切削加工是機械加工的一種基本加工方法,但它直接影響到生產(chǎn)效率、成本和能耗。這將給社會帶來巨大的經(jīng)濟利益和經(jīng)濟利益。近幾年來,陶瓷刀具行業(yè)得到了飛速發(fā)展,復合材料是現(xiàn)代陶瓷刀具材料。現(xiàn)在用于刀具的陶瓷材料主要有氧化鋁系、氮化硅系、硼化鈦系、金屬陶瓷等。金屬陶瓷刀具廠家認為,選擇合適的金屬陶瓷刀具,首先要了解金屬陶瓷刀片加工范圍和特點。
作為一種具有高硬度、高耐磨性、高導熱等綜合性能的金屬陶瓷材料,被廣泛應用于刀具材料。盡管金屬陶瓷有比硬質(zhì)合金更高的強度和硬度,但其韌性較差。為提高金屬陶瓷的韌性,改善其切削性能,70年代研制出一種高韌性細顆粒TiC-TiN基金屬陶瓷材料。此后,金屬陶瓷被越來越多地應用于刀具的研制。以下我們將了解一下金屬陶瓷刀片的加工范圍和特點:
在硬質(zhì)合金行業(yè),金屬陶瓷刀具通常是指TiCN/TiC/TiN為硬質(zhì)相,在許多情況下加入Co或Ni作為粘接相,增加元素周期表地IVB、VB、VIB類金屬中一種以上的氮化物、碳化物和碳氮化物作為添加劑,以加強金屬陶瓷的力學性能,一種耐高溫的刀具。
金屬刀的特點:(1)硬度高;(2)與被加工工件材料的親和力低,不易產(chǎn)生積屑瘤;(3)化學穩(wěn)定性好;(4)耐高溫、耐磨。
適用范圍:金屬陶瓷刀具適用于加工各類鋼、鑄鐵件的半精加工,當切削深度小于2.5mm、每轉(zhuǎn)進給量在0.25mm/r、小于0.2.mm/齒時,金屬陶瓷刀具具有優(yōu)異的切削性能。通過上述材料來加工金屬陶瓷刀具,可以提供穩(wěn)定的刀具使用壽命和良好的表面光潔度。但是,不適用于非連續(xù)切削的金屬陶瓷刀具,易出現(xiàn)刀片損壞。
注:從加工材料硬度來看,金屬陶瓷刀具主要適用于半精加工和精加工硬度低于HRC45的鋼和鑄鐵件,HRC45以上難加工材料(例如高硬度鑄鐵軋輥,高鉻鐵、高溫合金及其它材料)最好選用立方氮化硼刀具或陶瓷刀具。
三種材料:金屬陶瓷刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具的性能及應用對比
(1)從刀具材料的發(fā)展和切削加工高速化之間的關系(如下圖):在加工黑色金屬領域:立方氮化硼刀具>陶瓷刀具>金屬陶瓷刀具。
(2)與加工工件的硬度作對比:立方氮化硼刀具(加工硬度HRC45以上)>陶瓷刀具(HRC40-HRC55之間的精加工)>加工硬度在HR45以下的陶瓷刀具(加工硬度低于HR45)。
(3)從切割速度和硬度方面來看:立方氮化硼刀具>陶瓷刀具>金屬陶瓷刀具>(加工黑色金屬領域);立方氮化硼刀具BN-S30材質(zhì)可在1700m/min以上高速銑削灰口鑄鐵發(fā)動機缸體;高濃度的立方氮化硼刀片BN-K1可加工硬度HRC79的碳化鎢。
(4)從刀具材料的韌性而言:金屬陶瓷>立方氮化硼(CBN)>陶瓷刀具(如下面所示);有幾種特殊情況,如我國開發(fā)的非金屬粘合劑立方氮化硼刀具因具有優(yōu)良的韌性,可粗略地處理高硬度和高合金零件的毛坯,并能承受間歇切削。
金瓷刀片的典型應用:
(1)車削:NS9530和涂層GT9530,它具有良好的抗崩性和耐磨性能,提高刀具壽命,適用于半精加工和精加工,其GT9530更適合高速加工。新刀材料可同時用于前、后角度前角刀,也可用于左、右刀。
(2)銑削金屬陶瓷刀具:陶瓷刀具PFK-HN刀盤加工HT250的壓氣箱,Vc=800m/min,采用HNGX100521-T型陶瓷刀片,加工參數(shù)Fz=0.16,ap=3mm,加工參數(shù)為Fz=0.16,ap=3mm。當加工時間超過150分鐘時,陶瓷刀片的刃口磨損非常小。
(3)還可以將金屬陶瓷制成鉆和滾刀。例如,εc=600m/min的金屬陶瓷滾刀,大約是硬質(zhì)合金滾刀的10~20倍,加工表面的粗糙度值為2μm。
(4)車削時,需要有切屑裝置,切屑工作臺;銑削或銑頭加工時,應選擇合適的刀架。
就內(nèi)部結(jié)構而言,金屬陶瓷刀片仍屬于較大的硬質(zhì)合金刀具,而不屬于陶瓷刀具,立方氮化硼刀具、氮化硅刀具。氧化鋁瓷刀具從材料方面可以歸類為陶瓷刀具材料;而且從應用角度和刀具性能來看,與涂層硬質(zhì)合金刀具相比,金屬陶瓷刀具在某些領域具有優(yōu)勢。
上述是有關金屬陶瓷刀片的相關內(nèi)容,目前國內(nèi)金屬陶瓷刀片的市場尚處于起步階段,陶瓷刀片主要用于刀具粗加工,而在精密加工中應用較少。事實上,陶瓷用于切削刀具的時間早于硬質(zhì)合金,合理選用金屬陶瓷刀片,對于切削加工十分有利,希望能對讀者有所幫助。