一种数控机床用刀具的制作方法
一种数控机床用刀具的制作方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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I. ISi，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 - I. 15C，包含最多 3. 5- 4. 5Cr，优选 3. 7-4. OCr，包含 6- 12Mo,优选 9一 10M〇,最优选 9. 2- 9, 7Mo,包含 1 一 3W，优 选L 2 - L 9,最优选L 3 - I. 7W，包含最多12Co,优选7. 5 - 9. OCo,最优选7. 7 - 8. 2Co,包 含0. 9 - 2. 5V，优选最多1.5V，最优选I. 1 一 1.2V，在1100- 1200°C的温度下硬化，用于双 金属锯片时，优选使用600- 650°C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L 7锰、0.05至L 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】
[0005] 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。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
[0007] -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。
[0008] 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。
[0009] 其中，所述刀体，采用如下工艺制备而成：
[0010] (1)原料选取，选取粒度为〇· Ium-Ium的高速钢原料粉；
[0011] (2)入模，将高速钢原料粉放入制备刀体的模具中；
[0012] (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°C的条件下烧结，得到高速钢刀体基体；
[0013] ⑷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。
[0014] 其中，所述高速钢原料粉的粒度优选为0. 2um_0. 5um。
[0015] 其中，所述高速钢原料粉的粒度进一步优选为0. 3um-〇. 4um。
[0016] 其中，所述微波烧结炉所用的频率优选为2450MHZ-5000MHZ。
[0017] 其中，所述高速钢原料粉的组成成分为：
[0018] 0. 5wt % -I. 3wt % C
[0019] 最多 0· 0025wt% 0
[0020] 最多 0.05wt% N
[0021] 0. 08wt% -〇. Iwt % B
[0022] 最多 0.8wt% Mn
[0023] 0. 05wt %-I. 3wt % Co
[0024] Iwt % -6wt% W
[0025] lwt%-5wt% Cr
[0026] 0.0 lwt% -Iwt% Ti
[0027] 0.1 wt % -5wt% V
[0028] 余量为铁和杂质。
[0029] 其中，所述高速钢原料粉的组成成分优选为：
[0030] 0. 5wt % -〇. 8wt % C
[0031] 最多 0.002wt% 0
[0032] 最多 0.02wt% N
[0033] 0. 08wt% -〇. Iwt % B
[0034] 最多 0.5wt% Mn
[0035] 0. 05wt %-〇. 8wt % Co
[0036] 4wt% -5wt% W
[0037] 2wt% -4wt% Cr
[0038] 0.0 lwt%-〇. 2wt% Ti
[0039] Iwt % -3wt% V
[0040] 余量为铁和杂质。
[0041] 本发明的有益效果：
[0042] (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。
[0043] (2)本发明采用的高速钢原料粉，含有C、0、B、Mn、Co、W、Cr、Ti、V等，在高速钢遇冷 却液淬火时，C、0、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。
[0044] (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】
[0045] -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。
[0046] 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。
[0047] 其中，所述刀体，采用如下工艺制备而成：
[0048] (1)原料选取，选取粒度为〇· Ium-Ium的高速钢原料粉；
[0049] (2)入模，将高速钢原料粉放入制备刀体的模具中；
[0050] (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°C的条件下烧结，得到高速钢刀体基体；
[0051] (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。
[0052] 其中，所述高速钢原料粉的组成成分为：
[0053] 0. 5wt % -I. 3wt % C
[0054] 最多 0· 0025wt% 0
[0055] 最多 0· O5Wt % N
[0056] 0. 08wt% -〇. Iwt % B
[0057] 最多 0.8wt% Mn
[0058] 0. 05wt %-I. 3wt % Co
[0059] Iwt % -6wt% W
[0060] Iwt % -5wt% Cr
[0061] 0.0 lwt% -Iwt% Ti
[0062] 0.1 wt % -5wt% V
[0063] 余量为铁和杂质。
[0064] 实施例1-8的刀体的工艺条件：
[0065]
[0066] 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）：
[0067]
[0068] 实施例1-8的刀体的性能测试
[0069]
[0070] 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。
【主权项】
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，选取粒度为〇.Ium-Ium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°C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 〇. 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°/〇-l. 3wt°/〇C最多 0? 0025wt%O 最多 0? 05wt%N 0. 08wt%-〇.lwt%B 最多 0. 8wt%Mn 0. 05wt°/〇-l. 3wt°/〇Co lwt°/〇-6wt°/〇W lwt°/〇-5wt°/〇Cr 0. 01wt°/〇-lwt°/〇Ti 0.lwt°/〇-5wt°/〇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%-〇. 8wt°/〇C最多 0? 002wt% 0 最多 0? 02wt%N 0. 08wt%-〇.lwt%B 最多 0. 5wt%Mn 0. 05wt%-〇. 8wt°/〇Co 4wt°/〇-5wt°/〇 W 2wt°/〇-4wt°/〇 Cr 0. 01wt%-0. 2wt°/〇 Ti lwt°/〇-3wt°/〇 V 余量为铁和杂质。
【专利摘要】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。
【IPC分类】B23B27/00, B23P15/28
【公开号】CN104889430
【申请号】CN201510283752
【发明人】马峻, 薛松
【申请人】苏州亚思科精密数控有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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I. ISi，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 - I. 15C，包含最多 3. 5- 4. 5Cr，优选 3. 7-4. OCr，包含 6- 12Mo,优选 9一 10M〇,最优选 9. 2- 9, 7Mo,包含 1 一 3W，优 选L 2 - L 9,最优选L 3 - I. 7W，包含最多12Co,优选7. 5 - 9. OCo,最优选7. 7 - 8. 2Co,包 含0. 9 - 2. 5V，优选最多1.5V，最优选I. 1 一 1.2V，在1100- 1200°C的温度下硬化，用于双 金属锯片时，优选使用600- 650°C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L 7锰、0.05至L 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】
[0005] 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。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
[0007] -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。
[0008] 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。
[0009] 其中，所述刀体，采用如下工艺制备而成：
[0010] (1)原料选取，选取粒度为〇· Ium-Ium的高速钢原料粉；
[0011] (2)入模，将高速钢原料粉放入制备刀体的模具中；
[0012] (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°C的条件下烧结，得到高速钢刀体基体；
[0013] ⑷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。
[0014] 其中，所述高速钢原料粉的粒度优选为0. 2um_0. 5um。
[0015] 其中，所述高速钢原料粉的粒度进一步优选为0. 3um-〇. 4um。
[0016] 其中，所述微波烧结炉所用的频率优选为2450MHZ-5000MHZ。
[0017] 其中，所述高速钢原料粉的组成成分为：
[0018] 0. 5wt % -I. 3wt % C
[0019] 最多 0· 0025wt% 0
[0020] 最多 0.05wt% N
[0021] 0. 08wt% -〇. Iwt % B
[0022] 最多 0.8wt% Mn
[0023] 0. 05wt %-I. 3wt % Co
[0024] Iwt % -6wt% W
[0025] lwt%-5wt% Cr
[0026] 0.0 lwt% -Iwt% Ti
[0027] 0.1 wt % -5wt% V
[0028] 余量为铁和杂质。
[0029] 其中，所述高速钢原料粉的组成成分优选为：
[0030] 0. 5wt % -〇. 8wt % C
[0031] 最多 0.002wt% 0
[0032] 最多 0.02wt% N
[0033] 0. 08wt% -〇. Iwt % B
[0034] 最多 0.5wt% Mn
[0035] 0. 05wt %-〇. 8wt % Co
[0036] 4wt% -5wt% W
[0037] 2wt% -4wt% Cr
[0038] 0.0 lwt%-〇. 2wt% Ti
[0039] Iwt % -3wt% V
[0040] 余量为铁和杂质。
[0041] 本发明的有益效果：
[0042] (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。
[0043] (2)本发明采用的高速钢原料粉，含有C、0、B、Mn、Co、W、Cr、Ti、V等，在高速钢遇冷 却液淬火时，C、0、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。
[0044] (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】
[0045] -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。
[0046] 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。
[0047] 其中，所述刀体，采用如下工艺制备而成：
[0048] (1)原料选取，选取粒度为〇· Ium-Ium的高速钢原料粉；
[0049] (2)入模，将高速钢原料粉放入制备刀体的模具中；
[0050] (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°C的条件下烧结，得到高速钢刀体基体；
[0051] (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。
[0052] 其中，所述高速钢原料粉的组成成分为：
[0053] 0. 5wt % -I. 3wt % C
[0054] 最多 0· 0025wt% 0
[0055] 最多 0· O5Wt % N
[0056] 0. 08wt% -〇. Iwt % B
[0057] 最多 0.8wt% Mn
[0058] 0. 05wt %-I. 3wt % Co
[0059] Iwt % -6wt% W
[0060] Iwt % -5wt% Cr
[0061] 0.0 lwt% -Iwt% Ti
[0062] 0.1 wt % -5wt% V
[0063] 余量为铁和杂质。
[0064] 实施例1-8的刀体的工艺条件：
[0065]
[0066] 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）：
[0067]
[0068] 实施例1-8的刀体的性能测试
[0069]
[0070] 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。
【主权项】
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，选取粒度为〇.Ium-Ium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°C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 〇. 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°/〇-l. 3wt°/〇C最多 0? 0025wt%O 最多 0? 05wt%N 0. 08wt%-〇.lwt%B 最多 0. 8wt%Mn 0. 05wt°/〇-l. 3wt°/〇Co lwt°/〇-6wt°/〇W lwt°/〇-5wt°/〇Cr 0. 01wt°/〇-lwt°/〇Ti 0.lwt°/〇-5wt°/〇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%-〇. 8wt°/〇C最多 0? 002wt% 0 最多 0? 02wt%N 0. 08wt%-〇.lwt%B 最多 0. 5wt%Mn 0. 05wt%-〇. 8wt°/〇Co 4wt°/〇-5wt°/〇 W 2wt°/〇-4wt°/〇 Cr 0. 01wt%-0. 2wt°/〇 Ti lwt°/〇-3wt°/〇 V 余量为铁和杂质。
【专利摘要】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。
【IPC分类】B23B27/00, B23P15/28
【公开号】CN104889430
【申请号】CN201510283752
【发明人】马峻, 薛松
【申请人】苏州亚思科精密数控有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
最新回复(0)