如何選用陶瓷數控刀具材料

如何選用陶瓷數控刀具材料

       目前，Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷均已成功地用于制作車刀、鏜刀和銑刀等的切削部分材料。陶瓷刀具的結構目前大多采用機夾可轉位刀片的結構形式。刀片的形狀有三角形、正方形、長方形、棱形和圓形等。

       陶瓷刀片材料的品種多達幾十種，不同種類的陶瓷刀片有著不同的應用范圍，故須正確選擇刀具陶瓷的種類與牌號，使其與被加工材料相“匹配”。除需要滿足技術要求外，還應滿足經濟和環保性能的要求。

       氧化鋁（Al2O3）基陶瓷具有良好的耐磨性、耐熱性，且其高溫化學穩定性好，不易與鐵元素之間發生相互擴散或化學反應，其耐磨性和耐熱性均高于氮化硅（Si3N4）基陶瓷刀具，所以Al2O3基陶瓷刀具的應用范圍廣，適于對鋼材、鑄鐵及其合金的高速切削加工；加工鋼優于Si3N4 基陶瓷刀具；但它不宜用來加工鋁合金、鈦合金和鉭合金，否則容易產生化學磨損。

       氮化硅（Si3N4）基陶瓷刀具的斷裂韌性和抗熱振性高Al2O3基陶瓷刀具，Z適于斷續加工鑄鐵和高溫合金等材料，一般不宜用來加工產生長切屑的鋼材（如正火和熱軋狀態），用Si3N4基陶瓷刀具切削45號鋼時的刀具磨損比切削灰鑄鐵時高得多。

       賽阿龍（Sialon）陶瓷適于加工各種鑄鐵（如灰鑄鐵、球墨鑄鐵、冷硬鑄鐵、高合金耐磨鑄鐵等）和耐熱合金，通常不推薦用其加工鋼材。

       Inconel 718（GH169）鎳基合金是典型的難加工材料，具有較高的高溫強度、動態剪切強度，熱擴散系數較小，切削時易產生加工硬化，導致刀具切削溫度高、磨損速度加快。Al2O3 / SiCw晶須增韌陶瓷適合于加工硬度低的鎳基合金，當切削速度為100∼300 m/min時可獲得較長的刀具壽命；ISCAR公司生產的一款IW7晶須增韌陶瓷（Al2O3 / SiCw）新牌號，來自加工Inconel 718、鎳基耐熱合金等高溫合金材質渦輪盤的報告顯示，相比于其它陶瓷刀片，切削性能和刀具壽命均有明顯提高。Si3N4基陶瓷也可用于Inconel 718合金的加工。而Sialon陶瓷的韌性高，適合于切削經過固溶處理的Inconel 718（45HRC）合金。

       此外，航空航天用的Kevlar和石墨類復合材料，用陶瓷刀具可實現切削速度300 m/min左右的高速切削加工。

       必須指出，陶瓷刀片不像硬質合金那樣在國際上有統一的分類，各生產廠都有各自的品種與牌號，不同廠生產的同類刀片性能上也有一定的差異，使用時須參照廠家產品樣本來選擇。為此，刀片牌號選定后必須在機床上先進行試切削，合格后方可以正式應用。