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機械刀具在車削和銑削加工中的應(yīng)用

在車削鋼件材料加工時，對于淬硬鋼的加工，超硬材料刀具能夠在很大程度上實現(xiàn)以車代磨的加工效果。在切削加工過程中，由于其切削深度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磨削，極大程度上提高了以車代磨的工作效率，從而降低了加工制造的成本。需要注意的是，在進行高硬度機械部件加工時，合金刀片，要采取低速或中低速的切削方式，防止超硬材料刀具偏離切割軌道。

   在車削鑄鐵件時，對于發(fā)動機缸蓋的排氣閥座，可以選擇銅、鉬高鉻合金鑄鐵，這種材料的加工一般有車削和銑削2 種工藝。用PCBN 材料所制的刀具加工灰鑄鐵剎車盤時，其切削速度一般在700～2000m/min 適宜。

用PCD 材料制成的刀具銑削鋁合金時， 其速度可達到300～4000m/min；用PCBN 制成的刀具銑削灰鑄鐵時，其速度一般在1000～2000m/min 范圍內(nèi)。目前， 我國加工鋁合金缸蓋的PCD 面銑刀切削速度已達到了4021m/min， 其進給速度為5670mm/min，這種效率是我國20 世紀(jì)90 年代初期引進外國設(shè)備的2 倍。精加工灰鑄鐵缸體的CBN 面銑刀銑削速度也達到了2000m/min，其效率是硬質(zhì)合金面銑刀的10 倍之多。在玻璃深加工中，銑削玻璃的PCD 螺旋內(nèi)排液面銑刀應(yīng)用為廣泛。

目前，生產(chǎn)中所用的機械刀具材料以高速鋼和硬質(zhì)合金居多。碳素工具鋼（如T10A、T12A）、工具鋼（如9SiCr、CrWMn）因耐熱性差，僅用于一些手工或切削速度較低的刀具。高速鋼是一種加入較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。有較高的熱穩(wěn)定性，較高的強度、韌性、硬度和耐磨性；其制造工藝簡單，舟山刀片，容易磨成鋒利的切削刃，可鍛造，這對于一些形狀復(fù)雜的工具，如鉆頭、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等尤為重要，是制造這些刀具的主要材料。高速鋼按用途分為通用型高速鋼和高性能高速鋼；按制造工藝不同分為熔煉高速鋼和粉末高速鋼。

硬質(zhì)合金由難熔金屬化合物（如WC、TiC）和金屬粘結(jié)劑（Co）經(jīng)粉末冶金法制成。

因含有大量熔點高、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好的金屬碳化物，硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和耐熱性都很高。硬度可達HRA89～93，在800～1000 °C還能承擔(dān)切削，耐用度較高速鋼高幾十倍。當(dāng)耐用度相同時，切削速度可提高4～10倍。唯抗彎強度較高速鋼低，沖擊韌性差，圓刀片，切削時不能承受大的振動和沖擊負(fù)荷。碳化物含量較高時，硬度高，但抗彎強度低；粘結(jié)劑含量較高時，抗彎強度高，但硬度低。硬質(zhì)合金以其切削性能優(yōu)良被廣泛用作刀具材料（約占50％）。如大多數(shù)的車刀、端銑刀以至深孔鉆、鉸刀、齒輪刀具等。

超硬材料硬質(zhì)合金刀具的基本概念和發(fā)展概況

從目前的機械加工行業(yè)來看，傳統(tǒng)意義上的超硬刀具材料主要包括天然金剛石、人造金剛石以及立方氮化硼這三種材料。由于天然金剛石數(shù)量較為稀少，難以滿足機械加工行業(yè)的大規(guī)模需求。人造金剛石雖然能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，但是由于成本較高，市場價格昂貴，滾剪機刀片，因此也難以得到廣泛普及應(yīng)用。我國目前應(yīng)用于超硬材料刀具上的主流材料是聚晶立方氮化硼及其復(fù)合材料。超硬材料刀具的早應(yīng)用在上世界五十年代的美國，科學(xué)家通過在實驗高溫高壓狀態(tài)添加凝合劑的方法，制成了數(shù)量較大的氮化硼聚晶塊。隨后的幾十年里，科學(xué)家又先后研制出了金剛石硬質(zhì)合金和氮化硼復(fù)合片，基本上解決了超硬刀具材料的來源問題。我國在超硬刀具材料的相關(guān)方面研究開始于上世紀(jì)七十年代，雖然起步較早，但是由于當(dāng)時各種外界條件的限制， 無論是生產(chǎn)技術(shù)還是廠房設(shè)備條件都相對艱苦，所以研究工作進展緩慢。直到二十世紀(jì)末才真正意義上開始對這方面進行立項研究，目前已經(jīng)取得了較為顯著的成果。

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