氮化硅（Si3N4）陶瓷刀具有很高的耐磨性、紅硬性，可以進行高速切削、減少換刀次數及減少由于刀具磨損而造成的尺寸誤差。在數控機床、加工中心上應用具有更明顯優勢，可大大提高生產效率和產品質量。

    2．氮化硅陶瓷刀具的切削性能?

    （1）高硬度?氮化硅陶瓷刀片的室溫硬度值已超過了最好的硬質合金刀片硬度，達到92.5～94HRA，這就大大提高了它的切削能力和耐磨性。它可以加工硬度高達65HRC的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵，可節省退火加工所消耗的電力。其優良的耐磨性不僅延長了刀具的切削壽命，而且還減少了加工中的換刀次數，從而保證切削工件時的小錐度和高精度，尤其是用于數控機床進行高精密連續加工時，可減少對刀誤差和因磨損引起的不可預測的誤差，簡化刀具誤差補償。?

    （2）高強度?目前氮化硅陶瓷刀片的抗彎強度已達到750～1000MPa，超過了高速鋼，與普通硬質合金相當。

    （3）良好的抗高溫氧化性?氮化硅陶瓷刀片的耐熱性和抗高溫氧化性特別好，即使在1200～1450℃切削高溫時仍能保持一定硬度和強度，進行長時間切削，因此允許采用遠遠高于硬質合金刀具的切削速度實現高速切削。其切削速度比硬質合金刀具提高3～10倍，因而能大幅度提高生產效率。實驗證明，在眾多的陶瓷材料中，Si3N4陶瓷具有最佳的耐熱性。

    （4）良好的斷裂韌性?斷裂韌性值是評價陶瓷刀片抗破損能力的重要指標之一，它與材料的組成、結構、工藝等因素有關。Si3N4系列陶瓷刀片的斷裂韌性值優于其他系列陶瓷刀片(達6～7MPam1/2)，接近某些牌號的硬質合金刀片，因而具有良好的抗沖擊能力，尤其在進行銑、刨、鏜削及其它斷續切削時，更能顯示其優越性。?

    （5）抗熱震性強?陶瓷材料的抗熱震性是指其在承受急劇溫度變化時，評價其抗破損能力的重要指標。Si3N4系列陶瓷刀片由于強度高、熱膨脹系數低，抗熱震性能指標△T高達600～800℃，明顯優于其它系列陶瓷刀片（300～400℃），因而在高強度斷續零件的毛坯加工方面，顯示出獨特的優越性能。?

    3．氮化硅陶瓷刀具的實際應用?雖然我國陶瓷刀具的研究水平不比國外差，但實際應用發展較慢。據有關資料報導，目前國內陶瓷刀具占總刀具使用量的比例不超過1%。氮化硅陶瓷刀具是近年來才在生產中推廣使用的一種新型刀具。因此，不論在刀具的幾何參數、切削用量以及使用技術方面，均缺乏成熟的經驗。陶瓷刀具的實際應用是一項需要綜合各方面技術的系統工程，決不是只要買了陶瓷刀具換上就可以解決問題。加之陶瓷刀具本身所具有的物化特性、加工時的切削性能與普通刀具有著相當大的差別，因此在應用時，必須考慮以下幾個方面的問題。?

    3.1對機床的要求?陶瓷刀具材料對沖擊和振動載荷比較敏感，這是陶瓷刀具材料在耐沖擊和抗振性方面的最大弱點。機床—工件—刀具工藝系統剛性弱是促使陶瓷刀具壽命降低或崩刃的主要原因。其中除工件和刀具本身的剛性因素外，機床剛性愈小，則振動愈大，而刀具壽命也就愈低。需要特別指出，在分析機床剛性時，一定要綜合考慮機床—工件—刀具工藝系統的剛性，而不是孤立地考慮機床的剛性，必須同時考慮工件、夾具、頂尖及刀具的剛性等。

任何環節的剛性不足都將大幅度地降低陶瓷刀具的切削性能和效率。實踐證明，適于陶瓷刀具加工的機床必須具有良好的剛性、足夠的功率和高的轉數。?分析國內目前機床情況可以看出，中型機床在精、半精加工時這三方面都基本滿足要求。對淬硬鋼或硬鎳鑄鐵等難加工材料的加工，由于其選用的切削速度較低，即使采用陶瓷刀具來加工，其功率也是足夠的，而在普通鋼材或鑄鐵粗加工時往往這三方面都不容易滿足。重型機床的剛性好，有足夠的轉速及功率，只要使用得當，在重型工件的加工中，采用陶瓷刀具的成功率往往較高。
    3.2對被加工零件的要求?

    （1）雖然陶瓷刀具對大多數鑄、鍛件不退火就能進行毛坯扒荒加工，但硬鑄件毛坯上的嚴重夾砂和砂眼將會引起許多不必要的打刀，增加了陶瓷刀具的消耗。如果能在切削加工前對毛坯進行適當處理，如切削前先用手砂輪對缺陷部分進行清理、修正，就會得到比較好的加工效果。

    （2）高速轉動的高硬毛坯的任何一點毛邊都有可能打壞陶瓷刀具，而從已車圓了的毛坯開始切削，卻可以長期穩定地切削。因此對于那些硬度高而形狀不規則的毛胚，應注意必須先倒角后再用陶瓷刀具切削。毛坯切入處的倒角，可避免陶瓷刀具剛接觸工件時承受過大的沖擊載荷。毛坯切出處的倒角，主要是為避免陶瓷刀具切離零件時被留下的一圈料邊打壞。

    （3）機床與被加工零件的情況要匹配，避免“小馬拉大車”等現象。?

    3.3氮化硅陶瓷刀具合理幾何參數的選擇?雖然氮化硅陶瓷刀具是一種切削性能優良的刀具，但是如果不能在使用中合理地選擇其幾何參數，仍然不能很好地發揮其作用。所謂刀具的合理幾何參數，是指能保證粗加工或半精加工刀具有較高的生產率和刀具壽命，精加工刀具能保證加工出符合預定尺寸精度和表面質量的工件，同時也具有較高的刀具壽命相應的刀具幾何參數。?在選擇陶瓷刀具的合理幾何參數時，除要考慮刀具的一般規律外，同時也必須考慮某些屬于陶瓷刀具所特有的規律。氮化硅陶瓷刀具是一種硬而脆的刀具，如何保證其使用的穩定可靠、不發生崩刃仍然是選擇氮化硅陶瓷刀具合理幾何參數的主要依據；氮化硅陶瓷刀具的結構主要是機夾可轉位刀具，所以必須結合其結構特點來考慮選擇合理幾何參數。?

    3.4合理選擇切削用量?合理選擇切削用量，是充分發揮陶瓷刀具切削性能的基本問題之一。切削用量直接影響加工生產率、加工成本、加工質量和刀具壽命。因為陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性好、耐熱性高等優點以及脆性較大、強度較低等缺點，所以必須充分考慮這些特點來選擇合適的切削用量，以達到提高生產率、保證加工質量的目的。?

    （1）切削深度ap的選擇?用陶瓷刀具加工時，為了縮短加工時間，應盡可能選擇較大的切削深度，以便在一次走刀后切去大部分余量。由于切削深度受機床功率和工藝系統剛性的限制，一般粗加工鋼和鑄鐵時，允許的最大切削深度為2～6mm，通常取ap>1.5mm；精加工時取ap<0.5mm；加工淬硬鋼時，一般都是半精加工或精加工，余量和切削深度較小。當工藝系統剛性比較差時，應選取較小的切削深度，否則容易引起振動，使刀片破損。

    （2）進給量f的選擇?合理選擇進給量是成功應用陶瓷刀具的關鍵。進給量主要受陶瓷刀片強度及工藝系統剛性的影響，精加工時還要受被加工表面粗糙度的影響。

?因為陶瓷刀片的強度比硬質合金刀片低，所以進給量也應低些。一般可預選得小一些，通過實踐逐步增加。精車普通鋼和鑄鐵，進給量f選取為0.10～0.75mm/r；精加工選取f=0.05～0.25mm/r，端銑時可選取每齒進給量af=0.1～0.3mm/z。加工淬硬鋼時根據硬度不同而選取不同的進給量，一般車削選取f=0.1～0.3mm/r；端銑選取每齒進給量af=0.05～0.15mm/z。進給量對刀具破損的影響比切削速度大，選取較小的進給量，有利于防止或減少刀具的破損，因此，對于陶瓷刀具應選用較小的進給量和盡可能高的切削速度。?
    （3）切削速度v的選擇?氮化硅陶瓷刀具適于高速切削。對一定的工件材料，切削速度主要受機床功率限制。結合已選定的切削深度ap和進給量f，如因機床功率不足，而使切削速度選得過低，則不僅不利于發揮陶瓷刀具的優越性，而且容易發生崩刃。應當適應減少進給量，甚至是切削深度，以便提高切削速度。目前陶瓷刀具的切削速度，雖然有的國家最高到1500r/min，但加工普通鋼和鑄鐵，大多數仍然采用v=200～600m/min；加工硬度<65HRC的鋼材時v=60～200/min；銑削一般鋼和鑄鐵時v=200～500m/min；銑削耐熱合金v=100～250m/min。?

    切削速度對切削屑形狀影響很大，特別在v=350～1500m/min范圍內，往往可以獲得良好的切削形狀，如在高速車削淬硬鋼時，可能形成酥化的易于碎斷的假帶狀切屑，而使切屑易于清理。用陶瓷刀具作低速切削時，不但與硬質合金刀具的切削性能相近，而且容易引起工藝系統的振動，使刀具發生崩刃。例如：在v<50m/min時車削抗拉強度為800～850MPa的鋼材，陶瓷刀具很容易發生崩刃，甚至無法切削。在一定速度范圍內高速切削時，切削溫度的升高能改變工件材料的性能，提高陶瓷刀具的韌性，從而減少其破損，所以一般陶瓷刀具均采用干切削。而用陶瓷刀具斷續切削時，如果切削速度提高太多，溫差很大，產生的熱應力會導致刀具破損。使用復合氮化硅陶瓷刀具，可以解決難加工材料的切削加工問題，改變傳統的機械加工工藝，提高加工效率，節約工時及電力，同時可節約大量的生產硬質合金刀具所需要的貴重金屬W、Co及Ti等，因此推廣和應用新型陶瓷刀具具有廣闊的發展前景。