陶瓷刀具的发展历程

摘要：陶瓷刀具应用于数控机床的切削刀具领域，是取代碳钢的新型刀具，20世纪以来，人们逐渐发明了氧化铝陶瓷刀具、复合氧化铝刀具和氮化硅陶瓷刀具三代，逐渐适应了切削速度不断增长的需要。未来陶瓷刀具对切削加工朝着高速、高效、高精度方向发展将产生很大推动作用，并且能节省成本，但陶瓷刀具还需要克服断裂韧性不足的局限。下面来了解一下陶瓷刀具的发展历程和前景吧！

陶瓷刀具的发展历程

19世纪末以前，切削刀具都是用碳钢制造的，耐热性在200～250℃以下，切削速度很低，切削钢时仅为6～10m/min，切削铸铁时为3～5m/min。 其后，出现了合金工具钢、高速工具钢和硬质合金，刀具的耐热性达850～1000℃，切削速度可增高至600～800m/min以上。随着机械制造业的不断发展，硬质合金刀具的耐热性已日益满足不了切削速度不断增长的需要，于是人们把目光转向陶瓷刀具。

虽然早在1912～1913年，英国和德国己出现了氧化铝陶瓷刀具，但其在生产上的应用则始于1950年。由于其强度、韧性低，较长期内仅限于做连续切削精加工用，且切削速度和进给量都较低。直到1968年才出现第二代陶瓷刀具——复合氧化铝刀具，在强度和韧性上较之氧化铝刀具有了明显提高，可以在较高的速度和较大的进给量下切削各种工件，得到了较广泛的应用。

70年代末80年代初国际上出现了第三代陶瓷刀具——氮化硅陶瓷刀具，这类陶瓷刀具有比复合氧化铝刀具更高的韧性、抗冲击性、高退强度和抗热震性。我国自70年代中就开始研究氮化硅陶瓷刀具，随着对高温结构陶瓷领域研究的不断深入，使氮化硅陶瓷的性能有了很大提高，从而使氮化硅陶瓷刀具在我国迅速发展起来。

陶瓷刀具的应用前景和局限性

陶瓷刀具材料已被认为是效率最高、最有发展前途的刀具材料。陶瓷刀具可以实现以车代磨、以铣代抛的高效“硬加工技术”以及“干切削技术”，提高零件加工表面质量。随着各种新型陶瓷刀具材料的使用，必将促进高效机床及高速切削技术的发展，而高效机床、高速切削技术的推广与应用以及陶瓷刀具更环保，更省时、省电，从而带来经济与环境的双效益。

可以预见，新型陶瓷刀具对切削加工朝着高速、高效、高精度方向发展将产生很大推动作用，它的推广应用将给金属切削加工工艺带来变革，改变传统的刀具材料和切削技术，节省工时、电力、机床占用台数和生产面积30%～70%，节省战略性贵重金属，从而带来巨大的经济效益。

但陶瓷刀具的使用仍然具有一定的局限性，那就是与其他刀具比起来，陶瓷刀具的断裂韧性不足，而断裂韧性是评价其抗破损能力的重要指标之一。在进行铣、刨、镗削及其他断续加工时，刀片材料的断裂韧性更为重要。为此，陶瓷刀具有必要通过适当手段提高其硬度、抗弯强度及断裂韧性。

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