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　　為了保護環境、降低能耗，滿足高速、高效、高硬度、高精度及干式切削加工的迫切需求，日本住友電工硬質合金工具公司應用先進的納米技術、獨立研發的PVD涂層技術以及超硬材料技術，開發了適用于高速干式切削加工的超級ZX涂層硬質合金刀具、分別用于高速切削和高精度切削淬硬鋼的SUMIBO-RON-BNC100／BNCl60立方氮化硼刀具、高速切削加工模具用SUMIBORON精密標準模具立銑刀。現分別簡介如下。
　　一、超級ZX涂層硬質合金刀具
　　(1)適用范圍
　　超級ZX涂層具有優良的耐熱性能(抗氧化性能)和高溫耐磨性能，適用于鋼、不銹鋼、鑄鐵等的高速干式銑削加工，是一種先進的涂層新技術。
　　(2)涂層特點
　　超級ZX涂層是一種應用納米技術和獨立研發的PVD新技術，使每層厚度為納米級的TiAlN和AlCrN超薄涂層交互層疊形成約1000層的超多層涂層。
　　超級ZX涂層與原有涂層的物理性能對比見表l。涂層硬度是采用毫微壓痕法，在涂層斜斷面加載19．6mN的測量荷重測得的，原有涂層的硬度為40GPa，而超級ZX涂層的硬度則高出約40％，達到56GPa；殘余壓應力是根據sin2Φ法，將滲入厚度調整到一定深度，在BLl6XU大型放射光裝置上進行測量。由結果可知，涂層中的應力水平從基體向表面呈梯度增大，在距表面2．3μm處壓應力最大，達到2．7GPa，應力在深度方向的變化是根據涂層的生成調整涂覆條件的結果；涂層中的平均殘余壓應力也達到1．9GPa，比原有涂層大1．2GPa。涂層的氧化特性是用TG-DTA(熱重量測量示差熱分析)法來評價的。
　　
　　表1涂層物理性能對比〖HTSS〗
　　名稱 涂層構造 毫微壓痕硬度 開始氧化溫度 殘余壓應力 AE劃痕試驗
　　［℃］ ［GPa］ ［N］
　　原有涂層 TiN/AIN 40 816 0.7 73.8
　　超級ZX涂層 TiAIN/AICrN 56 1029 1.9 76.7
　　
　　從表l可知，超級ZX涂層的開始氧化溫度較原有涂層提高了約200℃。在950℃空氣中保持30min后緩慢冷卻的樣品表面觀察結果來看，原有涂層刀片的氧化非常顯著，已到達刀片基體材料；而超級ZX涂層刀片的外觀仍維持試前狀態，氧化在涂層最外表面停止。涂層的結合強度是采用聲發射(AE)劃痕試驗法，在涂層剝離臨界載荷重量作用下進行劃痕試驗來測定的。從試驗結果來看，在涂層硬度和殘余應力都很高的前提下，超級ZX涂層的結合強度與原有涂層幾乎相同，只略高一些。
　　 (3)切削性能
　　①適用刀具材質
　　300刀具材質適用范圍較廣，涵蓋了從鋼至不銹鋼的工件材料；ACK300則是用于銑削鑄鐵的刀具新材質。
　　②WEX型波形刃立銑刀的切削性能
　　采用超級ZX涂層的刀具材質ACP200／300、ACK300的刀尖可換式WEX型波形刃立銑刀已經實現產品化。WEX300型波形刃銑刀是一種能獲得高質量加工面、具有高可靠性、可用于精加工的刀尖可換式高效立銑刀。
　　
　　表2 BNCl00和BNCl60的技術規格和物理特性
　　
　　用途 材質 涂層 CBN燒結體 物理特性
　　種類 厚度 CBN含量 CBN粒度 結合劑 硬度［HV］ 抗彎強度TRS
　　高速切削 BNC100 TiMN+ 2μm 40-45%(體積) 1μm TiN 29- 1.05-
　　TiCN   32Gpa 1.15Gpa
　　高精度切削 BNC160 TiMN+ 2μm 60-65%(體積) 3μm TiN 31- 1.10-
　　 TiCN 33Gpa 1.20Gpa
　　
　　
　　表3 BNCl00和BNCl60的刀尖技術規格
　　
　　材料 刀尖處理 倒棱角度［°］ 倒棱寬度［mm］ 倒圓
　　BNC100 標準型 25 0.12 有
　　LS型 15 0.11 有
　　
　　BNC160 標準型 25 0.12 有
　　LS型 20 0.10 有
　　HS型 30 0.17 有
　　
　　在加工實例(a)中，用其他公司PVD材質刀具加工3個工件后，刀具損傷較大，在加工第4個工件時，刀具發生崩損；而使用ACP200材質刀具加工4個工件后，刀具損傷很小，提高了刀具壽命。在加工實例(b)中，與其他公司PVD材質刀具相比，ACP200刀具切削聲音小、狀態良好，即使將切削條件提高約2倍，也能實現穩定的切削加工，加工表面質量良好，可獲得光潔的加工面。
　　由此可知，與目前加工中常用的TiAlN涂層刀具相比，超級ZX涂層刀具壽命可提高1倍以上，由于提高了刀尖耐磨性(即刀具的可靠性)，因此能夠承擔高速、高效切削加工。
　　二、高速、高精度力工淬硬鋼用SUMIBORON-BNC100／BNC160
　　(1)適用范圍
　　BCNl00即使在300m／min的切削速度下也具有優異的耐磨性能，可用于淬硬鋼的高速切削加工；BNCl60適用于過去只能磨削加工、尺寸精度達IT6級、表面粗糙度Rz=1．6μm的淬硬鋼高精度切削加工。
　　(2)刀具特點
　　BNCl00和BNG160刀片技術規格和物理特性見表2。BNC100和BNC160是以結合相耐熱性能優良、耐磨性和抗崩刃性大幅提高的CBN作為基體，其上涂覆以TiAlN和TiCN為主要成分的特殊陶瓷類涂層，從而具有優異的耐磨性和穩定的表面粗糙度。刀尖的技術規格見表3。通過合理匹配組合標準型刀尖、重視切削性能的LS型刀尖和高強度的HS型刀尖，就能在各種不同的加工中，最大限度地發揮新材質的切削性能。
　　(3)切削性能
　　BNC100的切削性能與原來用于高速加工的BNX10、BNC150相比，BNC100具有優異的耐磨性能和抗崩刃性能，在高速切削加工中顯示出更長的刀具壽命。
　　BNCl60的切削性能與原來用于高精度加工的BNC80相比，BNCl60耐磨性能優異，加工表面粗糙度可達2μm。工件直徑尺寸的變化情況與BNC80相比，BNC160耐磨性能優異，直徑尺寸變化小，并可穩定獲得IT6級加工精度。
　　三、高速、高精度加工模具用SUMIBORON精密立銑刀
　　(1)適用范圍
　　隨著加工中心主軸高速化，模具高效加工技術發展很快。過去，高速鋼立銑刀曾經是模具加工的主流刀具。當機床主軸最高轉速超過每分鐘1萬轉后，涂層硬質合金立銑刀就成為了模具加工的主流刀具。現在，加工中心的主軸最高轉速已達到每分鐘4-6萬轉，可以預期，CBN立銑刀必將成為主流刀具。與涂層硬質合金立銑刀相比，CBN立銑刀在刀具壽命、加工表面質量等方面具有壓倒優勢。由于CBN傳熱性好，能夠抑制切削溫度的升高，可在噴霧冷卻潤滑和干式切削條件下進行高速切削，因此在保護環境方面也具有明顯優勢。為了適應模具高速切削加工的需求，住友電工硬質合金工具公司開發了小直徑CBN球頭立銑刀BNBP型模具精銑刀，這是一種R0．2-1．0mm的長頸型球頭立銑刀，適合深模腔加工。
　　(2)刀具特點
　　眾所周知，與硬質合金和高速鋼相比，CBN具有更高的硬度和熱傳導率，適合高硬度鋼的切削加工，但由于其韌性較差，在斷續切削負荷作用下刀尖容易崩刃。為了提高BNBP型模具精銑刀的抗崩刃性能，采用了大幅度提高CBN燒結體強度的SLIMIBORON新材料和-40°大負前角刀尖形狀的優化組合，使其抗崩刃性能顯著提高(與硬質合金近似)。因此，BNBP型模具精銑刀可實現對高硬度模具穩定的高精
　　度加工。
　　(3)切削性能
　　在加工中心上用R0．3球頭立銑刀切削加工移動電話用鈕扣型模具時，刀具磨損寬度的變化涂層硬質合金球頭立銑刀從加工完第一個模具后，刀具磨損開始增大，加工完第二個模具時，刀具磨損寬度超過0．03mm，模具上出現毛刺，刀具達到使用壽命；而CBN球頭立銑刀產生初始磨損后，磨損寬度幾乎沒有表4加工條件增大，加工6個模具后加工面仍未產生毛刺，也未出現擠碎缺陷，加工面保持良好，刀具仍可繼續加工。雖然可以進行干式銑削，但為了延長刀具使用壽命，推薦采用噴霧冷卻銑削加工。
　　
　　表4 加工條件
　　刀具規格 轉速（r/min） 進給速度（mm/min） ap(mm) pp(mm)
　　R1.0 36000 3000 0.03 0.25
　　R0.5 40000 3000 0.02 0.02
　　R3.0 40000 1000 0.01 0.01
　　
　　在加工中心上用CBN球頭立銑刀切削加工粉末冶金高速鋼(HRC63)錐齒輪模具總加工時間2小時28分)。對于粉末高速鋼這種高硬度材料，如果用涂層硬質合金刀具進行粗加工，會加快、加大刀具磨損，產生粗糙的加工表面，如果在半精加工和精加工中不能去除粗糙表面上的凹凸，模具精度就得不到保障。如果從粗加工開始就采用CBN刀具，就能制造出高精度模具。
　　與涂層硬質合金立銑刀相比，CBN立銑刀在耐磨性能上具有壓倒性優勢，可在高速條件下加工高硬度、高精度模具，能大幅度提高加工效率，同時獲得優質加工表面，從而可以大幅度縮短后續精磨時間，使高性能、高硬度的粉末高速鋼也能實現高效加工。
　　綜上所述，使用超級ZX涂層刀具能夠實現鋼、不銹鋼、鑄鐵等的高速干式銑削加工；使用SUMIBORON BNC100／BNC160和精密模具立銑刀能夠實現淬硬鋼的高速切削加工、高精度切削加工。這些新技術、新產品的應用可降低功率消耗、減少工業污染，為節能減排、保護環境和降低生產成本作出貢獻。