日新月异的刀具材料促进刀具技术发展

http://www.mmsonline.com.cn 2008年09月03日

　　切削加工的基本要求是快速而又成本低廉地生产高质量产品。这一要求与实现切削加工的高精度化、高效率化、低成本化紧密相关。近年来，切削加工技术在高速铣削、微细形状切削等领域有了快速发展。随着新型工程材料的开发应用以及零部件的进一步小型化、精密化，刀具制造商正积极开发适用于各种加工用途的高效刀具。
　　　　
　　在以汽车业为中心的制造业设备投资和出口增长的牵引下，对刀具产品的需求日趋增长，刀具制造商纷纷在国内外扩大生产能力。随着全球性成本竞争的不断加剧，用户要求实现高附加值、高效率生产的呼声与日俱增。为适应交货期短、成本低廉的快速生产发展趋势，关键是要利用最小限度的生产设备实现长时间自动运转加工。推进生产现场合理化的有效方法是引入能将多道工序集成在一起的复合切削技术和能够高速、高精度切削包括淬硬钢在内工件材料的高速铣床等设备。
　　　　
　　复合切削、高速硬铣削等先进切削技术是实现以最小限度生产设备高效、快速、柔性（适应不同品种、不同批量的生产）加工零件的生产方式的核心。但是，任何切削方式都离不开选用合适的切削刀具和确定合理的刀具使用技术。近年来，随着机床的高速化、高精度加工技术的进步和难加工材料切削的增多，刀具材料（陶瓷、硬质合金、TiC/TiN基金属陶瓷、涂层硬质合金等）的进展也十分显著。
　　　　
日新月异的刀具材料
　　　　
　　刀具材料必须满足以下条件：硬度高、耐磨损、具有能抵抗切削抗力及振动冲击的高强度、良好的高温红硬性、容易热处理和加工成型等。在刀具材料中，硬质合金的特点是在高温下硬度也很少降低。其中，涂层硬质合金是以碳化钨系硬质合金为基体，在其表面涂覆一层或多层碳化钛（TiC）、氮化钛（TiN）、氧化铝（Al2O3）等薄膜材料。由于涂层材料的耐熔结、耐磨损和耐热性能优于基体，因此能以超过基材的切削速度进行高速切削。此外，由于涂层的摩擦系数小，因此可以延长刀具的使用寿命。
　　　　
　　高速铣削技术的发展要求刀具材料具备良好的的耐磨性、耐热性和强韧性，于是出现了许多在超细颗粒硬质合金基材上涂覆多层复合薄膜以提高切削性能的涂层立铣刀等产品。有的超细颗粒硬质合金材料的平均粒径在1μm以下，使刀具基体的韧性和抗弯强度明显提高。
　　　　
　　复合涂层是将多种涂层材料组合在一起，一层又一层地进行多层薄膜涂覆，以此提高刀具的切削性能。涂层材料除了适合高速切削钢件的碳化钛和氮化钛以外，现在还使用金刚石和立方氮化硼。最近又出现了具有纳米水平微细晶粒涂层的硅基纳米涂层刀具等，可用于高硬度钢的高速切削和软钢的高性能加工。

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