TICN基金属陶瓷的应用——车刀篇

在数控机床已成为制造装备主流的今天,刀具行业肩负着为制造业提供关键装备——数控刀具的重任。制造业的加工技术水平受刀具行业整体水平的影响较大,而制造业的发展也会促进刀具行业的发展。刀具行业发展主要趋势之一新型刀具材料应用增多。陶瓷、金属陶瓷、氮化硅陶瓷、PCBN、PCD等刀具材料的韧性进一步增强,应用场合也日趋增多。

     金属陶瓷刀具材料是在TiC-TiN基体中加入作为结合剂的二次碳化物(如WC、Mo2C、TaC和Co-Ni)制成的。具有可与硬质合金媲美的强度和韧性。较高的氮含量有助于提高细晶粒显微组织的均匀性,优化了刀具切削性能。梯度结构金属陶瓷刀具兼具良好的韧性和耐磨性,减少表层的钴和氮化物结合剂含量有利于提高切削刃的硬度和耐磨性,增加表层以下内部结构的结合剂含量可以提高韧性,从而延长刀具寿命。

     金属陶瓷已被广泛用于加工各种钢件,适用于各种钢件和铸铁件的中等负荷加工、半精加工和精加工。当切削深度(ap)在2.5mm以下、每转进给量(fn)在0.25mm/r以下、每齿进给量(fz)在0.20mm/齿以下时,金属陶瓷刀具具有出色的切削性能。 而近年来,它又成为精密切削铸铁和球墨铸铁的首选刀具材料。加工铸铁时容易产生高频振动,而其副作用则是产生破裂状切屑,因为高频振动会造成金属陶瓷切削刃发生崩刃或破损。如今的金属陶瓷牌号都经过增韧补强,其韧性和强度足以在加工铸铁时保持切削刃的稳定性。根据其材料性质,金属陶瓷非常适合高速切削,而不容易产生积屑瘤,这将确保用户能获得非常 精确的加工结果。为了获得最佳性能,用户必须考虑以下要点:车削加工时,需要采用与切削量相适应的断屑台;铣削或端铣加工时,选用适当的刀具几何形状至关重要。

     金属陶瓷的最大优势在于其化学性能稳定,在切削加工中,这种稳定性可抑制刀具与工件之间的化学反应。使其能获得很高的加工精度和良好的表面光洁度。当用户希望通过最终精加工或中等负荷加工完成其加工流程时,金属陶瓷的稳定性可确保高水平的加工质量。在切削温度高且加工精度至关重要的阀门加工或断续内孔加工中,金属陶瓷刀具表现出色。

    金属陶瓷材料本身具有很好的耐热性和耐磨性,因此,与能够长时间保持其物理形状的硬质合金刀具相比,金属陶瓷刀具可以相对更容易地长时间保持切削刃的锋利性。与硬质合金刀具相比,金属陶瓷刀具切削出的工件表面更光滑。

    在汽车和航空制造业,对工件表面光洁度的要求也在不断提高。金属陶瓷刀具在这些行业的使用量正与日俱增。无论是切削普通工件材料,还是加工各种合金钢和硬度低于HRC45的淬硬钢,金属陶瓷都可以提供稳定的刀具寿命和良好的表面光洁度。

    切削加工时,用户必须精心选择适当的金属陶瓷刀具,因为其加工特点与涂层硬质合金大相径庭。与涂层硬质合金不同,金属陶瓷并不适合粗加工。当产生的切屑较大时,剪切作用和切削阻力会发生很大变化,这种连续冲击会造成加工尺寸超差,并最终导致刀具破损。此外,在大切深加工中,大切屑卷对刀具后面的冲击会加剧刻划磨损,从而损坏金属陶瓷刀具。在切削难加工材料(如镍基、铁基和钴基耐热合金)时,更容易发生这种严重的刻划磨损。因此,金属陶瓷刀具不太适合切削难加工材料。由于这个原因,涂层硬质合金刀具比金属陶瓷刀具更适合用于切削难加工材料和粗加工。由于高速切削的切屑切除量更大,因此具有更好的经济性。金属陶瓷刀具是一种经济性不错的高速切削刀具。