應用新型復合陶瓷刀具改革傳統機械加工工藝

摘要：新型復合陶瓷刀具作為現今金屬切削加工過程中經常應用的一種具有很大發展潛力的新型材料刀具之一，其具有良好的穩定性、高耐磨性、高硬度、與金屬的親和力小等獨特的特點，在一定程度上延長了機器設備的使用壽命，在國內外的各種高難度的切削加工中都被廣泛地應用，為機械加工企業、工廠都帶來了巨大的經濟效益。

關鍵詞：新型 復合陶瓷刀具 改革 機械加工

隨著科學技術的不斷發展，為工業和機械加工工藝等都帶來了一系列的改革，同時，這也就對在機械加工過程中的要求提出了更高的要求，尤其是對于機械加工中如何使生產成本降低、如何提高加工生產率的要求也大大的提高了，再加上數控機床的迅猛發展，各種具有超硬度、高硬度、高強度、耐磨、耐高溫等特性的具有高難度的切削材料也在不斷地增加。在當代的加工過程中，國內外對新型復合陶瓷刀具的廣泛應用也在一定程度上說明了新技術正在不斷地發展。

1 陶瓷刀具的種類和性能

1.1 陶瓷刀具的種類

1.1.1 氮化硅基陶瓷刀具。在70年代的時候就新研制出一種新型的刀具材料，也就是氮化硅基陶瓷刀具，其是以高純度的氮化硅基作為原料，在氮化硅基中加入適量的碳化物晶體通過熱壓擠壓而成，以此來提高刀具的抗斷裂韌性。氮化硅基陶瓷刀具在對于高錳鋼、軸承鋼和高鉻鋼等進行切削加工的時候具有良好的效果。

1.1.2 氧化鋁基陶瓷刀具。一般情況下，氧化鋁基陶瓷刀具主要包括純氧化鋁陶瓷、氧化鋁-碳化物系陶瓷、氧化鋁-金屬系陶瓷和氧化鋁-碳化物-金屬系陶瓷幾種。純氧化鋁陶瓷基本上是在具有99.9%純度以上的氧化鋁中增加一些玻璃氧化物而進行熱壓或冷壓而制成的；氧化鋁-碳化物系陶瓷是一種使用性能比較好、發展比較快的陶瓷刀具，其是在氧化鋁中添加定量的碳化物在熱壓的條件下燒結而制成的，其具有相當高的硬度和抗彎強度；氧化鋁-金屬系陶瓷是在氧化鋁中添加少量的金屬元素而制成金屬陶瓷的，其抗氧化性能比較差，在切削加工中較少采用；氧化鋁-碳化物-金屬系陶瓷是在氧化鋁-碳化物中添加少量的金屬從而提高氧化鋁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，其獨特的耐磨性、化學穩定性、耐熱性和耐沖擊性使其在切削加工中具有很大的發展前景。一般來說，氮化硅基陶瓷的抗彎強度可以達到900-1000MPa，而氮化硅基與其他一般的金屬元素發生化學反應比較小，并且氮化硅基還具有良好的抗氧化，耐沖擊性也是其他元素的2-3倍。

1.2.2 氧化鋁基陶瓷刀具性能。氧化鋁基陶瓷刀具比傳統的陶瓷刀具具有更好的耐熱性和耐磨性，其在高溫條件下的化學穩定性比傳統的陶瓷刀具都要好得多，且與鐵元素之間不易發生化學反應和相互擴散的現象出現，因此，氧化鋁對于基本的各種金屬材料都能進行切削加工。由于陶瓷里的主要組成元素就是氧化鋁，因此，在陶瓷工具和陶瓷物中大量的存在著鋁元素，而氧化鋁與金屬鋁之間具有較強的親和力，因此，在加工和切削鋁合金之類的材料的時候，氧化鋁基陶瓷刀具會產生較大的磨損，因此對于鋁合金之類的材料不宜應用氧化鋁基陶瓷刀具進行切削加工。

2 新型復合陶瓷刀具為傳統機械加工工藝帶來的變化

隨著加工產業的不斷發展，在工業生產過程中最為廣泛、最為重要的基本加工工藝就是切削加工，切削加工工藝對于工業生產中的能源消耗、生產所需的成本和生產的效率具有最直接的影響，因此，新型復合陶瓷刀具作為新型刀具出現在工業加工工藝中，為傳統的機械加工工藝改革帶來了巨大的變化。

2.1 三氧化二鋁元素作為基礎原料大量存在于地殼中，新型復合陶瓷刀具大量采用具有豐富元素的三氧化二鋁，大大的節省了其他稀有的貴金屬元素。

2.2 新型復合陶瓷刀具可以實現對于一些具有高硬特性的材料進行高速的切削，從而大大的簡化了傳統的機械加工工藝的時間和內容，使材料的加工效率提高了3-10倍，取得了高效率、省時、省電、省地和省物良好效果。

2.3 新型復合陶瓷刀具對于傳統的機械加工刀具無法進行加工或是難以加工的過硬原料都可以進行加工，從而可以避免和節省使用退火加工而產生的電力，對于工件的硬度也在一定程度上得到提高，使原本的機器設備的使用壽命得到延長。

2.4 新型復合陶瓷刀具不僅能夠進行斷續切削、銑削、刨削等具有巨大沖擊力的材料進行加工，還能夠對超硬材料進行加工，其加工的粗精質量和外觀都得到廣泛的許可。

3 新型復合陶瓷刀具在切削加工中切削原理和應用

3.1 新型復合陶瓷刀具在切屑加工中的切削原理。經過近年來在各個加工企業和加工工廠中的應用，再一次體現了新型復合陶瓷刀具在生產加工過程中是一種不可缺少的切削工具，給傳統的機械加工工藝帶來了革命性的變化。在過去，傳統的機械加工工藝中所使用的陶瓷刀具不管是在配料、粘結劑或是溫度等方面沒有進行全面充分的考慮，使陶瓷刀具的材料無法從根本上得到質的飛躍；也由于在工藝和原材料上的忽視，使傳統陶瓷刀具無法解決其的強硬度問題，而使加工過程中出現大量的消耗。

新型復合陶瓷刀具出于對實際生產中所出現的問題考慮，從而提高了切削加工工藝的效率。新型復合陶瓷刀具主要是以三氧化二鋁為骨架，能夠在高溫下對其進行加壓而使它們形成一個比較牢固的具有高強度高硬度的固溶體，其切削原理主要是以具有高深度高內涵的高溫燒結原理為依據，進行擺兵布陣從而使陶瓷刀具的刀片具有良好的質量。

3.2 新型復合陶瓷刀具在切削加工中的應用。由于受到科學技術不斷發展的作用，陶瓷刀具的加工性能也在不斷地提高，由于其具有的獨特高強度、高硬度等的特性，使其在切屑加工的工藝中得到廣泛的應用。新型復合陶瓷刀具能夠使用的原材料和工件材料主要有各種鋼材。包括高強度鋼、合金鋼、炮鋼等；各種鑄鐵，包括高強度鑄鐵、硬鑄鐵、灰鑄鐵等；還包括其他的一些耐熱、耐磨的鋼合金、有色金屬、鋁合金、非金屬、硬橡膠等原材料的切削加工。新型復合陶瓷刀具在對于上述原材料進行切削的時候，刀具的切削速度和刀具的耐用度是傳統陶瓷刀具的幾倍以上，其使得加工企業、加工工廠的加工成本大大的降低，而加工的效率卻不斷地提高。新型復合陶瓷刀具不僅能夠適用于普通的切削加工工藝中而且還能在具有巨大沖擊力作用下進行加工切削，對于銑削、車削、刨削、鏡削等都有很大的作用。

4 結論

近年來，隨著社會改革的不斷發展，工業產業在一定程度上迅速的發展，國內的陶瓷刀具也緊跟著快速的發展，不斷的增多品種和不斷的提高性能，使得高速切削工藝在硬切削和干切削的應用也逐步的增多。通過大量的應用新型復合陶瓷刀具所特有的切削能力和復合陶瓷刀具具有的硬度，對于一些在加工過程中難以加工的材料得到了解決，從而促使經濟效益不斷地提高。由于復合陶瓷刀具不單單能夠對超硬度材料進行加工，使其粗精加工明顯，而且還可以對一些具有巨大沖擊力的刨削、銑削進行加工。復合陶瓷刀具已經逐漸的成為了我國機械工業中機械加工的重點，在機械工業加工過程中得到廣泛的應用從而促使我國的傳統機械加工工藝的改革邁出了新一步。

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