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新型陶瓷刀具的切削性能.doc

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新型陶瓷刀具的切削性能.doc

新型陶瓷刀具的切削性能新型陶瓷刀具的切削性能在切削过程中,判定刀具切削性能的优劣,往往从刀具切削部分的材料、儿何形状和刀具结构方面进行分析,而刀具材料的分析则以传统的硬质合金为主要的研究对象。随着现代工业技术的不断发展,传统的硬质合金刀具很难胜任或根本无法实现对某些高强度、高硬度材料的加工,而陶瓷刀具由于具有很好的耐磨性、红硬性,适干加工高硬材料。即使在1200~1350℃的高温下仍能继续切削,且与金属亲和力小,切屑不易粘刀,不易产生积屑瘤,加工表面粗糙度值小。它还可以进行高速切削,减少换刀次数和由于刀具磨损而引起的尺寸误差,大大提高生产率和产品质量,因而受到人们的重视。根据国外有关资料报道,陶瓷刀具在工业发达国家的发展应用非常快,有的已达到刀具总构成比的10以上。美国用热压陶瓷刀具加工冷硬铸铁HRC66和高温合金时,采用的切削用量很高v610m/min,ap6mm,s0.5mm/r大大地提高了生产率。我国虽然在陶瓷刀具的研究水平上不比外国差,但实际应用发展较慢,据1994年以前的有关材料报道,当时,国内陶瓷刀具占总刀具的比例不超过1,与国外大量应用于汽车工业及数控机床的情况正好相反,还主要用于加工水泵、轧辊等硬质合金刀具难以切削工件的粗加工,在精密加工中应用比较少。陶瓷刀片的牌号及性能表陶瓷系列及牌号密度g/cm3硬度HRA抗弯强度MPa用途特长Si3N4基系列FD05Si3N43.4192.51000HRC62铸铁毛加工、断续切削、强力大进给量切削。抗热震特性好,强度好,抗冲击性好,但不适于切削高强度钢。FD01Si3N4TiC3.4493.5800HRC65高合金铸铁的粗加工,合金钢及高锰钢粗加工。耐高温性能好,强度不如FD05,但耐磨性好。FD03Si3N4TiC3.994750HRC65的铸铁精加工、高速精铣。高速切削性能特好,能以v≤1000m/min精铣灰铸铁。Si3N4Al2O3基系列FD04Si3N4Al2O3TiC3.8593.5800加工硬铸铁、球墨铸铁及Ni基高温合金等。耐高温性能好,适于铸铁大进给量加工。Al2O3TiCN基系列FD22Al2O3TiCN4.7594800精加工HRC65的淬硬钢或合金铸铁。耐磨性好,可实现淬硬钢的以车代磨或以铣代磨。注表中参数系北京方大陶瓷有限公司资料早在20世纪70年代的中后期,清华大学就成功研制厂氮化硅Si3N4陶瓷刀具,并在国际上最先实现了用热压Si3N4陶瓷刀具,对多种难加工材料淬硬钢、冷硬铸铁、热介石墨,玻璃钢等进行多种工序车、铣、螺纹车削、丝杆挑扣等的加工应用,引起了国内外学术界的关注和兴趣,美国科学杂志和其他国家的一些著名杂志都曾报道和肯定这一成果,如今,清华方大研制的复合氮化陶瓷刀具具有很高的硬度和强度,以及优良的耐磨性、红硬性和抗氧化性。其陶瓷刀片的室温硬度值达到HRA92.5~94抗弯强度已达到750~1000MPa,即使在1200~1450℃的切削温度下仍然可以进行切削。切削速度比硬质合金提高3~10倍,切削耐用度提高1O~100倍,切削效率提高3~10倍,可加工硬度高达HRC65的超硬材料,价格也比国外的便宜。清华方大的陶瓷刀片1991年曾获北京国际博览会金杯奖,其部分陶瓷刀片的牌号及性能列于上表。

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