劉瑩

[摘 要]金屬加工及切削的領(lǐng)域內(nèi)，復(fù)合新型的陶瓷刀具表現(xiàn)出更優(yōu)的加工實(shí)效。相比于常用刀具，復(fù)合陶瓷制作的新式刀具具備了更高硬度及耐磨性，這些優(yōu)勢(shì)也可延長(zhǎng)刀具設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)限。從目前來(lái)看，機(jī)械加工較多選用了復(fù)合的陶瓷刀具用來(lái)改進(jìn)傳統(tǒng)型的機(jī)械加工，進(jìn)而獲得了顯著進(jìn)步。對(duì)于此，有必要解析復(fù)合陶瓷刀具針對(duì)于常規(guī)機(jī)械加工的改進(jìn)方式。結(jié)合機(jī)械加工的真實(shí)情況，選取最合適用來(lái)加工的復(fù)合陶瓷刀具。

[關(guān)鍵詞]新型復(fù)合陶瓷刀具 傳統(tǒng)機(jī)械加工 工藝改進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TG711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）16-0380-01

機(jī)械加工相關(guān)的工藝正在快速進(jìn)步，與之相應(yīng)的加工刀具也增加了新類(lèi)型。在機(jī)械加工的傳統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)引入新型的刀具，在更大范圍內(nèi)提升了總體的加工質(zhì)量同時(shí)也減低了耗費(fèi)的成本。最近幾年，機(jī)械加工配備了數(shù)控式的新機(jī)床，為此有必要選取耐高溫的、耐磨及強(qiáng)度更高的新式切削原材[1]。在這種情況下，復(fù)合陶瓷刀具表現(xiàn)出更顯著的適應(yīng)性。運(yùn)用復(fù)合陶瓷的新型刀具來(lái)改進(jìn)總體的機(jī)械加工，在根本上提升機(jī)械加工的綜合質(zhì)量。

一、復(fù)合新型刀具的加工機(jī)理

陶瓷的復(fù)合型刀具可在根本上改進(jìn)沿用的機(jī)械加工方式，經(jīng)過(guò)改進(jìn)可以獲得更優(yōu)的加工實(shí)效。加工的機(jī)理為：陶瓷刀具配備了耐高溫的骨架，通常為三氧化二鋁的材質(zhì)。遇到高溫時(shí)，刀具可轉(zhuǎn)變?yōu)楣倘荏w因此具備了優(yōu)良的刀具強(qiáng)度及硬度。經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)，陶瓷刀片將會(huì)更堅(jiān)硬，因此復(fù)合的新式刀具具備了優(yōu)良的切削質(zhì)量。

機(jī)械加工最近幾年正在引入新式工藝，各類(lèi)企業(yè)都傾向于選用新型刀具用于日常性的加工。在這種趨勢(shì)下，更多企業(yè)青睞于新型材質(zhì)制作的復(fù)合刀具。針對(duì)于機(jī)械加工的傳統(tǒng)流程，新型刀具表現(xiàn)出全方位的加工優(yōu)勢(shì)，因而也變更了常用的加工流程。這是因?yàn)?，新型陶瓷材質(zhì)的加工刀具綜合考慮到更全面的加工要素，例如加工溫度、粘結(jié)劑及配料等。與此同時(shí)，陶瓷的復(fù)合型刀具也具備更優(yōu)的硬度強(qiáng)度，由此減小了加工時(shí)的原材損耗[2]。

二、復(fù)合刀具的特性及類(lèi)別

（一） 復(fù)合陶瓷的特性

氮化硅型的刀具很堅(jiān)硬并且很穩(wěn)定，同時(shí)也具備了耐熱及耐磨的優(yōu)勢(shì)。從切削加工來(lái)看，這類(lèi)陶瓷刀具是受到青睞的。通常狀態(tài)下，氮化硅陶瓷具備了1000Mpa的抗彎強(qiáng)度。從金屬反應(yīng)來(lái)看，氮化硅也不易產(chǎn)生反應(yīng)，可在更大限度內(nèi)抗沖擊并且抗氧化，最大可達(dá)3倍的耐沖擊度。

相比于常見(jiàn)陶瓷，氧化鋁陶瓷表現(xiàn)出最佳的耐磨及耐熱狀態(tài)。遇到高溫時(shí)，氧化鋁陶瓷顯示出更穩(wěn)定的化學(xué)屬性。同時(shí)，鐵元素不會(huì)與氧化鋁融合或者擴(kuò)散，這種優(yōu)勢(shì)更適合用在切削操作中。在陶瓷組成中，氧化鋁被視作必要元素，陶瓷制品通常都含有較高比例的氧化鋁。然而，氧化鋁陶瓷材質(zhì)的刀具并不適用于切削鋁制品，這是由于切削過(guò)程中的損耗是偏大的。例如鋁合金，就不適合選用氧化鋁陶瓷的復(fù)合刀具來(lái)切削[3]。

（二）新型刀具的具體類(lèi)別

第一類(lèi)為氧化鋁材質(zhì)的復(fù)合刀具。通常來(lái)看，氧化鋁制作成的新式刀具可分為碳化物類(lèi)、純凈氧化鋁類(lèi)、金屬陶瓷類(lèi)的不同刀具。在純凈氧化鋁中可以適量添加玻璃物質(zhì)而后冷壓得到刀具。陶瓷和碳化物混合型的刀具擁有優(yōu)良的前景，這類(lèi)刀具是經(jīng)過(guò)燒結(jié)和熱壓并且加入碳化物制作成的，因而具備抗彎強(qiáng)度及必要的硬度。此外，金屬系氧化鋁的復(fù)合刀具添加了較少比例的金屬，這樣做可在總體上確保最優(yōu)的刀具硬度。

第二類(lèi)為氮化硅材質(zhì)的刀具[4]。早在上世紀(jì)末，陶瓷刀具就包含了氮化硅的特定材質(zhì)。具體在制作時(shí)，刀具的原料為氮化硅，這種基礎(chǔ)上再去適時(shí)加入晶體性的碳化物。經(jīng)過(guò)擠壓以及熱壓，陶瓷刀具將會(huì)表現(xiàn)出更優(yōu)的韌性及抗裂性。針對(duì)于軸承鋼或高錳鋼這類(lèi)切削材料，氮化硅制作的新型陶瓷刀具都是很適用的。

三、具體的工藝改進(jìn)

近些年，陶瓷復(fù)合刀具廣泛用來(lái)加工機(jī)械原材，在工藝流程中的復(fù)合刀具也表現(xiàn)出加工優(yōu)勢(shì)。改進(jìn)機(jī)械加工的傳統(tǒng)工藝，選用新型刀具來(lái)減低總體的耗能，企業(yè)進(jìn)而也獲得了更優(yōu)的加工成效。詳細(xì)來(lái)看，改進(jìn)機(jī)械加工時(shí)如果選用復(fù)合材質(zhì)的新型陶瓷刀具，可以依照如下的具體路徑：

首先，在刀具加工中，新型刀具可優(yōu)先選用三氧化二鋁這類(lèi)的原材。相比于其他元素，三氧化二鋁這類(lèi)材質(zhì)較容易取材，因而也節(jié)省了后續(xù)加工附帶的成本。選用這類(lèi)元素用來(lái)制作刀具，也節(jié)省了貴重且稀有的其他重金屬。針對(duì)較硬的材質(zhì)，新型陶瓷刀可快速予以切削。這樣做，在根本上簡(jiǎn)化了常見(jiàn)的機(jī)械切削，短時(shí)即可創(chuàng)造出10倍左右的切削速率[5]。

其次，探析新型刀具的加工及切削方式，要注重于全面的加工質(zhì)量改進(jìn)。針對(duì)較硬材質(zhì)或很難加工的原材，新型陶瓷刀在加工時(shí)省略了繁瑣的退火加工等，在根本上強(qiáng)化了原材的堅(jiān)硬度，進(jìn)而也延長(zhǎng)了刀具的年限。此外，新型刀具還可適用在銑削、刨削或斷續(xù)式的加工中，改進(jìn)了精加工及粗加工獲得的外觀和原料質(zhì)量。復(fù)合陶瓷可抵抗加工時(shí)的較大沖擊作用，因而廣泛適應(yīng)了多樣的新式機(jī)械加工。

第三，具體在改善機(jī)械加工時(shí)，可以依據(jù)實(shí)情來(lái)拓展復(fù)合加工達(dá)到的領(lǐng)域。例如柱塞加工，可以選用復(fù)合陶瓷的新式刀具。這是因?yàn)樘沾傻毒哌m合加工鑄鐵件等，尤其是冷硬的鑄鐵。在充分加工基礎(chǔ)上，還需改進(jìn)刀具本身的耐磨特質(zhì)并且增強(qiáng)韌性。最近幾年，金屬陶瓷制作的混合型刀具正被推廣選用，尤其是Ti這類(lèi)金屬具備了斷裂韌性，在機(jī)械切削時(shí)刀具也表現(xiàn)出更強(qiáng)的耐磨屬性。

結(jié)語(yǔ)：

從工藝進(jìn)步的趨向來(lái)看，機(jī)械加工的企業(yè)更多認(rèn)同了新型材質(zhì)的復(fù)合刀具。這是由于，機(jī)械切削有必要引入優(yōu)質(zhì)性的陶瓷刀具以此來(lái)提升切削性能。在加工進(jìn)程中，經(jīng)常就會(huì)遇到較難加工的硬質(zhì)材料，這種情況下的復(fù)合型陶瓷刀具就表現(xiàn)出更適合的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)銑削及刨削等不同的加工流程，都可借助于復(fù)合材質(zhì)刀具予以加工。從現(xiàn)狀來(lái)看，加工領(lǐng)域選用復(fù)合的新式刀具已成為總體趨勢(shì)。未來(lái)的實(shí)踐中，機(jī)械加工仍要實(shí)時(shí)更新配套性的刀具及工藝，服務(wù)于根本的加工質(zhì)量提升。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳霞. 應(yīng)用新型復(fù)合陶瓷刀具改革傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝[J]. 中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2013（02）：303-304.

[2] 張彥雄，趙立，王培霞等. 應(yīng)用新型復(fù)合陶瓷刀具改革傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝[J]. 太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（04）：333-337.

[3] 苗赫濯，齊龍浩，曾照強(qiáng)等. 新型陶瓷刀具在機(jī)械工程中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2012（02）：152-155.

[4] 楊忠敏. 技術(shù)創(chuàng)新助推新型陶瓷刀具在機(jī)加工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)凸顯[J]. 現(xiàn)代技術(shù)陶瓷，2014（05）：28-35.

[5] 賈孝偉，馮益華，石鵬輝等. TRIZ理論與陶瓷材料技術(shù)相關(guān)性的研究[J]. 齊魯工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（04）：57-61.