陶瓷刀具非常适合加工淬硬钢、耐热合金或高温合金。操作者往往错误地沿用硬质合金加工方式,他们需要解开这种“硬质合金情结”,转而考虑陶瓷刀具加工非凡要求:根据加工材料选择合适刀片外形以及机床、刀杆夹具刚性。
高温硬质合金加工主要敌人,因此,大部分操作者会降低切削速度并且增加进给率,当清况不好时会进一步降低主轴转速。但这种最适合硬质合金加工方式恰恰陶瓷刀具加工最大禁忌!因为陶瓷刀具加工碰到大部分问题都由于切削速度不足进给率过大而导致。
高温对陶瓷作用不同于硬质合金。切削过程被切削材料刀具前刀面上剪切区域被推离,切削热也此区域积聚。随着切削速度增加,剪切区域所产生热量无法短时间内被废屑带走,从而会形成高温并产生软化效应。
绿叶陶瓷刀片及专用刀杆
硬质合金熔点约为1199℃ ,高温很轻易造成硬质合金刀片基体变形损坏。所以降低切削速度往往就可以保证硬质合金刀片合理寿命。而陶瓷材料熔点高达1999℃ ,因此,高速加工产生高温对陶瓷刀片反而有利。陶瓷刀片最合适切削速度远高于硬质合金刀片速度,高速切削时产生高温效应会使被加工材料软化,从而大大降低了切削时阻力。因此,同等条件下选择相对于硬质合金刀片来说更脆弱陶瓷刀片,可以轻易达到硬质合金刀片同样切削效果。有时使用陶瓷刀具可以把材料去除率从每分钟数百英尺提高到每分钟数千英尺。
合适切削速度进给率搭配会剪切区域制造一个理想、适合陶瓷刀片环境。但降低主轴转速会使刀具产生火花― 导致刀片刀具失效。
陶瓷刀片材质、涂层或非涂层,都基于氮化硅或者氧化铝基体。氮化硅母基陶瓷刀具一般具有良好韧性,比较适用于可锻铸铁、球墨铸铁以及其他难加工铸铁高硬度合金车、铣粗加工。以氮化硅为母基陶瓷刀具除了非常适合加工铸铁之外,还适合加工硬度低于HRC65钢件材料,可应用车削轧辊以及因为速度太低而无法使用晶须增强型陶瓷高温合金加工。铸铁车、铣加工时,1524m/min表面线速度可以得到最经济刀具寿命。
以氧化铝为母基陶瓷具有很好耐磨损性,硬度适,最经济陶瓷刀具材料,但应避免应用于断续、碰撞或者高硬度材料加工。氧化铝基陶瓷多用于灰铸铁半精加工精加工。这种材质高耐压强度使其非常适用于铸铁镗孔加工。但以氧化铝为母基陶瓷抗热冲击性能比较差,因而不适合加工使用冷却液。
新型含有碳化硅(SiC)单晶体或晶须增强型氧化铝母基陶瓷具有高熔点、高强度以及很好化学稳定性、抗磨损性抗热冲击性.晶须提高了陶瓷材料抗断裂强度。
晶须增强型陶瓷月片很少像传统硬质合金刀片那样出现毁灭性瞬间破裂或毁坏,通常晶须增强型陶瓷刀片只会以一种可预见损坏模式被逐渐地磨损。瓷加工高镍合金,界面温度可达到982 ℃,材料去除率可以达到硬质合金刀具10倍以上。晶须增强型陶瓷高强度使得其非常适用于断续车、铣加工以及冲模/模具加工。
由于具有良好抗热冲击性,晶须增强型陶瓷刀具可用于干切、湿切或断续冷却而不用担心崩刀或者产生热裂。
带涂层晶须增强型陶瓷非常适合那些需要较长刀具寿命、连续半精精加工以及类似轻度等强度加工。带涂层陶瓷刀具寿命非涂层陶瓷刀具3倍,但不适用于恶劣条件下加工,如铣削及断续切削。
钛金属加工不推荐使用陶瓷刀具,钛燃点很低,而陶瓷刀具加工必然会产生高温,这样很轻易引起火灾。
刀杆刚性与机床刚性同等重要。高生产量环境下,陶瓷刀片必须被装夹可以避免刀片产生微小移动专门刀杆上。悬伸较长车削,刀杆刚性显得尤为重要。大悬伸高速切削更轻易使刀杆产生微小偏转,而偏转会导致振动而破坏陶瓷刀具。因此陶瓷刀片用刀杆悬伸长度应该尽量缩短,因为刀杆偏转时产生力会随悬伸长度成立方倍数增长,也就说假如其他条件不变,刀杆悬伸增加1倍,刀杆偏转会增加到以前8倍。
镗孔刀杆通常比外圆车刀杆具有更大长径比,因此使用重金属及硬质合金镗刀杆合理。总来说,加工镍基合金可以使用3倍长径比钢制镗刀或5倍长径比重金属镗刀(如重金属防振刀杆)以及7倍长径比硬质合金镗刀。