進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著制造技術(shù)的全球化趨勢，制造業(yè)的競爭更加激烈，對制造技術(shù)必然帶來巨大挑戰(zhàn)，首當(dāng)其沖的是切削刀具的變化，主要體現(xiàn)在刀具的切削性能大幅度提高，以適應(yīng)高速、高效、高精度、多功能、硬質(zhì)和干式切削技術(shù)要求。但國內(nèi)很多工廠企業(yè)仍然習(xí)慣地按普通機(jī)床用刀具模式來選擇數(shù)控刀具材料，造成切削加工生產(chǎn)率低下、切削加工成本增加，致使對數(shù)控機(jī)床大量投資并未達(dá)到預(yù)期效果。隨著我國加入WTO，且世界模具制造業(yè)有向亞洲及我國轉(zhuǎn)移的趨勢，我國要成為制造業(yè)大國和強(qiáng)國，如何正確選用刀具、充分發(fā)揮刀具的性能，顯得格外重要。數(shù)控陶瓷刀具因其良好的切削性能，已廣泛應(yīng)用于鋼、鑄鐵及其合金和難加工材料的切削加工。

1．陶瓷刀具的性能特點

　　(1)硬度高、耐磨性能好其硬度達(dá)到93~95HRA，最佳切削速度可比硬質(zhì)合金刀具高2～10倍，所以可用于高速切削和硬切削。

　　(2)耐高溫、耐熱性好陶瓷刀具在1200℃以上仍能進(jìn)行切削，Al2O3陶瓷刀具抗氧化性能特別好，所以陶瓷刀具能實現(xiàn)干切削，省去切削液，更有利于環(huán)境保護(hù)。

　　(3)化學(xué)穩(wěn)定好陶瓷刀具不與金屬產(chǎn)生粘結(jié)，可減小刀具的粘結(jié)磨損。

　　(4)摩擦系數(shù)小可降低切削力和切削溫度。

　　(5)原料豐富陶瓷刀具的主要原料Al2O3、SiO2、碳化物等是地殼中最豐富的元素，價格低，對發(fā)展陶瓷刀具十分有利。

2．陶瓷刀具材料的合理選用

　　陶瓷刀具具有良好的切削性能，應(yīng)用十分廣泛。但陶瓷刀具不是萬能的，不同種類的陶瓷刀具有著不同的應(yīng)用范圍。

　　(1)A1203基陶瓷刀具的選擇Al2O3基陶瓷刀具具有良好的耐磨性、耐熱性，高溫化學(xué)穩(wěn)定性好，不易與鐵元素發(fā)生相互擴(kuò)散或化學(xué)反應(yīng)，可用于對鋼、鑄鐵及其合金的切削加工。但因其含有鋁、鈦(TiC)元素，用這類刀具加工鈦及其合金或鋁及其合金時存在較大的親和力，所以不適合于加工鋁和鈦及其合金。同時由于在高溫下(超過1170℃時)，陶瓷會產(chǎn)生相變，使陶瓷表面產(chǎn)生了張應(yīng)力，從而誘發(fā)裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)散，導(dǎo)致磨損的加劇，所以Al2O3基陶瓷刀具不適合于溫度較高的高速或超高速成形切削。

　　(2)Si3N4基陶瓷刀具的選擇Si3N?；沾傻毒叩臄嗔秧g度和熱裂性高于Al2O3基陶瓷刀具，在鑄鐵和鎳基合金的切削加工中得到廣泛應(yīng)用。但由于Si3N。和Fe之問存在較大親和力以及Si和Fe之間的相互擴(kuò)散，Si3N4基陶瓷刀具不適合純鐵和碳鋼等材料的高速切削。

3．陶瓷刀具幾何角度的正確選擇

　　(1)前角&gamma;0和倒棱尺寸的選擇陶瓷刀具材料抗壓強(qiáng)度高，故陶瓷刀具一般采用負(fù)前角進(jìn)行切削，通常隨工件材料硬度的不同，前角&gamma;0=-5&deg;～10&deg;。而陶瓷刀具脆性相對較大，為了強(qiáng)化切削刃，一般需要磨出負(fù)倒棱。對于一般鋼和鑄鐵的連續(xù)切削，可取較小的倒棱角和寬度，通常取b&gamma;1=0.1～0.2mm、&gamma;01<-20&deg;；加工高硬度材料時多取b&gamma;1=0.2&mdash;0.3mm、&gamma;01=-20&deg;～-30&deg;?！?/p>

　　(2)后角&alpha;0的選擇陶瓷刀具的后角一般為&alpha;0=5&deg;～12&deg;。車削高硬度鑄鐵和淬硬鋼時，由于高硬度的工件對刀具后刀面的摩擦較大，如果選取用后角太小，刀具會迅速磨損甚至崩刃，因此一般選擇較大的后角端銑淬硬鋼時，為了保證刀具切削刃的強(qiáng)度和防止刀具破損，一般選擇較小的后角。

　　(3)主偏角圮。的選擇主偏角Kr的大小主要根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛度來選擇，其原則是有利于減小振動，一般為Kr=30&deg;~75&deg;。車削細(xì)長軸時，為了減小背向力F。和變形，應(yīng)選擇較大的主偏角Kr=45&deg;~75&deg;；加工各種噴涂和噴焊材料時，為了減小刀具磨損，增加切削刃與加工面的接觸寬度，改善散熱條件，應(yīng)選擇較小的主偏角Kr=25&deg;～30&deg;。

　　(4)刃傾角&lambda;s的選擇陶瓷刀具加工鋼和鑄鐵，尤其是切削高硬度材料和斷續(xù)切削時，均采用負(fù)刃傾角，一般為&lambda;s=0&deg;~-10&deg;。

4．陶瓷刀具切削用量的選擇

　　選擇切削用量的基本原則是從防止或減小陶瓷刀具破損的觀點，根據(jù)機(jī)床的功率、工藝系統(tǒng)的剛度以及工件材料的特點，盡量選擇高的切削速度、較大的背吃刀量和較小的進(jìn)給量，以求得到高生產(chǎn)率和低成本。同時，在切削過程中還應(yīng)盡量避免中途停車或變換切削用量。

　　(1)背吃刀量ap的選擇在機(jī)床功率、工藝系統(tǒng)剛性和刀片強(qiáng)度允許的前提下，充分發(fā)揮陶瓷刀具高溫性能好的特點，縮短加工時問，應(yīng)盡可能選擇較大的背吃刀量，使在一次走刀后切去大部分余量。一般粗加工鋼和鑄鐵時，允許的最大背吃刀量ap=2～5ram，通常取ap>1.5mm，精加工時取ap<0.5mm；加工淬硬鋼，一般都是半精加工或精加工，余量和背吃刀量較小。

　　(2)進(jìn)給量廠的選擇合理選擇進(jìn)給量是成功應(yīng)用陶瓷刀具的關(guān)鍵。進(jìn)給量的大小主要受陶瓷刀片強(qiáng)度及工藝系統(tǒng)的影響，同時陶瓷刀片的強(qiáng)度比硬質(zhì)合金刀片低，所以進(jìn)給量也低些。粗車普通鋼和鑄鐵時，f=0.1～0.5mm／r；精加工時取f=0.05．0．25mm／r；端銑時可取每齒進(jìn)給量fz=0.1～0.3mm／z。加工淬鋼時，一般車削取f=0.1~0.3mm／r；端銑時可取每齒進(jìn)給量fz=0.05～0.15mm／z。

　　(3)切削速度&rdquo;，的選擇切削速度過低，不僅不利于發(fā)揮陶瓷刀具的優(yōu)越性，還易發(fā)生崩刃，所以一般選取較高的切削速度。加工普通鑄鐵時vc=200~1000m／min；加工硬度<50HRC的鋼材時vc=20800m／min；切削高硬度材料(50&mdash;65HRC)時vc=100&mdash;200m／min；切削耐熱合金時vc=100&mdash;300m／min；銑削一般鋼和鑄鐵時vc=200&mdash;500m／min。

　　　陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高溫力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于鋼、鑄鐵及其合金和難加工材料的切削加工以及超高速成形切削、高速干切削和硬材料的切削。目前，歐美國家已大量用于汽車工業(yè)的剎車轂、盤類鑄鐵件的自動線上，我國每年亦有1萬余片陶瓷刀片消耗于切削鑄鐵泵件等工件。同時，由于控制了材料的純度和晶粒尺寸，添加了各種碳化物、氮化物、硼化物、氧化物等，以及采用了多種增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)制，使得陶瓷刀具的強(qiáng)度、韌性和抗沖擊性都有了大大的提高，特別是環(huán)境保護(hù)及節(jié)約資源已成為全世界的焦點，陶瓷刀具將具有更加廣闊的前景。