汽车工业切削与刀具技术现状（二）

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　　3超硬刀具获得广泛应用

　　刀具材料发生了很大变化，CBN(立方氮化硼)，PCD(聚晶金刚石)、陶瓷刀具等超硬刀具获得了广泛应用。PCD刀具由于其极高的硬度，在加工铝制工件及其他有色金属及其合金时使用寿命极高，近年来随着汽车制造业大量应用轻型材料(如铝合金、复合材料、塑料等)，PCD刀具的应用也大量增加。现在汽车发动机的汽缸体、汽缸盖、变速箱的壳体、阀体、槽体、侧盖等零件很多都采用铝件，这些零件的加工中就大量采用了PCD刀具，取得很好的效果，一般每把刀的寿命都在加工几千件工件左右，长的可达1.5至2万件。

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　　CBN刀片的特点是，硬度极高仅次于金刚石，特别是其红硬性好，在1000多度的高温下仍能保持其硬度和良好的切削性能，适应了高速切削的需要，也满足了一些高硬度难加工零件的加工需要、在发动机缸体等铸铁类零件和气门阀座等粉末冶金零件的加工中获得了较好的应用效果。如气缸体缸孔的加工在半精镗和精镗工序中很多就采用了CBN刀片，切削速度可达800m/min，刀具寿命是硬质合金刀具的一倍以上，在气缸体的缸盖结合面的加工中，CBN铣刀切削线速度可达1200m/min以上，高的甚至可以达到2000m/min，进给速度可达1000-2000mm/min。

　　目前已有汽车零部件制造厂为降低一次性设备投资，减少生产线中的设备数量，同时又希望保证生产节拍，就采用具有高速加工能力的加工中心，显著地提高切削用量，同时采用适合这种高速切削的CBN刀具，如在直列四缸发动机缸体的加工中，几乎所有各个面的铣削都采用了CBN刀具，尽管CBN刀具价格较贵，但如考虑到其对于加工效率的提高和在投资成本上的节约，总的算起来还是很经济的。上海通用汽车公司在变速箱壳体的加工中，将一把原来采用的硬质合金镗刀改为PCD刀具，刀具寿命从原来的3000件提高到7万件，其经济效益是非常明显的。

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　　CBN刀具可用于加工淬硬工件，因而可以实现以车代磨，如大宇汽车公司就在变速箱输入输出轴的加工中，用CBN刀具进行轴上槽的车加工，代替了原来要用成型砂轮进行的磨削加工。

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　　作为高硬材料刀具中的又一种刀具，陶瓷刀具也是一种值得关注和正在不断扩大应用领域的刀具，陶瓷刀具过去存在的脆性正在得到改进，现在已有了增韧型的陶瓷刀具，可应用于铸铁工件的粗加工，如在发动机气缸体缸孔的粗加工中，不论是V型6缸发动机还是直列4缸发动机都采用了陶瓷刀具进行缸孔的粗加工，显著提高了加工效率，其镗孔切削线速度可达700m/min至800m/min。

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　　4涂层技术和涂层刀具不断发展

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　　伴随表面工程和摩擦学的发展，涂层技术在近十多年来获得了突飞猛进的发展，技术和设备都越来越成熟，在刀具上的应用也越来越广泛，成效明显，并且有越来越多的新型涂层开发出来。

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　　目前在汽车工业所用刀具上采用较多的涂层有TiN，TiC、TiCN、TiAlN、ZrCN等等，在钻头、铰刀、齿轮滚刀、丝锥上都获得很好的应用效果，刀具寿命明显提高。现在汽车行业所用的硬质合金刀具中几乎75%的刀具进行了涂层，而且随着对刀具重磨要求的提高，越来越多的重磨后的刀具需要进行重新涂层，使涂层的应用有了更广阔的前景，同时如何使修磨后重新涂层的刀具达到原有新刀具的性能水平，还需要涂层厂家和涂层刀具用户共同付出更大的努力.由于单一涂层材料难以满足提高刀具综合性能的要求，因此涂成份将趋于多元化、复合化；在复合涂层中，各单一成分涂层的厚度将越来越薄，并逐步趋于纳米化；涂层工工艺将为满足不同的切削加工要求，更具针对性.目前涂层行业还在做更多的工作，以进一步改进各类涂层的性能，如把多弧工艺和溅射工艺组合起来，优化涂层的结构，开发多层涂层以提高韧性和结合力，添加其它合金元素如铬、锆、钒、硼、铪以及硅等以进一步提高韧性硬度和化学稳定性等各方面性能，同时努力开发纳米多层涂层。

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　　涂层领域新近的发展是将金刚石薄膜用CVD等方法将其涂覆于硬质合金刀具上，使具有复杂形状、或开有断屑槽的刀具也能具有金刚石刀具的性能

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　　另外现在也在尝试将如MoS2这样的软涂层应用至刀具上，以改善切削过程中的润滑状态，提高金属切削的性能。

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