四、陶瓷:
陶瓷比硬質合金更早地用於切削刀具,但由於其脆性,發展速度很慢。Si3O4、Al?O?-SICw及超級ZrQ2陶瓷都是在80年代才發展起來的,陶瓷刀具在近5年的發展和改進方麵的工作超過了過去的40年。將陶瓷材料作為刀具,具有成本低、硬度高、耐高溫性能好等優點,因此有很好的前景。
陶瓷刀具材料的主要優點是:
高的硬度與耐磨性使其不易受損,刀具耐用度高、刀具壽命高;耐熱性很高,在一千多攝氏度高溫下還能進行切削,切削速度比硬質合金高;而且高溫條件下不易變形,化學穩定性很高;與金屬親和力小即抗粘結擴散能力好,高溫條件下也不易被氧化,也不與鋼相互作用。因而刀具的粘結、擴散、氧化磨損較少;加工時摩擦係數低,不易產生熱量,因而不易粘刀,加工表麵質量好。陶瓷刀具對於高硬度、高精度零件或者大件加工特別有效,車削銑削都可適用。
陶瓷刀的缺點是:
脆性大、韌性低、抗彎強度比硬質合金低,因此為避免承受衝擊負荷,以防崩刃與破損,必須選擇合適的幾何參數與切削用量;;此外,陶瓷刀導熱係數比硬質合金的低,熱膨脹係數卻比硬質合金高,抗熱衝擊性較差。
五、金剛石:
金剛石與各種金屬、非金屬材料相互配對時產生摩擦,其磨損量較小,僅為硬質合金的幾十分之一或者幾百分之一,硬度最高、熱傳導性最好,被認為是最理想的刀具材料。
金剛石刀具分為三種:天然單晶金剛石刀具、整體人造聚晶金剛石刀具、金剛石複合刀具。金剛石不僅憑借其極高的的硬度和耐磨性來切削高硬度、高耐磨的材料,而且所製成的刀具切削刃非常鋒利,與工件接觸時產生能的摩擦小,發熱少,很難達到積屑瘤的形成條件,因此可以提高加工表麵質量。金剛石刀具多用於有色金屬、非金屬材料的精車和鏜孔,也可用於磨具和磨料,但不能用於加工鋼鐵材料(高溫下鐵原子很容易和金剛石中的碳原子發生反應使其受損)。
六、聚晶立方氮化硼:
通常把軟的六方氮化硼(CBN)在高溫高壓下加入催化劑、粘結劑進行燒結,便成為聚晶立方氮化硼。PCBN的性能主要與CBN的粒度、含量及結合劑種類有關,CBN含量高,硬度高。總體來說PCBN具有很高的硬度(僅次於金剛石)和耐磨性、化學穩定性高、導熱性好,摩擦係數低、但其強度較低。PCBN的一個突出特點是高溫情況下不容易變形,熱穩定性好,可承受較高的切削速度;另一個突出特點是不容易與工件發生化學反應,即化學惰性大,能夠加工淬硬鋼和冷硬鑄鐵。因此,PCBN刀具特別適合在高效率下加工黑色金屬材料,和一些難加工材料。(作者單位:鄭州大學機械工程學院)
參考文獻:
[1]陳日曜.金屬切削原理.機械工業出版社