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机床刀具企业正在努力开发能够以更高的效率切削硬质材料的工具。在本文中,笔者将为大家介绍两家公司的相关举措,这两家公司分别是为了能在短时间内完成超硬合金切削加工而开发低成本刀具的优能刀具公司,以及把目光瞄准广泛作为模具材料使用的高硬度钢、扩充高硬度钢直雕加工数控刀具品种的日立刀具公司。 提高涂层的粘附强度
加工超硬合金时,一般需要组合使用放电加工与研磨抛光。优能刀具公司刀具技术部立铣刀开发课主任渡边英人介绍说:“切削工件的刀具要比工件硬。也就是说,要想切削超硬合金工件,就必须具备更高的硬度。”
就这一点而言,使用单晶金刚石、CBN(立方氮化硼)等材料的刀具就能加工超硬合金。但是,一个单晶金刚石刀具的价格高达十几万日元(15万日元约合9300元人民币),而且,使用这种刀具进行加工的切削深度只有几μm。因此在目前,这种刀具的用途主要是抛光。在这种情况下,以超硬合金为母材,通过在超硬刀具上覆盖涂层来加工超硬合金的方法成为了一种比较现实的方法。
优能刀具在10多年前就推出了利用自主开发的热CVD(化学气相沉积)法在超硬刀具上覆盖金刚石涂层的刀具。据渡边介绍,“最初的目的是加工石墨电极”。这种刀具的维氏硬度在HV9000左右,也可用于玻璃纤维强化树脂(GFRP)、碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的加工。
该公司对这种金刚石涂层技术进行了改进,为超硬合金加工用途开发出了“UDC涂层”。UDC涂层的硬度和韧性比之前的金刚石涂层“DIA涂层”更高。渡边介绍说,UDC涂层“通过控制涂层的微细组织,大幅提高了黏附强度和耐磨性”*1。膜厚缩小到了用来切削石墨的DIA涂层的一半左右。这是因为“缩小膜厚能够防止内部应力造成的剥离”。在优能刀具实施的喷砂测试中,在喷砂介质的冲击下,UDC涂层的涂层剥离、磨损的时间延长到了DIA涂层的2.5倍。该公司在2012年推出了加工有UDC涂层的“UDC”系列立铣刀和钻头.该系列刀具价格低廉,“价格还不到单晶金刚石刀具的1/6” 切削深度达到100μm 而且,UDC系列还能缩短加工时间。这主要是因为其切削深度可达到100μm,这是过去的超硬合金加工方法想都没想过的。
优能刀具介绍说,“大约2年前,我们在一场展会上展出了能够切削超硬合金的刀具,但被告知‘这样的非标刀具在量产中派不上用场’”。如果只能完成切削加工,使用方式自然也就与单晶金刚石刀具相同。因此,该公司定下了使加工效率远远超过其他刀具的目标。