是（简称W18），具有良好的全面性能，其高温硬度为48.5hrc，可用于制造各种复杂的工具。它具有良好的研磨能力和低脱碳敏感性的优势，但是由于其碳化物含量高，分布不均，较大的颗粒以及低强度和韧性。
--溶血钢：是指通过用钼在钨钢中代替钨的一部分获得的高速钢。钨溶剂钢的典型等级是（称为M2）。 M2的碳化物颗粒小且均匀，具有更好的强度，韧性和高温可塑性。另一种类型的钨溶剂钢是（短），其热稳定性略高于M2钢，具有更好的弯曲强度和韧性，并且具有良好的加工性能。
⑵高性能的高速钢工具。高性能的高速钢是指增加一些碳含量，钒含量和合金元素（例如CO，Al）的新钢，以提高其耐热性和耐磨性。
主要有以下类别：
①高碳高速钢。高碳高速钢（例如），在室温和高温下高硬度，适合制造和处理普通的钢和铸铁，钻头，铰刀，水龙头，水龙头和具有高磨损耐药性要求或铣刀具有较硬材料的工具，不适合处理。承受很大的影响。
②高钒高速钢。典型的成绩，例如（简称EV4），V含V型耐磨性良好，适合于在工具上磨损良好的材料，例如纤维，硬橡胶，塑料等。 ，也可用于加工不锈钢，高强度钢和高温合金和其他材料。
③钴高速钢。它是一种含钴的超硬高速钢，典型的等级，例如（称为M42），具有高硬度，其硬度可以达到69-70hrc，适合于处理高强度热量的困难处理。抗性钢钢材加工的分类，高温合金，钛合金等。材料，M42具有良好的磨削特性，适合制造精确和复杂的工具，但不合适用于在冲击切割条件下工作。
④铝高速钢。它是一款含有铝的超硬钢。它是一个典型的等级，例如（称为501），在6000c时的高温硬度也达到54小时，切割性能等于M42。它适用于用于处理合金钢，不锈钢，高强度钢和高温合金和其他材料的铣刀，钻头，铰刀，齿轮工具，牙齿等。
⑤硝基超级坚硬的高速钢。典型的等级，例如缩写为（V3N），是含氮的超硬钢，具有与M42相当的硬度，强度和韧性。它们可以用作含钴的高速钢的替代品，用于低速切割和难以处理的材料和低速高精度处理。 。
⑶冶炼高速钢和粉末冶金高速钢。根据不同的制造工艺，高速钢可以分为冶炼高速钢和冶金高速钢。
①高速钢：普通的高速钢和高性能高速钢都通过冶炼制成。它们是通过冶炼，挖掘机和滚动过程制成工具的。容易发生高速钢的严重问题是碳化物隔离。硬质碳化物在高速钢中分布不均匀，并具有粗晶粒（可以达到数十个微米），它们对高速钢工具具有耐磨性和韧性。削减性能具有不利影响。
②粉末冶金高速钢（PM HSS）：粉末冶金高速钢（PMHSS）是一种从高频感应炉融化的液态钢，用高压氩或纯氮气雾化，然后淬灭至获得细而均匀的晶体结构。 （高速钢粉），然后将所获得的粉末按在高温和高压下的刀片空白中，否则首先将其制成钢制空白，然后锻造并卷成工具形状。与通过熔化方法制成的高速钢相比，PMHS的优点是：碳化物颗粒小且均匀，与融化的高速钢相比，强度，韧性和耐磨性大大提高。 PMHSS工具将进一步开发并占据复杂CNC工具领域的重要位置。典型的等级，例如F15，FR71，GF1，GF1，GF2，GF2，GF3，PT1，PVN等，可以使用大型工具，重载和高影响力的影响，也可以使用，也可以使用制作精确工具。
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