在航空發(fā)動機(jī)制造行業(yè)，材料性能不斷提升盟广，難加工材料(高溫合金)的數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的問題躺孝。陶瓷刀具材料具有硬度高、耐磨性能和耐熱性能好佑力、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良式散、不易與金屬產(chǎn)生粘結(jié)的特點，已成為高速切削高溫合金的主要刀具材料之一搓萧。而且陶瓷刀具的最佳切削速度比硬質(zhì)合金刀具高8～10倍杂数，能夠大幅度提高切削效率。當(dāng)前瘸洛，新型陶瓷刀具不斷出現(xiàn)揍移，在世界范圍內(nèi)陶瓷刀具在機(jī)械加工刀具中所占比重將達(dá)15%～20%。它的發(fā)展將可能引起切削加工領(lǐng)域的又一次革命反肋。

　　高溫合金(主要指鎳基或鈷基合金)在高溫下具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和防蠕變性那伐，GH4169常溫下硬度高(可達(dá)HRC35～47)，韌性很好石蔗。但與普通鋼件相比披滑，其機(jī)械加工性能較差，切削過程需要消耗更多的能量轮拼。

　　近10年來羹卷，應(yīng)用硬質(zhì)合金刀具加工鈦基、鎳基和鈷基高溫合金得到廣泛普及才延，硬質(zhì)合金材料在低于600℃的工作溫度下所表現(xiàn)出來的高硬度及高韌性使之成為切削高溫合金及鈦合金非常理想的的刀具淀胞。但硬質(zhì)合金刀具有一個致命的弱點，其熔點約為1200℃陈园，當(dāng)切削區(qū)溫度高于800℃時两军，刀刃的強(qiáng)度和硬度會大幅下降肿犁，磨損加劇，甚至難以完成正常切削备秋。因此整空，應(yīng)用硬質(zhì)合金刀具切削高溫合金材料時,為避免切削區(qū)溫度過高,線速度只能維持在40m/min左右。對加工余量較大的零件聂祈，由于緩慢的切削速度偶凝，金屬去除率很低，占機(jī)時間很長搜企網(wǎng)曹动，生產(chǎn)成本大大增加斋日，這使得現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的潛力遠(yuǎn)沒有發(fā)揮出來。隨著新型發(fā)動機(jī)性能不斷提高墓陈，新材料不斷涌現(xiàn)恶守，硬質(zhì)合金刀具已經(jīng)很難適應(yīng)。因此贡必，尋找一種更加理想的切削刀具已成為當(dāng)務(wù)之急兔港。

　　發(fā)達(dá)國家的航空發(fā)動機(jī)企業(yè)(如美國GE公司、英國羅·羅公司)早在20年前就開始用采陶瓷刀具加工高溫合金材料仔拟。陶瓷材料最大特點就是熔點高(2000℃以上)衫樊，1200℃時硬度不會下降很多，是一種非常理想的取代硬質(zhì)合金刀具實現(xiàn)高速切削的材料利花。而在我國科侈，由于種種原因，此類刀具的使用還未廣泛普及炒事。

　　切削加工中的切屑成型是一種典型的大變形過程,涉及到材料非線性臀栈、幾何非線性以及邊界非線性問題,在高速切削過程中還涉及到熱力藕合問題。

　　著名切削專家皮斯潘尼和莫詹特(Piisnen & Merchant)早在1945年提出的切屑形成機(jī)理中指出：在剪切力(切削力)的作用下仁吟，剪切面附近的晶界開始被撕裂變形岭蚜，與基體分離形成切屑，并產(chǎn)生大量的熱量夏捣。實際上孝揉，約80%的切削熱由此產(chǎn)生。

　　應(yīng)用陶瓷刀具實現(xiàn)高速切削的核心就是要充分利用陶瓷材料的高溫特性贵筹，提高切削速度垃批，使切削熱量不斷聚積，切削區(qū)溫度升高翼毡，軟化切屑枢竟，使切削變得很容易。盡管陶瓷材料與硬質(zhì)合金材料相比鹰柄，其韌性與耐磨性相差很多，但其高溫穩(wěn)定性是硬質(zhì)合金刀具遠(yuǎn)達(dá)不到的。因此擎融，提高線速度是增加切削區(qū)溫度最有效的方法衣右。理論上說，陶瓷刀具的切削速度和金屬去除率應(yīng)是硬質(zhì)合金刀具的5～10倍甚至更多彬祖。

　　刀具商在推廣時只提出陶瓷刀具適合加工HRC55以上的材料茁瘦，而對于小于HRC55的材料未見相應(yīng)的報道。本文針對小于HRC55的材料的加工談一點自己的體會储笑。

　　由于長時間使用硬質(zhì)合金刀具甜熔，操作者已習(xí)慣于低速切削，而這種適合硬質(zhì)合金的加工方式恰恰是陶瓷刀具加工中的最大禁忌突倍。在使用陶瓷刀具時腔稀，出于安全考慮，操作者總是不敢提高轉(zhuǎn)速羽历，甚至希望在普通車床上使用陶瓷刀具焊虏。以往陶瓷刀具使用過程中遇到的大部分問題都是由于切削速度不足而造成的。

　　結(jié)論：

　　(1)刀片壽命的長與短秕磷，速度是關(guān)鍵诵闭。一定要轉(zhuǎn)變觀念，大膽提高切削速度澎嚣。保證在切削過程中產(chǎn)生足夠的切削熱疏尿，這是提高刀具壽命關(guān)鍵中的關(guān)鍵。但切速并不是越高越好男软，切削溫度過高禁微，過多的切削熱不能被帶走而留在基體內(nèi)造成零件溫度升高，由于熱應(yīng)力導(dǎo)致零件變形氯摆。另外埠邻，在試驗中我們發(fā)現(xiàn)，一旦速度超過某一極限值峡冻，刀刃磨損將非嘲瑁快。

　　(2)陶瓷材料的耐磨性不如硬質(zhì)合金最奸，如果采用等切深多次切削咕诊，勢必在刀刃與零件的接觸點處出現(xiàn)垂直于刀刃的溝狀磨損。因此拜殊，需要不斷改變刀刃與工件的接觸點焚卖，這種方法對于延長刀刃的使用壽命非常有效。

　　(3)與硬質(zhì)合金相比匿党，陶瓷材料還是較脆的晰绎，因此在切削過程中應(yīng)堅決杜絕振動現(xiàn)象寓落。這就要求機(jī)床有足夠大的功率，主軸轉(zhuǎn)動平穩(wěn)荞下，進(jìn)給均勻伶选，切削路線為“推削”。不要試圖在普通機(jī)床上使用陶瓷刀具尖昏。

　　(4)對于不同硬度的材料要選用合理的切削參數(shù)及走刀路線仰税，使進(jìn)給和切速優(yōu)化組合，只有這樣才能保證高效切削抽诉。

　　(5)刀片正面如果出現(xiàn)局部崩刃是由于側(cè)面磨損加劇產(chǎn)生壓力造成陨簇，這種現(xiàn)象通常不影響刀具的性能。實際上迹淌，刀片前面崩刃后會產(chǎn)生新的鋒利的刀刃河绽，切削可以繼續(xù)進(jìn)行，切削效果也令人滿意巍沙，在精加工時“崩刃”會影響光潔度葵姥，還會產(chǎn)生“毛邊”。 “崩刃”時句携，在刀片前面可看到火花献舍，此火花是由于溫度很高的鐵屑通過刀片粗糙平面時產(chǎn)生的，應(yīng)降低進(jìn)給完成本次切削宴亦。

　　(6)在下次切削前苟及，應(yīng)檢查是否需要更換刀片，粗加工時應(yīng)充分利用已“崩刃”的刀片啥闪，不要匆忙決定放棄該刀片夷钥。可以繼續(xù)使用已“崩刃”刀片直到的確不能切削為止曙悠。

　　(7)陶瓷刀片不會出現(xiàn)嚴(yán)重斷裂而釀成事故婿残，除非執(zhí)行了嚴(yán)重的錯誤操作。陶瓷刀片主要磨損形式有崩刃烘韩、后刀面磨損襟腹。所謂后刀面磨損是一種漸進(jìn)的磨損形式，各種刀具都存在這種磨損室用，其磨損程度與相應(yīng)的切速是衡量刀具壽命的指標(biāo)摊哟。對于鎳基合金零件陶瓷刀片的溝狀磨損現(xiàn)象發(fā)生在切深線上，理想的應(yīng)用方法應(yīng)是溝狀磨損達(dá)到最大的同時后刀面磨損也達(dá)到最大添瓷。溝狀磨損允許擴(kuò)展至刀片1/3的厚度上梅屉，迅速的溝狀磨損或崩刃經(jīng)常出現(xiàn)在切削區(qū)域內(nèi)，是由于切削區(qū)域熱量不足造成的鳞贷。只要提高切速或降低進(jìn)給或兩者同時調(diào)整即可糾正坯汤。

　　(8)適用于硬質(zhì)合金刀具的走刀路線應(yīng)區(qū)別于陶瓷刀片走刀路線虐唠。由于溝狀磨損陶瓷刀片會很快失效。陶瓷刀具切削編程與硬質(zhì)合金刀具的編程方法和走刀路線不完全同惰聂，必須采用恰當(dāng)?shù)淖叩堵肪€和切削參數(shù)凿滤。

　　(9)壁厚小于2mm的薄壁件的精加工，不適合選用陶瓷刀具庶近。還是要使用硬質(zhì)合金刀具。結(jié)束語陶瓷材料是21 世紀(jì)最有希望眷蚓、最有競爭力的刀具材料鼻种，它的發(fā)展將有可能引起切削加工領(lǐng)域的又一次革命。雖然我們在嘗試過程中獲得了一些經(jīng)驗沙热，但還需要進(jìn)一步試驗拓寬加工材料的品種叉钥，只有掌握好陶瓷刀具的性能，才能更好地應(yīng)用于高溫合金的加工篙贸。

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