氮化硅陶瓷刀具性能及應(yīng)用
氮化硅(Si3N4)陶瓷刀具有很高的耐磨性凳寺、紅硬性,可以進(jìn)行高速切削山上、減少換刀次數(shù)及減少由于刀具磨損而造成的尺寸誤差诅鹰。在數(shù)控機(jī)床仔同、加工中心上應(yīng)用具有更明顯優(yōu)勢(shì),可大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
1.氮化硅陶瓷刀具的切削性能
(1)高硬度氮化硅陶瓷刀片的室溫硬度值已超過(guò)了最好的硬質(zhì)合金刀片硬度,達(dá)到92.5~94HRA,這就大大提高了它的切削能力和耐磨性庐穴。它可以加工硬度高達(dá)65HRC的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵,可節(jié)省退火加工所消耗的電力圃靖。其優(yōu)良的耐磨性不僅延長(zhǎng)了刀具的切削壽命,而且還減少了加工中的換刀次數(shù),從而保證切削工件時(shí)的小錐度和高精度,尤其是用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)行高精密連續(xù)加工時(shí),可減少對(duì)刀誤差和因磨損引起的不可預(yù)測(cè)的誤差,簡(jiǎn)化刀具誤差補(bǔ)償。
(2)高強(qiáng)度目前氮化硅陶瓷刀片的抗彎強(qiáng)度已達(dá)到750~1000MPa,超過(guò)了高速鋼,與普通硬質(zhì)合金相當(dāng)蝇硅。
(3)良好的抗高溫氧化性氮化硅陶瓷刀片的耐熱性和抗高溫氧化性特別好,即使在1200~1450℃切削高溫時(shí)仍能保持一定硬度和強(qiáng)度,進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間切削,因此允許采用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金刀具的切削速度實(shí)現(xiàn)高速切削榛蜻。其切削速度比硬質(zhì)合金刀具提高3~10倍,因而能大幅度提高生產(chǎn)效率。實(shí)驗(yàn)證明,在眾多的陶瓷材料中,Si3N4陶瓷具有最佳的耐熱性翁漠。
(4)良好的斷裂韌性斷裂韌性值是評(píng)價(jià)陶瓷刀片抗破損能力的重要指標(biāo)之一,它與材料的組成盅力、結(jié)構(gòu)、工藝等因素有關(guān)舆焕。Si3N4系列陶瓷刀片的斷裂韌性值優(yōu)于其他系列陶瓷刀片(達(dá)6~7MPam1/2),接近某些牌號(hào)的硬質(zhì)合金刀片,因而具有良好的抗沖擊能力,尤其在進(jìn)行銑按任、刨、鏜削及其它斷續(xù)切削時(shí),更能顯示其優(yōu)越性棍详。
(5)抗熱震性強(qiáng)陶瓷材料的抗熱震性是指其在承受急劇溫度變化時(shí),評(píng)價(jià)其抗破損能力的重要指標(biāo)杠滓。Si3N4系列陶瓷刀片由于強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)低,抗熱震性能指標(biāo)△T高達(dá)600~800℃,明顯優(yōu)于其它系列陶瓷刀片(300~400℃),因而在高強(qiáng)度斷續(xù)零件的毛坯加工方面,顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性能冒萄。
2.氮化硅陶瓷刀具的實(shí)際應(yīng)用
雖然我國(guó)陶瓷刀具的研究水平不比國(guó)外差,但實(shí)際應(yīng)用發(fā)展較慢臊岸。據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo),目前國(guó)內(nèi)陶瓷刀具占總刀具使用量的比例不超過(guò)1%。氮化硅陶瓷刀具是近年來(lái)才在生產(chǎn)中推廣使用的一種新型刀具尊流。因此,不論在刀具的幾何參數(shù)帅戒、切削用量以及使用技術(shù)方面,均缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)。陶瓷刀具的實(shí)際應(yīng)用是一項(xiàng)需要綜合各方面技術(shù)的系統(tǒng)工程,決不是只要買了陶瓷刀具換上就可以解決問(wèn)題崖技。加之陶瓷刀具本身所具有的物化特性逻住、加工時(shí)的切削性能與普通刀具有著相當(dāng)大的差別,因此在應(yīng)用時(shí),必須考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。
2.1 對(duì)機(jī)床的要求
陶瓷刀具材料對(duì)沖擊和振動(dòng)載荷比較敏感,這是陶瓷刀具材料在耐沖擊和抗振性方面的最大弱點(diǎn)迎献。機(jī)床—工件—刀具工藝系統(tǒng)剛性弱是促使陶瓷刀具壽命降低或崩刃的主要原因瞎访。其中除工件和刀具本身的剛性因素外,機(jī)床剛性愈小,則振動(dòng)愈大,而刀具壽命也就愈低腻贰。需要特別指出,在分析機(jī)床剛性時(shí),一定要綜合考慮機(jī)床—工件—刀具工藝系統(tǒng)的剛性,而不是孤立地考慮機(jī)床的剛性,必須同時(shí)考慮工件、夾具装诡、頂尖及刀具的剛性等。
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