陶瓷機(jī)加工工藝

氧化物陶瓷

  陶瓷或“水泥氧化物”工具主要由氧化鋁制成，可以添加鈦、鎂、鉻或鋯的氧化物或碳化硅顆粒，這些顆粒均勻分布在整個氧化鋁基體中以提高韌性。對氧化物而言相對脆，需要高剛性和無振動的機(jī)器和裝置。這些材料在超過4,000psi的壓力下成型，并在大約3,000華氏度的溫度下燒結(jié)。這一過程部分解釋了這些工具的高密度和硬度。氧化物陶瓷主要用于粗車和精車、灰鑄鐵和球墨鑄鐵的開槽以及不使用冷卻液的高速連續(xù)切削。陶瓷工具在高達(dá)4,000華氏度的極端溫度下是穩(wěn)定的，不像硬質(zhì)合金和水泥工具包含金屬粘合劑并在高于1,000華氏度的溫度下開始軟化。

晶須陶瓷

  增強(qiáng)或晶須陶瓷使用極細(xì)粒度的碳化硅晶體，被稱為“晶須”，因為它們在顯微鏡下類似于細(xì)小的毛發(fā)，以增強(qiáng)和增韌基本陶瓷化合物。在陶瓷工具材料中，單晶碳化硅晶須，直徑為 1 微米，長度為 0.003937 英寸（100微米）在氧化鋁基體結(jié)構(gòu)中相互交織。這些晶須的抗拉強(qiáng)度約為 100 萬磅/平方英寸，可顯著提高工具材料的斷裂韌性。它們還有效地阻止和防止裂紋擴(kuò)展。

  增強(qiáng)陶瓷的工作方式與其他切割材料不同。使用增強(qiáng)陶瓷刀具，加工的目標(biāo)是在刀具前產(chǎn)生高溫以軟化或塑化工件材料，這有助于去除材料并降低切削力。例如，鎳合金的理想切削溫度約為 1,800華氏度。使用陶瓷刀片進(jìn)行切削需要高表面速度和平衡進(jìn)給率。需要高速以在剪切區(qū)產(chǎn)生高溫并確保熱量直接傳播到刀具前面的切屑形成區(qū)。當(dāng)切削速度過慢時，產(chǎn)生的熱量不足以軟化該區(qū)域的材料，切削力升高而導(dǎo)致刀片失效。

  使用陶瓷刀片的一個策略是編程更少但更深的切削，將刀片深埋在工件中。這將凹口結(jié)構(gòu)進(jìn)一步向上移動到刀片表面，到達(dá)具有更大、更強(qiáng)橫截面的區(qū)域。應(yīng)該對斜切進(jìn)行編程以適應(yīng)這些刀具，并且應(yīng)避免固定的切削深度以將磨損分散到刀片的較大部分。

  使用增強(qiáng)陶瓷加工斷續(xù)切削時，保持刀具的高速度很重要。經(jīng)驗法則是估計工件表面中的空隙百分比，并按該百分比提高切割速度。表面速度的這種增加抵消了由空隙產(chǎn)生的熱量損失。須晶陶瓷最適用于堅硬的黑色金屬材料和難以加工的鎳基合金，包括 Inconel、Waspoloy 和 Hastelloy。它們在硬度低于 Rc 42 的鐵合金上效果不佳，因為鐵和碳（碳化硅增強(qiáng)材料的一部分）之間會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

氮化硅

  基于氮化硅的陶瓷具有更高的耐磨性和熱沖擊性，并具有高斷裂韌性。這些陶瓷工具具有嵌入耐高溫晶界的針狀結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋橋接和拉拔效應(yīng)，并導(dǎo)致了優(yōu)異的斷裂韌性。這些材料基于高純度陶瓷粉末的成分。用于生產(chǎn)這些陶瓷的技術(shù)，包括優(yōu)化的粉末加工和氣體燒結(jié)，提高了它們的斷裂韌性和高溫硬度。

  氮化硅非常適合粗加工鑄鐵，即使在不利條件下，例如嚴(yán)重斷續(xù)切削和不同切削深度。氮化硅也用于銑削鑄鐵，即使是正刀具幾何形狀。氮化硅適用于生產(chǎn)大橫截面切屑和需要正刀具幾何形狀的銑削操作

  當(dāng)與強(qiáng)大的機(jī)床一起使用時，氮化硅可實現(xiàn)高切削速度（超過 800 英寸/分鐘）和粗鏜鑄鐵的進(jìn)給速度（0.2 至 0.3 英寸/分鐘）。氮化硅刀具具有抗斷裂性，但其相對較低的耐化學(xué)磨損性限制了它們在加工球墨鑄鐵中的應(yīng)用。然而，耐磨的化學(xué)氣相沉積 (CVD) 氧化鋁涂層擴(kuò)大了氮化硅基刀具的應(yīng)用范圍，包括這些難以加工的鐵。灰口鑄鐵和球墨鑄鐵可以以 500 到 800 英寸/分鐘的切削速度進(jìn)行銑削，有時甚至可以超過 1,000 英寸/分鐘。

  通過上面呢我們知道加工陶瓷對刀具的要求很多，大家在挑選陶瓷雕銑機(jī)的時候也要看中這一點，像我們鑫騰輝數(shù)控的陶瓷雕銑機(jī)用的是全自動對刀儀，刀具長度自動補(bǔ)償，自動換刀系統(tǒng)，刀庫容量12（選配）就不用太擔(dān)心這個問題。