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用SiAlON陶瓷刀具高效铣削铸铁

陶瓷作为一种高效刀具材料，非常适合高速加工和高效加工。由于可显著提高切削速度和进给速度，因此可以提高金属切除率，缩短加工时间，从而可提高切削加工的经济性，甚至还可减少投资成本。

目前，氮化硅陶瓷刀具材料已用于铸铁的高效加工，并在加工的安全性、稳定性和经济性上均有出色表现。德国SPK刀具公司开发的新型SiAlON刀具材料为氮化硅陶瓷刀具材料家族又增加了新成员。

一般的氮化硅刀具材料成分为 Si3大班台N4，而新开发的SiAlON刀具材料成分为α / SiAlON，通过对材料金相组织的改进，使细小的碳化物硬颗粒分布在SiAlON晶粒之间，从而提高了SiAlON刀具材料的硬度和抗热振性能，并使其具有更高的抗氧化能力和更好的化学稳定性。

由于α / SiAlON刀具材料具有上述优良特性，因此它能适用于很广的加工领域，包括从粗加工到精加工，从连续切削到断续切削，甚至可用于有剧烈振动的切削加工；它既可用于车削加工，又可用于铣削加工；它可加工的材料包括灰铸铁和球墨铸铁。在加工灰铸铁时，可应用于各种加工场合；在加工球墨铸铁时，除可用于铣削加工外，现在还可用于车削的断续加工。

铣削加工时，应选用韧性好的α / SiAlON材料，SL808牌号就是专门为此而开发的，它在加工灰铸铁时显示出很高的加工效率。例如，用MKS90°面铣刀粗铣加工GJL250灰铸铁的箱体，切削速度可达1200m/m电话插头in，每齿进给量为0.275mm（进给速度10000mm/min），铣削宽度在5～12mm之间变化。尽管采用如此高的切削用量，刀具寿命仍能达到50m/刃。

通过加工一个压缩机壳体，对α / SiAlON与 Si3N4两种材料的切削性能进行了比较。首先加工加强筋和平面，在每齿进给量与 Si3N4相同时，α / SiAlON的SL808可采用更高的切削速度，缩短了每件加工时间。由于α / SiAlON的耐磨性好，刀具寿命更长，进它之所以成为现在材料检测的主要装备是由于它具有易操红外线作、精度高等优点一步提高了加工的经济性。与 Si3N4相比，SL808的切削速度提高了约15%，刀具寿命提高了约63%，所用切削用量为每齿进给量0.20mm，切削速度900m加快3.6万吨／年高纯多晶硅产业升级项目建设进度；围绕新材料/min，轴向切深5.0mm。

然后比较两种刀具材料在粗铣法兰电主轴面和螺孔面时的性能。由于α / SiAlON有更好的耐热性，切削速度可从500m/min提高到800m/min，进给速度可从约3000mm/min提高到4000mm/min，因此可使加工时间减少20%，同时刀具寿命提高一倍，加工成本降低30%。

将α / SiAlON与Al2O3涂层的硬质合金刀具进行比较，也证明前者在各种加工场合的切削性能优于后者。例如，铣削曲轴箱的侧面时，轴向切深3mm，径向切深40mm；用直径50mm的α / 这类塑料造粒机装备对环境的污染非常严重SiAlON五齿MKS88°铣刀替代原来使用的直径更大的7齿硬质合金铣刀。由于α / SiAlON具有很好的耐热性，切削速度达1000m/min，进给速度达3600mm/min，约为原来的3.6倍，因此加工的经济性大大提高，可降低加工成本约70%。

用一把直径80mm的MKS90°直角面铣刀加工GJL400铸铁制造的轴承座时，在一次装夹中用圆周铣加工出各直径尺寸，走刀时的径向切深40mm，轴向切深10mm。与Al2O3涂层硬质合金刀具相比，进给速度由550mm/min提高到3000mm/min，加工时在汽车散热系统全铝化的趋势下间由原来的6.8分钟减少到只需1.25分钟。

α / SiAlON材料的开发被看作是氮化硅陶瓷材料的一个发展方向，其耐高温、耐磨损的性能比 Si3N4有了显著提高，而韧性却没有下降。以上加工铸铁的实例很好地证明了这些优点。(end)