技术

　　随着数控机床加工心等高效设备应用日渐普及，航空航天、汽车、高速列车、风电、电子、能源、模具等装备制造业空前发展推动下，切削加工已迈入了一个以高速、高效环保为标志高速加工发展新时期—现代切削技术阶段。

　　高速切削、干切削硬切削作为当前切削技术重要发展趋向，其重要地位角色日益凸显。对这些先进切削技术应用，不仅令加工效率成倍提高，亦着实推动了产品开发工艺创新进程。例如，精密模具硬质材料型腔，采用高转速、小进给量小吃深加工，既可获得很高表面质量，又能够省却磨削、EDM手工抛光或减少相应工序时间，从而缩短生产工艺流程，提高生产率。

　　过去一些企业制作复杂模具时，基本上都需要3~4个月才能交付使用，而现采用高速切削加工後，半个月便可完成。据调查，一般工模具，有60%机加工量可用高速加工工艺来实现。

　　高速加工时，不但要求刀具可靠性高、切削性能好、能稳定地断屑卷屑、还要能达成高精度，并能实现快换或自动更换等。因此，对刀具材料、刀具结构、以及刀具装夹都提出了更高要求。

　　对刀具材料要求

　　高速加工刀具最突出要求，既要有高硬度高温硬度，又要有足够断裂韧性。为此，须选用细晶粒硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、聚晶金刚石（PCD）聚晶立方氮化硼（PCBN）等刀具材料—它们各有特点，适应工件材料切削速度范围也都不同。例如，高速加工铝、镁、铜等有色金属件，主要采用PCDCVD金刚石膜涂层刀具。高速加工铸件、淬硬钢（50~67HRC）冷硬铸铁主要用陶瓷刀具PCBN刀具。

　　上海大众汽车有限公司采用Seco刀具(上海)公司生产立方氮化硼CBN300刀片面铣刀，柔性生产线上高速铣削发动机缸体平面(铸件)，切削速度高达1600m/min，进给速度5000mm/min。用PCD刀具加工铝合金切削速度一般为3000-4000m/min，最高更可达7500m/min。而用陶瓷PCBN刀具加工淬硬钢冷硬铸铁时切削速度已达200m/min。

　　1. 硬质合金已迈入细晶粒超细晶粒阶段

　　涂层硬质合金刀具（如TiN、TiC、TiCN、TiAlN等）虽其加工工件材料范围广，但抗氧化温度一般不高，所以通常只宜400-500m/min切削速度范围内加工钢铁件。对於Inconel 718高温镍基合金可使用陶瓷PCBN刀具。据报道，加拿大学者用SiC晶须增韧陶瓷铣削Inconel 718合金，推荐最佳切削条件为：切削速度700m/min，吃深为1-2mm，每齿进给量为0.1-0.18mm/z。

　　目前，硬质合金已进入细晶粒(1-0.5μm)超细晶粒(<0.5μm)发展阶段，过去细晶粒多用於K类(WC+Co)硬质合金，近几年来P类(WC+TiC+Co)M类(WC+TiC+TaC或NbC+Co)硬质合金也向晶粒细化方向发展。

　　以往，为提高硬质合金韧性，通常增加钴(Co)含量，由此带来硬度降低如今可以通过细化晶粒得到补偿，并使硬质合金抗弯强度提高到4.3GPa，已达到并超过普通高速钢(HSS)抗弯强度，改变了人们普遍认为P类硬质合金适於切钢、而K类硬质合金只适於加工铸铁铝等有色金属选材格局。

　　采用WC基超细晶粒K类硬质合金，同样可加工各种钢料。细晶粒硬质合金另一个优点刀具刃口锋利，尤其适於高速切削粘而韧工件材料。以日本不二越公司开发AQUA麻花钻为例，其用细晶粒硬质合金制造，并涂覆耐热、耐摩擦润滑涂层，高速湿式加工结构钢合金钢（SCM）时，切削速度200m/min，进给速度1600mm/min，加工效率提高了2.5倍，刀具寿命提高2倍；干式钻孔时，切削速度150m/min，进给速度1200mm/min。

　　2. 涂层提升到开发厚膜、复合多元涂层新阶段

　　现如今，涂层已进入到开发厚膜、复合多元涂层新阶段，新开发TiCN、TiAlN多元超薄、超多层涂层(有超薄膜涂层数可多达2000层，每层厚约1nm)与TiC、TiN、Al2O3等涂层复合，加上新型抗塑性变形基体，改善涂层韧性、涂层与基体结合强度、提高涂层耐磨性方面有了重大进展，全面提高了硬质合金性能。

　　涂层刀具已成为现代切削刀具标志，刀具使用比例达到60%。涂层硬质合金刀具产品现已呈现品牌化、多样化通用化趋向。例如，德国施耐尔（Schnell）公司用纳米技术推出一种超长寿命LL涂层立铣刀，用其加工零件硬度超过70HRC淬硬模具钢材时，刀具寿命可延长2-3倍。

　　瑞典Sandvik公司新推出3种涂层刀片（GC4225、GC4240、GC1030）具有较广通用性，GC4225（突破一号）作为GC4025（P25）牌号升级产品，用其加工汽车曲轴钢锻件时，相同切削条件下刀具寿命为每个切削刃可加工41个零件，而GC4025每个切削刃能加工零件数目为14个。

　　山高（Seco）Jabro全新推出整体硬质合金通用加工铣刀Solid2 系列刀具不仅采用了新材质，更导入新涂层，可适用加工温度由普通刀具800摄氏度提高到了现有1100摄氏度，显着提高了加工效率刀具寿命。同时，Solid2 系列均采用了刃口钝化处理径向全周铲背处理技术，使得刀具涂层与材质结合更加完美，刀具可重磨次数也大幅提高。