在机械加工中,刀具一贯被称作为“工业制作的牙齿”,而刀具材料的切削功用是决议其出产效率,出产成本和加工质量的关键因素之一,因而,正确的选用切削刀具材料是至关重要的,陶瓷刀具以其优异的耐热性、耐磨性和化学稳定性,在高速切削领域和切削难加工材料方面闪现了传统刀具无法比拟的优势,并且陶瓷刀具的主要原料Al和si在地壳中含量丰富,能够说取之不尽,用之不竭,因而新式陶瓷刀具运用前景十分广大。
一、陶瓷刀具的种类
陶瓷刀具材料的发展会合在前进传统刀具陶瓷材料的功用、细化晶粒、组份复合化、选用涂层、改进烧结工艺和开发新品等方面,以期获得耐高温功用、耐磨损功用和抗崩刃功用优异且能适应高速精细切削加工的需求。河南超硬材料研究所把陶瓷刀具材料大致可分为氧化铝系、氮化硅和氮化硼(立方氮化硼刀具)三大类。在金属切削领域,氧化铝陶瓷刀片和氮化硅陶瓷刀片合称为陶瓷刀片;在无机非金属材料学中,立方氮化硼材料归于陶瓷材料大类。以下是三类陶瓷的特色。
(1)氧化铝(Al2O3)基陶瓷:碳化物系陶瓷中添加Ni、Co、W等作为粘结金属,可前进氧化铝与碳化物的结合强度。具有出色的耐磨性、耐热性,且其高温化学稳定性好,不易与铁元素之间发作相互分散或化学反应,所以氧化铝基陶瓷刀具的运用规划广,适于对钢材、铸铁及其合金的高速切削加工;由于抗热振功用前进,也可用于断续切削条件下的铣削或刨削,但它不宜用来加工铝合金、钛合金和钽合金,不然简略发生化学磨损。
(2)氮化硅(Si3N4)基陶瓷刀具:是在氮化硅基体中添加适量金属碳化物及金属等复合强化剂,运用复合强化效应(又称弥散强化效应)制成的一种陶瓷。特色是硬度高,耐磨性好,耐热性、抗氧化性好,氮化硅与碳和金属元素化学反应较小,摩擦因数也较低。适宜精车,半精车,精铣或半精铣。
(3)氮化硼陶瓷(立方氮化硼刀具):硬度高,耐磨性,耐热性好,好的热稳定性,具有出色的导热性,较低的摩擦系数,线膨胀系数小。如华菱立方氮化硼刀具BN-S20商标用于粗加工淬硬钢,BN-H10商标商标用于高速精加工淬硬钢,BN-K1商标加工高硬度铸铁,BN-S30商标高速切削灰口铸铁均比陶瓷刀片更能获得出色的经济效益。
二、陶瓷刀具的特性
陶瓷刀具的特性:(1)耐磨性好;(2)耐高温,红硬性好;(3)刀具耐用度比传统刀具高几倍乃至几十倍,减少了加工中的换刀次数,确保被加工工件的小锥度和高精度;(4)不仅能对高硬度材料进行粗、精加工,也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工;(5)陶瓷刀片切削时与金属摩擦力小,切削不易粘接在刀片上,不易发生积屑瘤,加上能够进行高速切削。
陶瓷刀片与硬质合金刀片比较,可承受2000℃的高温,而硬质合金在800℃时则变软;所以陶瓷刀具更具有高温化学稳定性,可高速切削,但其缺点是陶瓷刀片的强度和耐性很低,简略破碎。之后推出了氮化硼陶瓷(以下通称为立方氮化硼刀具),主要运用于车削,铣削,镗削超硬材料。立方氮化硼刀具的硬度比陶瓷刀片高许多,由于硬度高,与金刚石并称为超硬材料,常用来加工硬度高于HRC48的材料,它有极好的高温硬度--高达2000℃,尽管比硬质合金刀片脆,但与氧化铝陶瓷刀具比较,冲击强度和抗破碎功用有显着前进。此外,一些特制的立方氮化硼刀具(例如华超超硬BN-K1商标和BN-S20商标)能抵挡大余量粗加工的切屑负荷,并能承受接连切削加工时的冲击以及精加工时的磨损和切削热,这些特色能够满足用立方氮化硼刀具粗加工淬火钢和高硬度铸铁等难加工材料。
以下以华菱品牌立方氮化硼刀具为例简略介绍一下它的运用规划。
三、华菱超硬品牌立方氮化硼刀具的运用规划
华菱超硬前身是河南超硬材料研究所,是专业出产立方氮化硼刀具等超硬材料制品的高新技术企业,在业界先针对灰铸铁,各种耐磨铸铁/铸钢,淬火钢等材质进行刀具研制。尤其在接连切削淬火钢、高铬白口铸铁加工等许多领域,着国际水平,在超硬刀具学术界享有很高声誉,作为超硬刀具国产化前驱,是硬材料加工和高速加工中知名的刀具品牌。
华菱品牌立方氮化硼刀具成功选用非金属陶瓷作为粘合剂,进一步平衡了立方氮化硼刀具的脆性和耐性,是此刀具品牌独特的优势之一。作为机夹可转位数控刀片结构,如表中所示刀片款式,立方氮化硼刀片分为焊接式立方氮化硼刀片和整体聚晶立方氮化硼刀片,其间焊接式立方氮化硼刀片一般适用于精加工,吃刀量一般在0.3mm以下,而整体烧结立方氮化硼刀片能够大余量切削加工难加工材料,特别在在强断续切削加工中领先于整个超硬材料刀具职业,华菱立方氮化硼作为民族超硬刀具品牌名扬海外,在国际超硬刀具界别出心裁。