陶瓷刀具材料及其在高速切削中的应用.docx

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-speedcuttingtoolsandinterfacetechnology
XX
(ShenYangLigongUniversity，ShenYang110168)
Abstract:Ceramictoolmaterialisanadvancedtoolmaterial.Withthedevelopmentofhigh-speedmachiningtechnology,It’sapplicationismoreandmoreextensive.Thepropertiesofceramiccuttingtoolsarepresented,theselectionsofsuitablecuttingparametersandtoolparametersinhighspeedmachiningarealsodiscussedinthispaper.Thearticleintroducescategoriesandapplicationsofceramictoolmaterialinhigh-speedmachining,pointoutthetrendsforthedevelopmentceramictoolmaterialashigh-speedmachiningtoolmaterial.
Keywords:high-speedmachining;Ceramictool;application
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。
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1200℃～1450℃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