陶瓷刀
陶瓷刀具有許多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),如高耐熱性、很高的硬度和耐磨性能、良好的高溫力學(xué)性能等,可以加工傳統(tǒng)刀具很難加工甚至不能加工的超硬材料。有專家預(yù)測(cè),陶瓷刀將成為21世紀(jì)最重要的刀具材料之一。
20世紀(jì)初,國(guó)外就開(kāi)始嘗試將陶瓷材料試作切削刀具使用,但直到20世紀(jì)50年代,陶瓷刀具材料才開(kāi)始得到較大發(fā)展。前蘇聯(lián)是使用陶瓷刀具最早的國(guó)家之一,1947年就有數(shù)種陶瓷刀應(yīng)用于工業(yè)中。
我國(guó)1953年研制出第一代Al2O3陶瓷刀,由于強(qiáng)度和韌性低,未能推廣使用。20世紀(jì)60年代后研制成功數(shù)種陶瓷刀片,經(jīng)工廠使用取得較好效果,至70年代末才開(kāi)始系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)和規(guī)模生產(chǎn)。
表演
1956年4月,全國(guó)機(jī)械先進(jìn)生產(chǎn)者會(huì)議在京召開(kāi)。會(huì)議期間,前蘇聯(lián)代表團(tuán)進(jìn)行了表演,其中高速切削能手沃蘭佐夫就使用蘇聯(lián)制造的陶瓷刀進(jìn)行了高速切削表演,這讓我國(guó)與會(huì)的金屬切削能手們大開(kāi)眼界。本刊記者現(xiàn)場(chǎng)觀看了沃蘭佐夫的陶瓷刀高速切削表演,除了以畫(huà)刊做了圖文報(bào)道(見(jiàn)圖1)外,還撰文作了較為詳細(xì)的技術(shù)報(bào)道。
出席全國(guó)機(jī)械工業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)者會(huì)議的代表們,圍繞著一臺(tái)1A62車床,蘇聯(lián)代表團(tuán)團(tuán)員沃蘭佐夫作了卓越的高速?gòu)?qiáng)力切削表演。沃蘭佐夫是蘇聯(lián)最高蘇維埃的代表,是蘇聯(lián)最優(yōu)秀的先進(jìn)車工之一。
沃蘭佐夫用自己的快速卡頭迅速地裝卡好帶黑皮的鍛件毛坯,熟練地調(diào)整機(jī)床。開(kāi)車了,轉(zhuǎn)速最高達(dá)到1200r/min。工件飛快地旋轉(zhuǎn)起來(lái),車刀迅速地移動(dòng)。隨著車刀的移動(dòng),毛坯上出現(xiàn)了一圈圈閃著金屬光輝的表面。切屑一大片一大片地流下來(lái),變成深藍(lán)色和金黃色。立刻,車刀就走到頭了,他熟練、迅速地退回車刀,用油石研了一下刀刃,又繼續(xù)車幾刀,工件就加工好了。(本刊記者:《快速裝卡高速切削--記沃蘭佐夫的卓越表演》,《機(jī)械工人》1956年第5期)
圖1 與會(huì)代表聚精會(huì)神地觀看沃蘭佐夫利用瓷刀片表演高速切削
。ā稒C(jī)械工人》1956年第5期封二畫(huà)刊)
專題
1958年,一機(jī)部新技術(shù)宣傳推廣所等單位在哈爾濱曾組織全國(guó)20多個(gè)廠學(xué)習(xí)和使用陶瓷刀!稒C(jī)械工人》冷加工1959年第 3期對(duì)陶瓷刀作了專題介紹和推廣,專輯開(kāi)篇語(yǔ)中寫(xiě)道:“早在 1932年,蘇聯(lián)首次應(yīng)用陶瓷刀切削瓷質(zhì)半成品、塑料和有色金屬制品。最近幾年來(lái),蘇聯(lián)大力研究并創(chuàng)造了多種新型的陶瓷材料,為擴(kuò)大陶瓷刀的應(yīng)用范圍創(chuàng)造了良好的條件。用作切削刀具的陶瓷同一般陶瓷不同,但它們同屬非金屬材料,用它來(lái)切削金屬是刀具史上的一次重大革新,具有深遠(yuǎn)的意義。1953年,我國(guó)積極學(xué)習(xí)蘇聯(lián)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),在應(yīng)用陶瓷刀上取得了一定成就,積累了一些經(jīng)驗(yàn)。目前,南京電磁廠和上海大中電瓷廠已正式生產(chǎn),并能適量供應(yīng)。”
為了便于讀者們學(xué)習(xí)和掌握這項(xiàng)新技術(shù),編輯部根據(jù)有關(guān)資料編寫(xiě)了一篇長(zhǎng)達(dá)12頁(yè)的文章,分為“陶瓷刀的性能”、“陶瓷刀幾何角度的選擇”、“切削用量的選擇”、“陶瓷刀的結(jié)構(gòu)”、“陶瓷刀的刃磨和研磨”、“陶瓷刀使用注意事項(xiàng)”等版塊。
研究
20世紀(jì)80年代以來(lái),我國(guó)陶瓷刀具材料的研制取得了不少進(jìn)展。
中國(guó)工程院院士艾興是我國(guó)著名的切削加工和刀具材料專家,他首創(chuàng)融合切削學(xué)與陶瓷學(xué)于一體的陶瓷刀具研究和設(shè)計(jì)的理論新體系,他領(lǐng)導(dǎo)的刀具材料研究組是我國(guó)較早進(jìn)行陶瓷刀具研制的研究團(tuán)隊(duì)。80年代初,艾興率領(lǐng)小組經(jīng)過(guò)幾年的努力,研究成功了組合陶瓷SC-4和金屬陶瓷LT-55兩種陶瓷刀具新材料。(艾興等:《組合陶瓷刀具材料》,《機(jī)械工人》冷加工1984年第3期,見(jiàn)圖2)
圖2 艾興教授文章《組合陶瓷刀具材料》
。ā稒C(jī)械工人》冷加工1984年第3期)
清華大學(xué)研制成功復(fù)合氮化硅(Si3N4)陶瓷刀具,具有良好的切削性能,是一種新型優(yōu)良復(fù)合陶瓷刀具。(羅振璧等:《復(fù)合氮化硅陶瓷刀具》,《機(jī)械工人》冷加工1983年第9期)
中南礦業(yè)學(xué)院研制成功 AG2刀片是通用性較大的陶瓷刀片,由冷水江市陶瓷工具廠生產(chǎn),研究人員撰文介紹 AG2復(fù)合陶瓷刀片與硬質(zhì)合金刀片切削淬火鋼、高強(qiáng)度鋼的比較。(黃漢泉等:《陶瓷刀具的應(yīng)用及效果》,《機(jī)械工人》冷加工1985年第9期)
近二三十年來(lái),陶瓷刀的發(fā)展很快,本刊一直關(guān)注并及時(shí)報(bào)道該領(lǐng)域的最新進(jìn)展。(如成都工具研究所:《陶瓷刀具的發(fā)展》,1984年第7期;株洲硬質(zhì)合金廠田潤(rùn)科:《陶瓷刀具材料發(fā)展與應(yīng)用》,1993年第10、11期;清華大學(xué)齊龍浩:《陶瓷刀具的進(jìn)展與應(yīng)用》,1995年第7、8期;山東大學(xué)劉戰(zhàn)強(qiáng):《陶瓷刀具材料的新進(jìn)展與應(yīng)用》,2006年第10期)
應(yīng)用
除關(guān)注研究進(jìn)展外,本刊特別注重報(bào)道推廣各地廠礦應(yīng)用陶瓷刀具的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
值得一提的是,《機(jī)械工人》冷加工1994年專門(mén)設(shè)置了“陶瓷工具應(yīng)用專欄”(由長(zhǎng)沙工程陶瓷公司協(xié)辦),1994年全年連載刊登了多篇陶瓷工具應(yīng)用的文章,包括首鋼特殊鋼公司的《可轉(zhuǎn)位陶瓷圓弧刃端銑刀》(第2期),邢臺(tái)冶金機(jī)械軋輥股份有限公司的《晶須增韌陶瓷刀車削軋輥》(第3期),太原重型機(jī)器廠的《陶瓷刀具在淬火表面高速精銑上的應(yīng)用》(第4、5期),大連組合機(jī)床研究所的《陶瓷刀具在加工中心及組合機(jī)床上的應(yīng)用》(第8期)等。
目標(biāo)
在世紀(jì)之交的2000年,艾興院士撰文回顧了國(guó)外陶瓷刀具材料的發(fā)展概況、我國(guó)陶瓷刀具發(fā)展歷程,并呼吁建立陶瓷刀具研究新體系,加速開(kāi)發(fā)新型陶瓷刀具,他指出:
切削加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的最重要的基礎(chǔ)技術(shù),而現(xiàn)代陶瓷刀具則是先進(jìn)制造技術(shù)的強(qiáng)有力的武器。生產(chǎn)實(shí)踐已經(jīng)證明,推廣應(yīng)用現(xiàn)代陶瓷刀具,將獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
目前陶瓷刀具面臨很大的挑戰(zhàn),主要是成本高,使用條件也苛刻,性能分散性較大,可靠性差,科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力還很不夠,所以在量大面廣的工件材料加工中,除高速切削范圍外,顯示不出陶瓷刀具的優(yōu)越性。
我國(guó)要加速推廣使用陶瓷刀具,目前的主要目標(biāo)是提高質(zhì)量,降低成本,提高可靠性,將科研成果迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,增加品種,迎接面臨的挑戰(zhàn)。(艾興:《陶瓷工具的發(fā)展及應(yīng)用》,《機(jī)械工人》冷加工2000年第9期)