對全陶瓷銑刀的研發(fā)開啟了鎳基合金材料加工的美好前景乏呐。與硬金屬刀具相比牺弹，全陶瓷刀具的加工效率可以提高八倍椅洗。

　　材料科學領(lǐng)域的技術(shù)進步和繼續(xù)發(fā)展不斷促進對高難度工件加工的能力和效率凡宅。采用鎳基合金材料可以極大提高汽輪機的整體效用谆威。由鎳基合金材料構(gòu)成的單晶汽輪機斗輪配備有一個復雜的冷卻槽與陶瓷隔熱層系統(tǒng)，它將在高達1450℃的溫度條件下投入使用钓闲。這種獨特的機械和耐熱性能卻向機械加工提出了極大的要求婉饼。僅在加工一件噴氣推進裝置上，就需耗用大約3000件轉(zhuǎn)位刀片拉盘，相對而言序敷，對一輛轎車的制造，則平均卻只需耗用兩件轉(zhuǎn)位刀片当糯。

　　實現(xiàn)更高的切削速度

　　鎳基合金材料的耐熱性高赋昔、導熱性差，因此可造成切削表面的溫度很高捧练。這會促使切削材料變軟亮绢。由于在其微結(jié)構(gòu)中含有易磨損的碳化物箭谴，在溫度和機械過負荷的情況下，刀具往往容易失靈俘戈。經(jīng)涂層的硬金屬刀具只在20m/min以下的切削速度作業(yè)時溉潭，工作穩(wěn)定。各種試驗表明少欺，通過采用陶瓷材料切削喳瓣，切削速度有望提高30～50倍。關(guān)鍵性的因素是陶瓷具有優(yōu)越的耐熱性能赞别。因此畏陕，可以在切削流程中，把溫度提升到足夠高仿滔，使工件材料變軟惠毁，變得容易被切削。由此可以跨入到高速切削（HSC）技術(shù)領(lǐng)域崎页。與采用陶瓷材料的轉(zhuǎn)位刀片相匹配的銑刀在市場上已有供應仁讨，這種刀具還可用在汽輪機斗輪的粗加工上。但是实昨，出于設(shè)計方面的原因，刀具的最小規(guī)格仍有所限制盐固。目前商用最小刀具的直徑為32mm荒给。針對要求更小刀具直徑或復雜的切削輪廓面的加工任務，除了采用硬金屬刀具和HSS刀具之外候榨，還可以采取研磨工藝和線切割工藝哗缀。
　　在標準行程和單位時間的切削體積方面，對市場上常見的涂層和無涂層硬金屬刀具與所研發(fā)的陶瓷刀具的對比結(jié)果表明琅芍，采用全陶瓷銑刀的生產(chǎn)效率可以提高八倍

　　把現(xiàn)代陶瓷切削材料的切割能力引用到這些應用場合上來板蜻，已成為位于柏林的Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik（IPK）研究機構(gòu)的研究重點。早在2006年甸垄，第一批陶瓷銑刀試驗樣品在Fraunhofer-Allianz高效陶瓷公司的“Cercut”項目中問世捺盖。這些刀具在試驗性應用中獲得了成功。鑒于刀具制造廠商和用戶予以的積極反響疤嘴，聯(lián)合機構(gòu)將繼續(xù)向前推進業(yè)已展開的研發(fā)工作融唬。

　　推進全陶瓷刀具的研發(fā)

　　在2008年1月，“制造全陶瓷帶柄刀具工藝（Tech-Volk）”項目啟動住卿。此后芋困，項目小組全力以赴地投入到對切削外形與應用場合相適應的全陶瓷銑刀的研發(fā)工作中。由于項目中的各合作單位都有各自不同的優(yōu)勢和工作重心矫迹，因此利术，整個工藝流程環(huán)節(jié)可以得到通盤的考慮呈野。從陶瓷坯料的生產(chǎn)、磨削策略應用和磨削刀具的加工印叁，直至現(xiàn)代化HSC加工中心對具體工件的切削應用被冒，工件材料的品種范圍涵蓋了鎳基鍛造合金（如Nimonic 90）和鑄造合金（如MAR M247）等。

　　為了能夠適應復雜的HSC銑削工藝的負荷狀況喉钢，切削材料必須要滿足一些特殊的要求姆打。切削過程中斷可導致刀刃邊緣很高的負荷變換和溫度波動。在一定的時間間隔中肠虽，刀刃可能不處于切入狀態(tài)幔戏，此時刀刃的表面溫度會比心層內(nèi)部的溫度更容易冷卻下來。由于存在熱膨脹狀態(tài)差異税课，在刀具邊緣區(qū)域會形成拉應力闲延，從而很容易致使裂紋產(chǎn)生。陶瓷對拉應力更為敏感韩玩，因此垒玲，面對這種機理，陶瓷顯得尤為脆弱找颓。對于這種切削材料來說参七，采用干式加工變得非常必要，因為冷卻潤滑將會加劇刀具的冷卻效果狱诊，對刀具的使用狀態(tài)將造成額外的負面影響村次。采用經(jīng)碳化硅觸須強化的Al2O3和SiAlON，其內(nèi)部成分和結(jié)構(gòu)就決定了此類材料具有阻止裂紋生成件策、提高斷裂韌性的特點痒弃。這兩種切削陶瓷材料作為轉(zhuǎn)位刀片，已經(jīng)被投放到市場上巩樟，并在使用中表現(xiàn)良好仆扰。

　　給人希望的后續(xù)發(fā)展主要是指所謂的分級陶瓷的生產(chǎn)。對此艰捶，通過后續(xù)加工祟放，可以有針對性地改變這種材料的強度特性。如同鋼材通過淬火處理一樣环起，對陶瓷也可以制成耐磨性強的邊緣部位和不易斷裂的心層區(qū)域荡明。

　　在全陶瓷研發(fā)過程之前，即對這兩種陶瓷材料作為轉(zhuǎn)位刀片的使用特性娘扩，進行了分析着茸。其間，對材料的耐磨特性也進行了研究和評價琐旁。通過在工件上進行力學測定并結(jié)合FEM模擬試驗涮阔，可以實現(xiàn)對刀具設(shè)計的詳細分析猜绣。從實際試驗中所獲得的認知與數(shù)字測定的負荷極限相輔相成。由此敬特，可以識別出那些不利于陶瓷強度特性的負荷狀況掰邢。同時，也考慮到了不同刀具形狀所具有的不同的自振動特性伟阔。通過對刀具和工藝流程的有針對性的設(shè)定辣之，不僅可以極大降低刀具的磨損程度，提高使用壽命皱炉，而且也極大改善了工件表面的幾何形狀質(zhì)量怀估。

　　對于一家研究結(jié)構(gòu)來說，很關(guān)鍵的一點便是它擁有得天獨厚的好條件合搅，即在自家的高精密磨床上制造刀具多搀，隨后也在刀具測量設(shè)備上測量刀具，并在動力性強的HSC加工中心上對刀具進行測試画了。由此可以達到很短的研發(fā)周期和對工藝流程的深度認知虾驰。

　　切削速度可達600m/min且工藝穩(wěn)定
　　以往的銑刀直徑為4～8mm。其外形輪廓適合于端面加工和圓周加工嫌或。其間在雙刃外形的基礎(chǔ)上伊了，也對最多擁有十刃的精細刀具進行了研制和測試。最大切削速度可達600m/min喝灌，最大進給速度可達10000mm/min稼掏，且工藝穩(wěn)定。為了測定陶瓷刀具的能力和經(jīng)濟性搅谆，對陶瓷刀具和硬金屬刀具進行了對比性試驗。加工任務為銑槽讳帆，所選用刀具的直徑為4mm阀温。在標準行程和單位時間的切削體積方面，對市場上常見的涂層和無涂層硬金屬刀具與所研發(fā)的陶瓷刀具進行了對比置狠。迄今為止的結(jié)果表明啡笑，采用全陶瓷銑刀的生產(chǎn)效率可以提高八倍。在這里黄鳍，工藝流程的匹配至關(guān)重要推姻。僅僅依靠提高切削速度，并不能獲得真正的成功框沟。研究結(jié)果同時也表明藏古，陶瓷刀具的潛力尚未得到充分發(fā)揮。
　　很高的工藝流程溫度造成切削下的材料粘附在刀具和工件上忍燥。除了工件材質(zhì)和切削參數(shù)之外拧晕，切削材質(zhì)也是非常重要的隙姿。目前正在探索有效避免切屑粘附的技術(shù)工藝。另一個工作重點在于對磨削加工對刀具邊緣質(zhì)量和表面質(zhì)量的影響的研究厂捞。此外输玷，通過流體研磨工序，促使刀具變得圓潤和平滑靡馁∮簦可以實現(xiàn)對刀片邊緣和表面特征的有針對性的調(diào)整。在項目的后續(xù)執(zhí)行中臭墨，除了繼續(xù)研發(fā)刀具的幾何外形赔嚎、優(yōu)化刀具生產(chǎn)之外，特別要把刀具的使用和普及列為重中之重翰蛔。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)革秩，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡分享，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責痰汰，也不構(gòu)成任何其他建議焦赋。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳凑戏，對此類作品本站僅提供交流平臺鲁磺，不為其版權(quán)負責。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻裆机、圖片跋园、文字如涉及作品版權(quán)問題，請第一時間告知狼憋，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認版權(quán)并按國家標準支付稿酬或立即刪除內(nèi)容息栖，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn奖瞳。