用陶瓷刀具改变您的加工思路 - 文章

用陶瓷刀具改变您的加工思路

作者：日易晖机械(上海)有限公司北京办事处王悦

陶瓷刀具非常适合加工淬硬钢、耐热合金或高温合金。操作者往往错误地沿用硬质合金的加工方式，他们需要解开这种“硬质合金情结”，转而考虑陶瓷刀具加工的特殊要求：根据加工材料选择合适的刀片形状以及机床、刀杆和夹具的刚性。

高温是硬质合金加工的主要敌人，因此，大部分操作者会降低切削速度并且增加进给率，当清况不好时会进一步降低主轴转速。但是这种最适合硬质合金的加工方式恰恰是陶瓷刀具加工中的最大禁忌！因为陶瓷刀具加工中遇到的大部分问题都是由于切削速度不足和进给率过大而导致的。

高温对陶瓷的作用不同于硬质合金。在切削过程中被切削的材料在刀具前刀面上的剪切区域被推离，切削热也在此区域积聚。随着切削速度的增加，剪切区域所产生的热量无法在短时间内被废屑带走，从而会形成高温并产生软化效应。

硬质合金的熔点约为1199℃ ，高温很容易造成硬质合金刀片基体的变形和损坏。所以降低切削速度往往就可以保证硬质合金刀片的合理寿命。而陶瓷材料的熔点高达1999℃ ，因此，高速加工中产生的高温对陶瓷刀片反而有利。陶瓷刀片的最合适的切削速度远高于硬质合金刀片的速度，高速切削时产生的高温效应会使被加工材料软化，从而大大降低了切削时的阻力。因此，在同等条件下选择相对于硬质合金刀片来说更脆弱的陶瓷刀片，可以轻易达到硬质合金刀片同样的切削效果。有时使用陶瓷刀具可以把材料去除率从每分钟数百英尺提高到每分钟数千英尺。

合适的切削速度和进给率的搭配会在剪切区域制造一个理想的、适合陶瓷刀片的环境。但降低主轴转速会使刀具产生火花― 导致刀片和刀具的失效。

陶瓷刀片的材质、涂层或非涂层，都是基于氮化硅或者氧化铝的基体。氮化硅母基的陶瓷刀具一般具有良好的韧性，比较适用于可锻铸铁、球墨铸铁以及其他难加工铸铁和高硬度合金的车、铣粗加工。以氮化硅为母基的陶瓷刀具除了非常适合加工铸铁之外，还适合加工硬度低于HRC65的钢件材料，可应用在车削轧辊以及因为速度太低而无法使用晶须增强型陶瓷的高温合金加工中。在铸铁的车、铣加工时，1524m/min的表面线速度可以得到最经济的刀具寿命。

以氧化铝为母基的陶瓷具有很好的耐磨损性，硬度适中，是最经济的陶瓷刀具材料，但应避免应用于断续、碰撞或者高硬度材料的加工。氧化铝基陶瓷多用于灰铸铁的半精加工和精加工。这种材质的高耐压强度使其非常适用于铸铁的镗孔加工。但是以氧化铝为母基的陶瓷抗热冲击性能比较差，因而不适合在加工中使用冷却液。

新型的含有碳化硅(SiC)单晶体或晶须的增强型的氧化铝母基陶瓷具有高熔点、高强度以及很好的化学稳定性、抗磨损性和抗热冲击性．晶须提高了陶瓷材料的抗断裂强度。

晶须增强型陶瓷月片很少像传统硬质合金刀片那样出现毁灭性的瞬间破裂或毁坏，通常晶须增强型陶瓷刀片只会以一种可预见的损坏模式被逐渐地磨损。

晶须增强型陶瓷的强度比其他陶瓷材料更高，而且非常适合于加工高温合金以及类似材料，如硬化钢、高硬度的铸铁、等离子喷涂及焊接表层的加工等。如使用晶须增强型陶瓷加工高镍合金，界面温度可达到982 ℃，材料去除率可以达到硬质合金刀具的10倍以上。晶须增强型陶瓷的高强度使得其非常适用于断续车、铣加工以及冲模/模具的加工。

由于具有良好的抗热冲击性，晶须增强型陶瓷刀具可用于干切、湿切或断续冷却而不用担心崩刀或者产生热裂。

带涂层的晶须增强型陶瓷非常适合那些需要较长刀具寿命的、连续的半精和精加工以及类似的轻度和中等强度加工。带涂层的陶瓷刀具的寿命是非涂层陶瓷刀具的3倍，但不适用于恶劣条件下的加工，如铣削及断续切削。

钛金属的加工不推荐使用陶瓷刀具，钛的燃点很低，而陶瓷刀具加工中必然会产生高温，这样很容易引起火灾。

刀杆的刚性与机床的刚性同等重要。在高生产量的环境下，陶瓷刀片必须被装夹在可以避免刀片产生微小移动的专门的刀杆上。在悬伸较长的车削中，刀杆的刚性显得尤为重要。大悬伸在高速切削中更容易使刀杆产生微小的偏转，而偏转会导致振动而破坏陶瓷刀具。因此陶瓷刀片用刀杆的悬伸长度应该尽量缩短，因为刀杆偏转时产生的力会随悬伸的长度成立方倍数增长，也就是说如果其他条件不变，刀杆的悬伸增加1倍，刀杆的偏转会增加到以前的8倍。

镗孔刀杆通常比外圆车刀杆具有更大的长径比，因此使用重金属及硬质合金镗刀杆是合理的。总的来说，加工镍基合金可以使用3倍长径比的钢制镗刀或5倍长径比的重金属镗刀(如重金属防振刀杆)以及7倍长径比的硬质合金镗刀。(end)

(投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2007-6-8，阅读567次)

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