日本硬质合金刀具在难切削加工行业新技术的研究

以航空产业、汽车产业、医疗产业为主的难切削市场不断发展，因此，成长型产业对难切削材料加工的需求量越来越大。对特殊用途及复杂的零件的加工中，所需刀具的性能与传统刀具有很大差异。同时，加工超耐热合金及钛合金等难切削材料过程中，由于切削“铸铁、钢”等普通材料大不相同，如何抑制切刃边界部缺损和实现刀具长寿命是目前加工行业碰到的难题。

大幅提高强度的超微粒硬质合金

硬质合金是通过粉末冶金法制成，生产时无论如何控制，都会有微米级小汽孔残留。为了改善这一缺点，必须大幅改进混合、挤压及烧结技术。组织上某部分不均匀，也会导致强度偏差，必须开发粒度分布极窄的超微粒WC粉末。确保刃尖韧性和硬度，必须将硬质合金的粒度微粒化成以前的1/2，目前日本新金属公司可是实现平均粒径为0.1um 级的超微粒WC粉末。

通过空振分断切屑

切屑堵塞刀具破损导致的故障是限制现场自动化的一个大问题，影响着加工面粗糙度、刀具寿命。日本公司CITIZEN通过空振时，将切屑切小排除，同时还可以防止刀尖温度上升，延长刀具寿命。利用伺服轴朝切削方向振动，在该振动与主轴旋转同步时同时进行切削，通过在切削中设置“空振”时间，可以实现将切削切小后间断排除的特征。由此，这一技术有效解决了难削材料加工和深孔加工切屑处理的问题。

新型冷却技术

日本三菱推出了新型的刀具，在刀夹前端设置了独特的L型喷嘴，能从刀片的后刀面方向朝着刀头附近强力喷射冷却液，高效冷却了高温刀头，提高了刀片的耐磨损性，刀具使用寿命延长了约30-50%。

切削液的流出速度为每秒1~2m,而压缩空气为每秒100~200m,利用空气推出切削液，前端孔径的截面积为2平方毫米，流速和流量都会达到最佳状态。

内冷钻头毛胚制造技术

小径、长型内冷型毛胚需求越来越旺盛，超小径钻头本身就很细，槽的厚度非常小，因此对孔的位置和艰巨精度有更高要求。长型钻头也一样，如何获得稳定的导程长度非常重要，其制造技术也要求越来越高。内冷钻头毛胚的冷却空形状根据切削材料使用不同的冷却空形状，目前全世界也只有日本三菱综合材料一家企业做到。

旋转刀具有效抑制损伤

刀具的异常损伤是在被削材料强度高时，在切削过程中产生高热量或被削材料易发生加工硬化情况下所引起，一般刀具通过减少切深、降低切削速度等切削条件，可避免发生异常损伤，但会降低加工效率。旋转刀具通过切削时同时旋转刀具的刀头来解决这些问题。

软化超耐热合金的陶瓷立铣刀

以耐热性优异的陶瓷为母材，在超耐热合金的切削加工领域发挥极其出色的性能。用硬直合金加工超耐热合金时，要延长工具寿命就需要抑制切削热，通常会将切削速度设定为70m/min左右。在1000℃左右的温度区域材料的耐力和抗拉强度会下降，切削加工就会变得容易。陶瓷立铣刀则是通过切削热来软化被切削材料，切削速度会设定在5000m/min。

涂层刀具的技术

凭借AL涂层含有丰富（AL，Ti）N的特点，日本刀具工业已经将这一特点开展到多样的商品领域，例如HRC60以上硬度钢的加工。如今率先在PVD涂层中添加Si元素，有效提高了刀具高硬度和高氧化起始温度，使加工HRC60以上的高硬度钢成为可能性。并将涂层推广到高速钢工具领域，高速钢比硬质合金要难以处理，在尽可能高的温度下进行涂膜，来发挥涂层的特性。但超过550℃后，高速钢的硬度会下降，因此，必须在微妙的平衡中进行优化。

总结

日本刀具厂商凭借这丰富的切削加工经验和创新的新技术，其刀具和机床活跃在制造业的各个角落。作为“工业牙齿” 的刀具，制约着产品的加工时间、加工的表面的改善以及加工成本。现在，中国大量的刀具厂商在采用国外精密的加工设备和先进技术，提升中国刀具制造能力。在不久的将来，中国刀具的制造能力会与日本和德国的差距会越来越小。