陶瓷刀具_(dá)圖文

1、 陶瓷刀具 新型難加工材料在產(chǎn)品中的大量應(yīng)用,傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金刀具已難以滿足生產(chǎn)需要。陶瓷刀具具有高耐熱性、耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點,在切削加工中扮演著越來越重要的角色。硬質(zhì)合金刀具含有大量的W、Co等戰(zhàn)略性貴重金屬,并且這些貴重金屬在地球上是有限的,而且是不可再生資源陶瓷刀具的主要原料是三氧化二鋁和二氧化硅,這些化合物在地殼中的含量非常豐富。具有很高的硬度與耐磨性氮化硅陶瓷刀片的室溫硬度值已超過了硬質(zhì)合金刀片的硬度,它的常溫硬度達(dá)到了9295HRC,且耐磨性好,在相同的切削條件下,它的磨損僅為YT15硬質(zhì)合金的1/15,這就大大提高了它的切削能力。具有很好的耐熱性和抗高溫氧化性陶瓷刀具可以在

2、12001450的高溫下進(jìn)行切削,并能保持一定的硬度和強度,因此可進(jìn)行高速切削和干切削。具有很高的紅硬性一般硬質(zhì)合金刀具在溫度為800l000時,其硬度會突然降低。而陶瓷刀具的硬度隨溫度的升高變化很小,即使在1200時,硬度仍可達(dá)到80 H R C 左右。具有極小的與金屬的親和力 陶瓷刀具的歷史早在1905年德國人就開始了用三氧化二鋁陶瓷作為切削刀具材料的研究。但是由于三氧化二鋁陶瓷比較脆,而且當(dāng)時的陶瓷工藝技術(shù)也比較落后,所以它的廣泛應(yīng)用在當(dāng)時受到限制。19681970年間人們研制成功了三氧化二鋁+Ti C復(fù)合陶瓷刀具,這促使三氧化二鋁基陶瓷刀具逐漸地走出了緩慢發(fā)展的低谷,成為解決超硬材料加

3、工的一種新型刀具。20世紀(jì)70年代中期美國用Sialon陶瓷刀具(Si3N4+AL2O3的固熔體加工灰鑄鐵,取得良好效果。同期,中國用熱壓Si3N4陶瓷刀具實現(xiàn)了對多種難加工材料進(jìn)行多種工序的加工和生產(chǎn)應(yīng)用。當(dāng)時出現(xiàn)的新一代Si3N4陶瓷刀具,以另一支新軍的姿態(tài)受到人們的重視。20世紀(jì)80年代初,日本日立金屬株式會社研制成功AL2O3+TiB2復(fù)合陶瓷刀具。這種復(fù)合陶瓷刀具主要是運用了TiB2硬度比TiC高。熱膨脹系數(shù)卻比TiC小的特點,從而使制成的復(fù)合陶瓷刀具具有更好的耐磨性和耐熱沖擊性。20世紀(jì)80年代初,美國、瑞典還研制成功SiC 晶須增韌AL2O3陶瓷刀具(AL2O3+SiCw,W指晶

4、須。晶須的加入使AL2O3 基陶瓷的斷裂韌性提高兩倍多,同時保留了高硬度的特質(zhì)。 應(yīng)用氧化鋁基陶瓷刀具目前市場上應(yīng)用最多的就是氧化鋁基陶瓷刀具。AL2O3基陶瓷是以AL2O3為基體,根據(jù)各種增韌補強機理加入一種或多種增韌補強相經(jīng)冷壓燒結(jié)而成的陶瓷刀具材料。氧化鋁陶瓷刀具最適用的加工環(huán)境是高速切削硬而脆的金屬材料,如冷硬鑄鐵或淬硬鋼,也可用于大型機械零部件的切削或者用于高精度零件的切削加工。也可加工銅合金、石墨、工程塑料和復(fù)合材料。由于鋁元素的化學(xué)親合作用,AL2O3基陶瓷刀具不適于加工鋁合金和鈦合金。氮化硅基陶瓷刀具Si3N4基陶瓷刀具材料是以高純度的Si3N4粉末為原料,添加AL2O3、Ti

5、C等增強相以及Y2O3等燒結(jié)劑燒結(jié)而成,最早在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)。氮化硅陶瓷刀具切削時不易產(chǎn)生裂紋,適用于粗銑、斷續(xù)車削、荒車及濕式加工,適應(yīng)范圍很廣泛,甚至可以完成其它普通陶瓷刀具不能進(jìn)行的加工,如切削氧化皮、斷續(xù)切削、端銑、螺紋加工及鉆孔等。Si3N4陶瓷刀具都有比較穩(wěn)定的切削性能。另外,氮化硅陶瓷刀具在耐熱合金、耐磨鑄鐵等材料的加工中已顯示出一定的優(yōu)越性。但是淬硬鋼通常含硅量高,易與Si3N4基陶瓷刀具產(chǎn)生高溫擴散,從而加劇刀具磨損。其它種類陶瓷刀具現(xiàn)在使用的金屬陶瓷刀具多為碳化鈦基的鈦氮金屬陶瓷(TiC/TiN,主要用于干切削,銑削淬硬的模具鋼。賽隆(Sialon陶瓷刀具是AL2O3

6、在Si3N4中的固溶體,是在Si3N4基礎(chǔ)上通過用氧部分置換Si3N4中的氮,并以鋁部分置換其中的硅,在1800進(jìn)行熱壓燒結(jié)而成的一種單相陶瓷材料,是由SiAlON構(gòu)成的多種化合物群的總稱。適用于高速切削、強力切削、斷續(xù)切削;而且不僅適用于干切削,也可以進(jìn)行濕式切削。Sialon陶瓷可成功地應(yīng)用于鑄鐵、鎳基合金、鈦基合金和硅鋁合金等的加工,是高速加工鑄鐵和鎳基合金的理想刀具材料。不過由于它與鋼的化學(xué)親和性大,Sialon陶瓷刀具不適合加工鋼。 意事項刀具幾何參數(shù)的選擇合理的刀具幾何參數(shù),是指在加工出符合預(yù)定尺寸精度和表面質(zhì)量的工件的前提下,保證較高生產(chǎn)率的同時,保證刀具具有最長的使用壽命。盡管

7、陶瓷刀具有很多優(yōu)良的切削性能,但要充分發(fā)揮出它的作用,不僅要考慮刀具的一般規(guī)律,也要考慮陶瓷刀具的特有規(guī)律。陶瓷刀具材料最基本的特征是硬而脆,所以在選擇刀具的幾何參數(shù)時優(yōu)先考慮的是使刀具使用的穩(wěn)定可靠,不發(fā)生崩刃現(xiàn)象。切削速度削速度的選取,直接影響刀具耐用度、切削溫度、加工成本、加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率,所以選擇一個合適的切削速度對陶瓷刀具的使用至關(guān)重要。陶瓷刀具是一種用于高速切削的刀具,如果切削速度選得過低,不僅不利于發(fā)揮陶瓷刀具的優(yōu)勢,而且容易發(fā)生崩刃。在國內(nèi)外的應(yīng)用中,陶瓷刀具的切削速度并沒有形成定型數(shù)據(jù),大部份只是一些研究機構(gòu)或廠商的經(jīng)驗數(shù)據(jù),而且陶瓷刀具質(zhì)量的好壞以加工條件對切削用量的影響

8、很大。切削深度確定切削速度后,在機床功率和工藝系統(tǒng)剛性允許的前提下,應(yīng)盡可能選擇較大的切削深度以提高加工效率。當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性比較差時,切削深度可以適當(dāng)減小,以免引起振動,使刀片破損。陶瓷刀具應(yīng)用時的注意事項 迚給量 迚給量受陶瓷刀片強度和工藝系統(tǒng)剛性的影響 較大。迚給量選的太大會使表面粗糙度值增大， 反之則會使刀尖圓弧半徑不已加工表面擠壓加 劇而影響表面粗糙度值。選取較小的迚給量有 利于防止或減少刀具的破損。對于陶瓷刀具應(yīng) 選用較小的迚給量。 陶瓷刀具應(yīng)用時的注意事項 機床和工件 陶瓷刀具對機床的要求比較高，尤其是“機床-工件-刀 具”系統(tǒng)剛性對陶瓷刀具耐用度有很大影響。適合陶 瓷刀具加工的機床必須具有良好的剛性、足夠的功率 和高的轉(zhuǎn)數(shù)。將陶瓷刀具做成機夾可轉(zhuǎn)位刀片，并應(yīng) 用在數(shù)控機床或加工中心上，是最理想的選擇。 陶瓷刀具材料對沖擊比較敏感，在高速轉(zhuǎn)動