二、陶瓷刀具的應用試驗

1. 刀具選擇
   針對被加工材料硬度高(約50HRC)，切削溫度高（約1000℃左右）的特點，決定選用LT55陶瓷刀片進行切削試驗。刀片成分：Al₂O₃+TiC+Mo+Ni；技術指標：硬度93.7～94.8HRA，抗彎強度1.0～1.2GPa，沖擊韌性≥20kJ/m²；刀具選用可轉位型，其型號為：CSS-NR2020R09 GB5343.2-93。
   刀具幾何參數：前角g₀=-6°，后角a₀=6°，主偏角k_r=45°，刃傾角l_s=-6° 。
2. 切削試驗
   為獲得理想的加工效果，采用不同的切削參數，對鉻基合金與鈷基合金進行切削試驗，尋找合理的切削用量。

   • 鉻基合金、鈷基合金的切削試驗
     鉻基合金的切削試驗(見表1)，鈷基合金的切削試驗（見表2） 切削速度V
     m/min進給量f
     mm/r切削深度ap
     mm每刀尖平均
     加工件數2410.120.8521930.120.8581530.120.8761530.121.2641530.141.260

     表1 試驗參數與量值

     切削速度V
     m/min進給量f
     mm/r切削深度ap
     mm#p#分頁標題#e#每刀尖平均
     加工件數2410.100.861930.100.871530.100.8131530.101.281530.121.25

     表2 試驗參數與量值

   • 切削效果及分析
     從以上試驗可以看出，LT55陶瓷刀片加工鉻基合金效果較好，與硬質合金刀具相比，切削速度及刀具耐用度均有很大提高，經濟效益明顯。但加工鈷基合金效果不理想，刀具損壞嚴重，損壞形式呈脆性破損。
3. 刀具損壞原因分析
   • 鈷基合金較鉻基合金的強度及硬度都高，因而切削性能更差。
   • 切削表面既有母體材料又有合金材料，硬度不均；加工表面為毛坯面，余量不勻。
   • 切削用量，尤其是切屑厚度對刀片應力狀態影響較大，切屑厚度大時，刀、屑接觸長度增加，沖擊載荷加大，易使刀片產生脆性破損。
   鑒于以上分析，經查閱有關資料，決定改用SG4陶瓷刀片對鈷基合金作進一步的切削試驗。刀片成分：Al₂O₃+(WTi)C；技術指標：硬度94.7～95.3HRC，抗彎強度0.8～1.18GPa，沖擊韌性≥15kJ/m²。該種刀片較!"## 陶瓷刀片硬度略有提高，沖擊韌性略有降低。
4. 陶瓷刀片切削鈷基合金的試驗
   陶瓷刀片切削鈷基合金的試驗（見表3）
   切削速度V
   m/min進給量f
   mm/r切削深度ap
   mm每刀尖平均
   加工件數2410.080.8201930.080.8231530.080.8371530.081.2321530.101.231

   表3 試驗參數與量值

   切削速度V
   m/min進給量f
   mm/r切削深度ap
   mm每刀尖平均
   加工件數1930.080.8681530.080.8891530.081.2801530.101.275

   表4 試驗參數與量值

   從試驗效果看，SG4刀片較LT55刀片加工鈷基合金，刀具耐用度有了很大提高，但效果仍不十分理想。陶瓷刀具在切削沖擊載荷較大的毛坯面時，其刀面上所受為拉應力，這樣易使刀片產生脆性破損；如采用較大的負前角，可使刀面上的拉應力變為壓應力，提高刀片的抗破損能力。但是，加大負前角，會使切削抗力增大，故要求機床系統要有較好的剛性。
   結合理論分析和前期試驗結果，將刀片負前角改為-12°作進一步切削試驗（見表4）。
   從試驗結果來看，效果比較明顯，刀具耐用度有了很大提高，且尺寸穩定，粗糙度亦符合要求，說明采取的措施是正確的。
   #p#分頁標題#e#

三、結論

1. LT55陶瓷刀片適合加工鉻基合金，切削速度可選153～193m/min之間，進給量可選0.12～0.14mm/r之間，切削深度可選0.8～1.2mm之間。
2. SC陶瓷刀片適合加工鈷基合金，切削速度可選153～193m/min之間，進給量可選0.08～0.10r/min之間，切削深度可選0.8～1.2mm之間。
3. 刀具幾何參數
   前角g₀=-12°，后角a₀=12°，主偏角k_r=45°，刃傾角l_s=-6° 。
4. 機床—工件—刀具系統要有良好的剛性。
5. 由于切削用量與刀具幾何參數優選的范圍比較窄，因此還不算是最佳的。