自動銑鏜床展望：我國金屬刀具材料的未來發(fā)展方向沈陽機(jī)

編者按：自20世紀(jì)60年代末第一代CVD氣相沉積TiC硬質(zhì)合金刀片問世以來，可實(shí)現(xiàn)鉆孔、浮動攻絲、銑面等多項(xiàng)循環(huán)加工，涂層技術(shù)對硬質(zhì)合金刀具的發(fā)展起了巨大的促進(jìn)作用。20世紀(jì)80年代初PVD氣相沉積TiN在高速鋼刀具上成功應(yīng)用，大大減少勞動強(qiáng)度，被譽(yù)為高速鋼刀具性能的一場。從此，提高了產(chǎn)品的精度。自動定位、自動診斷、自動報(bào)警等一系列既簡單又實(shí)用的獨(dú)特優(yōu)勢，涂層技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，可極大地降低用工成本。該銑鏜床作為一款高性能機(jī)床，涂層工藝越來越成熟，可廣泛應(yīng)用于能源、交通、重型、石化機(jī)械等重點(diǎn)領(lǐng)域。 ，涂層刀具應(yīng)用范圍越來越廣泛。

　　近代刀具材料從碳素工具鋼、高速鋼發(fā)展到今日的硬質(zhì)合金、陶瓷刀具和超硬材料，使切削速度從每分鐘幾m躍至km水平。要實(shí)現(xiàn)高效合理地切削，必須有與之相適應(yīng)的刀具材料，在影響金屬切削發(fā)展的諸因素中，刀具材料起著決定的作用。
　　
　　一、高速鋼材料的發(fā)展
　　
　　高速鋼從1900年問世以來，一直處在刀具材料的主導(dǎo)地位，到了90年代，無論從品種規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量諸方面，都發(fā)了巨大變化。目前，高速鋼分為4大體系：

　　1、普通高速鋼（HSS）

　　普通高速鋼量大面廣，主要以W6Mo5Cr4V2(M2)為代表，產(chǎn)量和用量占高速鋼總量的60%以上。

　　2、低合金高速鋼（DH）

　　實(shí)踐證明，DH性能優(yōu)良，價(jià)格低廉，工藝性能好，有廣闊的應(yīng)用前景。

　　3、高性能高速鋼（HSS-E）

　　70年代后我國相繼了M2Al、W12RE、B201、V3N、W9Al、W9Co5、W5Co3等多種牌號的HSS-E，但由于脆性大或難磨削，阻礙其發(fā)展，真正走向工業(yè)性生產(chǎn)的只有M2Al一個牌號?？傮w來看，超硬高速鋼的韌性問題還沒有完滿解決。事實(shí)上，超硬高速鋼不必追求超硬度，刀具壽命從來不以硬度為衡量標(biāo)志，高硬度不一定高壽命，硬度和韌性一直是刀具材料的一對矛盾，如何解決好，似乎是永恒的課題。

　　4、粉末高速鋼

　　粉末高速鋼自70年代問世以來，由于比冶煉高速鋼的硬度和韌性都優(yōu)越，所以發(fā)展較快。
　　
　　二、硬質(zhì)合金的發(fā)展
　　
　　近幾年來，在改善涂層的韌性，涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，提高涂層的耐磨性等方面都有顯著的進(jìn)展，擴(kuò)大了涂層刀具在粗加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，未來刀具材料世界，很可能是硬質(zhì)合金的天下。
　　
　　三、陶瓷刀具材料的發(fā)展
　　
　　陶瓷刀具是五六十年代出現(xiàn)的，由于種種原因發(fā)展比較緩慢，到了80年代由于微粉技術(shù)、熱等靜壓技術(shù)、氣體加壓等技術(shù)的發(fā)展，了氮化硅陶瓷和晶須增強(qiáng)陶瓷及涂層氮化硅材料，改善了陶瓷的脆性和抗熱振能力，也提高了耐磨性和韌性，擴(kuò)大了陶瓷刀具在鑄鐵、淬火鋼等材料的加工范圍。

四、金屬陶瓷刀具材料的發(fā)展
　　
　　金屬陶瓷不僅可以制造車削、銑削刀具，還可以制造立銑刀、鉆頭以及齒輪滾刀等復(fù)雜刀具，它使得高速精加工領(lǐng)域和淬火鋼等難加工材料方面的切削速度和切削效率大大提高。
　　
　　五、立方氮化硼（CBN）和多晶復(fù)合金鋼石（PCD）刀具材料的發(fā)展
　　
　　CBN是一種新型的刀具材料，適用于加工68HRC以下的鋼鐵件和各種噴涂堆焊材料，完全可以實(shí)現(xiàn)以車代磨；修復(fù)模具時可略去退火淬火工序；對灰鑄鐵可進(jìn)行高速切削，獲得高效率高質(zhì)量。國內(nèi)不少單位可供商品，前景一片光明。

　　PCD刀具在汽車工業(yè)里加工硅合金和鎂合金，其切削速度可達(dá)2500-3000m/min，而且刀具的壽命長達(dá)一年。到了90年代，金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具問世，替代了分PCD刀具。

　　關(guān)于PCD刀具的發(fā)展前景，有人預(yù)測，如果改善其高溫穩(wěn)定性，將來有可能用于加工鋼鐵。CBN、PCD等超硬材料的發(fā)展，其意義不僅在于提高加工效率，而且推動以車代磨的發(fā)展，高效的精加工新工藝。
　　
　　六、涂層刀具的發(fā)展
　　
　　涂層技術(shù)的出現(xiàn)為刀具材料的改進(jìn)和提高開辟一條嶄新的道路，是刀具材料的一次，是刀具發(fā)展史上的一座豐碑。涂層技術(shù)的發(fā)展已從當(dāng)初單一的TiC、TiN涂層，經(jīng)歷了TiC、TiN、AL2O3復(fù)合涂層和TiCN、TiAlN等多元復(fù)合涂層的發(fā)展階段，使涂層的性能有了重大的改進(jìn)，使用范圍不斷擴(kuò)大。

　　在各種刀具材料的發(fā)展中，涂層硬質(zhì)合金和硬質(zhì)合金將起著主導(dǎo)作用；HSS將萎縮，HSS-E發(fā)展將受到扼制，粉末高速鋼、DH將有長足的進(jìn)步；陶瓷刀具、CBN、PCD等超硬材料將增大應(yīng)用比例，擴(kuò)大各自的應(yīng)用領(lǐng)域。這樣將形成各種材料既有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范圍，既互相發(fā)展、互相競爭，又相互配合有所取代補(bǔ)充的整體格。

　　后記：制造業(yè)的發(fā)展離不開切削刀具，現(xiàn)代切削刀具已經(jīng)成為提升制造業(yè)技術(shù)水平的關(guān)鍵因素之一。切削加工的要求日趨提高，高速、高精度、高效、智能和環(huán)保成為切削加工的追求目標(biāo)，切削加工中的個性化特點(diǎn)日見顯現(xiàn)。不斷提高的切削加工要求，被加工材料的能級以及減少切削加工對環(huán)境污染等今后將繼續(xù)推動現(xiàn)代切削刀具材料向更高的方向發(fā)展。
來源：慧聰表面處理網(wǎng)

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