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華北科技學(xué)院機電系北京東燕郊101601通用"yf具的發(fā)展大體經(jīng)歷了碳素工具鋼、高速鋼、硬刀質(zhì)合金、陶瓷和超硬材料等幾個階段。根據(jù)CIRP的資料，由于刀具材料的改進，允許的切削速度幾乎每隔10年即提高1倍。在現(xiàn)代化的加工過程中，提高加工效率的*有效方法仍然是采用高速切削加工技術(shù)。傳統(tǒng)刀具己無法勝任由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而需要各種高強、高硬及高速的工程材料的切削加工。陶瓷刀具以其優(yōu)異的耐熱性、耐磨性等性能特點，在高速切削領(lǐng)域和難加工材料方面，有著突出的優(yōu)點。盡管更為優(yōu)良的立方氮化硼刀具正在一些骨干企業(yè)取代了陶瓷刀具，但陶瓷刀具在中小企業(yè)推行仍具有很大的潛力。
1陶瓷刀具的性能與特點陶瓷刀具的力學(xué)性能和陶瓷刀具材料的力學(xué)性能是優(yōu)良切削性能的根本所在。幾種典型的陶瓷刀具的力學(xué)性能如表1所示。
陶瓷刀具的特性如下：硬度高一般硬質(zhì)合金刀具的硬度HRA90~93，而陶瓷刀具的硬度在HRA92~95之間。由于硬度高，所以耐磨性有較大的提高，刀具耐用度比硬質(zhì)合金高幾倍到十幾倍，是加工HRC5065高硬度工件、淬硬鋼、冷硬鑄鐵等難加工材料的*佳刀具；耐磨性好耐磨性是加工過程中刀具抵抗工件的磨粒磨損和機械摩擦的能力。由于陶瓷刀具硬度高，所以耐磨性有較大的提高，在正常磨損狀態(tài)下使用的陶瓷刀具，其耐用度較硬質(zhì)合金刀具高幾倍到幾十倍；紅硬性好紅硬性是衡量刀具材料在高速切削中產(chǎn)生大量切削熱時的重要技術(shù)指標，陶瓷刀具具有較好的紅硬性。一般硬質(zhì)合金，溫度在800 1000C時其硬度將有一個突然降低的階段，例如YT類刀具在800C時硬度達到HV910，而溫度升高到1000C的硬度只有HV600.陶瓷刀具在800C時的硬度為HVl294，1 0⑴C時為HV1164，基本不變；抗粘結(jié)性優(yōu)良陶瓷刀具與金屬的親合力來源：中國刀具網(wǎng)十分小，YT類刀具與鋼的粘結(jié)溫度為750C左右，而陶瓷刀具與鋼的粘結(jié)溫度大于1000C，這使陶瓷刀具具有十分優(yōu)良的抗粘結(jié)磨損能力；⑶化學(xué)穩(wěn)定性好在高速切削過程中，切削溫度十分高，一般在800C以上，有時甚至超過1000C.在這樣高溫度的作用下，刀具材料的化學(xué)穩(wěn)定性好工程技術(shù)大學(xué)機械制造工藝及設(shè)備專業(yè)，中國礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）在讀碩士，現(xiàn)任華北科技學(xué)院機電工程系講師，主要從事機械設(shè)計及制造方面的教學(xué)及科研工作。
壞成為刀具磨損的一個主要原因。陶瓷刀具的化學(xué)穩(wěn)定性在各種硬質(zhì)化合物中是*好的，如陶瓷的抗氧化溫度為1 750C，而硬質(zhì)合金為800C，高速鋼僅為550C；（6）抗彎強度低，抗壓強度高硬質(zhì)合金的抗彎強度一般在15002000MPa之間，陶瓷刀具的抗彎表1幾種典型陶瓷刀具的力學(xué)性能牌號成分抗彎強度（GPa）晶須基晶須基強度僅有500900MPa左右，但是坑壓強度卻與硬質(zhì)合金相差無幾，硬質(zhì)合金的抗壓強度在3 5006600MPa范圍內(nèi)，陶瓷刀具的抗壓強度比硬質(zhì)合金略低些，在35005500MPa之間，在切削過程中，刀具是處于不均勻的三軸壓應(yīng)力狀態(tài)下，所以只要注意刀具的切削角度，避免出現(xiàn)過大的拉應(yīng)力，用作金屬切削刀具是完全可行的。
2在礦山機械加工中的應(yīng)用2.1礦山機械的加工特點礦山設(shè)備中大量采用了高錳鋼零件，但長期以來一直因為其特別嚴重的加工硬化，而被視為切削加工的禁區(qū)。高錳鋼具有材質(zhì)堅初、強度高、耐磨性能好等特點。尤其是經(jīng)過水初處理的高錳鋼鑄件、在機械切削加工時產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，使工件的被加工表面的硬度在機械加工過程中不斷提高，給切削加工帶來第陶瓷刀具及其在礦山機械加工中的應(yīng)用很大困難。隨著加工硬化現(xiàn)象的產(chǎn)生，刀具磨損逐漸加劇，刀具耐用度也隨加工過程逐漸降低。而且不可避免地產(chǎn)生“讓刀”現(xiàn)象，加工后的表面粗糙度也難以達到技術(shù)要求，加工效率很低。
通過對各種不同刀具的反復(fù)試驗，認為氮化硅陶瓷刀具是目前加工高錳鋼鑄件比較理想的刀具，并己在加工方法和“各種參數(shù)選擇I01100方面取得了較成熟的經(jīng)驗。
現(xiàn)己普遍應(yīng)用于加工高錳鋼鑄件，大大提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，為加工高錳鋼件開辟了一個新的途徑。
如所示。該設(shè)備為某礦機廠圓錐破碎機所用的破碎壁。
熱處理方法：水初處理；硬度：HB200~220.⑵機床情況所用機床為C5235立式車床，利用（3）刀具情況刀具結(jié)構(gòu)為上壓式機夾可轉(zhuǎn)位車刀；刀片規(guī)格為S1908（19X19X8）方形刀片；刀具幾何參數(shù)：主偏角' =5，刃傾角又。=-4.，負倒棱寬度1.5，負倒棱角度-10 15，刀尖圓孤半徑尺=3mm.以上所選用的刀具幾何參數(shù)，是經(jīng)過多次試驗和生產(chǎn)實踐所總結(jié)出來的合理參數(shù)。刀尖圓孤半徑和負倒棱寬度是根據(jù)需要而自己重新刃磨出來的，加大刀尖圓孤半徑和負倒棱寬度，能夠有效地提高刀具抗沖擊能力，克服毛坯鑄件上氣孔，砂眼等缺陷所造成的沖擊。
用氮化硅陶瓷刀具加工該件，是直接由粗車開始，到加工完畢。應(yīng)用氮化硅刀具，75min可加工一刀，每個刀刃可用來加工3刀。即刀具耐用度平均可達225min加工過程中，無‘’讓刀“現(xiàn)象，而且加工輕快，被加工件的表面粗糙度可達12.5以上。
1680-1破碎壁內(nèi)錐面-1簡圖如所示。
被加工件被加工材質(zhì)為ZGMn13Gr2，水初處理。
機床所有機床為C5225立式車床。機床切刀具所用刀具及刀具幾何角度與加工常4001破碎壁所用刀具相同。該件內(nèi)錐面要求極嚴，必須保證*小端留有0.70.8mm的間隙（由大端至小端逐漸形成間隙），加工面長達823.85mm，用硬質(zhì)合金刀具根本無法一刀加工到頭，必須半途換刀，而且硅刀具，能有效地克服“讓刀”現(xiàn)象，且能一刀加工到頭，避免了中途接刀，加工一刀需120mm，每一刀刃可連續(xù)加工兩刀，即刀具耐用度可達240mm.而且加工后工件表面粗糙度可達12.5以上。
2.2.3效果比較為便于比較，現(xiàn)將Yw1硬質(zhì)合金刀具和氮化硅陶瓷刀具加工以上兩個工件的有關(guān)數(shù)據(jù)分別列于表2和表3.表2Yw1硬質(zhì)合金刀具的加工數(shù)據(jù)工作號切削參數(shù)刀具耐用度一次走刀所需時間出口表3氮化硅刀具的加工數(shù)據(jù)工作號切削參數(shù)刀具耐用度一次走刀所需常出口通過以上表2和表3比較，可以看出，氮化硅陶瓷刀具的耐用度分別為硬質(zhì)合金刀具的6.4倍和6.8倍，加工效率分別為3.2倍和3.0倍。在加工過程中，氮化硅陶瓷刀具能避免“讓刀”現(xiàn)象，提高工件表面質(zhì)量并且降低了工人的勞動強度。
3結(jié)論用陶瓷刀具，能夠充分提高機床的加工效率，減少機動時間和輔助時間，降低工人的勞動強度。
陶瓷刀具，采用機夾式刀桿，刀具磨損只是刀片磨損，因此與樣接式硬質(zhì)合金刀具相比，可節(jié)省大量的刀桿材料，另外采用機夾式刀具，利于實現(xiàn)刀具標準化，容易控制刀具的幾何參數(shù)。
氮化硅刀具的原料成份，可以說是取之不盡，普遍推廣應(yīng)用氮化硅刀具，可以節(jié)省大量我國資源稀少的鈷、鈮等稀有金屬。
來源：中國刀具網(wǎng)
