儀器校準(zhǔn)中超硬刀具材料及其選用

儀器校準(zhǔn)超硬刀具（硬度一般都用洛氏HRA表示）采用的材料及其刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)是實(shí)現(xiàn)硬車削的基本要素，因此，如何選擇超硬刀具材料，設(shè)計(jì)出合理的刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)對(duì)穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)硬車削是十分重要的。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種高硬度的工程材料越來越多地被采用，而傳統(tǒng)的車削技術(shù)難以勝任或根本無法實(shí)現(xiàn)對(duì)某些高硬度材料的加工。涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、PCBN等超硬刀具材料因其具有很高的高溫硬度、耐磨性和熱化學(xué)穩(wěn)定性，這為高硬度材料的切削加工提供了基本的前提條件，并在生產(chǎn)中取得了明顯效益。 

在韌性較好的硬質(zhì)合金刀具上涂覆1層或多層耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和Al3O2等，涂層的厚度為2~18μm，涂層通常具有比刀具基體和工件材料低得多的熱傳導(dǎo)系數(shù)，減弱了刀具基體的熱作用；另一方面能有效地改善切削過程的摩擦和粘附作用，降低切削熱的生成。 

涂層按生成方法可分為物理氣相沉積(PVD)與化學(xué)氣相沉積(CVD)2種。PVD涂層(2~6μm)主要包括TiN、TiCN、TiAlN等，其成分還在不斷地增加，如TiZrN。TiN和TiC涂層的高壓力分別可達(dá)到3580MPa和3775MPa，TiAlN涂層因缺乏可靠的彈性模量數(shù)據(jù)而得不到準(zhǔn)確的壓應(yīng)力值，高速切削實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明TiAlN性能好。

盡管PVD涂層顯示出很多優(yōu)點(diǎn)，但一些涂層如Al2O3和金剛石則傾向于采用CVD涂層技術(shù)。Al2O3是一種耐熱和抗氧化很強(qiáng)的涂層，它能夠?qū)⒌毒唧w和切削產(chǎn)生的熱量隔離開。通過CVD涂層技術(shù)，還可以綜合各種涂層的優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到佳的切削效果，滿足切削加工的需要。例如。TiN具有低摩擦特性，可減少涂層組織的損耗，TiCN可降低后刀面的磨損，TiC涂層硬度較高，Al2O3涂層具有優(yōu)良的隔熱效果等。 

涂層硬質(zhì)合金刀具與硬質(zhì)合金刀具相比，無論在強(qiáng)度、硬度和耐磨性方面均有了很大提高。車削硬度在HRC45~55的工件，低成本的涂層硬質(zhì)合金可實(shí)現(xiàn)高速車削。近年來，一些廠家應(yīng)用改進(jìn)涂層材料等方法，使涂層刀具的性能有了極大的提高。如美、日的一些廠家采用瑞士AlTiN涂層材料和新涂層專利技術(shù)生產(chǎn)的涂層刀片，維氏硬度值高達(dá)HV4500~4900，可在498.56m/min的速度時(shí)切削洛氏硬度HRC47~58的模具鋼。在車削溫度高達(dá)1500~1600°C時(shí)仍然硬度不降低、不氧化，刀片壽命為一般涂層刀片的4倍，而成本只有30%，且附著力好。 

經(jīng)過多年的研究和探索，我國(guó)在超硬刀具方面取得了很大的進(jìn)展，但是，超硬刀具在生產(chǎn)中的應(yīng)用還不廣泛。原因主要有以下幾個(gè)方面：生產(chǎn)企業(yè)、操作者對(duì)采用超硬刀具進(jìn)行硬車削的效果了解不夠，普遍認(rèn)為硬材料只能磨削；認(rèn)為刀具成本太高。硬車削初的刀具成本比普通硬質(zhì)合金刀具高(如PCBN比普通硬質(zhì)合金貴十多倍)，但其分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的成本比磨削還低，且?guī)淼男б姹绕胀ㄓ操|(zhì)合金要好得多；對(duì)超硬刀具加工機(jī)理研究不夠；超硬刀具加工的規(guī)范不足以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。 

因此，除了對(duì)超硬刀具加工機(jī)理進(jìn)行深入研究外，還必須加強(qiáng)超硬刀具加工知識(shí)的培訓(xùn)、成功經(jīng)驗(yàn)演示及嚴(yán)格操作規(guī)范，使這種高效、潔凈的加工方法更多地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。