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技術論壇
高速切削刀具的發展情況
金剛石刀具材料。金剛石刀具具有硬度高、抗壓強度高、導熱性及耐磨性好等特性,可在高速切削中獲得很高的加工精度和加工效率。金剛石刀具分爲天然金剛石和人造金剛石刀具。然而,由于天然金剛石價格昂貴,加工焊接非常困難,除少數特殊用途外,很少作爲切削工具應用在工業中。近年來開發了多種化學機理研磨金剛石刀具的方法和保護氣釺焊金剛石技術,使天然金剛石刀具的制造過程變得比較簡單,因此在超精密鏡面切削的高技術應用領域,天然金剛石起到了重要作用。
  立方氮化硼刀具材料。立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料,是20世纪50年代末用制造金刚石相似的方法合成的第二种超材料——CBN 微粉。立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料。虽然CBN的硬度低于金刚石,但其氧化温度高达1360℃ ,且与铁磁类材料具有较低的亲和性。因此,虽然目前CBN还是以烧结体形式进行制备,但仍是适合钢类材料切削,具有高耐磨性的优良刀具材料。CBN具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等优异性能,因此特别适合加工高硬度、高韧性的难加工金属材料。PCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料,也是国内外公认的用于硬态切削,高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料。PCBN刀具主要用于加工淬硬钢、铸铁、高温合金以及表面喷涂材料等。国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料。PCBN刀具已为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具。
陶瓷刀具。與硬質合金相比,陶瓷材料具有更高的硬度、紅硬性和耐磨性。因此,加工鋼材時,陶瓷刀具的耐用度爲硬質合金刀具的10~20倍,其紅硬性比硬質合金高2~6倍,且化學穩定性、抗氧化能力等均優于硬質合金。陶瓷刀具材料的強度低、韌性差,制約了它的應用推廣,而超微粉技術的發展和納米複合材料的研究爲其發展增添了新的活力。陶瓷刀具是最有發展潛力的高速切削刀具,在生産中有美好的應用前景,目前已引起世界各國的重視。在德國約70%加工鑄件的工序是用陶瓷刀具完成的,而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具總量的8%~l0%。
  涂层刀具。涂层材料的发展,已由最初的单一TiN涂层、TiC涂层,经历了TiC-112o3-TiN 复合涂层和TiCN、TiA1N等多元复合涂层的发展阶段,现在最新发展了TiN/NbN、TiN/CN,等多元复合薄膜材料,使刀具涂层的性能有了很大提高。硬质涂层材料中,工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。(氮)化钛基硬质合金(金属陶瓷)金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同,主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、Mo等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金而低于陶瓷材料,横向断裂强度大于陶瓷材料而小于硬质合金,化学稳定性和抗氧化性好,耐剥离磨损,耐氧化和扩散,具有较低的粘结倾向和较高的刀刃强度。

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