Page 92 - 01

C 刀具应用

UTTING TOOLS APPLICATION

金属陶瓷刀具由于具有硬度高、耐磨性好、 高的切削温度，但缺乏硬质合金的耐冲击性、强
高温力学性能优良和不易与金属发生粘结等特 力切削时的韧性以及低速大进给时的强度。近年
性，广泛应用于难加工材料的切削加工中，并可 通过大量的研究、改进和采用新的制作工艺，其
用于超高速切削、高速干切削和硬材料切削。在 抗弯强度和韧性均有了很大提高，如日本三菱金
TiC 基金属陶瓷刀具中添加纳米 TiN 颗粒，其强 属公司开发的新型金属陶瓷 NX2525 及瑞典山德
度、韧性和硬度等性能都有一定的提高。由于纳 维克公司开发的金属陶瓷刀片新品 CT 系列和涂
米改性金属陶瓷刀具在切削加工过程中承受着高 层金属陶瓷刀片系列，其晶粒组织的直径细小至
温和高压的作用以及其力学性能的限制，不可避 1µm 以下，抗弯强度和耐磨性均远高于普通的
免地要有不同程度的磨损。 金属陶瓷，大大拓宽了其应用范围。金属陶瓷材

料早在 20 世纪 60 年代就已被美国福特汽车公
4.新型金属陶瓷材料刀具推动现代切 司使用，其后各国不断在材料成分、组织结构、
削加工技术的快速发展
结合剂等方面对其进行改进。70~80 年代通过
陶瓷刀具材料随着其组成结构和压制工艺的 在金属陶瓷中加入 Ti、Mo、W、Ta 等的氮化物
不断改进，特别是纳米技术的进展，使得陶瓷刀 和碳化物，使材料韧性持续提高。进入 90 年代
具的增韧成为可能，在不久的将来，陶瓷可能继 后，利用表面处理技术开发了硬表面金属陶瓷和
高速钢、硬质合金以后引起切削加工的第 3 次革 带涂层金属陶瓷，并进一步开发出了超细微粒金
命。陶瓷刀具具有高硬度 (HRA91-95)、高强度 属陶瓷和超韧金属陶瓷。随着金属陶瓷材料性能
( 抗弯强度为 750~1000MPa)，耐磨性好，化学 的不断改善，其应用范围也日渐广泛。下面介绍
稳定性好，抗粘结性能良好，摩擦系数低且价格 几种新型金属陶瓷刀具材料及其在切削加工中的
低廉等优点。不仅如此，陶瓷刀具还具有很高的 应用。
高温硬度，1200℃时硬度达到 HRA80。
日本三菱综合材料公司开发的 NX2525 牌
正常切削时，陶瓷刀具耐用度极高，切削速
号超细微粒金属陶瓷的组织中，弥散分布着大量
度可比硬质合金提高 2~5 倍，特别适合高硬度
微小硬质点， 这使它具有优异的抗脆性损伤能力。
材料加工、精加工以及高速加工，可切削硬度达
此外，由于 NX2525 中结合剂含量较少，故其耐
HRC65 的各类淬硬钢和硬化铸铁等。常用的有 :
磨性高于 P10 硬质合金，硬度达 92.2HRA，抗
氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、金属陶瓷和晶须
弯强度达 2.0GPa，兼具高硬度和高韧性 ; 它既
增韧陶瓷。氧化铝基陶瓷刀具比硬质合金有更高
可用于低速切削也可在较高速度下切削，既可用
的红硬性，高速切削状态下切削刃一般不会产生
于车削也可用于铣削，具有很好的通用性，是金
塑性变形，但它的强度和韧性很低，为改善其韧
属陶瓷刀具材料的首选品种。
性，提高耐冲击性能，通常可加入 ZrO 或 TiC 和
除三菱公司外，其它公司也开发了许多性能
TiN 的混合物，另一种方法是加入纯金属或碳化
优良的新牌号金属陶瓷产品，如山特维克公司的
硅晶须。氮化硅基陶瓷除红硬性高以外，还具有
CT5015、CT525，肯纳公司的 KT125、KT175，
良好的韧性，与氧化铝基陶瓷相比，它的缺点是
威 迪 亚 公 司 的 TT105、TT115， 东 芝 公 司 的
在加工钢时易产生高温扩散，加剧刀具磨损，氮
NS520、NS530，京瓷公司的 PV30、PV60 等。
化硅基陶瓷主要应用于断续车削灰铸铁及铣削灰
铸铁。金属陶瓷是一种以碳化物为基体材料，其 与硬质合金刀片相比，新牌号金属陶瓷刀片
中 TiC 为主要的硬质相 (0.5~2µm)，它们通过 的切削性能进一步改善，除重载切削、断续切削
Co 或 Ti 粘结剂结合起来，是一种与硬质合金相 外，金属陶瓷刀片在加工中损伤较小，寿命较长。
似的刀具，但它具有较低的亲和性、良好的摩擦 在 低 速 (v<91.44m/min)、 小 进 给 (f<0.1mm/
性及较好的耐磨性。它比常规硬质合金能承受更 齿 )、小切深 (d<0.51mm) 的切削条件下，金属

·74· 第08期 数控机床市场