陶瓷刀具在機匣加工中的應用

邸閱文 孫長友

（沈陽黎明航發集團（有限）責任公司國際業務事業部，遼寧 沈陽 110043）

一、切削性能

陶瓷刀具的紅硬性較強，且硬度以及強度、耐磨性符合切削硬質材料的特性，由于其化學性能較為穩定、摩擦系數較低，因此，切削效率高出硬質合金六至十倍。

（1）硬度較高。在室溫下，陶瓷刀片的硬度能夠達到92.5HRA到94HRA，硬度已經能夠同最佳的合金相媲美，因此在耐磨性以及切削能力上能夠適應高硬度材料的加工要求。

（2）強度較高。在抗彎強度上陶瓷刀片最大能夠承受1000MPa的強度，相當于普通的硬質合金，比高速鋼更堅硬。

（3）抗高溫以及抗氧化性較強。高耐熱性以及高抗氧化性是陶瓷刀片具有的另一優良特性，所以在高速切削的速度上遠遠優于硬質合金材料的刀具。切削速度同樣高出合金刀具六倍到十倍，具有較高的生產效率。

（4）斷裂韌性較為良好。優于高度的斷裂韌性，使得陶瓷刀片在抗沖擊能力上較為良好，因此具有優越的車銑能力。

二、實際應用

1 機床的剛性要求

雖然陶瓷刀具的硬度較高，適宜進行高速切削加工，但是其對于沖擊以及振動抗性較弱。因此需要對機床的剛性予以充分的考慮，綜合分析機床同工件、刀具之間的系統剛性，而非單單考慮機床剛性，因此就需要全面的了解工件、頂尖以及刀具和夾具剛性。因為任何的部件或者環節剛度出現不足都會導致陶瓷刀具的效率以及切削性能降低。

2 幾何參數的合理選擇

合理的集合參數能夠使得刀具具有較長的壽命以及較長的生產效率，在半精加工甚至是粗加工中，怎樣才能保證刀具在集合參數上較為合理，保證刀具運行的可靠性，使得陶瓷刀具不會發生崩刃現象。陶瓷刀具的機夾刀具是主要結構，因此其集合參數的合理選擇需要結合設備整體結構特點進行。為保證刀具剛性能夠滿足切削需要，應當選擇強力卡頭，銑削采用端面干銑削，并配合有強風吹屑。

3 數控程序的合理

逆銑削的應用是在高速切削機匣過程中，為避免由于切削產生高溫環境，使得材質中熔焊部位在進行切削時對陶瓷刀片造成影響，導致刀片受損壽命降低。在對內部型腔予以加工過程中，通常通過擺線切削的方式對拐角處的內部型腔予以處理，以此避免劇增的切削力產生過多的熱量，而導致材料性能被破壞。回路切削是常用的告訴切削方式，此種方式無需中斷加工的過程且不會影響到刀具的路徑。通過降低刀具切割次數，以提高切削過程的高效、穩定。

4 切削用量的選擇

（1）ap在深度切削中的選擇。使用陶瓷刀具進行加工時，為了方便切削降低加工時間，在切削深度要求中應當選擇較大的，其目的在于該種切削方式能夠最大程度降低材料走刀之后的剩余的冗余量。另外受到工藝系統以及機床的影響，切削深度會受到限制。若是工藝系統具有較差的工藝則切削深度應當盡可能取小值，否則很容易纏身振動而損壞刀片。

（2）選擇進給量。所謂的進給量受到了刀具的工藝剛性要求以及刀片強度的影響，通常在預選時會小一些，后期則通過逐步的實踐活動加大預選范圍。切削速度同進給量相比后者影響較大，因此進給量的選取需要相對較小，用以防止刀具破損或者減少破損率。

（3）切削速度。陶瓷刀具適于高速切削。用陶瓷刀具作低速切削時，不但與硬質合金刀具的切削性能相近，而且容易引起工藝系統的振動，使刀具發生崩刃。而在一定切削范圍中，告訴切確會由于摩擦力而產生熱量，影響工件的材料性能，在一定速度范圍內高速切削時，切削溫度的升高能改變工件材料的性能，陶瓷刀具任性的提高能夠有效降損，因此使用陶瓷刀具進行切削時，一般采取干切削的方式。而在斷續切削過程中，會由于加工時刀具產熱，而停止時，由于溫差效應，使得熱應力會影響刀具管理。

以下為具體試驗切削參數（見表1、表2）。

表1 φ50R6.35（3刃）銑中間環帶切削參數

表2 φ40R6.35（4刃）銑中間環帶切削參數

結語

硅陶瓷刀具非常適合鎳基高溫合金的切削加工，利用高速干式切削產生的切削熱，可使被加工材料變軟而改善其切削加工性，而陶瓷刀具仍可保持良好的高溫紅硬性，這是刀具壽命顯著提高的根本原因。

[1]Green leaf.Milling cutters and inserts[Z].

[2]技術中心金屬切削試驗研究室.切削數據實用手冊[M].