刀具材料大致分如下幾類:高速鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼以及聚晶金剛石。
這里主要提下陶瓷,陶瓷用于切削刀具的時間比硬質(zhì)合金早,但由于其脆性,發(fā)展很慢。但自上世紀(jì)70年代以后,還是得到了比較快的發(fā)展。陶瓷刀具材料主要有兩大系,即氧化鋁系和氮化硅系。陶瓷作為刀具,具有成本低、硬度高、耐高溫性能好等優(yōu)點,有很好的前景。
刀具的發(fā)展在人類進步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28~前20世紀(jì),就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國后期(公元前三世紀(jì)),由于掌握了滲碳技術(shù),制成了銅質(zhì)刀具。當(dāng)時的鉆頭和鋸,與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。
為了實現(xiàn)切削加工,刀具相對于工件要有一定的切削深度,并沿工件待加工表面作相對運動。這種相對運動有時是直線的,有時是旋轉(zhuǎn)的,通常由機床實現(xiàn)。上述刀具及工件的運動速度以及刀具切人工件內(nèi)部的深度被統(tǒng)稱為切削用量。“切削加工”這一概念在有些場合被廣義解釋,這時它不僅包括上述內(nèi)容,而且還包括磨削加工。本章對切削加工不作廣義解釋。按照刀具與工件的運動方式以及刀具的形狀可將切削加工劃分為:車削、銑削、刨削、鉆削、鏜削、拉削、鉸削、攻絲、插齒、滾齒等。
對拉刀、滾刀、鉸刀、銑刀等復(fù)雜高速鋼刀具,在低溫條件下,進行碳、氮、硫、硼、氧等多元素共滲,使刀具的耐用度平均提高2 倍~5倍。這是因為這些元素滲入刀具表層后,使刃具表層的化學(xué)成分發(fā)生了變化,在切削過程中起到了減小摩擦和自潤滑作用,從而降低了切削力和切削熱,提高了刀具耐用度,降低了生產(chǎn)成本。
此工藝簡單,工作溫度低,是一種提高復(fù)雜高速鋼刀具耐用度的有效措施。