应用新型复合陶瓷刀具改革传统机械加工工艺

摘要：新型复合陶瓷刀具作为现今金属切削加工过程中经常应用的一种具有很大发展潜力的新型材料刀具之一，其具有良好的稳定性、高耐磨性、高硬度、与金属的亲和力小等独特的特点，在一定程度上延长了机器设备的使用寿命，在国内外的各种高难度的切削加工中都被广泛地应用，为机械加工企业、工厂都带来了巨大的经济效益。

关键词：新型 复合陶瓷刀具 改革 机械加工

随着科学技术的不断发展，为工业和机械加工工艺等都带来了一系列的改革，同时，这也就对在机械加工过程中的要求提出了更高的要求，尤其是对于机械加工中如何使生产成本降低、如何提高加工生产率的要求也大大的提高了，再加上数控机床的迅猛发展，各种具有超硬度、高硬度、高强度、耐磨、耐高温等特性的具有高难度的切削材料也在不断地增加。在当代的加工过程中，国内外对新型复合陶瓷刀具的广泛应用也在一定程度上说明了新技术正在不断地发展。

1 陶瓷刀具的种类和性能

1.1 陶瓷刀具的种类

1.1.1 氮化硅基陶瓷刀具。在70年代的时候就新研制出一种新型的刀具材料，也就是氮化硅基陶瓷刀具，其是以高纯度的氮化硅基作为原料，在氮化硅基中加入适量的碳化物晶体通过热压挤压而成，以此来提高刀具的抗断裂韧性。氮化硅基陶瓷刀具在对于高锰钢、轴承钢和高铬钢等进行切削加工的时候具有良好的效果。

1.1.2 氧化铝基陶瓷刀具。一般情况下，氧化铝基陶瓷刀具主要包括纯氧化铝陶瓷、氧化铝-碳化物系陶瓷、氧化铝-金属系陶瓷和氧化铝-碳化物-金属系陶瓷几种。纯氧化铝陶瓷基本上是在具有99.9%纯度以上的氧化铝中增加一些玻璃氧化物而进行热压或冷压而制成的；氧化铝-碳化物系陶瓷是一种使用性能比较好、发展比较快的陶瓷刀具，其是在氧化铝中添加定量的碳化物在热压的条件下烧结而制成的，其具有相当高的硬度和抗弯强度；氧化铝-金属系陶瓷是在氧化铝中添加少量的金属元素而制成金属陶瓷的，其抗氧化性能比较差，在切削加工中较少采用；氧化铝-碳化物-金属系陶瓷是在氧化铝-碳化物中添加少量的金属从而提高氧化铝陶瓷工具的使用性能。

1.2 陶瓷刀具的性能

1.2.1 氮化硅基陶瓷刀具性能。氮化硅基陶瓷刀具具有非常高的硬度，其独特的耐磨性、化学稳定性、耐热性和耐冲击性使其在切削加工中具有很大的发展前景。一般来说，氮化硅基陶瓷的抗弯强度可以达到900-1000MPa，而氮化硅基与其他一般的金属元素发生化学反应比较小，并且氮化硅基还具有良好的抗氧化，耐冲击性也是其他元素的2-3倍。

1.2.2 氧化铝基陶瓷刀具性能。氧化铝基陶瓷刀具比传统的陶瓷刀具具有更好的耐热性和耐磨性，其在高温条件下的化学稳定性比传统的陶瓷刀具都要好得多，且与铁元素之间不易发生化学反应和相互扩散的现象出现，因此，氧化铝对于基本的各种金属材料都能进行切削加工。由于陶瓷里的主要组成元素就是氧化铝，因此，在陶瓷工具和陶瓷物中大量的存在着铝元素，而氧化铝与金属铝之间具有较强的亲和力，因此，在加工和切削铝合金之类的材料的时候，氧化铝基陶瓷刀具会产生较大的磨损，因此对于铝合金之类的材料不宜应用氧化铝基陶瓷刀具进行切削加工。

2 新型复合陶瓷刀具为传统机械加工工艺带来的变化

随着加工产业的不断发展，在工业生产过程中最为广泛、最为重要的基本加工工艺就是切削加工，切削加工工艺对于工业生产中的能源消耗、生产所需的成本和生产的效率具有最直接的影响，因此，新型复合陶瓷刀具作为新型刀具出现在工业加工工艺中，为传统的机械加工工艺改革带来了巨大的变化。

2.1 三氧化二铝元素作为基础原料大量存在于地壳中，新型复合陶瓷刀具大量采用具有丰富元素的三氧化二铝，大大的节省了其他稀有的贵金属元素。

2.2 新型复合陶瓷刀具可以实现对于一些具有高硬特性的材料进行高速的切削，从而大大的简化了传统的机械加工工艺的时间和内容，使材料的加工效率提高了3-10倍，取得了高效率、省时、省电、省地和省物良好效果。

2.3 新型复合陶瓷刀具对于传统的机械加工刀具无法进行加工或是难以加工的过硬原料都可以进行加工，从而可以避免和节省使用退火加工而产生的电力，对于工件的硬度也在一定程度上得到提高，使原本的机器设备的使用寿命得到延长。

2.4 新型复合陶瓷刀具不仅能够进行断续切削、铣削、刨削等具有巨大冲击力的材料进行加工，还能够对超硬材料进行加工，其加工的粗精质量和外观都得到广泛的许可。

3 新型复合陶瓷刀具在切削加工中切削原理和应用

3.1 新型复合陶瓷刀具在切屑加工中的切削原理。经过近年来在各个加工企业和加工工厂中的应用，再一次体现了新型复合陶瓷刀具在生产加工过程中是一种不可缺少的切削工具，给传统的机械加工工艺带来了革命性的变化。在过去，传统的机械加工工艺中所使用的陶瓷刀具不管是在配料、粘结剂或是温度等方面没有进行全面充分的考虑，使陶瓷刀具的材料无法从根本上得到质的飞跃；也由于在工艺和原材料上的忽视，使传统陶瓷刀具无法解决其的强硬度问题，而使加工过程中出现大量的消耗。

新型复合陶瓷刀具出于对实际生产中所出现的问题考虑，从而提高了切削加工工艺的效率。新型复合陶瓷刀具主要是以三氧化二铝为骨架，能够在高温下对其进行加压而使它们形成一个比较牢固的具有高强度高硬度的固溶体，其切削原理主要是以具有高深度高内涵的高温烧结原理为依据，进行摆兵布阵从而使陶瓷刀具的刀片具有良好的质量。

3.2 新型复合陶瓷刀具在切削加工中的应用。由于受到科学技术不断发展的作用，陶瓷刀具的加工性能也在不断地提高，由于其具有的独特高强度、高硬度等的特性，使其在切屑加工的工艺中得到广泛的应用。新型复合陶瓷刀具能够使用的原材料和工件材料主要有各种钢材。包括高强度钢、合金钢、炮钢等；各种铸铁，包括高强度铸铁、硬铸铁、灰铸铁等；还包括其他的一些耐热、耐磨的钢合金、有色金属、铝合金、非金属、硬橡胶等原材料的切削加工。新型复合陶瓷刀具在对于上述原材料进行切削的时候，刀具的切削速度和刀具的耐用度是传统陶瓷刀具的几倍以上，其使得加工企业、加工工厂的加工成本大大的降低，而加工的效率却不断地提高。新型复合陶瓷刀具不仅能够适用于普通的切削加工工艺中而且还能在具有巨大冲击力作用下进行加工切削，对于铣削、车削、刨削、镜削等都有很大的作用。

4 结论

近年来，随着社会改革的不断发展，工业产业在一定程度上迅速的发展，国内的陶瓷刀具也紧跟着快速的发展，不断的增多品种和不断的提高性能，使得高速切削工艺在硬切削和干切削的应用也逐步的增多。通过大量的应用新型复合陶瓷刀具所特有的切削能力和复合陶瓷刀具具有的硬度，对于一些在加工过程中难以加工的材料得到了解决，从而促使经济效益不断地提高。由于复合陶瓷刀具不单单能够对超硬度材料进行加工，使其粗精加工明显，而且还可以对一些具有巨大冲击力的刨削、铣削进行加工。复合陶瓷刀具已经逐渐的成为了我国机械工业中机械加工的重点，在机械工业加工过程中得到广泛的应用从而促使我国的传统机械加工工艺的改革迈出了新一步。

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