硬车削加工的条件

1) 硬车削的刀具材料及其选用
    •涂层硬质合金
         涂 层硬 质合 金刀 具是 在韧 性较 好的 硬质 合金 刀具 上涂 覆一 层或 多层 耐磨 性好 的
TiN、TiCN、TiAlN 和 Al2O3 等，涂层的厚度为 2～18µm，涂层通常起到以下 2 方面的
作用：①具有比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数，减弱了刀具基体的热作用；②
能够有效地改善切削过程的摩擦和勃附作用，降低切削热的生成。涂层硬质合金刀具与硬质
合金刀具相比，无论在强度、硬度和耐磨性方面均有了很大的提高。对于硬度在

HRC45～55

工件的车削，低成本的涂层硬质合金刀具可实现高速车削。近年来，一些厂家靠改进涂层材
料与比例的方法，也使得涂层刀具的性质有极大的提高。如美国、日本一些厂家采用瑞士
AlTiN 涂层材料和新涂层专利技术生产的刀片， HV 硬度高达 4500～4900，在车削温度高
达

1500～1600

℃时仍然硬度不降低、不氧化，刀片寿命为一般涂层刀片的 4 倍，而成本只

为

50%，且附着力好。它可以在 498.56m/min 的速度加工硬度 HRC47～52 的模具钢。

    •陶瓷材料
    陶瓷刀具具有高硬度(硬度 HRA91～95)、高强度(抗弯强度为 750～1000MPa)、耐磨性好、
化学稳定性好、良好的抗赫结性能、摩擦系数低且价格低廉等特点。使用正常时，耐用度极高，
车速可比硬质合金提高

2～5 倍，特别适合高硬度材料加工、精加工以及高速加工，可加工

硬度

HRC62 的各类淬硬钢和硬化铸铁。常用的有氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、金属陶瓷和

晶须增韧陶瓷。近年来通过大量的研究、改进和采用新的制作工艺，陶瓷材料的抗弯强度和
韧性均有了很大的提高，如日本三菱金属公司开发的新型金属陶瓷

NX2525 及瑞典山特维

克公司开发的金属陶瓷刀片新品

CT 系列和涂层金属陶瓷刀片系列，其晶粒组织的直径细

小至

1µm 以下，抗弯强度和耐磨性均远高于普通的金属陶瓷，大大拓宽了陶瓷材料

的应用范围。清华大学研制成功的氮化硅陶瓷材料刀具也达到了国际先进水平。

    •CBN
    CBN 的硬度和耐磨性仅次于金刚石，有极好的高温硬度，与陶瓷刀具相比，其耐热性和
化学稳定性稍差，但冲击强度和抗破碎性能较好。它广泛适用于淬硬钢

(HRC50 以上)、珠光

体灰铸铁、冷硬铸铁和高温合金等的切削加工，与硬质合金刀具相比，其切削速度甚至可提
高一个数量级。
    CBN 含量高的 PCBN 刀具硬度高、耐磨性好、抗压强度高及耐冲击韧性好，其缺点是热稳
定性差和化学惰性低，适用于耐热合金、铸铁和铁系烧结金属的切削加工。复合

PCBN 刀具

中

CBN 颗粒含量较低，采用陶瓷作豁结剂，其硬度较低，但弥补了前一种材料热稳定性差、

化学惰性低的缺点，适用淬硬钢的切削加工。
    在切削灰铸铁和淬硬钢的应用领域，陶瓷刀具和 CBN 刀具是可供同时选择的，因此进行
成本效益和加工质量分析是非常必要的，以确定哪一种材料更经济。通过分析在切削硬度低
于

HRC60 以下和小进给量情况下的工件，陶瓷刀具是较好的选择。PCBN 刀具适合于工件

硬度高于

HRC60 情况，尤其是对于自动化加工和高精度加工时更为重要。除此之外，在相

同后刀面磨损情况下，

PCBN 刀具切削后的工件表面残余应力也比陶瓷刀具相对稳定。

    使用 PCBN 刀具干式切削淬硬钢还应遵循以下原则：在机床刚性允许条件下尽可能选择
大切深，这样切削区生成的热量使得刃前区金属局部软化，能有效降低

PCBN 刀具的磨损，

此外在小切深时还应考虑采用

PCBN 刀具，导热性差而使切削区热量来不及扩散，剪切区

也能产生明显的金属软化效应，减小切削刃的磨损。