TICN基金屬陶瓷的應用——車刀篇

在數控機床已成為製造裝備主流的今天,刀具行業肩負著為製造業提供關鍵裝備——數控刀具的重任。製造業的加工技術水平受刀具行業整體水平的影響較大,而製造業的發展也會促進刀具行業的發展。刀具行業發展主要趨勢之一新型刀具材料應用增多。陶瓷、金屬陶瓷、氮化矽陶瓷、PCBN、PCD等刀具材料的韌性進一步增強,應用場合也日趨增多。

     金屬陶瓷刀具材料是在TiC-TiN基體中加入作為結合劑的二次碳化物(如WC、Mo2C、TaC和Co-Ni)製成的。具有可與硬質合金媲美的強度和韌性。較高的氮含量有助於提高細晶粒顯微組織的均勻性,優化了刀具切削性能。梯度結構金屬陶瓷刀具兼具良好的韌性和耐磨性,減少表層的鈷和氮化物結合劑含量有利於提高切削刃的硬度和耐磨性,增加表層以下內部結構的結合劑含量可以提高韌性,從而延長刀具壽命。

     金屬陶瓷已被廣泛用於加工各種鋼件,適用於各種鋼件和鑄鐵件的中等負荷加工、半精加工和精加工。當切削深度(ap)在2.5mm以下、每轉進給量(fn)在0.25mm/r以下、每齒進給量(fz)在0.20mm/齒以下時,金屬陶瓷刀具具有出色的切削性能。 而近年來,它又成為精密切削鑄鐵和球墨鑄鐵的首選刀具材料。加工鑄鐵時容易產生高頻振動,而其副作用則是產生破裂狀切屑,因為高頻振動會造成金屬陶瓷切削刃發生崩刃或破損。如今的金屬陶瓷牌號都經過增韌補強,其韌性和強度足以在加工鑄鐵時保持切削刃的穩定性。根據其材料性質,金屬陶瓷非常適合高速切削,而不容易產生積屑瘤,這將確保用戶能獲得非常 精確的加工結果。為了獲得最佳性能,用戶必須考慮以下要點:車削加工時,需要采用與切削量相適應的斷屑台;銑削或端銑加工時,選用適當的刀具幾何形狀至關重要。

     金屬陶瓷的最大優勢在於其化學性能穩定,在切削加工中,這種穩定性可抑製刀具與工件之間的化學反應。使其能獲得很高的加工精度和良好的表麵光潔度。當用戶希望通過最終精加工或中等負荷加工完成其加工流程時,金屬陶瓷的穩定性可確保高水平的加工質量。在切削溫度高且加工精度至關重要的閥門加工或斷續內孔加工中,金屬陶瓷刀具表現出色。

    金屬陶瓷材料本身具有很好的耐熱性和耐磨性,因此,與能夠長時間保持其物理形狀的硬質合金刀具相比,金屬陶瓷刀具可以相對更容易地長時間保持切削刃的鋒利性。與硬質合金刀具相比,金屬陶瓷刀具切削出的工件表麵更光滑。

    在汽車和航空製造業,對工件表麵光潔度的要求也在不斷提高。金屬陶瓷刀具在這些行業的使用量正與日俱增。無論是切削普通工件材料,還是加工各種合金鋼和硬度低於HRC45的淬硬鋼,金屬陶瓷都可以提供穩定的刀具壽命和良好的表麵光潔度。

    切削加工時,用戶必須精心選擇適當的金屬陶瓷刀具,因為其加工特點與塗層硬質合金大相徑庭。與塗層硬質合金不同,金屬陶瓷並不適合粗加工。當產生的切屑較大時,剪切作用和切削阻力會發生很大變化,這種連續衝擊會造成加工尺寸超差,並最終導致刀具破損。此外,在大切深加工中,大切屑卷對刀具後麵的衝擊會加劇刻劃磨損,從而損壞金屬陶瓷刀具。在切削難加工材料(如鎳基、鐵基和鈷基耐熱合金)時,更容易發生這種嚴重的刻劃磨損。因此,金屬陶瓷刀具不太適合切削難加工材料。由於這個原因,塗層硬質合金刀具比金屬陶瓷刀具更適合用於切削難加工材料和粗加工。由於高速切削的切屑切除量更大,因此具有更好的經濟性。金屬陶瓷刀具是一種經濟性不錯的高速切削刀具。