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新手小白如何選擇適合的硬質(zhì)合金刀片？

發(fā)布時間：

2024-07-30 10:17

作為一名在硬質(zhì)合金行業(yè)從業(yè)多年的老工具人，我非常樂意分享一些選擇硬質(zhì)合金刀片的見解。這也是很多剛剛?cè)胄械呐笥呀?jīng)常會問到的問題。我現(xiàn)在一次性寫出來，希望能幫助到更多的新朋友。如果你覺得我寫的有用，希望你可以分享到其他地方，幫助更多的人。

什么是硬質(zhì)合金？

要了解硬質(zhì)合金刀片，首先應(yīng)該了解什么是硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金，也被稱為鎢鋼或碳化鎢，是一種由碳化鎢（WC）和結(jié)合金屬（如鈷、鎳等）通過粉末冶金方法制成的復(fù)合材料。簡單來說，它是一種非常硬、非常耐磨的材料，廣泛用于各種高強度和高精度的加工中。

硬質(zhì)合金的優(yōu)勢

高硬度和耐磨性：硬質(zhì)合金的硬度幾乎是鋼的幾倍，使其在加工高硬度材料時能夠保持鋒利的切削刃。這意味著在使用硬質(zhì)合金刀片時，你可以顯著減少磨損，延長刀具的使用壽命。
高溫性能優(yōu)越：在高速切削過程中，溫度會迅速升高。硬質(zhì)合金能夠在高溫環(huán)境下保持其機械性能，不會像其他材料那樣因為溫度升高而軟化或變形。這使得硬質(zhì)合金刀片特別適合高速和高效的加工操作。
高精度和穩(wěn)定性：硬質(zhì)合金的高硬度和高剛性使其在加工過程中變形較小，因此能實現(xiàn)非常高的加工精度。這對需要高精度的零部件加工尤為重要。
廣泛的適用性：硬質(zhì)合金可以用于加工多種材料，包括鋼鐵、有色金屬、木材和石材等。它在機械制造、航空航天、汽車工業(yè)等各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

硬質(zhì)合金的劣勢

脆性較大：雖然硬質(zhì)合金很硬，但它的韌性相對較弱。這意味著在加工環(huán)境中，特別是在有沖擊或振動的情況下，硬質(zhì)合金刀片容易發(fā)生崩刃或斷裂。
成本較高：硬質(zhì)合金的制造工藝復(fù)雜，材料本身也較為昂貴。因此，硬質(zhì)合金刀片的價格通常比普通工具鋼刀片要高。
加工難度較高：由于硬質(zhì)合金的高硬度，在成形加工時需要使用特殊的研磨和涂層技術(shù)，這增加了生產(chǎn)的難度和成本。
對加工條件要求高：為了充分發(fā)揮硬質(zhì)合金刀片的性能，通常需要配備精密的機床和合理的切削參數(shù)，這對加工環(huán)境和設(shè)備提出了較高的要求。

如何選擇適合的硬質(zhì)合金刀片？

了解了硬質(zhì)合金刀片的優(yōu)劣勢后，再來看市場上各種品牌和型號琳瑯滿目，如何挑選到適合自己需求的刀片呢？以下是一些關(guān)鍵的考慮因素：

1. 明確加工材料

在選擇硬質(zhì)合金刀片時，首先需要明確你所要加工的材料，這關(guān)系到刀片的硬度、涂層和幾何形狀等選擇。

鋼材（包括碳鋼和低合金鋼）：
- 刀片類型：選擇具有高硬度和耐磨性的刀片，同時需要具備一定的韌性以防止刀片脆裂。
- 推薦涂層：TiAlN（氮化鈦鋁）涂層和PVD（物理氣相沉積）涂層刀片效果較好，能夠提供良好的耐熱性和抗磨損能力。
- 幾何形狀：方形或菱形刀片較為常見，提供穩(wěn)定的切削性能。
鑄鐵：
- 刀片類型：鑄鐵加工需要高硬度和耐磨性的刀片，因為鑄鐵本身較硬且脆。
- 推薦涂層：TiCN（氮碳化鈦）和CVD（化學(xué)氣相沉積）涂層刀片可提高耐磨性和抗沖擊性能。
- 幾何形狀：通常選擇方形或圓形刀片，適合粗加工和精加工。
鋁合金：
- 刀片類型：鋁合金材料較軟且粘性大，需要刀片具有高鋒利度和較低的硬度。
- 推薦涂層：DLC（類金剛石涂層）和無涂層刀片效果較好，用于防止鋁粘附。
- 幾何形狀：三角形或圓形刀片常用于鋁合金加工，以減少切削阻力和提高表面質(zhì)量。
不銹鋼：
- 刀片類型：不銹鋼材料具有高強度和易加工硬化特性，需要刀片具有高硬度和耐磨性，同時具備良好的韌性以防止斷裂。
- 推薦涂層：TiAlN和AlTiN（氮化鋁鈦）涂層刀片提供良好的抗氧化和耐磨性能。
- 幾何形狀：方形或圓形刀片適用于不銹鋼的粗加工和精加工。
高溫合金（如鈦合金和鎳基合金）：
- 刀片類型：高溫合金材料難加工，需要刀片具有極高的硬度和耐磨性，同時還需具備較高的熱穩(wěn)定性。
- 推薦涂層：AlCrN（氮化鉻鋁）涂層和SiAlON（氮氧化硅鋁）陶瓷涂層刀片效果較好，能夠提供卓越的耐熱性能。
- 幾何形狀：方形或夾角較大的刀片常用于高溫合金的加工，以提高切削效率和刀具壽命。

2. 硬度與韌性的平衡

硬度和韌性是兩個關(guān)鍵性能參數(shù)。高硬度通常意味著更好的耐磨性，而高韌性則意味著刀片更不易斷裂。根據(jù)加工條件選擇硬度和韌性：

工件材料：
- 硬質(zhì)材料（如高硬度鋼、高溫合金）：選擇高硬度刀片，以確保刀片在高壓和高溫下仍能保持其切削性能。
- 軟質(zhì)材料（如鋁合金、銅合金）：選擇較高韌性的刀片，以防止刀片在切削過程中因材料粘附而斷裂。
切削方式：
- 粗加工：需要刀片能夠承受較大的切削力和沖擊，因此需要兼顧硬度和韌性的刀片。
- 精加工：需要刀片能夠提供高表面質(zhì)量，因此更傾向于選擇高硬度的刀片。
切削參數(shù)：
- 高速度切削（HSC）：需要高硬度刀片，以承受高速切削帶來的高溫和高壓。
- 低速度切削：可以選擇高韌性的刀片，以防止低速切削時的振動和沖擊導(dǎo)致刀片破損。

3. 涂層類型

硬質(zhì)合金刀片的涂層是提升刀具性能和壽命的重要手段。不同的涂層技術(shù)和材料可以顯著改善刀片的耐磨性、耐熱性和抗氧化性。

TiN（氮化鈦）涂層：適用于高速切削中的鋼材、不銹鋼和鑄鐵。
TiAlN（氮化鈦鋁）涂層：適用于高硬度鋼、不銹鋼和高溫合金的高速切削。
AlTiN（氮化鋁鈦）涂層：適用于硬質(zhì)材料和高溫合金的高速切削。
TiCN（氮碳化鈦）涂層：適用于鋼材、鑄鐵和不銹鋼的中速切削。
DLC（類金剛石涂層）：適用于鋁合金、銅合金和非鐵金屬的切削。
CrN（氮化鉻）涂層：適用于塑料和橡膠等軟材料的切削。

4. 刀片幾何形狀

刀片的幾何形狀對切削性能、加工質(zhì)量和刀具壽命有著重要影響。不同的幾何形狀適用于不同的加工場合和材料。

方形刀片：適用于粗加工和半精加工。
菱形刀片：適用于精加工和半精加工。
三角形刀片：適用于粗加工和半精加工。
圓形刀片：適用于粗加工，特別是在鑄鐵和不銹鋼的加工中表現(xiàn)優(yōu)異。
菱形負(fù)角刀片：適用于高硬度材料、高進(jìn)給量和大切削深度的粗加工。
菱形正角刀片：適用于精加工和輕型材料的加工，如鋁合金和非鐵金屬。

5. 常見刀片牌號及其應(yīng)用

刀片牌號是指刀片的材料成分和性能分類，不同牌號的刀片具有不同的硬度、韌性和耐磨性能。

P牌號（鋼材用）：適用于鋼材的粗加工和精加工。
M牌號（不銹鋼用）：適用于不銹鋼的半精加工和精加工。
K牌號（鑄鐵用）：適用于灰鑄鐵和球墨鑄鐵的粗加工。
N牌號（非鐵金屬用）：適用于鋁合金、銅合金和塑料的加工。
S牌號（高溫合金用）：適用于鎳基合金和鈦合金的粗加工和精加工。
H牌號（淬硬鋼用）：適用于淬火鋼和高硬度材料的精加工。

國際標(biāo)準(zhǔn)型號

硬質(zhì)合金刀片的國際標(biāo)準(zhǔn)型號是根據(jù)其形狀、尺寸、夾緊方式等特征進(jìn)行統(tǒng)一命名的。這些標(biāo)準(zhǔn)化的命名體系使得刀片的選擇和應(yīng)用更加便捷。

ISO標(biāo)準(zhǔn)刀片型號：ISO標(biāo)準(zhǔn)型號一般由一系列字母和數(shù)字組成，例如：CCMT 09T304。
ANSI標(biāo)準(zhǔn)刀片型號：ANSI標(biāo)準(zhǔn)型號一般由一系列字母和數(shù)字組成，例如：VNMG 332。

不同廠家的編碼規(guī)則

不同的硬質(zhì)合金刀片廠家往往會根據(jù)自己的編碼規(guī)則，為刀片增加特定的牌號或編碼。這些編碼不僅用于產(chǎn)品的識別，還可以幫助用戶了解刀片的材料、用途和性能。

ISO標(biāo)準(zhǔn)編碼：許多廠家會采用國際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）定義的編碼系統(tǒng)。
廠家自定義牌號：例如，某些廠家可能會使用類似 "WNMG080408-MF" 的編碼。
品牌牌號示例：
- Sandvik：可能使用 "GC4225" 表示特定材料和涂層的刀片。
- Kennametal：可能使用 "KC725M" 表示特定的加工應(yīng)用刀片。
- Seco：可能使用 "TP2501" 表示特定的硬質(zhì)合金材料和涂層組合。