1.改进刀具形状,提高切削效率
从改进刀具形状的观点来考虑,首先应提高工具材料的刚性,以便增大每齿切屑排出量。
2.开发超细晶粒制品,实现稳定加工
就高速铣削的相关技术来看,高速铣削加工要求所用刀具必须具有很高的耐磨性、耐热性和良好的韧性。基于此,硬质合金立铣刀的新
产品不断出现,这类立铣刀采用超细晶粒硬质合金作为基体材料,并进行复合涂层处理,使切削性能得到很大提高。
超细晶粒硬质合金是将原材料的颗粒进一步微细化,平均粒径在1μm以下,有的甚至小至数nm,这样可提高材料的抗弯强度,使之具有极
为优异的韧性。在车削加工中,当被加工材料直径很小,或者立铣刀直径很小时,由于转速受到限制,很难进行高速切削。使用以往的硬质
合金刀具,极易产生崩刃,而采用超细晶粒硬质合金刀具,由于韧性很高,而且可在刀具切削刃上作成大前角,因此,可获得良好的加工表
面粗糙度。
3.重视涂层技术
涂层是提高刀具切削性能的有效手段,各公司对此均极为重视。在涂层技术方面,目前已由单层向多层发展,不同涂层材料组合起来,进
行重迭多层涂覆,可有效提高刀具切削性能。例如,最外层涂覆TiN,可降低与切屑的摩擦;第2层涂覆Al2O3,可提高刀具的抗粘附和抗前
面磨损性能;第3层涂覆TiCN,可提高抗后面磨损和抗前面磨损性能。
刀具表面涂覆多层镀膜后,硬度可达2500~3000HV,耐热性也得到很大改善,切削温度即使达到850~900℃的高温,刀具材料仍不会被氧
化,且保持良好的硬度。镀膜多层化还可提高韧性,使刀具表层的裂纹很难扩展到内部,因此,可有效防止崩刃的产生。
在涂层材料方面,TiC和TiN涂层适用于钢的高速切削,金刚石和CBN涂层也已达到实用化水平。最值得注意的是金刚石涂层,在切削过程
中,随着温度的升高,金刚石容易分解为石墨,因此,不能用于含有碳元素的钢材的切削加工,金刚石涂层刀具主要用于铝等轻合金材料的
高速高精度切削加工。
最近开发出一种纳米级微细晶粒涂层,如日立工具公司的“TH涂层”和“CS”涂层,前者的涂层材料为TiSiN,后者的涂层材料为CrSiN,
两者的晶粒直径均为5nm。TH涂层的硬度高达3600HV,主要用于高硬度材料的高速加工;CS涂层的硬度达2600HV,主要用于低硬度及软质材
料的高速加工。