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人度。與硬金屬刀具相比曙辑，全陶瓷刀具的加工效率可以提高八倍兆性。

　　材料科學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和繼續(xù)發(fā)展不斷促進(jìn)對高難度工件加工的能力和效率套尤。采用鎳基合金材料可以極大提高汽輪機(jī)的整體效用。由鎳基合金材料構(gòu)成的單晶汽輪機(jī)斗輪配備有一個(gè)復(fù)雜的冷卻槽與陶瓷隔熱層系統(tǒng)赋荆，它將在高達(dá)1450℃的溫度條件下投入使用笋妥。這種獨(dú)特的機(jī)械和耐熱性能卻向機(jī)械加工提出了極大的要求。僅在加工一件噴氣推進(jìn)裝置上糠睡，就需耗用大約3000件轉(zhuǎn)位刀片挽鞠，相對而言，對一輛轎車的制造狈孔，則平均卻只需耗用兩件轉(zhuǎn)位刀片信认。

　　實(shí)現(xiàn)更高的切削速度

　　鎳基合金材料的耐熱性高、導(dǎo)熱性差均抽，因此可造成切削表面的溫度很高嫁赏。這會促使切削材料變軟其掂。由于在其微結(jié)構(gòu)中含有易磨損的碳化物，在溫度和機(jī)械過負(fù)荷的情況下潦蝇，刀具往往容易失靈款熬。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(shí)，工作穩(wěn)定攘乒。各種試驗(yàn)表明贤牛，通過采用陶瓷材料切削，切削速度有望提高30～50倍袁挟。關(guān)鍵性的因素是陶瓷具有優(yōu)越的耐熱性能钝菲。因此，可以在切削流程中拘栅，把溫度提升到足夠高术偿，使工件材料變軟，變得容易被切削角涯。由此可以跨入到高速切削（HSC）技術(shù)領(lǐng)域弓慨。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(yīng)，這種刀具還可用在汽輪機(jī)斗輪的粗加工上腻区。但是淤写，出于設(shè)計(jì)方面的原因，刀具的最小規(guī)格仍有所限制份良。目前商用最小刀具的直徑為32mm汰畔。針對要求更小刀具直徑或復(fù)雜的切削輪廓面的加工任務(wù)，除了采用硬金屬刀具和HSS刀具之外酌省，還可以采取研磨工藝和線切割工藝捂滓。

　　把現(xiàn)代陶瓷切削材料的切割能力引用到這些應(yīng)用場合上來，已成為位于柏林的Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik（IPK）研究機(jī)構(gòu)的研究重點(diǎn)布蔗。早在2006年藤违，第一批陶瓷銑刀試驗(yàn)樣品在Fraunhofer-Allianz高效陶瓷公司的“Cercut”項(xiàng)目中問世。這些刀具在試驗(yàn)性應(yīng)用中獲得了成功纵揍。鑒于刀具制造廠商和用戶予以的積極反響顿乒，聯(lián)合機(jī)構(gòu)將繼續(xù)向前推進(jìn)業(yè)已展開的研發(fā)工作。

　　推進(jìn)全陶瓷刀具的研發(fā)

　　在2008年1月泽谨，“制造全陶瓷帶柄刀具工藝（Tech-Volk）”項(xiàng)目啟動璧榄。此后，項(xiàng)目小組全力以赴地投入到對切削外形與應(yīng)用場合相適應(yīng)的全陶瓷銑刀的研發(fā)工作中吧雹。由于項(xiàng)目中的各合作單位都有各自不同的優(yōu)勢和工作重心骨杂，因此，整個(gè)工藝流程環(huán)節(jié)可以得到通盤的考慮。從陶瓷坯料的生產(chǎn)搓蚪、磨削策略應(yīng)用和磨削刀具的加工蛤售，直至現(xiàn)代化HSC加工中心對具體工件的切削應(yīng)用，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）等妒潭。

　　為了能夠適應(yīng)復(fù)雜的HSC銑削工藝的負(fù)荷狀況拥宜，切削材料必須要滿足一些特殊的要求。切削過程中斷可導(dǎo)致刀刃邊緣很高的負(fù)荷變換和溫度波動仲及。在一定的時(shí)間間隔中挺赞，刀刃可能不處于切入狀態(tài)，此時(shí)刀刃的表面溫度會比心層內(nèi)部的溫度更容易冷卻下來锭偿。由于存在熱膨脹狀態(tài)差異仓筷，在刀具邊緣區(qū)域會形成拉應(yīng)力，從而很容易致使裂紋產(chǎn)生葫柴。陶瓷對拉應(yīng)力更為敏感，因此狠浮，面對這種機(jī)理舍辐，陶瓷顯得尤為脆弱。對于這種切削材料來說门冷，采用干式加工變得非常必要茬燃，因?yàn)槔鋮s潤滑將會加劇刀具的冷卻效果，對刀具的使用狀態(tài)將造成額外的負(fù)面影響叮凸。采用經(jīng)碳化硅觸須強(qiáng)化的Al2O3和SiAlON兵罢，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、提高斷裂韌性的特點(diǎn)滓窍。這兩種切削陶瓷材料作為轉(zhuǎn)位刀片卖词，已經(jīng)被投放到市場上，并在使用中表現(xiàn)良好吏夯。

　　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)此蜈。對此，通過后續(xù)加工噪生，可以有針對性地改變這種材料的強(qiáng)度特性裆赵。如同鋼材通過淬火處理一樣，對陶瓷也可以制成耐磨性強(qiáng)的邊緣部位和不易斷裂的心層區(qū)域跺嗽。

　　在全陶瓷研發(fā)過程之前战授，即對這兩種陶瓷材料作為轉(zhuǎn)位刀片的使用特性，進(jìn)行了分析桨嫁。其間植兰，對材料的耐磨特性也進(jìn)行了研究和評價(jià)。通過在工件上進(jìn)行力學(xué)測定并結(jié)合FEM模擬試驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)對刀具設(shè)計(jì)的詳細(xì)分析钉跷。從實(shí)際試驗(yàn)中所獲得的認(rèn)知與數(shù)字測定的負(fù)荷極限相輔相成告岸。由此，可以識別出那些不利于陶瓷強(qiáng)度特性的負(fù)荷狀況册榔。同時(shí)指模，也考慮到了不同刀具形狀所具有的不同的自振動特性。通過對刀具和工藝流程的有針對性的設(shè)定瘤薪，不僅可以極大降低刀具的磨損程度枝玩，提高使用壽命，而且也極大改善了工件表面的幾何形狀質(zhì)量揽仔。

　　對于一家研究結(jié)構(gòu)來說覆厦，很關(guān)鍵的一點(diǎn)便是它擁有得天獨(dú)厚的好條件，即在自家的高精密磨床上制造刀具琅戏，隨后也在刀具測量設(shè)備上測量刀具们袜，并在動力性強(qiáng)的HSC加工中心上對刀具進(jìn)行測試。由此可以達(dá)到很短的研發(fā)周期和對工藝流程的深度認(rèn)知择常。

　　切削速度可達(dá)600m/min且工藝穩(wěn)定

　　以往的銑刀直徑為4～8mm堰怜。其外形輪廓適合于端面加工和圓周加工。其間在雙刃外形的基礎(chǔ)上滋戳，也對最多擁有十刃的精細(xì)刀具進(jìn)行了研制和測試钻蔑。最大切削速度可達(dá)600m/min，最大進(jìn)給速度可達(dá)10000mm/min奸鸯，且工藝穩(wěn)定咪笑。為了測定陶瓷刀具的能力和經(jīng)濟(jì)性，對陶瓷刀具和硬金屬刀具進(jìn)行了對比性試驗(yàn)娄涩。加工任務(wù)為銑槽窗怒，所選用刀具的直徑為4mm。在標(biāo)準(zhǔn)行程和單位時(shí)間的切削體積方面蓄拣，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(jìn)行了對比兜粘。迄今為止的結(jié)果表明，采用全陶瓷銑刀的生產(chǎn)效率可以提高八倍弯蚜。在這里孔轴，工藝流程的匹配至關(guān)重要。僅僅依靠提高切削速度碎捺，并不能獲得真正的成功路鹰。研究結(jié)果同時(shí)也表明，陶瓷刀具的潛力尚未得到充分發(fā)揮掖猬。

　　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议幻。除了工件材質(zhì)和切削參數(shù)之外诀次，切削材質(zhì)也是非常重要的。目前正在探索有效避免切屑粘附的技術(shù)工藝薯荷。另一個(gè)工作重點(diǎn)在于對磨削加工對刀具邊緣質(zhì)量和表面質(zhì)量的影響的研究凳慈。此外，通過流體研磨工序戒舆，促使刀具變得圓潤和平滑氨缅。可以實(shí)現(xiàn)對刀片邊緣和表面特征的有針對性的調(diào)整睦柏。在項(xiàng)目的后續(xù)執(zhí)行中妖局，除了繼續(xù)研發(fā)刀具的幾何外形、優(yōu)化刀具生產(chǎn)之外赶馍，特別要把刀具的使用和普及列為重中之重细企。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享摘甜，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)屯掖，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布襟衰、編輯整理上傳贴铜，對此類作品本站僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)右蒲。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片赶熟、文字如涉及作品版權(quán)問題瑰妄，請第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容映砖，以保證您的權(quán)益间坐！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。