隨著現代科學技術的發(fā)展，各種高硬度的工程材料越來越多地被采用，而傳統(tǒng)的車削技術難以勝任或根本無法實現對某些高硬度材料的加工。涂層硬質合金、陶瓷、PCBN等超硬刀具材料因其具有很高的高溫硬度、耐磨性和熱化學穩(wěn)定性，這為高硬度材料的切削加工提供了最基本的前提條件，并在生產中取得了明顯效益。
超硬刀具及其選用
超硬刀具采用的材料及其刀具結構和幾何參數是實現硬車削的基本要素，因此，如何選擇超硬刀具材料，設計出合理的刀具結構和幾何參數對穩(wěn)定實現硬車削是十分重要的。
1.超硬刀具材料及其選用
涂層硬質合金
在韌性較好的硬質合金刀具上涂覆1層或多層耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和Al3O2等，涂層的厚度為2~18µm，涂層通常具有比刀具基體和工件材料低得多的熱傳導系數，減弱了刀具基體的熱作用；另一方面能有效地改善切削過程的摩擦和粘附作用，降低切削熱的生成。
涂層按生成方法可分為物理氣相沉積(PVD)與化學氣相沉積(CVD)2種。PVD涂層(2~6µm)主要包括TiN、TiCN、TiAlN等，其成分還在不斷地增加，如TiZrN。TiN和TiC涂層的最高壓力分別可達到3580MPa和3775MPa，TiAlN涂層因缺乏可靠的彈性模量數據而得不到準確的壓應力值，高速切削實驗結果表明TiAlN性能最好。圖1為這3種涂層硬度隨溫度變化的情況，在室溫下硬度最高，當溫度超過[Y;時，TiAlN涂層的硬度高于TiCN和TiN涂層。圖2為加工鎳基高溫合金Inconel178時用2種切削速度v1=193.5m/min和v2=380m/min條件下的刀具壽命，實驗表明TiCN和TiAlN涂層的切削性能明顯優(yōu)于TiN涂層。
盡管PVD涂層顯示出很多優(yōu)點，但一些涂層如Al2O3和金剛石則傾向于采用CVD涂層技術。Al2O3是一種耐熱和抗氧化很強的涂層，它能夠將刀具體和切削產生的熱量隔離開。通過CVD涂層技術，還可以綜合各種涂層的優(yōu)點，以達到最佳的切削效果，滿足切削加工的需要。例如。TiN具有低摩擦特性，可減少涂層組織的損耗，TiCN可降低后刀面的磨損，TiC涂層硬度較高，Al2O3涂層具有優(yōu)良的隔熱效果等。
涂層硬質合金刀具與硬質合金刀具相比，無論在強度、硬度和耐磨性方面均有了很大提高。車削硬度在HRC45~55的工件，低成本的涂層硬質合金可實現高速車削。近年來，一些廠家應用改進涂層材料等方法，使涂層刀具的性能有了極大的提高。如美、日的一些廠家采用瑞士AlTiN涂層材料和新涂層專利技術生產的涂層刀片，硬度高達HV4500~4900，可在498.56m/min的速度時切削硬度HRC47~58的模具鋼。在車削溫度高達1500~1600°C時仍然硬度不降低、不氧化，刀片壽命為一般涂層刀片的4倍，而成本只有30%，且附著力好。
