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刀具应用

CUTTING TOOLS APPLICATION

由于超细晶粒和纳米级金属陶瓷比常规金属陶瓷
具有更高的强韧性、硬度、耐磨性等综合性能，
因此受到了世界各工业大国的广泛关注。金属陶
瓷材料在作为刀具材料的发展方面还包括了金属
陶瓷与表面涂层相结合的开发和应用 ; 二是梯度
金属陶瓷的应用开发。由于一些金属陶瓷制品在
使用时， 不同工作部位往往有若不同的性能要求，
若采用现有的耐热金属、陶瓷或金属陶瓷等单一
材料都难以满足这种工作条件，而采用陶瓷金属
层状结构又会引起界面处的热应力集中，这就需
要开发热应力缓释型金属陶瓷， 即梯度金属陶瓷，
它是一种由于组织连续变化引起性能缓变得功能
复合材料。这种材料可用作航天飞机的热防护材 与主轴转速成比例，如果车床的主轴转速可调的
料、核反应堆的内壁材料、汽车发动机的燃烧室 话， 可以通过提高切削速度来减少加工切削时间。
材料和梯度刀片材料等 ; 三是精加工是决定机加 因而提高精加工工序生产率的主要方式就是通过
工零件质量的最终工序， 有时甚至是唯一的工序。 调整切削速度。
对精加工来说，刀具的加工精度和耐磨性才是重 材料的加工性能影响车削精加工刀具性能的
要的。因此，粗加工，甚至半精加工在某种程度 最主要因素为工件材料、工件表面状况和工件的
上可以说是把金属去除率和机床怠工时间作为主 形状。随着锻造技术，铸造技术和粉末冶金技术
要影响加工经济性的因素，然而，精加工更关注 的发展，相应地，对应用于精加工工序的刃口的
加工质量的稳定性，用传统的、基于刀具使用寿 要求也不断地提高。
命和金属去除率方法来计算加工经济性的话，并
低碳钢尽管硬度低，延展性好，但却有粘刀
不能完全反映其真实状况。
的趋势，断屑困难，所以低碳钢的切削性能并不
切削刃的可靠性和刀具寿命的可预见性是精 好。积屑瘤会影响到刀具的使用寿命和工件的表
加工需要考虑的关健因素，尤其是在大规模和大 面质量。含碳量增加可以改善材料的切削性能，
批量的生产中，工件的最终尺寸和表面质量在数 但同时又加剧了磨粒磨损的程度。合金钢通常比
控机床高速切削的状态下实现，切削过程中无法 碳钢的强度要好，尽管容易加工，但对切削刃的
再人为控制。其它要考虑的因素包括加工系统的 韧性有更高的要求。各种合金元素和不同的热处
稳定性，机床刀夹具的状态，工件的加工状态及 理工艺使得合金材料的结构和硬度都不一样。不
数控程序的编程方式。是否使用快换的模块式刀 同的灰铸铁的拉伸强度不一样，但通常被认为是
具也是缩短机床怠机时间的重要因素。 容易加工的材料，加工时切削刃会有一定程度的
切削速度也是影响精加工经济性的重要因素 磨粒磨损发生，但没有断屑的要求。
之一，提高粗加工工序的经济性意味着有更高的 球墨铸铁强度更高，韧性也比灰铸铁好，属
金属去除率和用更高的切削速度。对于精加工工 长铁屑类，其对加工的要求也更高。对于铸铁的
序来说，其对工件精确度的要求限制了加工的进 加工来说，要求切削刃有很好的红硬性和化学稳
给量。 定性。切削刃主要的磨损形式为磨粒磨损、粘结
精加工的加工余量相对较少，因而金属去除 磨损和扩散磨损。需要注意的是，于金属陶瓷刀
率并非需要考虑的决定性因素，背吃刀量对表面 具的抗弯强度和抗疲劳强度较低，在切削冷硬铸
粗糙度的影响并不明显。一个工序的切削时间等 铁时切削力和切削力波动较大，因此刀具寿命较
于工件的切削长度除以进给和转速，切削速度又 低且多以崩刃、微崩的形式失效。

第08期 数控机床市场 ·73·