創新的伊斯卡切削刀具材（cái）料牌號
2022-5-9 來源：伊斯卡技術經理 作者：Andrei Petrilin
前言
建房始於築基。房屋（wū）的整體強度和可靠性取決於地基的牢靠程度。對切削刀具研發（fā）製造（zào）而言，地基（jī）所指為切削（xuē）刀具的材料。切削刀具材料種類多樣：硬質合金、聚晶金剛石、高（gāo）速（sù）鋼、陶（táo）瓷等（děng），每一種材料都會有多種不同等級的牌號可選。在（zài）金屬（shǔ）切削加工不同的曆史階段，每一種刀具新材料的引入及使（shǐ）用都會導致切削（xuē）效能的顯著提高，繼而使工業（yè）製造生產（chǎn）率大幅提升。然而（ér），如果說（shuō）上世紀後半葉是以刀具材料快速的發展為標誌，那麽當前我們並（bìng）未（wèi）看見在這一領域有任何顯著的新解決方（fāng）案，這是否意（yì）味著新刀具材料的發展（zhǎn）已抵達巔峰，正陷入停滯？
答案當（dāng）然是否定的。新的研發和使（shǐ）用已深入到切削刀具材料的方方麵麵，更專注於內部結構（gòu），需要借助於掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、電子背散射（shè）衍射(EBCD)和其他複雜的方式來觀察。尤其是刀具材料塗層，盡管塗層的厚度非常薄，隻能以（yǐ）微米（mǐ）來衡量，但是可（kě）以複合成非（fēi）常多的種類，作用非常大。
硬質合金是由硬質合金晶粒（lì）通（tōng）過粘（zhān）結劑（主要為鈷）粘結在一（yī）起的合金材（cái）料，絕大多數用（yòng）於製造切削刀具的硬質合金都複合了耐磨塗（tú）層。在性能上，塗層後的硬質合（hé）金達到了（le）在高效率、刀具壽命以及使用成本之間合理的平衡。新（xīn）的發展集中於三（sān）個方向：硬質合金生產製造技術，前沿（yán）的塗層方式，技術創新的塗層（céng）後處（chù）理技術。材料組合中除了硬質合金是基（jī）本元素外，塗層和塗層後處（chù）理（lǐ）的選項（xiàng）更多（duō），從而（ér）獲得更多的切削刀具牌號。當前領（lǐng）先的刀具製造商們在以上幾個發展（zhǎn）方向上都取得了（le）重大（dà）的（de）成功，向市場推出的大量新的產品牌號。（圖1）（圖2）
圖1 刀片由硬質合金粉末製成
圖2 硬質合金混合料（liào）
切削刀具的用戶可通過對生產率、刀具壽命及製（zhì）造成本等要求來考量分析選取（qǔ）刀具的牌號。事（shì）實上，在更有效開發（fā）適應客戶需求的新產品的背景下，很多客戶會把刀（dāo）具的通用性和高效（xiào）率作為衡量加工改（gǎi）善的主要標準。
直麵挑戰
做為金（jīn）屬切削行業領先（xiān）者的伊斯卡公司對所麵對的挑戰非常敏銳，一直在創新升級刀具的硬質（zhì）合金牌號。伊斯卡的刀具材料解決方案，開發時（shí）充分考量了現代金屬切削加工（gōng）的趨勢。以被加工（gōng）工件的切削材料為（wéi）例，諸如鈦合金、耐熱鋼（gāng）及超級合金等難加工材料，近幾年，它（tā）們在很多工業零件中的應用份額顯著增加，與這些材料的傳統（tǒng）消費（fèi）者航空工業（yè）一樣，它們在能源工業、汽車工（gōng）業、石油和天（tiān）然氣工業等領域的（de）應用也（yě）越來越多。難加工材料應用的增長對切削刀具提出了技術解決方案的需求。根（gēn）據各大類切削加工所需（xū）的刀具形狀，伊（yī）斯（sī）卡（kǎ）公司的專家在過去數年打造出了升級的硬質合金牌（pái）號：合適的硬質合金基體，新的複（fù）合塗層以及新的塗層後處理方式。
針對銑（xǐ）削加工（gōng）應用，伊斯（sī）卡開發出PVD塗層的（de）IC882牌號及CVD塗層（céng）的IC5820牌號，以上兩種巧克力色的硬（yìng）質合金牌號適合加工（gōng）鈦合金、高溫（wēn）合金和不（bú）鏽鋼。塗層後處理方法是這些牌號密（mì）不可分的部分，提高了刀具抗崩刃性、抗溝槽磨損性，抗積屑瘤性，以實現更長的刀具壽命。IC882牌號在加工工況惡劣的情況下展（zhǎn）示出令人印象深刻的性能；IC5820牌號也在高壓冷卻的銑削加工中表現出色（sè）。
在孔係加工應（yīng）用中，伊斯卡（kǎ）推（tuī）出IC5500牌號，一種CVD多塗層（céng）的新牌號（hào），塗層後新的處理方式延長了（le）刀具壽命。隨著該（gāi）牌號在鑽孔（kǒng）應用中的極大成功，IC5500也被應用於銑削產品，如伊斯卡用於渦輪葉片（piàn）三維表麵加工的全新圓刀片，也是基於此牌號來開發生產。
在車削加工（gōng）應用中，PVD塗層的硬質合金牌號IC806被（bèi）特別設計用於（yú）高溫超級合金的加工應（yīng）用。隨著該牌號獲得了航空零部件客戶較高的認可和普及，伊斯卡也同時拓展IC806牌（pái）號應用於螺（luó）紋車削（xuē）加工。
除塗層硬質合金（jīn）外（wài），金屬切削（xuē）加工還需要應用到其（qí）它硬（yìng）質切削材料，如（rú）陶瓷、金（jīn）剛石及立（lì）方氮（dàn）化硼（CBN）。將它們應（yīng）用（yòng）於難加工材料的加工有助於大幅提高（gāo）生產效率（lǜ）。最近幾年，伊斯卡通過推出多種非硬質合金牌號豐富了切削材料範圍，包括用於高溫合金切削（xuē）的陶瓷牌號IS25及（jí）IS35，以及用於淬硬件（jiàn）車削加工的CBN牌號IB20H。（圖3）
圖（tú）3 用於淬硬件車削的CBN牌號IB20H刀片
當然（rán），製造業客戶的需求並不局限（xiàn）於（yú）難加工超（chāo）級合金或鈦合金的高效加工。各種常規鋼材類仍然是（shì）主流的工件材料（liào）。伊斯卡堅持不懈地開發最先進的最合適的解決方案，包括研發出技術創新的切削材料（liào）。例如切槽切斷加工應用中的兩種全新的PVD塗層硬（yìng）質合金牌號：IC1010及IC1030，被（bèi）廣泛用於加工不鏽鋼件及鋼件的TANG-GRIP係（xì）列刀片（piàn）及DO-GRIP係列刀片，超硬晶粒牌號IC1010推薦用於高線速（sù）度切削條件下的切槽及切斷加工，韌性（xìng）更好的IC1030牌號適用於斷續加（jiā）工和惡劣工況的加工條件。（圖（tú）4）
圖（tú）4 裝夾IC1010牌號刀片的（de）切斷刀
結語
切削牌號的不斷優化升級是刀具製造商們取得成功的重要組成（chéng）部分，而切削刀具的技（jì）術創新也（yě）需要強固的基礎。這就是為什麽伊（yī）斯卡以“創新（xīn）不止”的座右銘為引導並（bìng）激（jī）勵新刀（dāo）具材料的開（kāi）發。
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如（rú）果您有機床行業、企業相關新聞（wén）稿（gǎo）件發表，或進行資訊合作，歡迎聯（lián）係本網編輯部， 郵（yóu）箱（xiāng）：skjcsc@vip.sina.com
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