陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能好、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良等特點(diǎn)，且不易與金屬產(chǎn)生粘接。陶瓷刀具在數(shù)控加工中占有十分重要的地位，陶瓷刀具已成為高速切削及難加工材料加工的主要刀具之一。陶瓷刀具廣泛應(yīng)用于高速切削、干切削、硬切削以及難加工材料的切削加工。陶瓷刀具可以高效加工傳統(tǒng)刀具根本不能加工的高硬材料，實(shí)現(xiàn)“以車代磨”；陶瓷刀具的＊佳切削速度可以比硬質(zhì)合金刀具高2～lO倍，從而大大提高了切削加工生產(chǎn)效率；陶瓷刀具材料使用的主要原料是地殼中＊豐富的元素，因此，陶瓷刀具監(jiān)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用對(duì)提高生產(chǎn)率、降低加工成本、節(jié)省戰(zhàn)略性貴重金屬具有十分重要的意義，也將極大促進(jìn)切削技術(shù)的進(jìn)步。⑴ 陶瓷刀具材料的種類陶瓷刀具材料種類一般可分為氧化鋁基陶瓷、氮化硅基陶瓷、復(fù)合氮化硅一氧化鋁基陶瓷三大類。其中以氧化鋁基和氮化硅基陶瓷刀具材料應(yīng)用＊為廣泛。氮化硅基陶瓷的性能更優(yōu)越于氧化鋁基陶瓷。⑵ 陶瓷刀具的性能、特點(diǎn)① 硬度高、耐磨性能好：陶瓷刀具的硬度雖然不及PCD和PCBN高，但大大高于硬質(zhì)合金和高速鋼刀具，達(dá)到93-95HRA。陶瓷刀具可以加工傳統(tǒng)刀具難以加工的高硬材料，適合于高速切削和硬切削。② 耐高溫、耐熱性好：陶瓷刀具在1200℃以上的高溫下仍能進(jìn)行切削。陶瓷刀具具有很好的高溫力學(xué)性能， A12O3陶瓷刀具的抗氧化性能特別好，切削刃即使處于赤熱狀態(tài)，也能連續(xù)使用。因此，陶瓷刀具可以實(shí)現(xiàn)干切削，從而可省去切削液。③ 化學(xué)穩(wěn)定性好：陶瓷刀具不易與金屬產(chǎn)生粘接，且耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好，可減小刀具的粘接磨損。④ 摩擦系數(shù)低：陶瓷刀具與金屬的親合力小，摩擦系數(shù)低，可降低切削力和切削溫度。⑶ 陶瓷刀具有應(yīng)用陶瓷是主要用于高速精加工和半精加工的刀具材料之一。陶瓷刀具適用于切削加工各種鑄鐵(灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、冷硬鑄鐵、高合金耐磨鑄鐵)和鋼材(碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、高強(qiáng)度鋼、高錳鋼、淬火鋼等)，也可用來(lái)切削銅合金、石墨、工程塑料和復(fù)合材料。陶瓷刀具材料性能上存在著抗彎強(qiáng)度低、沖擊韌性差問(wèn)題，不適于在低速、沖擊負(fù)荷下切削。

1、硬質(zhì)點(diǎn)磨損，因?yàn)椴牧现泻幸恍┨蓟?、氮化物、積屑瘤殘留物等質(zhì)點(diǎn)雜質(zhì)。2、粘結(jié)磨損，加工過(guò)程中，切屑與刀具接觸面在一定的溫度與壓力下，產(chǎn)生塑性變形而發(fā)生冷焊現(xiàn)象，刀具表面粘結(jié)點(diǎn)被切屑帶走而發(fā)生的磨損。3、擴(kuò)散磨損，由于切削時(shí)高溫作用，刀具與工件材料中的合金元素相互擴(kuò)散，而造成刀具磨損。4、氧化磨損，硬質(zhì)合金刀具切削溫度達(dá)到700-800℃時(shí)，刀具中一些碳、鈷、碳化鈦等被空氣氧化，在刀具表層形成一層硬度較低的氧化膜，當(dāng)氧化膜磨損掉后在刀具表面造成的磨損。5、相變磨損，在切削的高溫下，刀具金相組織發(fā)生改變，從而引起硬度降低造成的磨損。刀具在斷續(xù)切削條件下，由于強(qiáng)烈的機(jī)械與熱沖擊，超過(guò)刀具材料強(qiáng)度，將引起刀具破損。在機(jī)械載荷作用下，降低了刀具材料疲勞強(qiáng)度，容易引起機(jī)械裂紋而破損。影響刀具壽命的因素較多，主要?dú)w納為5個(gè)方面：工件材料、刀具材料及其幾何參數(shù)、切削用量、刀具的刃磨質(zhì)量、切削液冷卻。切削速度對(duì)切削溫度影響＊大，因而切削速度對(duì)刀具壽命的影響＊大。在制定切削用量時(shí)，需確定具體切削工序的切削深度、進(jìn)給量、切削速度及刀具壽命。需綜合考慮生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和加工成本。切削深度的選擇，進(jìn)給量的選擇，切削速度的選擇需科學(xué)合理。從介質(zhì)方面考慮，切削液選擇也需多方面考量，重點(diǎn)關(guān)注切削液的潤(rùn)滑性能、冷卻性能。通常在粗加工過(guò)程中，切削量大，易出現(xiàn)刀具磨損嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)煙霧較多問(wèn)題?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整切削液濃度或使用冷卻性能優(yōu)異的切削液。加工過(guò)程中出現(xiàn)崩刀，重點(diǎn)核查刀具材質(zhì)、強(qiáng)度等幾何參數(shù)是否滿足要求。

1）刀片牌號(hào)、規(guī)格選擇不當(dāng)，如刀片的厚度太薄或粗加工時(shí)選用了太硬太脆的牌號(hào)。對(duì)策：增大刀片厚度或?qū)⒌镀⒀b，選用抗彎強(qiáng)度及韌性較高的牌號(hào)。2） 刀具幾何參數(shù)選擇不當(dāng)（如前后角過(guò)大等）。對(duì)策：可從以下幾方面著手重新設(shè)計(jì)刀具。① 適當(dāng)減小前、后角。② 采用較大的負(fù)刃傾角。③ 減小主偏角。④ 采用較大的負(fù)倒棱或刃口圓弧。⑤ 修磨過(guò)渡切削刃，增強(qiáng)刀尖。3）刀片的焊接工藝不正確，造成焊接應(yīng)力過(guò)大或焊接裂縫。對(duì)策：①避免采用三面封閉的刀片槽結(jié)構(gòu)。②正確選用焊料。③避免采用氧炔焰加熱焊接，并且在焊接后應(yīng)保溫，以消除內(nèi)應(yīng)力。④盡可能改用機(jī)械夾固的結(jié)構(gòu)4）刃磨方法不當(dāng)，造成磨削應(yīng)力及磨削裂紋；對(duì)PCBN銑刀刃磨后刀齒的振擺過(guò)大，使個(gè)別刀齒負(fù)荷過(guò)重，也會(huì)造成打刀。對(duì)策：①采用間斷磨削或金剛石砂輪磨削。②選用較軟的砂輪，并經(jīng)常修整保持砂輪鋒利。③注意刃磨質(zhì)量，嚴(yán)格控制銑刀刀齒的振擺量。5） 刀具監(jiān)控系統(tǒng)切削用量選擇不合理，如用量過(guò)大，便機(jī)床悶車；斷續(xù)切削時(shí)，切削速度過(guò)高，進(jìn)給量過(guò)大，毛坯余量不均勻時(shí)，切削深度過(guò)?。磺邢鞲咤i鋼等加工硬化傾向大的材料時(shí)，進(jìn)給量過(guò)小等。對(duì)策：重新選擇切削用量。6） 機(jī)械夾固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出過(guò)長(zhǎng)等結(jié)構(gòu)上的原因。對(duì)策：①修整刀槽底面。②合理布置切削液噴嘴的位置。③淬硬刀桿在刀片下面增加硬質(zhì)合金墊片。7） 刀具磨損過(guò)度。對(duì)策：及時(shí)換刀或更換切削刃。8） 切削液流量不足或加注方法不正確，造成刀片驟熱而裂損。對(duì)策：① 加大切削液的流量。② 合理布置切削液噴嘴的位置。③ 采用有效的冷卻方法如噴霧冷卻等提高冷卻效果。④ 采用*切削減小對(duì)刀片的沖擊。9） 刀具安裝不正確，如：切斷車刀安裝過(guò)高或過(guò)低；端面銑刀采用了不對(duì)稱順銑等。對(duì)策：重新安裝刀具。10） 工藝系統(tǒng)剛性太差，造成切削振動(dòng)過(guò)大。對(duì)策：① 增加工件的輔助支承，提高工件裝夾剛性。② 減小刀具的懸伸長(zhǎng)度。③ 適當(dāng)減小刀具的后角。④ 采用其它的消振措施。11） 操作不慎，如：刀具由工件中間切入時(shí)，動(dòng)作過(guò)猛；尚未退刀，即行停車。對(duì)策：注意操作方法。

在許多情況下，刀片切削刃的制備（或稱刃口鈍化）已成為決定加工成敗的分水嶺。鈍化工藝參數(shù)需根據(jù)特定的加工要求而定。例如，用于高速精加工鋼件的刀片對(duì)刃口鈍 化的要求就與用于粗加工的刀片有所不同。刃口鈍化可應(yīng)用于加工幾乎任何類型碳鋼或合金鋼的刀片，而在加工不銹鋼和特殊合金材料的刀片上，其應(yīng)用則有一定限制。刀具監(jiān)控系統(tǒng)鈍化量可以小至0.007mm，也可以大到0.05mm。為了在條件惡劣的加工中起到增強(qiáng)切削刃的作用，還可以通過(guò)刃口鈍化形成微小的T型棱帶。一般來(lái)說(shuō)，用于連續(xù)車削加工以及銑削大部分鋼和鑄鐵的刀片需要進(jìn)行較大程度的刃口鈍化。鈍化量取決于硬質(zhì)合＊＊號(hào)和涂層類型（CVD或PCD涂層）。對(duì)于重度斷續(xù)切削加工刀片，對(duì)刃口進(jìn)行重度鈍化或加工出T型棱帶已成為一種先決條件。根據(jù)不同的涂層類型，鈍化量可接近0.05mm。與此相反，由于加工不銹鋼和高溫合金的刀片容易形成積屑瘤，因此要求切削刃保持鋒利，只能進(jìn)行輕微鈍化（可小至0.01mm），甚至還可以定制更小的鈍化量。同樣，加工鋁合金的刀片也要求具有鋒利的切削刃。

涂層也有助于提高刀具的切削性能。目前的涂層技術(shù)包括：氮化鈦（TiN）涂層：這是一種通用型PVD和CVD涂層，可以提高刀具的硬度和氧化溫度。碳氮化鈦（TiCN）涂層：通過(guò)在TiN中添加碳元素，提高了涂層的硬度和表面光潔度。氮鋁鈦（TiAlN）和氮鈦鋁（AlTiN）涂層：氧化鋁（Al2O3）層與這些涂層的復(fù)合應(yīng)用可以提高高溫切削加工的刀具壽命。氧化鋁涂層尤其適合干式切削和近干切削。AlTiN涂層的鋁含量較高，與鈦含量較高的TiAlN涂層相比，具有更高的表面硬度。AlTiN涂層通常用于高速切削加工。氮化鉻（CrN）涂層：這種涂層具有較好的抗粘結(jié)性能，是對(duì)抗積屑瘤的＊＊解決方案。金剛石涂層：金剛石涂層可以顯著提高加工非鐵族材料刀具的切削性能，非常適合加工石墨、金屬基復(fù)合材料、高硅鋁合金和其他高磨蝕性材料。但金剛石涂層不適合加工鋼件，因?yàn)樗c鋼的化學(xué)反應(yīng)會(huì)破壞涂層與基體的粘附性能。近年來(lái)，PVD涂層刀具的市場(chǎng)份額有所擴(kuò)大，其價(jià)格也與CVD涂層刀具不相上下。CVD涂層的厚度通常為5－15μm，而PVD涂層的厚度約為2－6μm。在涂覆到刀具基體上時(shí)，CVD涂層會(huì)產(chǎn)生不受歡迎的拉應(yīng)力；而PVD涂層則有助于對(duì)基體形成有益的壓應(yīng)力。較厚的CVD涂層通常會(huì)顯著降低刀具切削刃的強(qiáng)度。因此，CVD涂層不能用于要求切削刃非常鋒利的刀具。