數控機床

      鋼件車削是加工的（de）最大領域之一，幾（jǐ）乎所有車間都有（yǒu）該工序，這意味（wèi）著鋼製（zhì）零件不論（lùn）材料種類、工件類型、工序類型和批（pī）量（liàng）大小都有應用。這主要用於ISO P25應用區間的的零件加工，其加工條件由好到差，改進加工性能（néng）至關（guān）重要。

      自推出塗層（céng）可轉位（wèi）刀片以來，一種刀片材質一直是這種廣泛應用的常規解決方案。P25材質可持（chí）續改進加工，這便是通用鋼件車削材（cái）質，它還能優化大量工序（xù）。

      如今，通過刀具材料創新，性能（néng）顯著提高，這種創（chuàng）新前所未有，超過了以往任何一次類（lèi）似的材（cái）質（zhì）提升。  

最惡劣的環境

      任何刀具的切削刃都會受熱受壓（yā）。切削過程中，工件材料接近切削刃的（de）同（tóng）時，首先在主（zhǔ）切削刃吃刀。然後，在主切削刃之後（hòu），前刀麵對鐵屑（xiè）流起主要作用。能量大量傳遞的輔助剪（jiǎn）切麵，使材料（liào）達到屈服極限。鋼件車削中，合力大（1,400～3,100牛頓/平方（fāng）毫米，隨鋼材類型不同而不同），溫度高（可達1,000攝氏度）。正是在鐵屑流（liú）動區（qū），測試（shì）刀具材料（liào）的能（néng）力，確定加工作業的主要影響（xiǎng）。 

      切屑刃槽型與可轉位（wèi）刀片上斷屑槽（cáo）沿刃口線短（duǎn）距離的刀具材料組合決定（dìng）了剪切應力效果，因為整個（gè）麵上的切屑載荷集中，然後，帶走加（jiā）工中產生的大部分熱量。摩擦是一個主要因素，因（yīn）此鐵屑接觸麵及刀片表麵的紋理對性能起作重要作用。

      鋼件加工鐵屑流動區（qū）的磨損（sǔn）機理主要是化學熔化，有部分塑性變形傾（qīng）向（xiàng）。擴散磨損是高速切削（xuē）的主要特征，同（tóng）時還有（yǒu）磨（mó）蝕性磨損（sǔn），主要發生在（zài）刀片的間隙麵，這些磨損連續可控。鋼件車（chē）削一定要做到磨損連續可控，例如主要的塑性變形、熱裂和（hé）溝槽磨損。

鋼件（jiàn）車削

      鋼件車削是全球最常見的加工應用（yòng），很多金工車間都在使用。但是，由於使用多種材料，從非合金鋼、低合金（jīn）鋼到高合金鋼，從軟粘性（xìng）材料到硬磨性材料等等，物理性（xìng）質和條件千變萬化。棒材、管材、鍛件、鑄件、軋製、拉延、未處理、調質和預加（jiā）工工件的材質不同，可加工性等級（jí）明顯不同。這些都屬於鋼件車削ISO P25應用領域範（fàn）圍。考慮到不同鋼件的不同（tóng）磨損機理，采用一種刀片材質不可能應付全部的加（jiā）工應用。因此，整個領域（無（wú）論是小車間小批量生產還是大車間大批量生產（chǎn））的生產類（lèi）型不同（tóng），不可（kě）能采用相同的加工工藝。

      但是，1970年以來，引進塗層硬質合金材質，鋼件車削取得革命性的（de）進展。這些年來（lái），先後研製了六代 P25材質，持續不斷地改進加工性能，大大（dà）提高生產製造效率。通（tōng）過采用通用鋼件車削（xuē）材質，能對多種應用加以優（yōu）化。第七代P25刀片材（cái）質正在使性（xìng）能升級。

      研製出鋼件切削用（yòng）新一代P25刀片材質（zhì），完全改變了製造業遊戲（xì）規則，這一點（diǎn）毫不誇張。這是（shì）切削刀具材料科學取得（dé）的重大進展，可滿足現代生產需要，攻克多（duō）項技術難（nán）關：刀（dāo）具壽命可預見性，加工的安全性、零件質量（liàng）連續性以及（jí）更高的切削速度。

      取得這種新成就，完全得益於對塗層硬質合金刀片密集和豐富的研發（fā），不（bú）僅對材料科學，而且還對應用分析（xī）和刀片製造工藝進行了研究。在設計新型鋼件車削材質時，需要評估和研究（jiū）多種因素，其中（zhōng）包括原材料、硬（yìng）質顆粒（lì）混合物、粘合（hé）劑、顆粒度、基體梯（tī）度設計，更（gèng）重要的是塗層技術。

為何新（xīn）刀具材料如此完美（měi）？

-   刀片基體（tǐ）更堅（jiān）韌，更加平衡

-   刃口處理采用新工藝和新控製方法

-   刀片（piàn）塗層創新取（qǔ）得（dé）新（xīn）突破

-   進（jìn）一步（bù）研究後處理工藝

-   協調現有所（suǒ）有因素

      刀片基體耐塑性（xìng）變形的能力更高。刃口能經受更高的（de）溫度，而性能絲毫不減。新型基材梯度還可抑製微裂紋，改進刃口線的耐用性。

      為確保整個流動區域更（gèng）平穩的切削作用，刃口處槽形和尺寸經過定製。采用化學蒸汽沉積法（CVD）的氧化鋁塗層組織取得新突破。刃（rèn）口線韌性（xìng）更好，更耐磨，特別適合斷續切削，在很大程度上得益於新研製的後處理工藝。 

      所有這一切意味著刀具材料技術取得實質性進展（zhǎn），結合新一代塗層刀片（piàn）技術，從根本上解決（jué）了這（zhè）種麵廣多變、條件惡劣的加工領域的（de）車削工具性能問（wèn）題。

      刀具材料主要（yào）創新之一是塗層組（zǔ）織和（hé）附著力。當然，作為氧化物陶瓷的一部分並通過實踐證明，氧化（huà）鋁是一種成熟的刀具材料，成熟的塗料。這是一種很有效的刀片保護層，具有（yǒu）化學（xué）惰性，熱傳導性低（dī），通過擴散作用，月（yuè）牙窪磨損抵抗能力很高。這種材（cái）料熔點（diǎn）在2000攝氏度以上，由於具有密排結晶（jīng）組織，所以（yǐ）很硬。

      迄今為止，傳統氧（yǎng）化鋁塗層具有隨機的晶體方向。而這些氧化鋁（lǚ）塗層具有滿（mǎn）意的加工性能，還可克服刃口線和（hé）前刀麵（miàn）惡劣條件引起的一些（xiē）缺點。研究表麵，如（rú）果實際晶體方向可（kě）控，很（hěn）多切削（xuē）刃特性也可控，更（gèng）重要的是，已經（jīng）得到明顯改善（shàn）。

Inveio塗層

      Inveio塗層（céng）是一種氧化鋁、刀具材料技術的創新，具有單（dān）向（xiàng）非任（rèn）意性晶（jīng）體取向。整個CVD工藝中，采用統一方式，控製晶體生長，才能夠做到這一點。通（tōng）過所有的硬質鋁合金晶體排列，采用相同方式，使得塗層組（zǔ）織更強、更加均勻，出現的新特性對承受流（liú）動區域的力和溫度更有好處。實際上，已經（jīng）形成了嶄新（xīn）的前刀麵接觸表麵。

      緊密排列的（de）原子平麵，朝著與碎（suì）屑接觸的區域，具有更好的抗月牙窪（wā）磨損性——鋼件車削受（shòu）熱受壓的主要擴散（sàn）磨損機理。鐵屑流動區域沿晶體平麵更加有效地散熱。另一種效應是（shì）抗微裂紋能力。沿著水平方向最弱的部分形成裂紋，由於磨損較慢、均勻可（kě）控，塗層耐用性（xìng）得到改善。

      新效應結（jié）合（hé）刀片（piàn）最佳塗層附（fù）著（zhe）力，還減少壓成片的“假性”月牙窪磨損。內層塗層有精（jīng）細的鈦碳氮化物組成，具有柱狀組織，堅硬，抗磨蝕性（xìng）磨損能力強的特點。實（shí）際上，延長了刀具壽命（mìng）、改善了加工安全性，提高了切削速度——這些都是製造業取得實質性進步的驅動力。刀片刃口線決定了零件質量和刃口損壞速率，現在更具有彈性，提高了刀片性能和加工零件的可預測性（xìng）。

      還受到（dào）影響的是連續（xù）磨損（sǔn）速（sù）率和不連續磨損速率之間的（de）權衡取舍（shě），以達到整個刀具使用壽命（mìng）期間最大的安全性（xìng）和較高的切削速度。加工過程中，在應用鋼（gāng）件（jiàn）車削刀片時，較硬的P15和較堅韌的P35材質（zhì）之（zhī）間的重（chóng）疊區域將是最新評估的重點。這是因為（wéi）新的（de）P25材質可很（hěn）好地解決當前應用部位之間的邊（biān）界線，提供最新的加工時機（jī）。另一個（gè）受到影響（xiǎng）的因素是選擇刀片槽形、刀（dāo）尖半徑、刀片尺寸和刀片形狀，以（yǐ）采用這些材質。另（lìng）外，毫無疑（yí）問，P25材質將提供新的優化可能性。 

結論

      總之，從多種生產方麵來看，ISO P25 應用領（lǐng）域的第七代塗層鋼件車削材質帶來了新的（de）加工潛力。嶄新的刀具材料性能是以前類似（sì）材料的兩倍。試驗和應用結果證明，這是過去二十年使用的刀片材質中最好的（de）。無論（lùn）是各種小批量生（shēng）產，還是大批量生產的優化，競爭力都能得（dé）到明顯提高。

圖1     

      通過提（tí）高生產效率、改善加工安全性、延長（zhǎng）刀（dāo）具更加可預測（cè）的使用（yòng）壽命，塗層可轉位刀片（piàn）為改進生產提供了更大的潛力。山特維克可樂滿研發的ISO P25新一代塗層鋼件車削材質GC4325

圖2    

      各種低產量作業或大批量生（shēng）產優化可通用的GC4325刀片槽形（xíng）、刀（dāo）尖半徑、刀片尺寸和刀片形狀選擇範圍廣，結合材質選擇，可提供新的優化可能性。這種材質是刀片塗層的（de）突破性創新，通（tōng）過新（xīn）刃口處（chù）理工藝和可（kě）控（kòng）製性的進一步發（fā）展，刀片基體更加（jiā）堅固、更加平衡，進一步研（yán）發刀片後處理過程，與現有研發途徑和製造因素相協調。

圖   

      Inveio塗層是（shì）一種（zhǒng）刀具（jù）材料技術的創新，使塗層刀片發生了根本變革，采用（yòng）新CVD工藝，具（jù）有單向晶體取向，塗層組織更加（jiā）強勁，更（gèng）加均勻。出現的新（xīn）特性對承受切削區域的力和溫度更（gèng）有好（hǎo）處。使得刀片接觸表（biǎo）麵更加耐用。GC4325刀片刃口線韌性更好，改進了刀片性能（néng）的可預測性。刀具磨損連續可（kě）控，加工安全性很（hěn）高、刀具使（shǐ）用壽命長、切削速度（dù）快。

圖4