蘇海峰

：隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的進(jìn)一步加快，我國(guó)的機(jī)械加工行業(yè)也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)展，相關(guān)材料也逐漸納入科研人員的視野。近年來(lái)，超硬材料刀具漸漸得到了機(jī)械加工行業(yè)的青睞，具體而言，其在機(jī)械冷加工領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。經(jīng)廣泛數(shù)據(jù)實(shí)踐得以表明：超硬材料刀具能夠適應(yīng)于機(jī)械冷加工領(lǐng)域的大多數(shù)器械，且應(yīng)用效果良好，值得深度研究并大范圍推廣應(yīng)用。本文就超硬材料刀具進(jìn)行了較為深入的探討，在介紹超硬材料刀具基本結(jié)構(gòu)、組分、存在形式的基礎(chǔ)上，著重探討分析了其在機(jī)械冷加工中的六種應(yīng)用現(xiàn)狀，希望能夠籍此為相關(guān)行業(yè)人員提供一定的參考價(jià)值。?

一、超硬刀具材料應(yīng)用背景

對(duì)于機(jī)械冷加工而言，刀具是必不可少的加工工具。如果道具的質(zhì)量過(guò)關(guān)，符合甚至超過(guò)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，就不單單能夠確保機(jī)械產(chǎn)品的加工質(zhì)量能夠符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)道具使用壽命、機(jī)械產(chǎn)品的加工效率等也都能夠得到大幅度提升。本文所探討的超硬材料是一種新型的機(jī)械材料，其優(yōu)勢(shì)在于：耐久性好、質(zhì)地堅(jiān)硬、成本低，這些對(duì)于需要不斷打磨的機(jī)械冷加工而言都是十分匱乏的。因此，超硬材料刀具現(xiàn)在被廣泛在應(yīng)用于機(jī)械冷加工，并逐漸得到大幅度推廣，其總體應(yīng)用前景較為廣闊。

二、超硬刀具材料應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

超硬刀具材料的硬度與金剛石接近，其整體耐久性好、質(zhì)地堅(jiān)硬、成本低廉，且抗彎度較好。在機(jī)械冷加工中廣泛應(yīng)用該材料實(shí)現(xiàn)切削，一方面可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)刀具的抗彎性，另一方面還可以解決鑲焊卡困難的現(xiàn)象，因而機(jī)械冷加工的質(zhì)量也能夠得到提升。最關(guān)鍵的還是該類型材料的成本問(wèn)題，該材料成本較傳統(tǒng)刀具材料低，能大幅縮減機(jī)械冷加工的成本，從而提升制造經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)。近年來(lái)，相關(guān)從業(yè)人員、科研人員對(duì)該超硬材料刀具的生產(chǎn)工藝進(jìn)一步完善，進(jìn)一步延拓了該超硬材料的實(shí)際應(yīng)用范圍，現(xiàn)在其于粗加工、半精加工、精加工中都有較為廣泛的實(shí)際應(yīng)用?？陀^生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，超硬材料刀具的耐久性非常強(qiáng)，因此其壽命非常長(zhǎng)，不僅有助于長(zhǎng)期生產(chǎn)加工，而且較大程度地縮短了機(jī)械加工的總體工藝流程，性價(jià)比極高。?

三、超硬材料刀具在機(jī)械冷加工中的具體應(yīng)用

1、車削加工?

車削加工是指在車床上，通過(guò)固定刀具的直線（或曲線）走刀，從而實(shí)現(xiàn)毛坯品形成以及相應(yīng)關(guān)鍵尺寸的切削，打造出與設(shè)計(jì)圖紙相符的工業(yè)品。車削加工對(duì)于工業(yè)品的生產(chǎn)制造而言最為常見(jiàn)，其制造基礎(chǔ)就在于對(duì)不同刀具的具體應(yīng)用。在進(jìn)行車削加工時(shí)，其對(duì)于車削刀具的要求包括：耐磨性、耐熱性、硬度、韌性。常見(jiàn)的傳統(tǒng)材料如碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼、工具鋼等，客觀實(shí)踐證明其相應(yīng)材料刀具的硬度、韌性、耐磨性等遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及超硬材料。實(shí)驗(yàn)證明：超硬材料刀具的切削深度較磨削高度極其高，同時(shí)其加工效率也較高，總成本投入僅為原總成本的80%。舉例來(lái)說(shuō)，若是以PCBN為材料鑄成的刀具，則其實(shí)際測(cè)量切削速度能夠穩(wěn)定于在100±20米每分鐘。? 2、銑削加工? 銑削加工是先將毛坯進(jìn)行夾固操作，爾后再通過(guò)銑刀進(jìn)行切削，進(jìn)而生產(chǎn)相應(yīng)的工件。對(duì)于此類的數(shù)控車床，就能夠?qū)に囕^為復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)加工，類似工件包括：生產(chǎn)模具、汽車胎具等。銑削的銑刀再工作時(shí)必須維持高速旋轉(zhuǎn)，這就需要工作刀具哪怕是處于高溫環(huán)境下依舊可以維持穩(wěn)定的切削性能，同時(shí)必須耐磨，輕易無(wú)法損壞。結(jié)合種種要求，可綜合考慮超硬材料作刀具材料。具體而言，可通過(guò)PCD人造聚晶金剛石來(lái)對(duì)銑削刀具進(jìn)行加工，相應(yīng)的加工時(shí)速可達(dá)4000米每分鐘，相比傳統(tǒng)刀具不僅縮短了加工耗時(shí)，而且大大提升了加工效率。相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，通過(guò)PCD實(shí)現(xiàn)銑削加工，最高加工速度甚至可達(dá)4012米每分鐘。由此不難發(fā)現(xiàn)，如果銑削加工中全面應(yīng)用超硬材料刀具進(jìn)行生產(chǎn)，就可以較大幅度提升機(jī)械冷加工的效率以及產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。? 3、鏜削加工? 鏜削是對(duì)工件內(nèi)徑進(jìn)行切削的一種工藝，該工藝在粗、精加工中都能夠廣泛應(yīng)用。通常就鏜削客觀應(yīng)用而言，其大都應(yīng)用非標(biāo)準(zhǔn)的刀具實(shí)現(xiàn)鏜削加工。具體來(lái)說(shuō)，鏜削加工里的粗鏜、半精鏜、精鏜加工，三者都可以應(yīng)用超硬材料。相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，若通過(guò)高速鋼對(duì)普通的鋼材進(jìn)行鏜削，其最高加工速度可達(dá)50米每分鐘;但是如果通過(guò)硬質(zhì)合金刀具對(duì)普通的鋼材進(jìn)行鏜削，最高加工速度可達(dá)60米每分鐘;其在精鏜加工時(shí)，最高速度可達(dá)150米每分鐘。不僅如此，若對(duì)工件進(jìn)行超高精密加工，依舊不能夠選擇硬質(zhì)合金作為刀具材料，僅可選擇超硬材料的刀具進(jìn)行加工。其緣由在于：在客觀應(yīng)用超硬材料刀具對(duì)工件加工時(shí)，即便其進(jìn)給量為：0.02-0.08mm/min、切削深度為0.05-0.1mm/min，相應(yīng)的精密鏜削的加工精度也可實(shí)現(xiàn)IT7-6，同時(shí)其表面粗糙度最高也僅為0.08微米。不難發(fā)現(xiàn)，在鏜削加工中應(yīng)用超硬材料刀具，不單單可以大幅度提升機(jī)械產(chǎn)品的精度，同時(shí)也能較大幅度提升其平滑度。時(shí)下，許多超硬材料（如金剛石、立方氮化硼等）已廣泛被應(yīng)用于鏜削加工刀具材料。

4、鉸削加工?

鉸削加工：通過(guò)鉸刀切下已完成加工孔壁的薄層金屬，進(jìn)一步取得表面粗糙度較低、孔徑較精確的機(jī)械工藝品，類似產(chǎn)品包括：可加工圓孔、錐孔等帶有孔洞的機(jī)械工藝品。客觀情況來(lái)說(shuō)，鉸削加工的孔徑區(qū)間較小，最大值也不過(guò)100毫米，因此其刀具精度要求非常高。不僅如此，在客觀鉸削加工時(shí)，被加工的毛胚工件都是夾固的。具體來(lái)說(shuō)，鉸削可劃分為兩種：粗鉸削、精鉸削。前者的切削深度最深僅達(dá)到0.8毫米，后者的切削深度最深僅達(dá)到0.3毫米。在粗鉸加工時(shí)一般應(yīng)用硬質(zhì)合金;在精鉸加工時(shí)一般應(yīng)用超硬材料。其緣由不僅僅在于價(jià)格，更在于超硬材料刀具的精度較高，同時(shí)其切削深入也可以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，超硬材料的使用壽命較長(zhǎng)，能經(jīng)得住較長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械振動(dòng)?？偟膩?lái)說(shuō)，把超硬材料應(yīng)用于鉸削加工的優(yōu)勢(shì)在于：可完成本身硬度就較高的深、錐孔、成本較低等。

5、拉削加工?

拉削加工：通過(guò)拉刀，對(duì)待切割毛坯自上而下實(shí)現(xiàn)切削，進(jìn)而取得較薄的金屬層，同時(shí)確保得到的產(chǎn)品必須符合精度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際操作時(shí)，拉削加工大多都是一次性實(shí)現(xiàn)的。需要注意的是，對(duì)于高溫合金、鈦合金等金屬毛坯，其拉削加工值能通過(guò)硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行精加工。除此之外，倘若通過(guò)超硬材料鉸刀拉削，必須結(jié)合拉削加工工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)毛胚工件孔進(jìn)行加工時(shí)，可通過(guò)復(fù)合式漸開(kāi)線跳齒內(nèi)孔的硬質(zhì)材料刀具進(jìn)行加工。該類型刀具的刀齒結(jié)構(gòu)相對(duì)恰當(dāng)，同時(shí)應(yīng)用跳齒排布，更加能夠確保實(shí)際加工的效率，還可以在一定程度上降低加工的難度。因此，在拉削加工中超硬材料在也能夠發(fā)揮關(guān)鍵功效。

6、鉆削加工

鉆削加工隸屬于孔加工方式，其大多應(yīng)用于鉆床、車床兩類加工。鉆削加的缺陷在于：不具備冷卻氛圍，鉆削加工產(chǎn)生的熱量較多，這就會(huì)大大波及切削的速度。不僅如此，其本身就是粗加工的一種，不能夠應(yīng)用于高精度孔的加工。因此可應(yīng)用超硬材料的刀具來(lái)對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行改觀，進(jìn)一步提升加工的效率。具體應(yīng)用而言，如金剛石鉆頭可用在石材加工;PCD鉆頭可用于玻璃的孔加工。

四、總結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，超硬刀具材料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常明顯。對(duì)于機(jī)械冷加工而言，可應(yīng)用該材料制造出不同類型的刀具，進(jìn)而在生產(chǎn)加工中提升加工機(jī)械工藝品的效率

、質(zhì)量，同時(shí)還能夠減少成本。因此，超硬刀具材料勢(shì)必會(huì)在我國(guó)的機(jī)械冷加工領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)熱，同時(shí)也希望本文所論述的相關(guān)加工領(lǐng)域也能夠?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)人員提供一定的借鑒價(jià)值。

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