行家须知陶瓷刀具的一些基本知识应用

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陶瓷刀具改变了传统的机械加工工艺,解决了生产中以前很多难以解决的加工问题。目前广泛应用于机械、治金、矿山、高速列车、风电、汽车、拖拉机、轴承、水泵、交通、能源、精密仪器、航空航天等行业并取得了显着的经济效益。

行家须知陶瓷刀具的一些基本知识应用

中国在陶瓷刀具的研究与开发方面具有优势,早在20世纪50年代就已在生产中使用。例如,中国开发的陶瓷与硬质合金复合刀片(FH系列),工件表面既有陶瓷材料高的硬度与耐磨性,而基体又有硬质合金较好的抗弯强度,其等效抗弯强度比同类陶瓷刀片平均提高20%,断裂韧度平均提高8.5%,而其抗破损能力提高更大,故能承受冲击负荷,并解决了陶瓷刀片镶焊困难等问题。此外,近几年国内外开发的刀具陶瓷新品种,比如适于加工各种铝合金(包括硅含量高的铝合金)的ZrO2基陶瓷、TiB2基陶瓷(硬度是氮化硅的2倍,其性能介于硬质合金和超硬材料CBN之间,用其加工淬硬钢和高温合金等材料时的刀具寿命可比硬质合金刀具长5-6倍),尽管它们的生产至今还未形成规模,但因性能优异,有广泛的用途,今后必将迅速发展。

行家须知陶瓷刀具的一些基本知识应用

使用陶瓷刀具的机床必须具有高刚度、大功率、高转速和高精度特点,这样才能充分发挥陶瓷刀具材料的性能,取得好的经济效益。此外,装夹工件的夹具和夹紧装置,必须可靠性强,以免加工时产生振动,使刀具破损。必须指出的是,目前生产中不少机床设备还不能满足陶瓷刀具的加工要求,所以它们的潜力未能得到充分发挥,今后随着数控机床和加工中心等高效设备应用的增多,必将进一步推动陶瓷刀具的使用。

由于陶瓷刀具材料的脆性较大,强度较低,故刀具前角通常取0°-10°,后角5°-12°。为了提高切削刃强度,刃口上须磨出负倒棱,倒棱宽度可取b =0.1-0.8 mm,倒棱前角 -10°- -20°;刀尖需适当修圆,修圆半径r =0.2-1.0mm。但刀尖修圆半径和负倒棱越大,会使切削力增大,发生颤振的机会也增多。因此当机床—夹具—刀具—工件的系统刚性不足时,尤其是在加工细长工件时,不宜采用过大的刀尖半径和负倒棱。

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由于陶瓷刀具有良好的耐热性和耐磨性,故切削用量对刀具磨损影响比硬质合金刀具小。因此,切削时应根据被加工工件材料性质,在机床功率、工艺系统刚性和刀片强度允许前提下,尽量选用较大的背吃刀量(吃深)和切削速度进行切削,以充分发挥陶瓷刀具材料高温性能好的特点。而部分企业在使用陶瓷刀具时,认为采用较低切削速度可延长刀具的使用寿命。切削速度﹐车削普通钢和铸铁,一般Vc=200-600 m/min;加工硬度小65HRC的高硬度钢Vc=60-200 m/min;铣削钢和铸铁Vc=200-500 m/min;铣削耐热合金Vc=100-250 m/min,进给量0.05-0.08 mm/z 。

行家须知陶瓷刀具的一些基本知识应用

陶瓷刀具的刃磨应在工具磨床上用夹具刃磨,以保证刃磨质量。刃磨陶瓷刀具目前大多采用树脂结合剂的金刚石砂轮,其磨削质量对刀具切削性能有很大影响。对于可转位陶瓷刀片,原则上是不重磨的,因为重磨后其刀片的装夹尺寸及定位尺寸都会发生变化,在CNC机床加工中就要重新调整进刀尺寸,以保证工件尺寸的一致性。但一些工厂为了降低消耗,物尽其用,也可在工具磨床或刀具刃磨机上用金刚石砂轮进行刃磨,粗磨选用F80-F120粒度号,精磨、细磨用F180-F400粒度号,浓度为50%-100%,硬度为K-P级。刃磨时的切削用量可取:磨削速度20-30m/s,磨削深度f =0.005-0.02 mm/双行程(粗磨时取大值,精磨、细磨时取小值),工作台速度为V =10-15 m/min。

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