第一次作业 陶瓷.doc

刀具切削原理与刀具

陶瓷刀具分析

姓名：王丽变
学号：090101010387
班级：机制三班
组长：王丽变
组员：吕利叶
黄连杰
张志耀
黄少华

（一）材料分类：
传统的陶瓷材料一般取自自然界，如景德镇的土，经过混料、成形和焙烧等工序制成各种日用品。而现代高技术陶瓷，也称特种陶瓷，它的材料是人工合成的，如氮化硅粉，纯度高。利用现代粉末冶金工艺制造，制成的产品具有硬度高和耐高温等性能。
材料可分为金属材料和非金属材料。非金属材料又分为无机材料和有机材料。不论何种材料，其性质如熔点、硬度和导电性等主要取决于内部微观结构，即取决于内部质点的结合方式和结合力。有机材料靠较弱的分子结合力，所以熔点低、硬度小。金属材料靠金属键结合，它的结合力较分子键强，但较共价键和离子键弱，因此熔点和硬度仍不算高。
陶瓷刀具采用高纯超细氧化锆为原料，经喷雾造粒、等静压成形、精密加 工等多种工序制造而成，具有硬度高、耐腐蚀性强、化学稳定性好、高耐磨性等 。
（二） 材料特点：
陶瓷刀具有耐磨、高密度、高硬度、无毛细孔、不会藏污纳垢、非金属铸 造不会生锈、切食物无金属味残留、轻薄锐利、易拿易切、清洗容易……等优点， 具有许多金属制刀具无法取代的特性。 陶瓷刀的硬度为 9，仅次于世界上最硬的物质——钻石。
硬度高有以下特点：
1. 一般为HRA93-94，因此耐磨性好.可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料，例如硬度达HRC65的各类淬硬钢和硬化铸铁。因而可免除退火加工所消耗的电力；并因此也可提高工件的硬度，延长机器设备的使用寿命；
2. 不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工；
3. 陶瓷刀片切削时与金属摩擦力小.切削不易粘接在刀片上，不易产生积屑瘤.加上可以进行高速切削，所以在条件相同时工件表而粗糙度比较低;
4. 刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数，保证被加工工件的小锥度和高精度；
5. 耐高温.红硬性好.可在1200℃下连续切削.所以陶瓷刀具的切削速度可以比硬质合金高很多。可进行高速切削或实现“以车、铣代磨”，切削效率比传统刀具高3-10倍，达到节约工时、电力、机床数30-70％或更高的效果；
6. 氮化硅陶瓷刀具主要原料是自然界很丰富的氮和硅，用它代替硬质合金，可节约大量W、Co、Ta和Nb等重要的金属。
（三） 陶瓷刀具的主要性能：
1. 不产生粘结，保证了工件的表面粗糙度(一般可达8.8)，此外，陶瓷刀具的抗氧化能力也大大优于硬质合金，所以可以碱小氧化磨损;
2． 膏硬度和耐磨性能好陶瓷刀具的常温硬度可达HRA92~955，高于硬质台金，抗弯强度大于800MPa，耐磨性一般为硬质台金的3～5倍。如AG2在加工含铌缸套时耐用度比767硬质台金刀具提高4～5倍;
3． 高温力学性能好陶瓷刀具材料的高温硬度高，在1200℃的高温下仍能达到HRA80(相当于硬质合金在200--400时的硬度)并能继续切削。同时抗弯强度受高温影响小(在1100℃以下基本无变化)。陶瓷刀具的最大弱点是断裂韧性比硬质台金低，脆性比硬质合金大因此要求机床具有足够的刚性。
（四） 陶瓷刀具的应用：
目前国内陶瓷刀具占总刀具使用量的比例不超过1%，氮化硅陶瓷刀具是近年来才在生产中推广使用的一种新型刀具。因此，不论在刀具的几何参数、切削用量以及使用技术方面，均缺乏成熟的经验。
1. 采用AG2氧化铝陶瓷刀具粗加工，采用SN一2氮化硅陶瓷刀具精加工，解决加工精度和效率的问题;
2. 粗加工时，选用机夹可转位刀具，我们常用的型号：R1608F1608C1408S1608;
3. 采用负前角负倒棱、负刃倾角和较小的后角，提高刀具的使用寿命;
4. 刀片研磨后，切削加工前应拉查刀体、刀槽表面粗糙度，压板夹紧力是否均匀、可靠，刀体刀片装央好后，切削刃刀尖应低于机床主轴中心0.2him;
5. 陶瓷刀具在加工过程中，其切削区温度很高，切屑从切削区飞出的颜色为紫红色，形状为细带状;
6. 陶瓷刀具在正常的加工过程中声音平稳柔和，一旦出现尖而刺耳的声音，就可判断刀刃已碎，需及时更换，否则影响加工质量。
（五） 陶瓷刀具的应用实例：
大辗轮工件材质：3Cr2WSV。规格：700ram×400133131。硬度：HRC52以上。刀片材质：SN一2，b=0.5mm．切削参数：v：141～200m／min，n=0．5--I．8mm，f=0.2～0.5mm／r。切削效果：该产品因材料硬度高，热处理变形大，使用一般刀具满足不了加工要求，采用SN一2陶瓷刀具，效率提高4倍，表面粗糙度达到加工要求。
(六) 陶瓷刀具的发展趋势：
我国陶瓷刀具在可转位刀具中比重很小，年产量不到硬质合金的0.1%。从切削性能上看，我国陶瓷刀具正向高硬度合金铸铁粗加工、断续切削方向发展。其中北京科技大学研制的ST新型复合陶瓷刀具能断续切削HRC63以上的高速钢滚刀，在刀具品种中除各种车刀外还正在开发铣刀和刨刀等。

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燕山大学