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陶瓷刀具特点及加工性能要求

编辑：转自：先进陶瓷展发布时间：2022-12-09

陶瓷刀具特点：

1、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，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摄氏度下连续切削。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

目前我国陶瓷刀具的应用还处于起步阶段，实际应用发展较慢。陶瓷刀具主要用于硬质合金刀具难以切削的工件粗加工。航空制造业推广使用陶瓷刀具的时间不长，在陶瓷刀具的几何参数、切削用量以及使用技术方面需要积累经验。陶瓷材料与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、热硬性和耐磨性。

7、陶瓷刀具化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金，非常适合干式连续高速切削高温合金、淬硬刚、轴承钢、高强度钢等难加工材料。航空发动机中高温合金应用很多，盘轴类零件较多，正是陶瓷刀具发挥其优势的地方。实现高效加工，以陶瓷刀具替代部分硬质合金刀具，是完全可行的。陶瓷刀具不是万能刀具，只有正确使用才能充分发挥其优越性。

陶瓷刀片的性能及适合加工材料

陶瓷刀片比硬质合金刀片相比，可承受2000℃的高温，而硬质合金在800℃时则变软;所以陶瓷刀片更具有高温化学稳定性，可高速切削，但其缺点是氧化铝陶瓷刀片的强度和韧性很低，容易破碎。因陶瓷刀片耐高温，对高温高速切削更有利，由于陶瓷热导率低，高温只在刀尖，高速切削所产生的热量都随切屑带走，所以大部分研究者认为：氧化铝陶瓷刀片能够，且最好高于硬质合金切削的10倍线速度下进行切削，才能真正体现陶瓷刀片的优点。

为了减低陶瓷刀片对破碎的敏感性，在企图改善其韧性、提高耐冲击性能时，加入了氧化锆或加入碳化钛与氮化钛的混合物。尽管加入了这些添加剂，但是陶瓷刀片的韧性比硬质合金刀片还是低得多。

另一个提高氧化铝陶瓷刀片韧性的方法是在材料中加入结晶纹理或碳化硅晶须，通过这些特殊的平均起来仅有1纳米直径，20微米长很结实的晶须，相当程度地增加了陶瓷的韧性、强度和抗热冲击性能。单受其抗冲击韧性限制，一直精车加工领域中使用。

和氧化铝陶瓷刀片一样，氮化硅陶瓷刀片比硬质合金刀片有更高的热硬性。它耐高温与机械冲击的性能也比较好，与氧化铝陶瓷刀片相比它的缺点是在加工钢时它的化学稳定性不足。可是，用氮化硅陶瓷刀片可在440m/min(1450ft/min)或更高的速度下加工灰铸铁。

陶瓷刀片的适合加工材质：陶瓷刀片不能用于加工铝，而对灰铸铁、球墨铸铁、淬硬钢和某些未淬硬钢、耐热合金则特别适合。可是对这些材料而言，陶瓷刀片应用成功，还需要刀片刃口的外观及微观质量保证，并需要最佳的切削参数。

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