新材料促進(jìn)刀具技術(shù)發(fā)展
2008-06-11 17:06:49
切削加工的基本要求是快速而又成本低廉地生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品。這一要求與實(shí)現(xiàn)切削加工的高精度化、高效率化、低成本化緊密相關(guān)。近年來，切削加工技術(shù)在高速銑削、微細(xì)形狀切削等領(lǐng)域有了快速發(fā)展。隨著新型工程材料的開發(fā)應(yīng)用以及零部件的進(jìn)一步小型化、精密化，刀具制造商正積極開發(fā)適用于各種加工用途的高效刀具。
在以汽車業(yè)為中心的制造業(yè)設(shè)備投資和出口增長的牽引下，對刀具產(chǎn)品的需求日趨增長，刀具制造商紛紛在國內(nèi)外擴(kuò)大生產(chǎn)能力。隨著全球性成本競爭的不斷加劇，用戶要求實(shí)現(xiàn)高附加值、高效率生產(chǎn)的呼聲與日俱增。為適應(yīng)交貨期短、成本低廉的快速生產(chǎn)發(fā)展趨勢，關(guān)鍵是要利用最小限度的生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)長時間自動運(yùn)轉(zhuǎn)加工。推進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場合理化的有效方法是引入能將多道工序集成在一起的復(fù)合切削技術(shù)和能夠高速、高精度切削包括淬硬鋼在內(nèi)工件材料的高速銑床等設(shè)備。
復(fù)合切削、高速硬銑削等先進(jìn)切削技術(shù)是實(shí)現(xiàn)以最小限度生產(chǎn)設(shè)備高效、快速、柔性（適應(yīng)不同品種、不同批量的生產(chǎn)）加工零件的生產(chǎn)方式的核心。但是，任何切削方式都離不開選用合適的切削刀具和確定合理的刀具使用技術(shù)。近年來，隨著機(jī)床的高速化、高精度加工技術(shù)的進(jìn)步和難加工材料切削的增多，刀具材料（陶瓷、硬質(zhì)合金、TiC/TiN基金屬陶瓷、涂層硬質(zhì)合金等）的進(jìn)展也十分顯著。
日新月異的刀具材料
刀具材料必須滿足以下條件：硬度高、耐磨損、具有能抵抗切削抗力及振動沖擊的高強(qiáng)度、良好的高溫紅硬性、容易熱處理和加工成型等。在刀具材料中，硬質(zhì)合金的特點(diǎn)是在高溫下硬度也很少降低。其中，涂層硬質(zhì)合金是以碳化鎢系硬質(zhì)合金為基體，在其表面涂覆一層或多層碳化鈦（TiC）、氮化鈦（TiN）、氧化鋁（Al2O3）等薄膜材料。由于涂層材料的耐熔結(jié)、耐磨損和耐熱性能優(yōu)于基體，因此能以超過基材的切削速度進(jìn)行高速切削。此外，由于涂層的摩擦系數(shù)小，因此可以延長刀具的使用壽命。
高速銑削技術(shù)的發(fā)展要求刀具材料具備良好的的耐磨性、耐熱性和強(qiáng)韌性，于是出現(xiàn)了許多在超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金基材上涂覆多層復(fù)合薄膜以提高切削性能的涂層立銑刀等產(chǎn)品。有的超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金材料的平均粒徑在1μm以下，使刀具基體的韌性和抗彎強(qiáng)度明顯提高。
復(fù)合涂層是將多種涂層材料組合在一起，一層又一層地進(jìn)行多層薄膜涂覆，以此提高刀具的切削性能。涂層材料除了適合高速切削鋼件的碳化鈦和氮化鈦以外，現(xiàn)在還使用金剛石和立方氮化硼。最近又出現(xiàn)了具有納米水平微細(xì)晶粒涂層的硅基納米涂層刀具等，可用于高硬度鋼的高速切削和軟鋼的高性能加工。
