CN104889430A - 一种数控机床用刀具 - Google Patents

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马峻
薛松
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Abstract

本发明属于机械加工领域，具体为一种数控机床用刀具，包括刀体与刀柄，所述刀体为高速钢和立方氮化硼的复合层；立方氮化硼通过气相沉积法涂覆于高速钢上。因此，本发明的一种数控机床用刀具能长期应用于数控机床加工，而刀具可以不变形、不断裂。

Description

一种数控机床用刀具
技术领域
本发明属于机械加工领域，具体为一种数控机床用刀具。
背景技术
数控加工，是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的，但也发生了明显的变化。用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。
数控机床的关键部件之一的刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以"刀具"一词一般就理解为金属切削刀具。
数控加工对刀具的刚度、精度、耐用度及动平衡性能等方面要求更为严格。刀具的质量好坏决定着工件加工速度与工件加工质量。现常用的刀具主要为含有钨、钼、铬、钒、钴等合金元素与碳化物共同形成的高速钢，如中国专利CN103556083A“粉末冶金制造的高速钢”，提供一种该高速钢，其包含最多1.5Si，更优选最多1.1Si，包含0.7—0.9Si，优选0.75—0.85Si，最优选0.78—0.82Si，包含最多1.5C，优选1.0—1.15C，包含最多3.5—4.5Cr，优选3.7—4.0Cr，包含6—12Mo，优选9—10Mo，最优选9.2—9，7Mo，包含1—3W，优选1.2—1.9，最优选1.3—1.7W，包含最多12Co，优选7.5—9.0Co，最优选7.7—8.2Co，包含0.9—2.5V，优选最多1.5V，最优选1.1—1.2V，在1100—1200℃的温度下硬化，用于双金属锯片时，优选使用600—650℃的回火温度，且回火时间在0.5—10分钟之间。又如中国专利CN1355855A“粉末冶金制造的高速钢”,其提供一种高速钢的组成成分为：1至2.5碳、1至3.5氮、0.05至1.7锰、0.05至1.2硅、3至6铬、2至5钼、6.2至17(钒+2铌)采用这类高速钢制成的刀具，刀具的切削速度较普通刀具提高两倍以上，切削加工出的的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。但用于数控机床机械加工时，会产生大量的热，加工过程中会才采用冷却液降温，高速钢硬度会随着降低，进而产生摩擦磨损降低性能。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种数控机床用刀具，其能长期应用于数控机床加工，不变形、不断裂。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种数控机床用刀具，包括刀体与刀柄，其刀体为高速钢和立方氮化硼的复合层；所述立方氮化硼通过气相沉积法涂覆于高速钢上。
其中，所述刀柄为模具钢与高速钢的复合层，模具钢与高速钢采用电火花烧结方法连接为一体。
其中，所述刀体，采用如下工艺制备而成：
(1)原料选取，选取粒度为0.1um-1um的高速钢原料粉；
(2)入模，将高速钢原料粉放入制备刀体的模具中；
(3)烧结，将模具整体放入微波烧结炉中，并施加70-80MPa的静压，在频率为2000MHZ-6000MHZ、温度为500-600℃的条件下烧结，得到高速钢刀体基体；
(4)涂覆，采用气相沉积法将立方氮化硼涂于高速钢刀体基体，得到高速钢和立方氮化硼复合层的刀体。
其中，所述高速钢原料粉的粒度优选为0.2um-0.5um。
其中，所述高速钢原料粉的粒度进一步优选为0.3um-0.4um。
其中，所述微波烧结炉所用的频率优选为2450MHZ-5000MHZ。
其中，所述高速钢原料粉的组成成分为：
0.5wt％-1.3wt％ C
最多0.0025wt％ O
最多0.05wt％ N
0.08wt％-0.1wt％ B
最多0.8wt％ Mn
0.05wt％-1.3wt％ Co
1wt％-6wt％ W
1wt％-5wt％ Cr
0.01wt％-1wt％ Ti
0.1wt％-5wt％ V
余量为铁和杂质。
其中，所述高速钢原料粉的组成成分优选为：
0.5wt％-0.8wt％ C
最多0.002wt％ O
最多0.02wt％ N
0.08wt％-0.1wt％ B
最多0.5wt％ Mn
0.05wt％-0.8wt％ Co
4wt％-5wt％ W
2wt％-4wt％ Cr
0.01wt％-0.2wt％ Ti
1wt％-3wt％ V
余量为铁和杂质。
本发明的有益效果：
(1)本发明的数控机床用刀具，其刀具采用高速钢用于氮化硼复合层方式把高速钢基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而刀具具有更好的切削性能；刀柄为模具钢与高速钢采用电火花烧结方法连接为一体制成，提高刀柄强度硬度，保证刀具在进行硬质金属加工时不变形。
(2)本发明采用的高速钢原料粉，含有C、O、B、Mn、Co、W、Cr、Ti、V等，在高速钢遇冷却液淬火时，C、O、B相互作用，使高速钢具备高的淬硬性；同时加入了氧、氮、碳在发挥钛的耐蚀性能，并提高钛的强度，降低其塑性，保证刀具长期在冷却液的侵蚀下性能不受影响。
(3)采用微波烧结法制备促进C、V发生作用形成MX型微粒的硬质化合物，辅助提高高速钢的硬度；同时微波烧结法促进晶粒细化，防止扩散和钢材氧化。
具体实施方式
一种数控机床用刀具，包括刀体与刀柄，刀体为高速钢和立方氮化硼的复合层；立方氮化硼通过气相沉积法涂覆于高速钢上。
其中，所述刀柄为模具钢与高速钢的复合层，模具钢与高速钢采用电火花烧结方法连接为一体。
其中，所述刀体，采用如下工艺制备而成：
(1)原料选取，选取粒度为0.1um-1um的高速钢原料粉；
(2)入模，将高速钢原料粉放入制备刀体的模具中；
(3)烧结，将模具整体放入微波烧结炉中，并施加70-80MPa的静压，在频率为2000MHZ-6000MHZ、温度为500-600℃的条件下烧结，得到高速钢刀体基体；
(4)涂覆，采用气相沉积法将立方氮化硼涂于高速钢刀体基体，得到高速钢和立方氮化硼复合层的刀体。
其中，所述高速钢原料粉的组成成分为：
0.5wt％-1.3wt％ C
最多0.0025wt％ O
最多0.05wt％ N
0.08wt％-0.1wt％ B
最多0.8wt％ Mn
0.05wt％-1.3wt％ Co
1wt％-6wt％ W
1wt％-5wt％ Cr
0.01wt％-1wt％ Ti
0.1wt％-5wt％ V
余量为铁和杂质。
实施例1-8的刀体的工艺条件：
实施例1-8高速钢原料粉的主要组成成分及含量(余量为铁和杂质):
实施例1-8的刀体的性能测试
以上所述，仅为本发明的部分较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的范围内，根据发明的技术方案及其构思加以同等替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数控机床用刀具，包括刀体与刀柄，其特征在于所述刀体为高速钢和立方氮化硼的复合层；立方氮化硼通过气相沉积法涂覆于高速钢上。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床用刀具，其特征在于所述刀柄为模具钢与高速钢的复合层，模具钢与高速钢采用电火花烧结方法连接为一体。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床用刀具，其特征在于所述刀体，采用如下工艺制备而成：
(1)原料选取，选取粒度为0.1um-1um的高速钢原料粉；
(2)入模，将高速钢原料粉放入制备刀体的模具中；
(3)烧结，将模具整体放入微波烧结炉中，并施加70-80MPa的静压，在频率为2000MHZ-6000MHZ、温度为500-600℃的条件下烧结，得到高速钢刀体基体；
(4)涂覆，采用气相沉积法将立方氮化硼涂于高速钢刀体基体，得到高速钢和立方氮化硼复合层的刀体。
4.根据权利要求3所述的一种数控机床用刀具，其特征在于所述高速钢原料粉的粒度优选为0.2um-0.5um。
5.根据权利要求4所述的一种数控机床用刀具，其特征在于所述高速钢原料粉的粒度进一步优选为0.3um-0.4um。
6.根据权利要求3所述的一种数控机床用刀具，其特征在于所述微波烧结炉所用的频率优选为2450MHZ-5000MHZ。
7.根据权利要求3所述的一种数控机床用刀具，其特征在于所述高速钢原料粉的组成成分为：
0.5wt%-1.3wt%  C
最多0.0025wt% O
最多0.05wt% N
0.08wt%-0.1wt%  B
最多0.8wt% Mn
0.05wt%-1.3wt% Co
1wt%-6wt%  W
1wt%-5wt%   Cr
0.01wt%-1wt%  Ti
0.1wt%-5wt% V
余量为铁和杂质。
8.根据权利要求7所述的一种数控机床用刀具，其特征在于所述高速钢原料粉的组成成分优选为：
0.5wt%-0.8wt%  C
最多0.002wt% O
    最多0.02wt% N
0.08wt%-0.1wt%  B
最多0.5wt% Mn
0.05wt%-0.8wt% Co
4wt%-5wt%  W
2wt%-4wt%   Cr
0.01wt%-0.2wt%  Ti
1wt%-3wt% V
余量为铁和杂质。
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