儀器校準中超硬刀具材料及其選用

儀器校準超硬刀具（硬度一般都用洛氏HRA表示）采用的材料及其刀具結構和幾何參數是實現硬車削的基本要素，因此，如何選擇超硬刀具材料，設計出合理的刀具結構和幾何參數對穩定實現硬車削是十分重要的。

隨著現代科學技術的發展，各種高硬度的工程材料越來越多地被采用，而傳統的車削技術難以勝任或根本無法實現對某些高硬度材料的加工。涂層硬質合金、陶瓷、PCBN等超硬刀具材料因其具有很高的高溫硬度、耐磨性和熱化學穩定性，這為高硬度材料的切削加工提供了基本的前提條件，并在生產中取得了明顯效益。 

在韌性較好的硬質合金刀具上涂覆1層或多層耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和Al3O2等，涂層的厚度為2~18μm，涂層通常具有比刀具基體和工件材料低得多的熱傳導系數，減弱了刀具基體的熱作用；另一方面能有效地改善切削過程的摩擦和粘附作用，降低切削熱的生成。 

涂層按生成方法可分為物理氣相沉積(PVD)與化學氣相沉積(CVD)2種。PVD涂層(2~6μm)主要包括TiN、TiCN、TiAlN等，其成分還在不斷地增加，如TiZrN。TiN和TiC涂層的高壓力分別可達到3580MPa和3775MPa，TiAlN涂層因缺乏可靠的彈性模量數據而得不到準確的壓應力值，高速切削實驗結果表明TiAlN性能好。

盡管PVD涂層顯示出很多優點，但一些涂層如Al2O3和金剛石則傾向于采用CVD涂層技術。Al2O3是一種耐熱和抗氧化很強的涂層，它能夠將刀具體和切削產生的熱量隔離開。通過CVD涂層技術，還可以綜合各種涂層的優點，以達到佳的切削效果，滿足切削加工的需要。例如。TiN具有低摩擦特性，可減少涂層組織的損耗，TiCN可降低后刀面的磨損，TiC涂層硬度較高，Al2O3涂層具有優良的隔熱效果等。 

涂層硬質合金刀具與硬質合金刀具相比，無論在強度、硬度和耐磨性方面均有了很大提高。車削硬度在HRC45~55的工件，低成本的涂層硬質合金可實現高速車削。近年來，一些廠家應用改進涂層材料等方法，使涂層刀具的性能有了極大的提高。如美、日的一些廠家采用瑞士AlTiN涂層材料和新涂層專利技術生產的涂層刀片，維氏硬度值高達HV4500~4900，可在498.56m/min的速度時切削洛氏硬度HRC47~58的模具鋼。在車削溫度高達1500~1600°C時仍然硬度不降低、不氧化，刀片壽命為一般涂層刀片的4倍，而成本只有30%，且附著力好。 

經過多年的研究和探索，我國在超硬刀具方面取得了很大的進展，但是，超硬刀具在生產中的應用還不廣泛。原因主要有以下幾個方面：生產企業、操作者對采用超硬刀具進行硬車削的效果了解不夠，普遍認為硬材料只能磨削；認為刀具成本太高。硬車削初的刀具成本比普通硬質合金刀具高(如PCBN比普通硬質合金貴十多倍)，但其分攤在每個零件上的成本比磨削還低，且帶來的效益比普通硬質合金要好得多；對超硬刀具加工機理研究不夠；超硬刀具加工的規范不足以指導生產實踐。 

因此，除了對超硬刀具加工機理進行深入研究外，還必須加強超硬刀具加工知識的培訓、成功經驗演示及嚴格操作規范，使這種高效、潔凈的加工方法更多地應用于生產實際。