用于干切削的新型刀具实验

  

一、前　言

    

“

”

随着人类对资源和环境保护的日益重视， 清洁化生产 的概念已逐渐引起人们关注，

  

并成为未来制造业的重要发展方向之一。

    在金属切削加工中，切削液具有冷却、润滑、清洗、排屑、防锈等功能，对延长刀具寿命

，

保证加工质量起着重要作用。但是，切削液的广泛使用，不但浪费大量资源，增加了加工
成本，而且污染环境，甚至危害工人健康。切削废液的处理已成为现代制造业的一大难题。
  

    干切削是消除切削液污染，实现清洁化生产的有效途径。干切削技术的发展在很大程
度上要依赖于新型刀具的开发与应用。下面介绍两种国外新近开发的适用于干切削的新型

  

刀具。

    

  

二、新型陶瓷刀具

    陶瓷刀具由于具有高耐热性和良好的化学稳定性，非常适合用于干切削。但陶瓷材料
脆性大、强度及韧性差等固有物理特性却在很大程度上限制了它在干切削中的应用。新型

  

陶瓷材料的开发较好地解决了这一难题。

    1

  

．新型氧化铝陶瓷刀片

    

  

提高陶瓷材料强度及韧性最有效的方法是减小陶瓷晶粒尺寸，提高材料纯度。

    在陶瓷刀片制造过程中，特别在高温烧结时，存在晶粒长大现象。为遏制晶粒长大，
常在陶瓷粉末中加入 MgO 作为抑制剂，但该氧化物烧结后形成玻璃相，沉积于晶界处，
使晶界分离，从而降低了晶界强度，且易产生晶间碎裂。如能在低温下烧结陶瓷，则无须

  

添加抑制剂，就可避免上述现象，提高陶瓷刀片性能。

    最近，日本学者开发了一种微细颗粒(0.22µm)、高纯度(99.99%)的新型氧化铝陶瓷粉末
用于制造陶瓷刀片。这种微细粉末具有很大的比表面积(15.1m²/g)，压实时具有极大的表
面能，在此能量作用下，烧结时所需温度明显降低，在 1230℃时即可充分烧结，这就意

  

味着烧结时无须添加抑制剂，从而使晶界处无杂质存在。

    制造这种陶瓷刀片时可采用如图 1 所示的高速离心压实方法，在 10-20×10³G 的强大离
心力作用下压实坯料，经干燥后在 1230℃的温度下烧结 1.5

  

小时即可获得成品。

    2.

  

切削试验

    分别采用 HU 刀片和 AW 刀片对灰铸铁和中碳钢进行了车削和铣削的干切削对比试验，
试验结果表明，晶粒更细、晶界更纯的 HU 陶瓷刀片在干切削中具有更为优异的切削性能。