1 刀具材料的進展
    在當今制造業(yè)快速發(fā)展中，切削加工起著十分重要的作用。制造經(jīng)濟學(xué)認為：通過提高切削加工的效率，降低制造成本中固定費用的比例，從而較大程度地降低零件制造的總成本，是提高企業(yè)市場競爭力的有效途徑。 
    刀具材料的性能是提高刀具切削效率的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。本屆展覽會所展示的刀具材料進展的特點是，開發(fā)刀具材料的新牌號，使之更加適應(yīng)被加工的材料和切削的條件，從而達到提高切削效率的目 的。 
    首先，新牌號的開發(fā)有很強的針對性，面對復(fù)雜的多樣化的應(yīng)用場合和加工條件，刀具制造商采取“對癥下藥”的做法，取得顯著效果。如肯納公司僅就車削加工新推出可加工不同材料的牌號就有：加工鋼材的KC9110、加工不銹鋼的KC9225、加工鑄鐵的KY1310、加工耐熱合金的KC5410、加工淬硬材料的KC5510、加工非鐵材料的KY1615。新牌號比老牌號平均可提高切削效率15%~20%。山高公司推出的加工鑄鐵的TK1000、TK2000新牌號，比兩年前推出的TX100、TX150可提高切削速度20%~30%；該公司為加工鋼件開發(fā)的TP3000在重切削、斷續(xù)切削、大進給的應(yīng)用中有很好的可靠性。

    鑄鐵和不銹鋼是目前兩種應(yīng)用較多的材料，提高這兩種材料的加工效率具有普遍的意義，然而兩者的加工性有很大的差異，有很多公司展出了加工這兩種材料的專用牌號。如株洲鉆石切削刀具股份有限公司展出的黑金剛刀片系列(圖1)，是專門加工鑄鐵的硬質(zhì)合金刀片，覆蓋了各種應(yīng)用場合，包括可干式高速加工灰鑄鐵的YBD052、可高速加工球墨鑄鐵的YBD102、可用于中高速或銑削的YBD152及適用中低速濕式銑削或斷續(xù)條件下車削的YBD252等牌號。試驗數(shù)據(jù)表明，這些新牌號比現(xiàn)有的牌號可提高切削速度30%~40%，使用壽命可提高將近40%~50%；該公司的YC30T、YC40T是專門加工不銹鋼的牌號，前者可用250m/min的高速加工1Cr18Ni9Ti，而后者可大進給大切深加工不銹鋼，提高加工效率，降低加工成本30%。 
    其次，在新牌號的開發(fā)中重視基體和涂層的優(yōu)化組合，只有這樣才能更好地實現(xiàn)適應(yīng)性開發(fā)的目的。對于高速加工的牌號，其基體應(yīng)有較高抗塑性變形的能力和富鈷的表層及抗月牙磨損的涂層；對用于有沖擊的斷續(xù)切削牌號，基體和涂層都要有較好的韌性。山特維克公司車削鑄鐵的專用牌號GC3205、GC3210、GC3215，為CVD涂層硬質(zhì)合金，分別用于灰鑄鐵的高速加工、球墨鑄鐵的高速加工、各種鑄鐵的中低速斷續(xù)切削加工，這三種牌號分別采用不同的硬質(zhì)合金基體和不同厚度的Al2O3、MT-TiCN涂層(圖2)。日本三菱綜合材料公司車削鑄鐵用的UC5105、UC5115硬質(zhì)合金CVD涂層牌號，前者用于灰鑄鐵或球墨鑄鐵的高速連續(xù)切削，采用高硬度的基體，后者用于球墨鑄鐵的不穩(wěn)定條件加工，采用強韌的基體；兩者均涂覆微粒Al2O3和微粒且纖維狀的TiCN厚膜。藍幟集團BOEHLERIT公司的車削鑄鐵牌號Casttec LC620H采用強韌基體，可用于斷續(xù)切削，而Al2O3的表面涂層可減小月牙洼磨損，下面還有一層互鎖的中間層提高結(jié)合強度，能以400m/min高速加工灰鑄鐵。 
    在加工不銹鋼方面，山特維克公司車削奧氏體不銹鋼的GC2015是具有梯度區(qū)的抗塑性變形和改進熱硬性的基體，加上專為此牌號而設(shè)計的TiN-TiN/ Al2O3 (多層)-TiCN涂層，并對涂層表面進行平滑處理，提高了抗磨料磨損、抗剝落、抗積屑瘤的能力。而韓國KORLOY公司的PC9530為銑削不銹鋼的牌號，采用超細顆粒的基體和PDV涂層。 
涂層對新牌號開發(fā)的作用還體現(xiàn)在開發(fā)陶瓷、金屬陶瓷和PCBN的新牌號方面，這類材料通過適當犧牲基體的硬度來提高韌性，然后再涂覆耐磨涂層找回耐磨性，獲得韌而耐磨的綜合性能，成為新的牌號，擴大應(yīng)用領(lǐng)域，如TaeguTec公司的PV3010為金屬陶瓷基體的PVD TiAlN涂層牌號。又如肯納公司的KY315為PVD的TiN/TiCN/TiN涂層金屬陶瓷刀片，擴大了加工范圍，刀具壽命長，加工表面質(zhì)量好。 
    第三，新牌號的開發(fā)通常還包括相應(yīng)的槽形和幾何參數(shù)的改進，以更好適應(yīng)被加工材料的特性及不同工序?qū)�斷屑的要求，并起到降低切削力、減小振動等作用，使切削更加輕快高效。圖3是三菱綜合材料公司為加工鋼材開發(fā)的四種UE系列硬質(zhì)合金刀片牌號所對應(yīng)的四種槽形。據(jù)CemeCon公司介紹，該公司與瑞士Fraise公司合作，專門根據(jù)Fraise公司銑刀的材料、幾何角度、應(yīng)用場合開發(fā)相應(yīng)的涂層，保證三者*佳的組合，取得了很好的效果。 
    從展覽會所展示的新牌號開發(fā)的強勁勢頭，顯現(xiàn)出一些具有材料、涂層等開發(fā)能力的大型刀具制造商在新產(chǎn)品開發(fā)上的明顯優(yōu)勢，它們利用在刀具材料和涂層研發(fā)上的綜合實力，不斷研發(fā)新的制造工藝技術(shù)，改進現(xiàn)有的牌號，提高切削加工的效率，*著切削技術(shù)的進步，也在市場競爭中處于有利的地位。事實說明，在當今硬質(zhì)合金成為主要刀具材料，與各種刀具材料全面進步的態(tài)勢中，刀具材料和涂層是一個刀具企業(yè)*核心的技術(shù)，不具備這個核心技術(shù)的刀具企業(yè)很難做強做大。一些大公司所以能經(jīng)久不衰，韓國的TaeguTec、KORLOY、DINE所以能迅速崛起和它們具備這項核心技術(shù)有著密切的關(guān)系。 
    類似的情形也發(fā)生在高速鋼刀具領(lǐng)域，參展的DORMER公司的高速鋼銑刀，采用了與高速鋼制造商合作開發(fā)的新一代粉末冶金鈷高速鋼(HSCO-XP)。這種高速鋼與一般方法制造的粉末冶金高速鋼比較，在冶煉過程中去除了90%以上的雜質(zhì)(圖4)，強度提高了20%，從而顯著減少了刀具的崩刃，提高了刀具的可靠性，減少停機時間。該公司還與高等學(xué)校合作開發(fā)了專用于銑削的Super R涂層，是一種復(fù)合涂層，底層為TiN，上面是多層涂層，有很好的物理、機械綜合性能(硬度2800~3000Hv、結(jié)合強度50~70N、耐氧化溫度450~500℃、摩擦系數(shù)0.3~0.4)。

    2 刀具涂層的多樣化和系列化
    在現(xiàn)代切削技術(shù)的發(fā)展中，涂層技術(shù)的貢獻及其對提高切削效率的作用越來越突現(xiàn)，受到刀具制造商和刀具用戶的高度關(guān)注，應(yīng)用面不斷擴大。據(jù)肯納公司的專家介紹，該公司涂層刀具的比例達85%。在本屆展覽會上既可看到專業(yè)涂層公司為開發(fā)新的PVD涂層技術(shù)和裝備所取得的進展，也可看到刀具制造商在應(yīng)用涂層技術(shù)開發(fā)新的涂層牌號方面所取得的成績。在采訪中，CemeCon公司的專家介紹了該公司CC800/9涂層設(shè)備(圖5)有很好的柔性，從涂覆簡單的TiN 到Supernitride的系列涂層和氧化物涂層，多達30種高性能涂層，用戶可根據(jù)所需要的特定的涂層性能，通過對參與反應(yīng)的氣體、壓力、工件臺轉(zhuǎn)速及偏壓、磁場等參數(shù)的控制，生成不同成分比例、不同組織與結(jié)構(gòu)的涂層。該公司提供開放式的軟件，并對用戶進行自我開發(fā)工作的培訓(xùn)。這也是參展的其它涂層公司設(shè)備的共同特點。