[发明专利]一种刀具材料使用性能的对比方法

说明书

一种刀具材料使用性能的对比方法，按以下步骤进行：(1)准备不同刀具材料；(2)按相同制造参数分别制成刀具；检测主切削刃的表面粗糙度；(3)不同刀具材料分别制成块体材料，按制造参数进行表面磨削并检测表面粗糙度；(4)比较表面粗糙度，根据比较结果选择进行后续步骤；(5)对被加工材料进行切削加工，测得切削温度和切削力，计算压痕载荷值；(6)将经过表面磨削的不同块体材料分别加热切削温度，进行维氏压痕硬度测试，选择数值最大的材料作为适用刀具材料。本发明的方法对不同刀具材料进行硬度的测试，得到加工过程中不同刀具材料的硬度，可以准确判断不同刀具材料的适用性。

技术领域

本发明属于刀具技术领域，具体讲是涉及一种刀具材料使用性能的对比方法。

背景技术

刀具材料种类繁多，以硬质合金、高速钢等材料最为常见。硬质合金具有较高的强度、硬度以及断裂韧性，是一种可靠的工具材料，因此硬质合金刀具广泛应用于复合材料、钛合金、高温合金等材料的切削加工领域。

以硬质合金为例，硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物(WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴(Co)或镍(Ni)、钼(Mo)为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品；因粘结剂的含量和成分的不同、碳化物种类和粒度的不同，硬质合金材料种类繁多。

通常硬质合金的测试环境与实际使用过程中的环境差别较大，特别是环境温度存在显著区别；在硬质合金刀具使用过程中，切削温度可达到700℃甚至更高；在如此高的切削温度下，硬质合金的性能可能产生较大的变化，因此常温下所测得的材料性能可能已不再适用。

发明内容

本发明的目的是提供一种刀具材料使用性能的对比方法，针对目前刀具材料难以准确选择的现状，在刀具材料与测试块体表面粗糙度一致的基础上，在一定切削温度下，通过对不同刀具材料进行硬度的测试，获得加工过程中不同刀具材料的硬度，判断不同刀具材料的适用性。

本发明的方法包括如下步骤：

1、准备不同刀具材料；

2、采用工具磨床将不同刀具材料按相同制造参数分别进行刀具制造，获得不同刀具；所述的制造参数为砂轮类型、磨削速度和磨削深度，记录刀具制造过程中的制造参数，并对各刀具的主切削刃进行表面粗糙度的检测，获得各刀具的刀具表面粗糙度；

3、采用不同刀具材料分别制成块体材料，并采用刀具制造过程中的制造参数，对块体材料进行表面磨削；并对表面磨削后的各块体材料进行表面粗糙度的检测，获得不同块体表面粗糙度；

4、对于同种刀具材料，比较其刀具表面粗糙度和块体表面粗糙度；当两者数值相差≤10％，则进行步骤5；当两者数值相差10％，则调整块体材料加工时的制造参数，直至获得的刀具材料的块体表面粗糙度与刀具表面粗糙度的数值相差≤10％；

5、使用不同刀具中一种刀具对被加工材料进行切削加工，测得切削温度和切削力的数值；所述的切削加工为钻削加工、车削加工或铣削加工；根据切削力计算出压痕载荷值；其中采用钻削加工时，压痕载荷值为钻削轴向力的80％；若切削加工为车削加工或铣削加工时，压痕载荷值为切削力合力的50％，切削合力其中F_X、F_Y、F_Z为三个方向上的切削力；

6、将经过表面磨削的不同块体材料分别加热至所述的切削温度，然后按所述的压痕载荷值，进行维氏压痕硬度测试，测得不同块体材料的维氏压痕硬度；对比各块体材料的维氏压痕硬度数值，选择数值最大的块体材料所对应的刀具材料，作为适用刀具材料。

上述的刀具材料选用高速钢、硬质合金、聚晶金刚石、CBN或陶瓷。

上述的被加工材料选用不锈钢、钛合金、45#钢、复合材料、高温合金或铝合金。