淺析應用新型復合陶瓷刀具改革傳統機械加工工藝

劉瑩

[摘 要]金屬加工及切削的領域內，復合新型的陶瓷刀具表現出更優(yōu)的加工實效。相比于常用刀具，復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)勢也可延長刀具設備的運轉時限。從目前來看，機械加工較多選用了復合的陶瓷刀具用來改進傳統型的機械加工，進而獲得了顯著進步。對于此，有必要解析復合陶瓷刀具針對于常規(guī)機械加工的改進方式。結合機械加工的真實情況，選取最合適用來加工的復合陶瓷刀具。

[關鍵詞]新型復合陶瓷刀具 傳統機械加工 工藝改進

中圖分類號：TG711 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0380-01

機械加工相關的工藝正在快速進步，與之相應的加工刀具也增加了新類型。在機械加工的傳統領域內引入新型的刀具，在更大范圍內提升了總體的加工質量同時也減低了耗費的成本。最近幾年，機械加工配備了數控式的新機床，為此有必要選取耐高溫的、耐磨及強度更高的新式切削原材[1]。在這種情況下，復合陶瓷刀具表現出更顯著的適應性。運用復合陶瓷的新型刀具來改進總體的機械加工，在根本上提升機械加工的綜合質量。

一、復合新型刀具的加工機理

陶瓷的復合型刀具可在根本上改進沿用的機械加工方式，經過改進可以獲得更優(yōu)的加工實效。加工的機理為：陶瓷刀具配備了耐高溫的骨架，通常為三氧化二鋁的材質。遇到高溫時，刀具可轉變?yōu)楣倘荏w因此具備了優(yōu)良的刀具強度及硬度。經過高溫燒結，陶瓷刀片將會更堅硬，因此復合的新式刀具具備了優(yōu)良的切削質量。

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

二、復合刀具的特性及類別

（一） 復合陶瓷的特性

氮化硅型的刀具很堅硬并且很穩(wěn)定，同時也具備了耐熱及耐磨的優(yōu)勢。從切削加工來看，這類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的抗彎強度。從金屬反應來看，氮化硅也不易產生反應，可在更大限度內抗沖擊并且抗氧化，最大可達3倍的耐沖擊度。

相比于常見陶瓷，氧化鋁陶瓷表現出最佳的耐磨及耐熱狀態(tài)。遇到高溫時，氧化鋁陶瓷顯示出更穩(wěn)定的化學屬性。同時，鐵元素不會與氧化鋁融合或者擴散，這種優(yōu)勢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，氧化鋁陶瓷材質的刀具并不適用于切削鋁制品，這是由于切削過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合刀具來切削[3]。

（二）新型刀具的具體類別

第一類為氧化鋁材質的復合刀具。通常來看，氧化鋁制作成的新式刀具可分為碳化物類、純凈氧化鋁類、金屬陶瓷類的不同刀具。在純凈氧化鋁中可以適量添加玻璃物質而后冷壓得到刀具。陶瓷和碳化物混合型的刀具擁有優(yōu)良的前景，這類刀具是經過燒結和熱壓并且加入碳化物制作成的，因而具備抗彎強度及必要的硬度。此外，金屬系氧化鋁的復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。

第二類為氮化硅材質的刀具[4]。早在上世紀末，陶瓷刀具就包含了氮化硅的特定材質。具體在制作時，刀具的原料為氮化硅，這種基礎上再去適時加入晶體性的碳化物。經過擠壓以及熱壓，陶瓷刀具將會表現出更優(yōu)的韌性及抗裂性。針對于軸承鋼或高錳鋼這類切削材料，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

近些年，陶瓷復合刀具廣泛用來加工機械原材，在工藝流程中的復合刀具也表現出加工優(yōu)勢。改進機械加工的傳統工藝，選用新型刀具來減低總體的耗能，企業(yè)進而也獲得了更優(yōu)的加工成效。詳細來看，改進機械加工時如果選用復合材質的新型陶瓷刀具，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的原材。相比于其他元素，三氧化二鋁這類材質較容易取材，因而也節(jié)省了后續(xù)加工附帶的成本。選用這類元素用來制作刀具，也節(jié)省了貴重且稀有的其他重金屬。針對較硬的材質，新型陶瓷刀可快速予以切削。這樣做，在根本上簡化了常見的機械切削，短時即可創(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量改進。針對較硬材質或很難加工的原材，新型陶瓷刀在加工時省略了繁瑣的退火加工等，在根本上強化了原材的堅硬度，進而也延長了刀具的年限。此外，新型刀具還可適用在銑削、刨削或斷續(xù)式的加工中，改進了精加工及粗加工獲得的外觀和原料質量。復合陶瓷可抵抗加工時的較大沖擊作用，因而廣泛適應了多樣的新式機械加工。

第三，具體在改善機械加工時，可以依據實情來拓展復合加工達到的領域。例如柱塞加工，可以選用復合陶瓷的新式刀具。這是因為陶瓷刀具適合加工鑄鐵件等，尤其是冷硬的鑄鐵。在充分加工基礎上，還需改進刀具本身的耐磨特質并且增強韌性。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這類金屬具備了斷裂韌性，在機械切削時刀具也表現出更強的耐磨屬性。

結語：

從工藝進步的趨向來看，機械加工的企業(yè)更多認同了新型材質的復合刀具。這是由于，機械切削有必要引入優(yōu)質性的陶瓷刀具以此來提升切削性能。在加工進程中，經常就會遇到較難加工的硬質材料，這種情況下的復合型陶瓷刀具就表現出更適合的優(yōu)勢。針對銑削及刨削等不同的加工流程，都可借助于復合材質刀具予以加工。從現狀來看，加工領域選用復合的新式刀具已成為總體趨勢。未來的實踐中，機械加工仍要實時更新配套性的刀具及工藝，服務于根本的加工質量提升。

參考文獻：

[1] 陳霞. 應用新型復合陶瓷刀具改革傳統機械加工工藝[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. 應用新型復合陶瓷刀具改革傳統機械加工工藝[J]. 太原重型機械學院學報，2012（04）：333-337.

[3] 苗赫濯，齊龍浩，曾照強等. 新型陶瓷刀具在機械工程中的應用[J]. 機械工程學報，2012（02）：152-155.

[4] 楊忠敏. 技術創(chuàng)新助推新型陶瓷刀具在機加工中的應用優(yōu)勢凸顯[J]. 現代技術陶瓷，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相關性的研究[J]. 齊魯工業(yè)大學學報（自然科學版），2015（04）：57-61.