常用的刀具種類及具備的相應(yīng)性能

　　三 涂層刀具簡述

　　涂層刀具是近20年出現(xiàn)的一種新型刀具材料，是刀具發(fā)展中的一項(xiàng)重要突破，是解決刀具材料中硬度、耐磨與強(qiáng)度、韌性之間矛盾的一個有效措施。涂層刀具是在一些韌性較好的硬質(zhì)合金或高速鋼刀具基體上，涂覆一層耐磨性高的難熔化金屬化合物而獲得的。常用的涂層材料有TiC、TiN和Al2O3等。本世紀(jì)70年代初首次在硬質(zhì)合金基體上涂覆一層碳化鈦(TiC)后，把普通硬質(zhì)合金的切削速度從80m/min提高到180m/min。1976年又出現(xiàn)了碳化鈦—氧化鋁雙涂層硬質(zhì)合金，把切削速度提高到250m/min。1981年又出現(xiàn)了碳化鈦-氧化鋁-氮化鈷三涂層硬質(zhì)合金，使切削速度提高到300m/min。

　　在高速鋼基體上刀具涂層多為TiN，常用物理氣相沉積法(PVD法)涂覆，一般用于鉆頭、絲錐、銑刀、滾刀等復(fù)雜刀具上，涂層厚度為幾微米，涂層硬度可達(dá)80HRC，相當(dāng)于一般硬質(zhì)合金的硬度，耐用度可提高2—5倍，切削速度可提高20%-40%。

　　硬質(zhì)合金的涂層是在韌性較好的硬質(zhì)合金基體上，涂覆一層幾微米至十幾微米厚的高耐磨、難熔化的金屬化合物，一般采用化學(xué)氣相沉積法(CVD法)。我國株洲硬質(zhì)合金廠生產(chǎn)的涂層硬質(zhì)合金的涂層厚度可達(dá)9µm，表面硬度可達(dá)2500-4200HV。

　　目前各工業(yè)發(fā)達(dá)國家對涂層刀具的研究和推廣使用方面發(fā)展非常迅速。處于領(lǐng)先地位的瑞典，在車削上使用涂層硬質(zhì)合金刀片已占到70%-80%，在銑削方面已達(dá)到50%以上。但是涂層刀具不適宜加工高溫合金、鈦合金及非金屬材料，也不適宜粗加工有夾砂、硬皮的鍛鑄件。

　　四 金剛石刀具

　　金剛石刀具分為天然金剛石和人造金剛石刀具。天然金剛石具有自然界物質(zhì)中最高的硬度和導(dǎo)熱系數(shù)c但由于價格昂貴，加工、焊接都非常困難，除少數(shù)特殊用途外(如手表精密零件、光飾件和首飾雕刻等加工)，很少作為切削工具應(yīng)用在工業(yè)中。隨著高技術(shù)和超精密加工日益發(fā)展。例如微型機(jī)械machine/的微型零件，原子核反應(yīng)堆及其它高技術(shù)領(lǐng)域的各種反射鏡、導(dǎo)彈或火箭中的導(dǎo)航陀螺，計(jì)算機(jī)硬盤芯片、加速器電子槍等超精密零件的加工，單晶大然金剛石能滿足上述要求。近年來開發(fā)了多種化學(xué)機(jī)理研磨金剛石刀具的方法和保護(hù)氣氛釬焊金剛石技術(shù)．使天然金剛石刀具的制造過程變得比較簡易．因此，在超精密鏡面切削的高技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域．天然金剛石起到了重要作用。

　　20世紀(jì)50年代利用高溫高壓技術(shù)人工合成金剛石粉以后，70年代制造出金剛石基的切削刀具即聚晶金剛石(PCD)。PCD晶粒呈無許許序排列狀態(tài)．不具方向性，因而硬度均勻。它有很高的硬度和導(dǎo)熱性，低的熱脹系數(shù)。高的彈性模量和較低的摩擦系數(shù)，刀刃非常鋒利。它可加丁各種有色金屬和極耐磨的高性能非金屬材料，如鋁、銅、鎂及其合金、硬質(zhì)合金、纖維增塑材料、金屬基復(fù)合材料、木材復(fù)合材料等。

　　三種主要金剛石刀具材料——PCD、CVD厚膜和人工合成單晶金剛石各自的性能特點(diǎn)為：PCD焊接性、機(jī)械machine/磨削性和斷裂韌性最高，抗磨損性和刃口質(zhì)量居中，抗腐蝕性最差。CVD厚膜抗腐蝕性最好，機(jī)械machine/磨削性、刃口質(zhì)量和斷裂韌性和抗磨損性居中，可焊接性差，人工合成單晶金剛石刃口質(zhì)量、抗磨損性和抗腐蝕性最好，焊接性、機(jī)械machine/磨削性和斷裂韌性最差。

　　金剛石刀具是目前高速切削(2500~5000m/min)鋁合金較理想的刀具材料，但由于碳對鐵的親和作用，特別是在高溫下，金剛石能與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此它不宜于切削鐵及其合金工件。

　　五 立方氮化硼

　　立方氮化硼(CBN)是純?nèi)斯ず铣傻牟牧稀Ｋ?0世紀(jì)50年代末用制造金剛石相似的方法合成的第二種超硬材料——CBN微粉。由于CBN的燒結(jié)性能很差，直至70年代才制成立方氮化硼結(jié)塊(聚晶立方氮化硼PCBN)，它是由CBN微粉與少量粘結(jié)相(Co、Ni或TiN、TiC或Al2O3)在高溫高壓下燒結(jié)而成。CBN是氮化硼的致密相，有很高的硬度(僅次于金剛石)和耐熱性(1300、1500度)，優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定件(遠(yuǎn)優(yōu)于金剛石)和導(dǎo)熱性，低的摩擦系數(shù)。PCBN與Fe族元素親和性很低，所以它是高速切削黑色金屬較理想的刀具材料。