硬質合金刀具跟著數(shù)控機床和加工中心等設備運用日漸遍及，在航空航天、汽車、高速列車、風電、電子、能源、模具等裝備制造業(yè)的開展推進下，切削加工已邁入了一個以高速、和環(huán)保為標志的高速加工開展的新時期—現(xiàn)代切削技能階段。

高速切削、干切削和硬切削作為當前切削技能的重要開展趨向，其重要地位和人物日益凸顯。對這些先進切削技能的運用，不僅令加工功率成倍進步，亦著實推進了產品開發(fā)和工藝立異的進程。例如，精細模具硬質資料的型腔，選用高轉速、小進給量和小吃深加工，既可取得很高的表面質量，又能夠省卻磨削、EDM和手藝拋光或削減相應工序的時間，然后縮短生產工藝流程，進步生產率。

曩昔一些企業(yè)制造復雜模具時，基本上都需要3~4個月才能交付運用，而現(xiàn)在選用高速切削加工後，半個月便可完成。據(jù)調查，一般的工模具，有60%的機加工量可用高速加工工藝來完成。

高速加工時，不光要求硬質合金刀具可靠性高、切削性能好、能穩(wěn)定地斷屑和卷屑、還要能達成，并能完成快換或自動替換等。因此，對硬質合金刀具材資料、刀具結構、以及刀具的裝夾都提出了更高要求。

對硬質合金刀具資料的要求：

高速加工對硬質合金刀具杰出的要求是，既要有高的硬度和高溫硬度，又要有足夠的斷裂耐性。為此，須選用細晶粒硬質合金、涂層硬質合金、陶瓷、聚晶金剛石(PCD)和聚晶立方氮化硼(PCBN)等刀具資料—它們各有特點，適應的工件資料和切削速度范圍也都不同。例如，高速加工鋁、鎂、銅等有色金屬件，首要選用PCD和CVD金剛石膜涂層刀具。高速加工鑄件、淬硬鋼(50~67HRC)和冷硬鑄鐵首要用淘瓷刀具和PCBN刀具。

1.硬質合金刀具材已邁入細晶粒超細晶粒階段

涂層硬質合金刀具(如TiN、TiC、TiCN、TiAlN等)雖其加工工件資料范圍廣，但抗癢化溫度一般不高，所以通常只宜在400-500m/min的切削速度范圍內加工鋼鐵件。對於Inconel718高溫鎳基合金可運用陶瓷和PCBN刀具。據(jù)報道，加拿大學者用SiC晶須增韌陶瓷銑削Inconel718合金，推薦蕞佳的切削條件為：切削速度700m/min，吃深為1-2mm，每齒進給量為0.1-0.18mm/z。

目前，硬質合金已進入細晶粒(1-0.5μm)和超細晶粒(<0.5μm)的開展階段，曩昔細晶粒多用於K類(WC Co)硬質合金，近幾年來P類(WC TiC Co)和M類(WC TiC TaC或NbC Co)硬質合金也向晶粒細化方向開展。

以往，為進步硬質合金的耐性，通常是添加鈷(Co)的含量，由此帶來的硬度下降如今可以經過細化晶粒得到補償，并使硬質合金的抗彎強度進步到4.3GPa，已達到并超越普通高速鋼(HSS)的抗彎強度，改變了人們普遍認為P類硬質合金適於切鋼、而K類硬質合金只適於加工鑄鐵和鋁等有色金屬的選材格式。

選用WC基的超細晶粒K類硬質合金，相同可加工各種鋼料。細晶粒硬質合金的另一個優(yōu)點是硬質合金刀具刃口尖利，特別適於高速切削粘而韌的工件資料。以日本不二越公司開發(fā)的AQUA麻花鉆為例，其用細晶粒硬質合金制造，并涂覆耐熱、耐沖突的潤滑涂層，在高速濕式加工結構鋼和合金鋼(SCM)時，切削速度200m/min，進給速度1600mm/min，加工功率進步了2.5倍，刀具壽數(shù)進步2倍；干式鉆孔時，切削速度150m/min，進給速度1200mm/min。

2.涂層提升到開發(fā)厚膜、復合和多元涂層的新階段

現(xiàn)如今，涂層已進入到開發(fā)厚膜、復合和多元涂層的新階段，新開發(fā)的TiCN、TiAlN多元超薄、超多層涂層(有的超薄膜涂層數(shù)可多達2000層，每層厚約1nm)與TiC、TiN、Al2O3等涂層的復合，加上新式抗塑性變形的基體，在改進涂層的耐性、涂層與基體的結合強度、進步涂層的耐磨性方面有了重大進展，進步了硬質合金刀具材的性能。

硬質合金材涂層刀具已成為現(xiàn)代切削硬質合金刀具的標志，在刀具中的運用份額達到60%。涂層硬質合金刀具的產品現(xiàn)已出現(xiàn)品牌化、多樣化和通用化的趨向。例如，德國施耐爾(Schnell)公司用納米技能推出的一種超長壽數(shù)LL涂層立銑刀，用其加工零件硬度超越70HRC淬硬模具鋼材時，硬質合金刀具材壽數(shù)可延長2-3倍。

特別值得強調的是，近幾年開展起來的在硬質合金表面涂覆金剛石的技能，使硬質合金刀具不僅在黑色金屬范疇，并且在有色金屬范疇中的切削功率取得了進步。由此可知，硬質合金今後仍將是制造高速加工刀具的首要基體資料。

在德國刀具制作商Horn公司每兩年舉辦一次的“技術開放日”上，媒體記者獲邀參觀了該公司坐落德國圖賓根市的硬質合金刀片毛坯生產線，親眼見證了用包含多種不同成分的混合粉料生產可轉位刀片的全進程。

Horn公司生產的各種刀具產品（如銑刀、車刀、拉刀、鉸刀等）廣泛采用了可轉位刀片。圖1中的旋轉展臺展示了該公司蕞新開發(fā)的一些立異產品，包含圓柄和削柄25A端面切槽體系、用于S100內冷卻車削刀片的新式刀夾等。

圖1

Horn公司在世界各地的刀具生產廠都能夠對燒結而成的刀片進行刃磨成形加工，但一切的刀片毛坯都來自坐落圖賓根的Horn

Hartstoffe硬質合金生產廠。制坯工藝的地一步是將不同配比的碳化物、結合劑資料（如鈷和鉭）以及后續(xù)加工所需的添加劑經精密稱量后制成混合粉料（圖2）。在冶金實驗室對質料進行的檢驗檢測后，對其進行攪拌混合，直至達到所要求的濃度，然后送至下一道工序，用三種成型辦法（軸向壓制成型、擠出成型或打針成型）之一進行毛坯成型加工。

圖2

如果刀片的形狀比較簡單，一般可采用如圖3所示的電動軸向壓坯機壓制成型。這種常用的刀片壓制辦法是將粉料放入模具之中，經過單向或雙向加壓，壓制出終究形狀。雖然該辦法比其他成型辦法更簡潔（如在燒結前無需參加添加劑），但卻不適合壓制較雜亂的刀片形狀，因為刀片脫模或許比較困難（或許完全無法脫模）。Horn公司這臺壓坯機采用了機器人自動裝料/卸件設備（見壓坯機左側）。

圖3

形狀較雜亂的刀片一般是在如圖4所示的活塞式擠出成型機上成型。該機推擠原資料經過一個模具而取得所需的形狀。值得注意的是，利用浮動芯軸銷，能夠在刀片毛坯內部構成內冷卻通道。在擠出成型機下部能夠看到，構成的生坯呈長條狀，還需要將其切成所需長度，經過清潔后再送去進行預燒結和燒結。

圖4

用于擠出成型的粉料中含有各種蠟和其他添加劑，這些添加劑可使加工出的刀片生坯具有延展性并呈橡膠狀（見圖5），這些長條形生坯還要切成所需尺度，并在后續(xù)工序中成型。隨后，這些添加劑將在預燒結工序中予以去除。

圖5

Horn公司還開發(fā)了一種用于大批量生產雜亂形狀刀片毛坯的金屬打針成型工藝（圖6所示為兩個裝在流道上的刀片的3D設計圖）。該工藝所用的打針成型機能夠設置超過5000種不同的工藝參數(shù)和變量。注入資料的體積范圍為0.2－20 cm3，打針速度為6m/sec，打針壓力蕞大可達2,200bar，模具重量范圍為150－200kg。

圖6

與打針成型機、壓坯機和擠出成型機相鄰的工區(qū)（見圖7）專門擔任為硬質合金刀片生產線制作東西和夾具。為此，Horn公司裝備了電火花加工機床、車床、三軸和五軸銑床、平面磨床和坐標磨床等機床，以及微噴砂體系、激光測量儀和三坐標測量機等設備。

圖7

用擠出成型機或打針成型機成型的刀片生坯經過清潔后，還必須進行預燒結。這道工序耗時2－4天，生坯要在氫氣氛爐中逐步加熱到850℃左右，使其中的各種添加劑受熱揮發(fā)，并使生坯預固化。刀片毛坯經過預燒結后，即可進入燒結階段（用軸向壓坯機成型的毛坯無需預燒結，可直接進行燒結）。經過在1,350℃－1,550℃的高溫文可達100bar的氣體壓力下進行燒結，刀片資料即可取得其終究的物理性能。在燒結進程中，資料部分呈液相狀況，碳化物以相同的方法重新排列，構成無孔隙的同質結構。此外，燒結后刀片的體積大約會比燒結前縮小20％－22％（見圖8）。整個燒結進程大約需要持續(xù)20小時才干完結。

圖8

經過一系列計量室測試和質量控制程序（包含掃描電鏡檢測、維氏硬度檢測、密度檢測、磁飽和度檢測等）之后，各批制品刀片毛坯將從硬質合金工廠運送到同樣坐落Horn工業(yè)園區(qū)的刀具生產廠，并在那里的專用磨床（見圖9）上刃磨出刀片的終究形狀。DMG/森精機公司專門為Horn公司提供的銑床渠道也能夠滿意其刀具刃磨的特定需求。Horn刀具生產廠的加工機床總數(shù)超過200臺，這些機床均按所加工的刀片類型分組。

圖9

圖10所示為Horn公司員工將刃磨好的刀片置于夾具上，準備對其進行清潔和噴砂處理。處理完畢后，再將這些夾具移至涂層爐中（Horn公司共有8臺涂層爐）進行PVD或CVD涂層。完結涂層工序后，制品刀片就能夠包裝發(fā)貨了。

圖10

圖11所示為Horn公司生產夾持刀片的刀體和刀夾的加工車間。

圖11

Horn公司從事各種刀片生產任務的許多員工都曾參加過企業(yè)自己的學徒訓練計劃。圖12中正在操作五軸加工中心的學徒已處于訓練的高及階段。在參與手動和數(shù)控加工之前，學徒們先要學習一些基本技能（如整理文檔）。

處理鋸片磨齒問題的蕞佳方案

鋸片銑刀在運用中，磨齒是十分重要的一個環(huán)節(jié)。近有許多客戶反映，新購買的鋸片銑刀運用作用還可以，但是就是憂慮磨齒問題。憂慮的原因無非是這幾個：鋸片磨齒的質量無法確保；磨齒后鋸片銑刀的運用壽數(shù)急劇下降；鋸片磨齒質量時好時壞，不能確保每次研磨作用都相同。

鋸片銑刀的磨齒是一項十分專業(yè)的作業(yè)，不但需求通過專業(yè)的訓練，并且還需求質量十分好的磨齒設備。目前國產大部分磨齒設備性能不能到達精準的要求，磨齒工人也沒有遭到專業(yè)的技能訓練，他們無法斷定要切開的工件所需求的正確齒距。按照比率，根據(jù)磨齒過程中每一齒深度和厚度，如何斷定正確的磨齒齒距？如何斷定正確的鋸切前角和后角？如何使齒型曲線潤滑平整？這些都需求專業(yè)的技巧和經驗。如果沒有這些技能，你花在磨齒上的時刻就會大大超越你用鋸片銑刀切開的時刻。

現(xiàn)在，市道上有許多小型的鋸片銑刀磨齒加工店面，這些店面中的磨齒設備低檔，無法確保精度，不能確保正確的切開前角后角。沒有技能，只能通過賤價搶生意。正確的鋸片銑刀磨齒，要確保少8次循環(huán)磨齒和8次循環(huán)倒角，也就是至少25分鐘完成一次專業(yè)的磨齒。而這些小磨齒店，為了降低成本，提高磨齒量，他們僅通過4個循環(huán)磨齒，根本不去倒角。這些低成本的鋸片銑刀磨齒，又怎么能確保鋸片的切開壽數(shù)呢？

銳正精密東西不只12年專業(yè)全數(shù)控出產鎢鋼鋸片銑刀也供給鋸片磨齒效勞，磨齒設備四軸連動，在收到客戶需求鋸片磨齒后，會錄入ERP檔案進行一對一效勞，一般鋸片磨齒流程分為：首先對鋸片銑刀進行開始直觀檢驗，接著運用投影儀針對外徑內孔丈量及厚度丈量，如果有鋸片銑刀需求重新開齒，則用全自動數(shù)控機器進行開齒，找銳正進行鋸片磨齒，您肯定不會絕望。