陶瓷刀具材料及其在高速切削中的应用
浅谈陶瓷刀具的切削性能与发展现状
1 刀具 材料 的发 展
陶瓷 刀具 与其 他材 料 刀具 相 比具有 以下 特 点 :
() 1陶瓷刀具具有较高 的硬度和耐磨性 。 其硬度达 9  ̄9 R 3 5 A, H 刀具材 料 的发 展 经历 了工 具钢 、 速钢 、 质合 金 、 瓷 、 高 硬 陶 超硬 大大 提 高 了切 削 能 力和耐 磨 性 。 而可 加工 硬度 高达 H C 5的各 从 R 6 材 料 5 阶段 。刀 具材 料 的发 展实 际 上是 不断 提 高刀 具材 料 的 耐 个 类难 加 工材 料 , 免除 退火 加工 所 消耗 的 电力和 时 间; 在 高速 条 件 可 热性、 耐磨 性 、 削速 度和 表面 加工 质 量 的过程 。 切 下切 削加 工 并持 续较 长 时间 , 比使 用硬 质合 金 刀 具平 均 提高 效 率
伴 随 着材 料 的 不 断发 展 , 转 位 、 功 能 、 用 复合 刀 具和 模 3 陶瓷 刀具 使 用过 程 中的 注意事 项 可 多 专 块 式工 具 系统 成为 刀 具结 构发 展 的主 流 。各 种 精密 、 效 、 高 优质 的 可 转位 刀 具 已应用 于 车削 、 削和 钻削 等领 域 。从 刀具 结 构看 , 铣 可 转位 结 构 的刀 具 已成 为刀 具结 构发 展 的主 流 。 陶瓷 刀具 的 发展 , 而 无 论 怎样 变化 , 目前仍 是在 氧 化铝 基和 氮化 硅 基两 大 系列 陶 瓷材
在 l0 0℃时 仍能 保持 8 H A 的高硬 度 。 2 0 R
近 年 来 高速 钢 发 展迅 速 , 已增 至 2 现 0多 个 品种 , 其 在通 用 尤 高 速钢 、 中间 高速 钢 、 超硬 高速 钢等 方 面研 制 了一些 新 品种 。在 高 速钢 领 域 里粉 末冶 金 高速钢 发 展迅 速ห้องสมุดไป่ตู้, 其物 理机 械 性能 大 为 改善 ,
陶瓷刀具的发展及应用前景
、
பைடு நூலகம்
陶瓷 刀具 的产 生
早在 2 0世纪初 , 人们 就 致 力 于用 又脆 又硬 的 A2 3 1 陶瓷 来 做 刀具 材 料 的研 究 , 是 长 期 以来 , 0 但
A2 3 1 陶瓷还 是作 为磨 料制 成 砂轮 的多 . 很少 用 0 而 于切削刀具 。17 年澳大 利亚科学 家 R C r e 95 C aVi等 在 N tr 杂 志上报道 了部 分稳定 氧化 锆的增 韧机 aue 理后 , 陶瓷的强度和韧性大大提高了 , 使得陶瓷具有
的刀 具 材 料 。
一
十亿美元。陶瓷刀具在最 近 1 0年 的发 展和改 进方 面所作 的工作 超过 了过 去 的 4 0年 。最初 陶瓷 刀片 的使用面 , 一般为硬质合金 刀片 的 4 ~1 %, % 2 以联 邦德 国和美国的使用 比重较 大。但 8 0年代之后 , 联
邦德国在汽车 发动 机生 产车 削 中用 陶 瓷刀 具 已 占 2 %, 国汽 车工业 近 4 % 的刀 具是 陶 瓷刀 具 , 1 美 0 欧
种 金 属 的相 互 反 应 能 力 比碳 化 物 、 化 物 低 , 容 易 氮 不
与金属产生粘结 , 陶瓷 刀具与 钢产生粘 结 的温 度在
13 " 58 C以上 , 比制造 硬质合 金 的各 种碳 化物 的粘结
2 一 4
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胡笛川 陶瓷刀具 的发展及应用前景
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内蒙古 电大学 刊
2 0 年 第 9期( 06 总第 8 5期)
陶 瓷 刀具 的发 展 及 应 用 前 景
胡 笛 川
( 内蒙古 机 电职业 技术 学院 , 内蒙古 呼和浩 特 00 5 ) 10 1
陶瓷刀具的发展及其应用
陶瓷刀具的发展及其应用随着机械加工技术的不断发展,人们对提高加工效率和降低生产成本的要求越来越高,各种新式刀具不断涌现。
陶瓷刀具作为一种新型切削刀具,由于其良好的高速切削性能,并能进行干切削,满足了加工者的要求,现在正被推广应用到机械加工的各个领域。
1陶瓷刀具的产生陶瓷刀具最早出现在德国,1938年德国古萨公司首先取得刀具陶瓷的专利。
但直到上世纪50年代初,陶瓷才作为切削刀具被正式使用并逐步商品化。
最初的陶瓷刀具主要成分为氧化铝,这种陶瓷刀具抗弯强度很低,冲击韧性和可靠性差,所以没有被推广使用。
之后经过科学家的不断研究,复合陶瓷刀具研制成功,这种以Al2O3陶瓷或Si3N4陶瓷为基础而复合成的新一代新型陶瓷刀具材料,具有比纯Al2O3陶瓷或Si3N4陶瓷好得多的物理机械性能。
由于细化晶粒加上陶瓷固有的高硬度及耐高温、抗磨损和抗腐蚀等特性,陶瓷作为一种新的机械工程材料,越来越被人们所重视。
陶瓷刀具的品种、牌号很多,按其主要成分大致可分为氧化铝(Al2O3)系和氮化硅(Si3N4)系两大类。
目前世界上生产的95%的陶瓷刀具属于氧化铝(Al2O3)系,其它为氮化硅(Si3N4)系。
由于陶瓷刀具的强度和韧性低,加工时易发生破损(特别是早期破损),因此在一定程度上限制了陶瓷刀具的应用。
鉴于Si3N4陶瓷的韧性和强度较Al2O3陶瓷高得多,因此对陶瓷刀具的增韧、增强处理主要针对以Al2O3为基体的刀具。
增韧Al2O3陶瓷是指在Al2O3基体中添加增韧或增强材料, 目前常用的增韧方法主要有ZrO2相变增韧、晶须增韧以及第二相颗粒弥散增韧等。
ZrO2相变增韧是利用ZrO2在1150 ℃左右发生单斜晶(m—ZrO2)系到四方晶(t—ZrO2)系的可逆相变时伴有3%~5%的体积变化及8%的切应变效应,在基体中诱导出许多裂纹,从而可以吸收主裂纹尖端的大部分能量,达到增韧目的。
晶须增韧是利用晶须的加强棒作用,常用晶须有SiC晶须和Si3N4晶须。
高速切削技术研究
高速切削技术研究第一部分高速切削技术的定义与特点 (2)第二部分高速切削刀具材料与磨损机理 (4)第三部分高速切削机床的选型与应用 (7)第四部分高速切削参数优化方法 (10)第五部分高速切削过程的热控制技术 (13)第六部分高速切削加工精度与表面质量 (15)第七部分高速切削在典型零件加工中的应用 (17)第八部分高速切削技术的发展趋势与挑战 (20)第一部分高速切削技术的定义与特点高速切削技术是一种先进的制造工艺,它通过使用高转速的刀具和优化的切削参数来提高材料去除率、加工精度和表面质量。
该技术的核心在于实现高效率、高质量和高精度的加工过程。
在高速切削过程中,刀具以极高的速度旋转(通常超过每分钟数千转),同时进给速度也相应提高。
这种高速旋转产生的离心力有助于减小切削力和切削热,从而延长刀具寿命并减少工件的热变形。
此外,由于切削力的降低,高速切削还可以减少振动,进一步提高加工精度。
高速切削技术的优势主要体现在以下几个方面:1.高效率:与传统切削相比,高速切削可以显著提高材料去除率,缩短加工时间。
研究表明,高速切削可以提高生产效率达 30%至50%。
2.高精度:高速切削过程中的低切削力可以减少工件的振动,从而提高加工精度。
此外,由于切削热的影响较小,工件的热变形也得到了控制。
3.高质量表面:高速切削产生的切削热较低,这有助于减少工件的烧伤和裂纹,从而获得更好的表面质量。
4.刀具寿命延长:高速切削可以降低切削力,减少刀具磨损,从而延长刀具的使用寿命。
5.节能减排:高速切削技术可以实现更高的材料去除率,从而减少能源消耗和碳排放。
然而,高速切削技术也存在一些挑战,如刀具成本较高、对机床性能要求较高等。
因此,在实际应用中,需要根据具体加工需求和技术条件,合理选择切削参数和刀具,以确保高速切削技术的有效性和经济性。
总之,高速切削技术作为一种先进的制造工艺,具有高效率、高精度、高质量表面等优势,但在实际应用中需充分考虑其成本和设备要求。
刀具材料对金属切削性能的影响
刀具材料对金属切削性能的影响切削加工是一种常用的金属加工方法,针对不同的金属材料,我们需要选择合适的刀具材料以达到最佳的切削效果。
刀具材料的选择将直接影响到加工过程中的切削性能,如切削力、切削温度、切削速度、切削表面质量等。
本文将重点探讨刀具材料对金属切削性能的影响。
1. 高速钢刀具高速钢刀具是应用最为广泛的刀具材料之一,它具有良好的耐磨性和热稳定性。
高速钢刀具适用于中等强度金属的切削加工,如碳钢、合金钢等。
它的主要优点是价格较低、易加工、寿命较长。
然而,高速钢刀具在高温环境下容易产生热软化现象,导致切削刃失去硬度,限制了其应用范围。
2. 硬质合金刀具硬质合金刀具由钨钴合金和碳化物组成,具有优异的硬度和耐磨性。
它适用于高硬度金属的切削加工,如铸铁、不锈钢等。
硬质合金刀具的耐磨性远远超过高速钢刀具,因此寿命较长。
然而,硬质合金刀具的价格相对较高,易受冲击和振动环境的影响。
3. 陶瓷刀具陶瓷刀具主要由氧化铝和氮化硅等耐磨材料制成,具有极高的硬度和耐磨性。
它适用于高速切削和高硬度金属的加工,如钢铁、钛合金等。
陶瓷刀具的主要优点是高温稳定性好,能承受高温切削环境下的高速、高温切削,且切削力较小。
然而,陶瓷刀具容易受到冲击和振动的破损,价格较高,不适用于粗糙加工和较大切削深度。
4. 超硬刀具超硬刀具主要包括单晶金刚石和立方氮化硼刀具。
它们具有极高的硬度和耐磨性,适用于加工高硬度和高硬度脆性材料,如玻璃、陶瓷、石墨等。
超硬刀具的优点是切削力小、切削表面质量高,可实现更高的加工精度。
然而,超硬刀具的价格非常昂贵,制造和修复困难,对加工条件的要求也很高。
总结起来,刀具材料对金属切削性能的影响主要体现在刀具的耐磨性、硬度和热稳定性等方面。
不同的切削任务需要选择适合的刀具材料来实现最佳的切削效果。
在实际应用中,我们需要根据不同的金属材料特性、切削环境和加工要求等因素综合考虑,选择合适的刀具材料。
CNC机床加工中的刀具材料选择与应用
CNC机床加工中的刀具材料选择与应用近年来,随着数控机床技术的不断发展,CNC机床在各行各业的应用日益广泛。
作为CNC机床中不可或缺的一部分,刀具的材料选择与应用对于工件加工质量、生产效率、刀具寿命等方面都起着至关重要的作用。
本文将围绕CNC机床加工中的刀具材料选择与应用进行探讨。
一、刀具材料的分类在CNC机床加工中,刀具材料主要可分为硬质合金、高速钢、陶瓷刀具、超硬材料等几大类。
1. 硬质合金硬质合金是一种由钨钴合金和硬质金属碳化物制成的刀具材料,具有高硬度、良好的耐磨性和抗冲击性能。
它是目前应用较广泛的刀具材料之一,适用于大多数金属材料的精密加工。
2. 高速钢高速钢是一种含有多种合金元素的刀具材料,具有良好的热硬性和切削性能。
它具有较高的耐磨性和高温强度,适用于高温切削加工,如铸铁、不锈钢等材料。
3. 陶瓷刀具陶瓷刀具是由陶瓷材料制成的刀具,具有高硬度、耐磨性和热稳定性。
它适用于高速切削和干切削加工,如高硬度合金、玻璃纤维增强塑料等难加工材料。
4. 超硬材料超硬材料是一种由金刚石或立方氮化硼制成的刀具材料,具有极高的硬度和热稳定性。
它适用于超硬材料的切削加工,如钛合金、高硬度合金等。
二、刀具材料的选择原则在CNC机床加工中,刀具材料的选择需要考虑以下几个方面的因素:1. 加工材料根据需要加工的材料特性选择刀具材料,例如加工铸铁时可选择高速钢刀具,加工钛合金时可选择超硬材料刀具等。
2. 加工方式根据加工方式选择刀具材料,例如高速切削时可选择陶瓷刀具,干切削时可选择超硬材料刀具等。
3. 切削速度根据切削速度选择刀具材料,例如在高速切削时为了提高刀具寿命和加工效率,可选择高硬度、耐磨性好的刀具材料。
4. 切削力和切削温度根据切削力和切削温度选择刀具材料,例如降低切削力和切削温度可选择具有较好热稳定性的刀具材料。
三、刀具材料的应用案例以下是几种常见刀具材料在CNC机床加工中的应用案例:1. 硬质合金硬质合金刀具主要适用于钢材加工,如机械零件的车削、镗削等,可以提供较高的加工质量和寿命。
二氧化锆在陶瓷刀具中有什么应用?
二氧化锆在陶瓷刀具中有什么应用?一、提高刀具硬度和耐磨性1. 制造高硬度刀刃:二氧化锆是一种高硬度材料,它的硬度接近于钻石。
将二氧化锆添加到陶瓷刀具中,可以显著提高刀刃的硬度,使其具备更强的抗磨和耐用性。
2. 增强刀具的耐磨性:使用二氧化锆制造刀具可以大幅度提高刀具的耐磨性,使其具备更长的使用寿命。
二氧化锆具有较低的摩擦系数和优异的抗磨性能,因此能够有效减少刀具与被加工材料的摩擦损耗,延长刀具的使用寿命。
二、提升切削效率和加工质量1. 高切削速度:陶瓷刀具中的二氧化锆具有较高的热导率和低的热膨胀系数,因此能够有效散热,使刀具在高速切削时不易变形和破裂。
这使得陶瓷刀具能够承受更高的切削速度,提升加工效率。
2. 减少加工粘结:二氧化锆具有优异的化学稳定性和抗粘结性能,可以减少加工过程中与材料的粘结现象。
这有助于提高加工质量,减少切削力和工具损耗,同时降低了加工过程中的加热和冷却周期。
3. 提高表面质量:二氧化锆在高温下具有良好的抗氧化性能,能够有效避免刀具表面的氧化和磨损。
这使得陶瓷刀具能够保持较好的切削表面光洁度和尺寸精度,提高加工件的表面质量。
三、降低生产成本和环境污染1. 延长刀具寿命:陶瓷刀具中添加二氧化锆可以显著延长刀具的使用寿命,降低了刀具更换的频率,从而降低了生产成本。
2. 减少润滑需求:陶瓷刀具在切削过程中由于其低摩擦特性,常常不需要使用润滑剂,这减少了对润滑油和冷却液的需求,降低了生产成本和环境污染。
3. 提高加工效率:陶瓷刀具使用二氧化锆材料可以提高加工效率,减少加工时间和能源消耗,对于工业生产具有较大的经济效益。
总结:二氧化锆在陶瓷刀具中应用广泛,其硬度和耐磨性的提高可以显著延长刀具的使用寿命,提升切削效率和加工质量。
同时,陶瓷刀具的使用还能够降低生产成本和环境污染。
因此,二氧化锆在陶瓷刀具制造领域的应用前景十分广阔。
陶瓷铣刀知识点总结大全
陶瓷铣刀知识点总结大全一、陶瓷铣刀的概念与分类1、陶瓷铣刀是指刀具刀片部分采用陶瓷材料制造的铣削刀具。
其刀片材料通常是氧化锆陶瓷或氧化铝陶瓷。
2、根据刀具的外形和功能,陶瓷铣刀可以分为球头铣刀、平头铣刀、锥头铣刀、键槽铣刀等不同类型。
二、陶瓷铣刀的优点1、硬度高:陶瓷铣刀的硬度通常在HRA90以上,远高于传统的硬质合金刀具,因此具有更好的耐磨性和抗磨损能力。
2、耐高温:陶瓷材料对高温的稳定性较好,能够在高速切削时保持较好的刃口温度,减少工件加工时的热变形和热裂纹。
3、不易粘刀:陶瓷铣刀具有较好的自润滑性,不易产生切削刃上的切屑粘附,有效降低了刀具磨损和切屑烧焦的可能性。
4、加工精度高:由于陶瓷材料的高硬度和稳定性,使得其具有更好的刀具精度和表面光洁度,能够满足对工件表面质量要求较高的加工需求。
三、陶瓷铣刀的应用领域1、硬质材料加工:陶瓷铣刀适用于对高硬度、高强度的金属、合金、陶瓷等材料进行精密加工,如航空航天零部件加工、模具加工等。
2、热变形敏感材料加工:由于陶瓷刀具的耐高温性能优异,适合于对热变形敏感的材料进行高速切削加工,如钛合金、镍基合金等高温合金材料。
3、高精度表面加工:陶瓷铣刀由于其硬度和稳定性,可以用于对工件进行高精度、高表面质量的加工,如医疗器械、微机械零部件的加工。
四、陶瓷铣刀的制造工艺与技术1、陶瓷铣刀的制造工艺通常包括陶瓷材料的精密成型、烧结、刀具精加工等工艺过程。
其中,陶瓷材料的成型过程对刀具质量有重要影响,包括粉末冶金成型、注射成型、压制成型等方法。
2、烧结过程决定了陶瓷刀具的致密性和硬度,通常采用高温烧结炉进行烧结,控制烧结温度和时间,以确保产生致密的刀具材料。
3、刀具的精加工包括刀具的精密磨削、磨损预防处理、刃口涂层等工艺,以增强刀具的加工性能和寿命。
五、陶瓷铣刀的使用与维护1、使用时应根据具体加工情况选择合适的切削参数,合理控制进给速度、转速和切削深度,以免刀具受损。
刀具材料的种类
刀具材料的种类刀具作为工业生产和日常生活中常用的工具,其材料的选择至关重要。
不同的刀具材料具有不同的特性和适用范围,因此在选择刀具材料时需要考虑到具体的使用环境和需求。
下面将介绍几种常见的刀具材料及其特点。
1. 高速钢。
高速钢是一种含有较高合金元素的钢,具有优异的耐磨性、热硬性和耐热性。
因此,高速钢常被用于制造高速切削工具,如铣刀、钻头和刨刀等。
在高速切削加工中,刀具需要承受高温和高速度的摩擦,而高速钢正是能够满足这些要求的理想材料。
2. 硬质合金。
硬质合金,又称硬质合金钢,是一种由钨、钴、碳等元素合金化而成的材料。
硬质合金具有极高的硬度和耐磨性,因此常被用于制造切削工具和磨料工具。
硬质合金刀具在加工硬质材料时具有良好的切削性能,能够大大提高加工效率和工件质量。
3. 不锈钢。
不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的钢铁材料,具有优异的耐磨性和切削性能。
不锈钢刀具常被用于食品加工、医疗器械制造等领域,因其不会产生金属污染,能够确保加工物料的质量和卫生安全。
4. 陶瓷。
陶瓷刀具是近年来发展起来的一种新型刀具材料,具有极高的硬度和耐磨性,而且不易产生刀痕和切屑。
陶瓷刀具在加工高硬度、脆性材料时表现出色,能够实现高精度、高效率的加工。
5. 钛合金。
钛合金是一种轻质、高强度的金属材料,具有优异的耐腐蚀性和耐热性。
钛合金刀具常被用于航空航天、汽车制造等领域,能够满足对材料强度和耐热性要求较高的加工需求。
总结。
不同的刀具材料具有不同的特点和适用范围,选择合适的刀具材料对于提高加工效率、改善加工质量具有重要意义。
在实际应用中,需要根据具体的加工要求和环境条件选择合适的刀具材料,以确保刀具的使用效果和寿命。
希望本文介绍的刀具材料种类能够对您有所帮助。
陶瓷刀具的性能和实际应用技术
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3 M. D ve ,Y. h u C J E a s O h p No p o o y T o A. a is C o , . . v n . n C i r h lg o l
优化 。 T加 工 工 艺 参 数 。
④ 良 好 的 断 裂 韧 性 : 袭 韧 性 值 是 评 价 陶 瓷 刀 具 断
抗 破 坏 能 力 的 重 要 指 标 之 一 。 i 列 刀 片 的 断 裂 韧 S, 系 N 性 值 , 于 其 他 陶 瓷 刀 片 , 续 切 削 时 完 全 可 与 普 通 硬 优 断 质 合金 媲 美 。
随 着 现 代 科 技 的 发 展 , 种 高 强 度 、 硬 度 工 程 各 高
材 料 越 来 越 多 地 被 采 用 , 给 切 削 加 工 带 来 了 很 大 的 这
困 难 传 统 的 硬 质 合 金 刀 具 难 以 胜 任 或 根 本 无 法 实 现 对 这 类 材 料 的 加 工 , 陶 瓷 刀 具 有 很 高 的耐 磨 性 、 而 红 硬 性 , 以 实 现 对 多 种 难 加 工 材 料 ( 硬 钢 、 硬 铸 可 淬 冷 铁 、 基 高 温合 金 等 ) 行 高 速 切 削 , 产效 率 比普通 镍 进 生 硬 质 合 金 刀 具 高 3~8 。 据 我 们 的 使 用 情 况 , 性 倍 根 对 能优 越 的 陶瓷 刀 具进 行 分 析 并 与普 通 刀 具进 行 对 比 ,
陶瓷刀的应用
和硬度会 大 幅下降 , 磨损 加 剧 , 至 难 以 完成 正 常 切 甚 削。因此 , 应用 硬质合 金 刀具 切 削 高温 合 金 材料 时 ,
为避 免切 削 区 温 度 过 高 , 速 度 只 能 维 持 在 4 r 线 O/ e
瓷 刀具 近似 , 但是 S 系陶 瓷刀具 不适 合加 工 产生 iN 长 屑 的钢料 。s, 系 陶 瓷 刀具 特别 适 合 加 工 灰 铸 iN
钢、 高锰 钢 、 硬钢 等 ) 也 可加工 铜 合 金 、 墨 、 程 淬 ; 石 工
次革 命 。
1 陶瓷 刀具 的产 生
近2 0年来 , 用 硬 质 合 金 刀 具 加 工 钛 基 、 基 应 镍 和钴基 高 温合 金 得 到 广 泛 普 及 , 质 合 金 材 料 在 低 硬 于 6 0c的工作 温度 下所 表 现 出来 的高 硬度 及 高 韧 0c 性使 之成 为 切 削 高 温 合 金 及 钛 合 金 非 常 理 想 的 刀 具 。但 硬质 合金 刀具 有 一 个 致 命 的弱 点 , 熔 点 约 其
21 0 0年 l 2月
陶 瓷 刀 的 应 用
张念 淮 张承红 潘 卫彬
40 5 ) 5 02 ( 州铁路 职 业技 术学 院 河 南郑州 郑
摘
要: 陶瓷 刀具材料 具 有硬度 高、 耐磨 和耐 热性 能好 、 学稳 定性优 良、 易与金 属 产 生粘结 的特 点 , 化 不 已
成 为 高速切 削高温合 金 的主要 刀具 材料 之一 。 只有 掌握 好 陶瓷 刀具 的 性 能 , 合理 选择技 术参 数 , 才能把 它应
第2 2卷
第 4期
郑州铁路 职业技术 学院学报
Jun l fZ e g h u R i a o ain l& T c nc lC l g o ra h n z o al yV c t a o w o e h ia ol e e
高速切削加工中刀具材料的选用
高速切削加工中刀具材料的选用[摘要]简要地介绍了在高速切削加工中,根据不同的工艺及被加工零件的不同材料,选用刀具材料的问题。
关键词:高速切削刀具材料选用1 引言随着科技工业的飞速发展,切削加工技术的应用也越来越广泛,新型刀具材料也不断涌现,高速切削加工技术的应用也越来越广泛,高速切削加工设备在生产中的优势正在日益发挥,在切削过程中,刀具的切削部分是在较大的切削力、较高的切削温度和剧烈的摩擦条件下进行工作的。
刀具材料对刀具耐用度、加工效率、加工质量和加工成本影响极大。
因此,应当重视刀具材料的正确选择和合理使用。
刀具材料的基本要求刀具在高温下进行切削工作,同时还要承受切削力、冲击和振动,因此刀具材料必须具备以下基本要求:1、高硬度刀具材料必须具有高于工件材料的硬度,常温硬度必须在HRC62以上,对于某些难以切削的材料,刀具硬度更高。
2、高的耐磨性耐磨性表示抵抗磨损的能力,通常刀具材料的硬度越高、耐磨性就越好。
3、足够的强度和韧性为了承受切削力、冲击和振动,刀具材料应该具有足够的强度和韧性。
一般用抗弯强度σb b 和冲击韧性αk来衡量。
4、高的耐热性耐热性(又称红硬性)是指材料在高温下保持其硬度的性能,是衡量刀具材料切削性能的主要指标。
5、良好的工艺性为了便于刀具的制造,要求刀具材料具有良好的可加工性和热处理性能(如淬透性好,淬火变形小,脱碳层浅等)。
6、良好的经济性经济性差的刀具材料难以推广使用。
刀具材料种类及选用刀具材料种类很多,常用的金属材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢及硬质合金;非金属材料有陶瓷、金刚石(天然和人造)、立方氮化硼等。
1、碳素工具钢含碳量在~%的优质碳素钢称碳素工具钢,用来制造刀具的常用牌号有T8A、T10A等。
一般用于制造低速、手用刀具,如手用锯条、锉刀等。
2、合金工具钢在碳素工具钢中加入适量的合金元素如Mn、Cr、W、Si等即成合金工具钢,常用牌号有9SiCr、CrWMn、GCr5等。
高速钻孔切削原理与刀具设计
高速钻孔切削原理与刀具设计随着现代工业的发展,钻孔切削技术在制造领域中起着至关重要的作用。
而在高速钻孔切削中,刀具设计是确保加工质量和效率的关键因素之一。
本文将介绍高速钻孔切削的原理以及与其相关的刀具设计。
高速钻孔切削是指在工件上以较高转速进行钻孔操作。
与传统的低速钻孔相比,高速钻孔拥有更快的加工速度和更高的加工质量。
高速钻孔的主要优点包括:减少振动和冲击、提高生产效率、降低能耗、延长刀具寿命以及提高表面质量等。
而要实现高速钻孔切削,需要理解其基本原理和刀具设计。
高速钻孔切削的原理主要涉及切削力、刀具与工件之间的热力学相互作用以及材料的去除方式。
在高速钻孔切削中,切削力是刀具与工件之间产生的力,它由剪切力、挤压力和切向力构成。
剪切力使切屑产生,挤压力使切屑形成流线型,切向力使切屑推出孔口。
切削力大小的控制是高速钻孔切削中的重要因素,它直接影响加工质量和刀具寿命。
刀具设计在高速钻孔切削中起着至关重要的作用。
刀具设计的目标是提高加工效率和加工质量,同时降低切削力和切削温度。
下面将介绍几个常见的高速钻孔切削刀具设计。
首先是刀具材料的选择,常见的高速钻孔切削刀具材料包括硬质合金、陶瓷和超硬材料。
硬质合金刀具具有良好的强度和硬度,适用于大部分高速钻孔切削应用。
陶瓷刀具具有高硬度和良好的耐磨性,适用于高温和高速切削。
超硬刀具材料(如多晶立方氮化硼)具有极高的硬度和抗磨性能,适用于切削硬质材料。
其次是刀具结构的设计,包括刀具形状、刀尖角度、切削刃数等。
刀具形状的选择应根据具体的加工要求,例如,钻头适合深孔钻削,而镗刀适合修整孔壁。
刀尖角度的选取对切削力和切屑控制有重要影响,合理的切削刃角能减小切削力,降低切削温度和延长刀具寿命。
切削刃数的选择主要考虑加工精度和切削力,通常较多刃数可提高表面精度,而较少刃数可降低切削力。
最后是冷却润滑的设计,高速钻孔切削过程中,刀具与工件之间会产生大量的热量,因此冷却润滑是至关重要的。
金属陶瓷刀具的性能及发展
金属陶瓷刀具的性能及发展在机械加工过程中,切削加工是工业生产中最基本、最普通和最重要的方法之一,它直接影响工业生产的效率、成本和能源消耗。
提高加工效率,将会带来巨大的社会、经济效益。
近年来,陶瓷刀具产业取得了快速的发展,现代陶瓷刀具材料多为复合材料。
目前应用于刀具的陶瓷材料主要为氧化铝系、氮化硅系、硼化钛系和金属陶瓷等系列。
而其中的金属陶瓷基复合材料是上世纪三十年代逐渐发展起来的一种新型材料。
由于金属陶瓷具有硬度高、耐磨性好、导热性好等优良的综合性能而被广泛用作工具材料。
以下是金属陶瓷刀具的图片。
一、金属陶瓷刀具的发展历程金属陶瓷用于切削刀具最早始于上世纪二十年代对TiC化合物的实验研究,上世纪五十年代,TiC-Mo-Ni金属陶瓷首次作为刀具材料用于钢的高速精密切削。
它虽然具有与硬质合金不相上下的高强度和高硬度,但其韧性比较差。
为了提高金属陶瓷的韧性,改善其切削性能,上世纪七十年代人们最终开发出了一种韧性很高的细颗粒TiC-TiN基金属陶瓷。
从那时以来,金属陶瓷在刀具开发中的应用日趋广泛。
二、金属陶瓷刀具的特点及加工范围金属陶瓷刀具在硬质合金行业中一般是指TiCN/TiC/TiN为硬质相,添加Co 或Ni作为粘接相,在很多场合中,添加元素周期表地IVB、VB及VIB族金属中的一种以上的氮化物、碳化物及碳氮化物作为添加剂以增强金属陶瓷的力学、高温性能的一种刀具。
金属陶瓷刀具的特点:(1)硬度高;(2)与被加工工件材料的亲和力低,不易产生积屑瘤;(3)化学稳定性好;(4)耐热性,耐磨性好。
适合加工范围:金属陶瓷刀具适合加工各种钢件和铸铁件的半精加工和精加工,当切削深度在 2.5mm以下,每转进给量在0.25mm/r以下,每齿进给量在0.2.mm/齿以下时,金属陶瓷刀具具有出色的切削性能。
加工以上材质的金属陶瓷刀具都可以提供稳定的刀具寿命和良好的表面光洁度。
但在断续切削领域不适合金属陶瓷刀具,容易发生刀片破损现象。
陶瓷刀
陶瓷刀具使用说明2009-7-26 14:12:17来源:互联网 [字体: ]陶瓷刀具是现代金属切削加工中的一种新型材料刀具。
它不仅能提高生产效率,加工某些普通刀片所不能加工的超硬材料,而且是现有各类刀具的补充,是刀具家族中一支新生力量,在机械加工行业中占有十分重要的地位。
陶瓷刀具是用特种陶瓷粉末材料,采用科学配方,通过特殊生产工艺,使用现代化设备生产制造出来的。
其特点为高硬度、高强度、高红硬性、高耐磨性及优良的化学稳定性和低摩擦系数等,其切削加工效率为普通硬质合金的3-9倍。
普遍适用于机械加工中的车、铣、镗、刨等机床的粗、半精及精加工,更加适合于各类CNC数控车,铣床及加工中心等现代化机床的使用。
一、重庆利特刀具的切削性能∙高硬度利特陶瓷刀片的常温硬度值已超过了最好的硬质合金刀片的硬度而达到92.5-94HRA,这就大大提高了切削能力和耐磨性。
它可以加工硬度高达65HRC的各类淬硬钢和硬化铸铁,从而减少了退火工序,节省了电力。
优良的耐磨性,不仅延长了刀具的切削寿命,而且还减少了加工中的换刀次数,从而降低了工人劳动强度,也提高了生产效率。
∙高强度利特陶瓷刀片的抗弯强度,目前已可达到600-900MPa,其抗压强度已超过了高速钢而接近普通硬质合金。
∙高抗高温氧化性利特陶瓷刀片的耐热性和抗高温氧化性良好,即使在1100-1400℃切削高温时,仍能保持较高的硬度,强度进行长时间切削。
因此加工速度远远高于硬质合金刀具,实现高速切削。
其切削速度可比硬质合金刀具提高3-10倍,因而能大幅度提高生产效率。
∙良好的断裂韧性(K1c)断裂韧性值是评价陶瓷刀片抗破损能力的重要指标之一,它与材料的组成、结构、工艺等因素有关。
利特陶瓷刀片断裂韧性达 5.5-7.5MPa·m½,接近某些牌号的硬质合金刀片,因而具有良好的抗冲击能力。
尤其在进行铣、刨、镗削及其他断续切削时,更能显示其优越性。
∙高抗热震性陶瓷材料的抗热震性是指在承受急剧温度变化时,评价抗破损能力的重要指标。
陶瓷铣刀知识点归纳总结
陶瓷铣刀知识点归纳总结一、材料陶瓷铣刀采用氧化锆、氧化铝、碳化硅等陶瓷材料制成。
这些材料具有高硬度、耐磨损、耐高温等特点,能够有效提高刀具的耐磨性和加工精度。
1. 氧化锆陶瓷氧化锆陶瓷具有高硬度、高强度和耐磨损性能,适用于加工高硬度、高强度金属材料,如高速钢、硬质合金等。
氧化锆陶瓷铣刀具有较长的使用寿命和良好的加工精度。
2. 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷具有高硬度、耐腐蚀、耐磨损等特点,适用于加工铸铁、不锈钢、铝合金等金属材料。
氧化铝陶瓷铣刀具有良好的抗磨损性能和化学稳定性,适用于长时间加工。
3. 碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷具有高硬度、耐高温、耐磨损等特点,适用于加工高温合金、钛合金等金属材料。
碳化硅陶瓷铣刀具有较高的切削速度和加工精度,适用于高速加工。
二、结构陶瓷铣刀的结构主要包括刃部和刀柄两部分。
刃部是用陶瓷材料制成的刀片,具有刀尖、刀身、刀脊等部分;刀柄则是用金属材料制成的刀柄,用于安装刀片和与加工设备连接。
1. 刀片陶瓷铣刀的刀片采用陶瓷材料制成,具有高硬度、耐磨损的特点。
刀片的刀尖采用超精密磨削工艺,保证刀尖的平整度和尺寸精度;刀片的刀身经过精密烧结工艺,保证刀片的整体性能和稳定性。
刀片的刀脊则采用特殊的设计,保证刀片的刚性和稳定性。
2. 刀柄陶瓷铣刀的刀柄采用金属材料制成,具有良好的机械性能和稳定性。
刀柄的设计考虑了切削力和加工稳定性,采用合理的结构,保证刀片的安全性和可靠性。
三、加工工艺陶瓷铣刀的制造工艺主要包括粉末冶金、成形工艺、烧结工艺、磨削工艺等。
通过这些工艺,可以保证刀具的整体性能和使用寿命。
1. 粉末冶金陶瓷铣刀的制造过程从粉末冶金开始,通过混合、压制等工艺,形成刀片和刀柄的原料。
2. 成形工艺陶瓷铣刀的刀片和刀柄经过成形工艺,通过模具成型、注射成型等工艺,形成刀具的初步形状。
3. 烧结工艺陶瓷铣刀的刀片和刀柄经过烧结工艺,通过高温烧结,形成致密的结构和良好的性能。
4. 磨削工艺陶瓷铣刀的刀片经过精密磨削工艺,通过超精密研磨、平面磨削等工艺,形成精确的刀尖和刀身。
氮化硅陶瓷刀具的机械性能与切削参数优化
氮化硅陶瓷刀具的机械性能与切削参数优化氮化硅陶瓷刀具是一种具有优异机械性能和热稳定性的切削工具,广泛应用于高速切削加工领域。
在应用氮化硅陶瓷刀具进行切削加工时,合理优化切削参数对于提高切削效率、延长刀具寿命至关重要。
本文将深入探讨氮化硅陶瓷刀具的机械性能以及如何优化切削参数。
首先,了解氮化硅陶瓷刀具的机械性能对于优化切削参数非常重要。
氮化硅陶瓷刀具具有高硬度、高韧性和高耐磨性的特点,能够在高温和高剪切力环境下保持较好的工作性能。
此外,它还具有低热膨胀系数和良好的热导性,减少了加工过程中的热变形和热裂纹的风险。
在优化切削参数时,首先需要考虑切削速度。
切削速度是指刀具相对于工件表面的移动速度。
一般来说,适当提高切削速度可以提高加工效率,但过高的切削速度可能导致刀具温度过高,从而影响刀具的寿命和加工质量。
因此,在确定切削速度时,需要综合考虑刀具材料的特性、刀具结构和加工工件材料的硬度等因素,选择一个合适的切削速度。
其次,切削深度也是一个需要优化的参数。
切削深度是指每次切削过程中,刀具与工件之间的距离。
较大的切削深度可以提高加工效率,但同时也会增加刀具受力和磨损的风险。
因此,应根据具体加工要求和刀具的承载能力,选择适量的切削深度。
另外,进给量也是影响加工效果的重要参数之一。
进给量是指每分钟削除的材料量,它与切削速度和切削深度密切相关。
适当调整进给量可以平衡切削速度和切削深度带来的影响,提高加工质量和减少刀具磨损。
在确定进给量时,需要考虑材料的硬度、刀具的性能以及刀具的结构等因素。
此外,冷却润滑剂的使用也对氮化硅陶瓷刀具的切削参数优化起到重要的作用。
刀具加工时产生的摩擦热和切削热会使刀具温度升高,从而影响刀具的寿命和工件质量。
通过使用冷却润滑剂可以有效降低刀具温度,减少刀具磨损,并且提供更好的切削润滑条件,提升加工效果和切削品质。
除了以上提到的参数,刀具的刀尖半径、刀具的后角、刀具的尺寸等也是需要考虑的因素。
刀具材料在机械加工中的应用研究
刀具材料在机械加工中的应用研究刀具材料是机械加工中不可或缺的重要材料之一,其影响着机械加工的效率、精度和寿命等多个方面。
随着科技的不断发展和进步,刀具材料的研究和应用也越来越重要。
本文将从刀具材料的种类、性质和应用方面展开讨论。
一、刀具材料的种类常见的刀具材料主要包括高速钢(W18Cr4V)、硬质合金、陶瓷刀具和多晶金刚石刀具等。
1.高速钢高速钢是一种含钨、钼、钴等高合金元素的工具钢,具有较高的硬度和耐磨性,广泛应用于金属切削加工和各种切削工具、刀具等,但其耐热性相对较差,高温下易变形。
2.硬质合金硬质合金是一种由钨钴碳等合金材料制成的刀具材料,具有极高的硬度和抗磨性,适用于加工硬质材料和高速加工,但由于其脆性较大,容易发生断裂和磨损。
3.陶瓷刀具陶瓷刀具是一种由氧化铝等陶瓷材料制成的刀具材料,具有极高的硬度和耐磨性,尤其适用于高速切削和精密加工,但由于其脆性较大,通常只适合加工硬度较高的材料。
4.多晶金刚石刀具多晶金刚石刀具是一种由多晶金刚石合成材料制成的刀具材料,具有极高的硬度和耐磨性,尤其适用于加工铸造铝合金和有色金属等难切削材料,但其价格较昂贵。
二、刀具材料的性质1.硬度刀具材料的硬度是判断其耐磨性和耐腐蚀性的重要指标,一般来说,硬度越高的刀具材料其耐磨性和耐腐蚀性也越强。
例如,硬质合金的硬度可达到1800HV以上,比钢材高出10倍以上。
2.耐磨性刀具材料的耐磨性是指其在长时间使用过程中的磨损程度,硬度高的刀具材料通常具有较强的耐磨性。
但同时,为了保证刀具材料的切削质量和加工效率,还需要考虑切削刃的磨损状态。
3.韧性刀具材料的韧性是指其在加工过程中的抗变形和抗断裂性能,因为刀具材料在加工过程中通常会受到较大的压力和冲击,所以必须具备较好的韧性,否则容易发生变形或者断裂。
4.耐热性刀具材料的耐热性通常是指其在高温下的机械性能和化学性能,如高温下的硬度下降、膨胀系数增大、氧化和腐蚀等。
选择适合的刀具材料,可以在保证加工精度的同时提高加工效率和降低成本。
wc陶瓷硬度
wc陶瓷硬度WC陶瓷硬度WC陶瓷是一种具有极高硬度的材料,其硬度主要取决于其微观结构和组成。
在本文中,我们将探讨WC陶瓷的硬度特性以及其在各个领域中的应用。
一、WC陶瓷的硬度特性WC陶瓷是由钨(W)和碳(C)两种元素组成的化合物,具有非常高的硬度。
它的硬度主要来自于其晶体结构中的碳化钨(WC)颗粒。
这些颗粒具有非常高的硬度和强度,使得WC陶瓷成为一种理想的硬质材料。
WC陶瓷的硬度通常可以通过洛氏硬度测试来进行评估。
根据测试结果,WC陶瓷的硬度可以达到1500-2000 HV(洛氏硬度),这相当于大约90-94 HRA(洛氏硬度A)或者约70-78 HRC(洛氏硬度C)。
这个硬度范围使得WC陶瓷在各种应用中都能表现出色。
二、WC陶瓷在机械工程领域中的应用由于WC陶瓷具有极高的硬度和强度,它在机械工程领域中有着广泛的应用。
首先,WC陶瓷可以用于制造切削工具,如钻头、铣刀和刀片等。
由于其硬度高,这些切削工具可以在高速切削中保持较长时间的锋利度,从而提高加工效率和刀具寿命。
WC陶瓷也常用于制造轴承和密封件等零部件。
由于其硬度高,WC 陶瓷可以在高摩擦和高温环境下保持稳定的性能,从而提高设备的可靠性和寿命。
三、WC陶瓷在电子工程领域中的应用WC陶瓷在电子工程领域中也有着重要的应用。
首先,WC陶瓷可以用于制造电子封装材料,如封装基板和散热器等。
由于其高热导率和优异的绝缘性能,WC陶瓷可以有效地散热,保护电子元件不受过热损坏。
WC陶瓷还可以用于制造电子陶瓷材料,如电容器和压电陶瓷等。
由于其硬度高和良好的电性能,WC陶瓷可以在高频和高压环境下稳定工作,从而实现各种电子设备的高性能需求。
四、WC陶瓷在化工工程领域中的应用WC陶瓷在化工工程领域中也有着广泛的应用。
首先,WC陶瓷可以用于制造化工反应器和催化剂等设备。
由于其耐酸碱和耐磨损的特性,WC陶瓷可以在恶劣的化学环境中稳定工作,从而提高化工反应的效率和产品质量。
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高速切削技术(姜增辉)学院:机械工程学院学号:姓名:高速切削刀具及接口技术XX(沈阳理工大学机械工程学院沈阳 110168)摘要:陶瓷刀具材料是一种先进的刀具材料,随着高速切削技术的发展,其应用越来越广泛。
文章介绍了陶瓷刀具的性能特点,高速切削加工中陶瓷刀具切削用量以及刀具参数的选择,高速切削中常用的陶瓷刀具材料的种类及应用范围。
指出了陶瓷刀具材料作为高速切削刀具材料的发展趋势。
关键词:高速切削;陶瓷刀具;应用High-speed cutting tools and interface technologyXX(ShenYangLigong University,ShenYang 110168)Abstract:Ceramic tool material is an advanced tool material. With the development of high -speed machining technology, It’s application is more and more extensive. The properties of ceramic cutting tools are presented, the selections of suitable cutting parameters and tool parameters in high speed machining are also discussed in this paper. The article introduces categories and applications of ceramic tool material in high-speed machining, point out the trends for the development ceramic tool material as high-speed machining tool material.Key words:high-speed machining; Ceramic tool; application0引言随着数控加工设备与高性能加工刀具技术的发展,目前切削加工已进入了一个以高速、高效和高精度为标志的高速加工发展新阶段,高速切削已成为当前切削技术的重要发展趋向。
然而,由于切削速度的提高相应地产生了更多的切削热和更大的切削力,这些都会使刀具的切削性能大大降低。
因此,影响高速切削刀具材料切削性能好坏的关键在于其高温时的力学性能、热物理性能、抗粘结性能、化学稳定性和抗热震性能以及抗涂层破裂性能等。
高速切削技术的发展在很大程度上得益于现代刀具材料的出现及发展,合理地选择刀具材料是保证高速切削加工成功应用的关键。
陶瓷刀具是现代金属切削加工中的一种新型材料刀具,陶瓷刀具以其优良的切削性能和高性价比而受到青睐,可用于车、镗、铣削加工以及孔加工刀具,被公认为是提高生产效率最有潜质的刀具。
1高速切削的特点①主轴转速和进给的高速化,使加工时间减少了50%,单位时间内的材料切除率可增加3倍~6倍或更高,缩短零件的切削加工时,提高生产效率;②切削力降低,径向切削力小,使工件的加工变形减小,有利于加工精度的提高,有利于加工薄壁、细长等刚性差的零件;③大量的切削热被切屑带走,工件保持冷态,适合于加工易热变形的工件;④保证生产效率的同时,采用较小的进给量,激振频率远大于工艺系统的固有频率,工作平稳,振动小,可加工非常精密、光洁的零件,表面残余应力小,可省去铣削后的精加工工序。
⑤超高速切削时,单位功率的金属切除率显著增大。
由于单位功率的金属切除率高、能耗低、工件的在制时间短,从而提高了能源和设备的利用率,降低了切削加工在制造系统资源总量中的比例,故高速切削完全符合可持续发展战略的要求。
因此高速切削加工不仅可以获得极高的生产效率,而且可以显著提高工件的加工精度和表面质量。
高速切削加工技术主要用于加工钢、铸铁及其合金,铝、镁合金,超级合金(镍基、铬基,铁基和钛基合金)及碳素纤维增强塑料等复合材料,其中加工铸铁和铝合金最为普遍。
2陶瓷刀具的性能2.1 高的硬度与耐磨性一般硬质合金刀具的硬度在HRA90~93,而陶瓷刀具的常温硬度达HRA92~95。
由于其硬度高,所以耐磨性有较大提高,刀具耐用度比硬质合金高几倍。
氮化硅陶瓷刀片的室温硬度值已达到了HRA92.5~HRA94,这就大大提高了它的切削能力和耐磨性。
其优良的耐磨性,不仅延长了刀具的切削寿命,而且还减少了加工中的换刀次数,从而保证了切削工件时的小锥度和高精度,尤其在用数控机床进行高精密连续加工时,可减少对刀误差和因磨损引起的不可预测误差,简化刀具误差补偿。
2.2 很好的耐热性和抗高温氧化性陶瓷刀具在1 200℃~1 450℃时仍能保持一定的硬度和强度进行长时间切削,因此允许采用远远高于硬质合金刀具的切削速度实现高速切削。
其切削速度比硬质合金刀具提高了3倍~10倍,因而能大幅度提高生产效率。
2.3 很高的红硬性一般硬质合金刀具在800℃~1 000℃时,其硬度将有一个突然降低的阶段,如YT类刀具在由800℃升高到 1 000℃时,其硬度由HV910降低到HV600,而陶瓷刀具的硬度随温度的升高变化很小,即使在1 200℃时,硬度仍达HRA80。
2.4 很高的化学稳定性其抗氧化温度为 1 750℃,而硬质合金为800℃,高速钢仅为550℃。
2.5 具有与金属极小的亲和力陶瓷刀具在熔化温度下与钢也不相互反应,具有良好的抗粘结、抗氧化磨损能力,有较低的摩擦系数,因此减小了切削力,加工的工件具有良好的表面粗糙度。
2.6 抗弯强度和断裂韧性Si3N4基陶瓷的抗弯强度一般为900~1 000 MPa,Al2O3基陶瓷抗弯强度为1 000~1 200 MPa,Si3N4基陶瓷不仅强度高,而且强度的可靠性大,疲劳强度也高,可以获得相当稳定的使用寿命。
Si3N4基陶瓷有良好的断裂韧性,高速切削时不易产生裂纹。
2.7 陶瓷的高温弹性模量高于硬质合金在常温下陶瓷的弹性模量为420~520 GPa,与P类硬质合金相当,而低于K类硬质合金;但在高温下Al2O3基与Si3N4基陶瓷的高温弹性模量却高于硬质合金。
因此陶瓷刀具非常适合切削淬硬钢与高硬铸铁。
3陶瓷刀具在高速切削加工中的应用由于使用陶瓷刀具可以改变传统的机械加工工艺,解决各行业难加工材料的切削加工问题,提高加工效率,节约生产硬质合金刀具所需的大量贵重金属(如W、Co及Ti等),因此,陶瓷刀具的应用越来越广泛,并且大量应用于数控机床。
在美国,陶瓷刀具占全部刀具市场份额的3%~4%,在日本该份额为8%~10%,在德国约为12%。
在一些特殊加工过程中,陶瓷刀具所占比例更大。
据估计,今后陶瓷刀具占整个刀具市场的份额可能增加到15%~20%。
在高速切削加工过程中,由于陶瓷刀具本身的物化特性,其切削用量以及刀具几何参数的选择有着许多与传统刀具不同之处。
3.1 合理选择切削用量切削用量直接影响加工生产率、加工成本、加工质量和刀具耐用度。
选择切削用量时必须充分考虑陶瓷刀具硬度高、耐磨性好、耐热性好等优点以及脆性较大、强度较低等缺点。
正确选择进给量是成功应用陶瓷刀具的关键。
3.1.1 切削速度的选择目前陶瓷刀具的切削速度已高达每分钟数千米,较高的切削速度(尤其在350 m/min~1 500 m/min范围内)往往可以获得良好的切屑形状。
如在高速车削淬硬钢时,可形成酥化的易于碎断的假带状切屑,使切屑易于清理。
陶瓷刀具适于高速切削,切削速度过低,不仅不利于发挥陶瓷刀具的优越性,而且容易引起工艺系统振动,使刀具崩刃,严重时甚至无法切削。
在一定速度范围内高速切削时,切削温度的升高,能改变加工材料的性能,减少陶瓷刀具的破损,一般陶瓷刀具均采用干切削。
3.1.2 进给量的选择进给量对刀具破损的影响很大,选取较小的进给量,有利于防止或减少刀具的破损。
进给量大小主要受刀具强度、工艺系统刚性及被加工表面粗糙度的影响,因为陶瓷刀具的强度比硬质合金刀具低,所以预选进给量时可选得小一些,通过试切逐步增大。
车削普通钢和铸铁时,粗加工取进给量f=0.1 mm/r~0.75 mm/r,精加工取f=0.05 mm/r~0.25 mm/r,端铣时可取每齿进给量af=0.1 mm/z~0.3 mm/z。
加工淬硬钢时随硬度的不同而选取不同的进给量,一般车削取f=0.1 mm/r~0.3 mm/r,端铣取每齿进给量af=0.05 mm/z~0.15 mm/z。
对于陶瓷刀具应选用较小的进给量和尽可能高的切削速度。
3.1.3 切削深度的选择切削深度受机床功率和工艺系统刚性的限制。
选择较大的切削深度可以缩短加工时间,应尽量选择一次走刀后切去大部分加工余量。
一般粗加工钢和铸铁时,允许的最大切削深度ap为2 mm~6 mm,通常取ap>1.5 mm;精加工时取ap<0.5 mm。
加工淬硬钢一般为半精加工或精加工,切削深度应较小。
当工艺系统刚性较差时,应取较小的切削深度,以免引起振动使刀具破损。
总体说来,用陶瓷刀具加工应选用较小的进给量和尽可能高的切削速度,切削深度在系统刚性和加工工艺允许的前提下应尽可能选择较大值。
3.2 合理选择刀具几何参数合理的刀具几何参数,是指粗加工或半精加工时能保证刀具有较高生产率和刀具耐用度,精加工时在具备较高刀具耐用度的基础上可保证加工出符合预定尺寸精度和表面质量的工件的刀具几何参数。
虽然陶瓷刀具切削性能优良,但是如果在使用中不能合理地选择其几何参数,仍不能很好地发挥其作用。
在选择陶瓷刀具的几何参数时,除要考虑刀具的一般规律外,还应考虑陶瓷刀具特有的规律。
根据陶瓷刀具脆硬的特点,保证其使用稳定可靠、不发生崩刃是选择陶瓷刀具合理几何参数的主要依据,因此,高速切削时切削刃的前角应尽量取小值或取负值,后角可相应增大一些。
但若前角很小或负值,切削力将会上升,不易加工刚性较差的工件。
为使陶瓷刀具具有足够的使用寿命和低的切削力,应选择一个最佳前角,后角也同理。
一般前角C0取-6o~0o,后角A0取8o~16o。
4陶瓷刀具材料的种类及应用近年来,新型陶瓷刀具材料不断出现,预计20年后世界范围内陶瓷刀具的比率将达15%~20%。
陶瓷刀具材料的品种、牌号很多,按其主要成分大致可分为氧化铝系和氮化硅系。
目前,世界上生产的陶瓷刀具95%属于Al2O3系,其它多为Si3N4系。
可用于高速加工的陶瓷刀具包括金属陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、Sialon陶瓷、晶须强化陶瓷以及涂层陶瓷刀具材料等。
4.1 氧化铝陶瓷刀具氧化铝陶瓷刀具是以Al2O3为主要成分,添加少量金属氧化物MgO、NiO、TiO2、Cr2O3等,经冷压烧结而成的陶瓷。