近年來(lái),微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息工程材料工程等高新技術(shù)推動(dòng)下,傳統(tǒng)制造技術(shù)得到了飛速發(fā)展,迅速發(fā)展成為一門新興制造技術(shù)——數(shù)字化制造技術(shù)。對(duì)比傳統(tǒng)制造技術(shù),其重要特征就數(shù)控加工技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,這一發(fā)展原動(dòng)力來(lái)自于制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品制造效率強(qiáng)烈追求。這一背景下,以制造業(yè)為主要服務(wù)對(duì)象刀具制造及應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速。大量高速、高效、柔性、復(fù)合、環(huán)保數(shù)控加工刀具及應(yīng)用新技術(shù)不斷涌現(xiàn),使傳統(tǒng)切削加工技術(shù)發(fā)生了根本變化。如今,硬切削、干式切削、高速高效加工已成為現(xiàn)代切削技術(shù)重要標(biāo)志,并帶動(dòng)著切削加工技術(shù)水平全面提高,已成為數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)。刀具產(chǎn)品已發(fā)展成為高附加值、高科技含量產(chǎn)品,包含著當(dāng)代材料、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)、微電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域最新成果。
一、刀具材料進(jìn)展
當(dāng)前,刀具材料進(jìn)展主要特點(diǎn):一方面硬質(zhì)合金取代高速鋼成為主要刀具材料;另一方面超硬刀具材料使用比重大幅增加。
硬質(zhì)合金基體方面
硬質(zhì)合金新牌號(hào)開發(fā)越來(lái)越具有很強(qiáng)針對(duì)性,如美國(guó)Kennametal公司僅針對(duì)不同被加工材料車削加工牌號(hào)就有:加工鋼材KC9110、加工不銹鋼KC9225、加工鑄鐵KY1310、加工耐熱合金KC5410、加工淬硬材料KC5510、加工非鐵材料KY1615,新牌號(hào)比原牌號(hào)平均可提高切削效率15%~20%。山高公司推出加工鑄鐵TK1000、TK2000新牌號(hào),可提高切削速度20%~30%,而該公司為加工鋼件開發(fā)TP3000重切削、斷續(xù)切削、大進(jìn)給應(yīng)用則有很好可靠性。
鑄鐵不銹鋼目前兩種應(yīng)用較多工件材料,然而兩者可加工性有很大差異,很多公司都開發(fā)出了加工這兩種材料專用牌號(hào)。如株洲鉆石切削刀具股份有限公司開發(fā)黑金剛刀片系列,專門加工鑄鐵硬質(zhì)合金刀片,包括可干式高速加工灰鑄鐵YBD052、可高速加工球墨鑄鐵YBD102、可用于高速或銑削YBD152及適用低速濕式銑削或斷續(xù)條件下車削YBD252等牌號(hào)。這些新牌號(hào)比原有牌號(hào)可提高切削速度30%~40%,使用壽命可提高將近40%~50%。加工不銹鋼方面,瑞典Sandvik公司車削奧氏體不銹鋼GC2015具有梯度區(qū)抗塑性變形改進(jìn)熱硬性基體,加上專為此牌號(hào)而設(shè)計(jì)TiN-TiN/Al2O3(多層)-TiCN涂層,并對(duì)涂層表面進(jìn)行平滑處理,提高了抗磨料磨損、抗剝落、抗積屑瘤能力。而韓國(guó)KORLOY公司PC9530為銑削不銹鋼牌號(hào),采用超細(xì)顆粒基體PVD涂層。
新牌號(hào)開發(fā)重視基體涂層優(yōu)化組合
對(duì)于適合高速加工牌號(hào),其基體應(yīng)有較高抗塑性變形能力富鈷表層及抗月牙磨損涂層;對(duì)于適合斷續(xù)切削牌號(hào),基體涂層都要有較好韌性。Sandvik公司車削鑄鐵專用牌號(hào)GC3205、GC3210、GC3215為CVD涂層硬質(zhì)合金,分別用于灰鑄鐵高速加工、球墨鑄鐵高速加工、各種鑄鐵低速斷續(xù)切削加工,這三種牌號(hào)分別采用不同硬質(zhì)合金基體不同厚度Al2O3、MT-TiCN涂層。日本三菱綜合材料公司開發(fā)車削鑄鐵用UC5105、UC5115硬質(zhì)合金CVD涂層牌號(hào),前者用于灰鑄鐵或球墨鑄鐵高速連續(xù)切削,采用高硬度基體,后者用于球墨鑄鐵不穩(wěn)定條件加工,采用強(qiáng)韌基體;兩者均涂覆微粒Al2O3微粒且纖維狀TiCN厚膜。藍(lán)幟集團(tuán)BOEHLERIT公司車削鑄鐵牌號(hào)CasttecLC620H采用強(qiáng)韌基體,可用于斷續(xù)切削,而Al2O3表面涂層可減小月牙洼磨損,下面還有一層互鎖間層提高結(jié)合強(qiáng)度,能以400m/min高速加工灰鑄鐵。