陶瓷刀具非常適合加工淬硬鋼、耐熱合金或高溫合金。操作者往往錯(cuò)誤地沿用硬質(zhì)合金的加工方式,他們需要解開這種“硬質(zhì)合金情結(jié)”,轉(zhuǎn)而考慮陶瓷刀具加工的特殊要求:根據(jù)加工材料選擇合適的刀片形狀以及機(jī)床、刀桿和夾具的剛性。
高溫是硬質(zhì)合金加工的主要敵人,因此,大部分操作者會(huì)降低切削速度并且增加進(jìn)給率,當(dāng)情況不好時(shí)會(huì)進(jìn)一步降低主軸轉(zhuǎn)速。但是這種最適合硬質(zhì)合金的加工方式恰恰是陶瓷刀具加工中的最大禁忌,因?yàn)樘沾傻毒呒庸ぶ杏龅降拇蟛糠謫栴}都是由于切削速度不足和進(jìn)給率過大而導(dǎo)致的。
高溫對陶瓷的作用不同于硬質(zhì)合金。在切削過程中被切削的材料在刀具前刀面上的剪切區(qū)域被推離,切削熱也在此區(qū)域積聚。隨著切削速度的增加,剪切區(qū)域所產(chǎn)生的熱量無法在短時(shí)間內(nèi)被廢屑帶走,從而會(huì)形成高溫并產(chǎn)生軟化效應(yīng)。
硬質(zhì)合金的熔點(diǎn)約為1199℃,高溫很容易造成硬質(zhì)合金刀片基體的變形和損壞。所以降低切削速度往往就可以保證硬質(zhì)合金刀片的合理壽命。而陶瓷材料的熔點(diǎn)高達(dá)1999℃,因此,高速加工中產(chǎn)生的高溫對陶瓷刀片反而有利。陶瓷刀片的最合適的切削速度遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金刀片的速度,高速切削時(shí)產(chǎn)生的高溫效應(yīng)會(huì)使被加工材料軟化,從而大大降低了切削時(shí)的阻力。因此,在同等條件下選擇相對于硬質(zhì)合金刀片來說更脆弱的陶瓷刀片,可以輕易達(dá)到硬質(zhì)合金刀片同樣的切削效果。有時(shí)使用陶瓷刀具可以把材料去除率從每分鐘數(shù)百英尺提高到每分鐘數(shù)千英尺。
合適的切削速度和進(jìn)給率的搭配會(huì)在剪切區(qū)域制造一個(gè)理想的、適合陶瓷刀片的環(huán)境。但降低主軸轉(zhuǎn)速會(huì)使刀具產(chǎn)生火花——導(dǎo)致刀片和刀具的失效。
陶瓷刀片的材質(zhì)、涂層或非涂層,都是基于氮化硅或者氧化鋁的基體。氮化硅母基的陶瓷刀具一般具有良好的韌性,比較適用于可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵以及其他難加工鑄鐵和高硬度合金的車、銑粗加工。以氮化硅為母基的陶瓷刀具除了非常適合加工鑄鐵之外,還適合加工硬度低于HRC65的鋼件材料,可應(yīng)用在車削軋輥以及因?yàn)樗俣忍投鵁o法使用晶須增強(qiáng)型陶瓷的高溫合金加工中。在鑄鐵的車、銑加工時(shí),1524m/min的表面線速度可以得到最經(jīng)濟(jì)的刀具壽命。
以氧化鋁為母基的陶瓷具有很好的耐磨損性,硬度適中,是最經(jīng)濟(jì)的陶瓷刀具材料,但應(yīng)避免應(yīng)用于斷續(xù)、碰撞或者高硬度材料的加工。氧化鋁基陶瓷多用于灰鑄鐵的半精加工和精加工。這種材質(zhì)的高耐壓強(qiáng)度使其非常適用于鑄鐵的鏜孔加工。但是以氧化鋁為母基的陶瓷抗熱沖擊性能比較差,因而不適合在加工中使用冷卻液。