鋼件車削是（shì）加工（gōng）的最大領域之一，幾乎所有車間都有該工序，這意味著鋼製零件不論材料（liào）種類、工件類型、工序類型和批量大小都有應用。這主要用（yòng）於ISO P25應用區間的的零（líng）件加工，其加工（gōng）條件由好到差，改進加工（gōng）性能至關重要。

      自（zì）推出塗（tú）層可轉位刀片以來，一（yī）種刀片材質一直是這種廣泛應用（yòng）的常規解決方案。P25材質可（kě）持續改進加工，這便是通用鋼件車削材質，它還能優化大量工序。

      如今，通過刀具材料創新，性（xìng）能顯著（zhe）提高，這種創新前所未有，超過了以往任何一次類似的材質提升。  

最惡劣的環境

      任（rèn）何刀具的切削刃都會受熱受壓。切削過程中，工件材料接近切削刃的同時，首先在（zài）主切削刃吃刀。然後，在主（zhǔ）切削刃（rèn）之後，前刀麵對鐵屑流起主要作用。能量大量傳遞的輔助剪（jiǎn）切麵，使（shǐ）材料（liào）達到屈服極（jí）限。鋼（gāng）件車削中，合力大（1,400～3,100牛頓/平方毫米，隨鋼材類型不同而不同），溫（wēn）度高（可達1,000攝氏度）。正是在鐵屑流動區，測試刀具材料的能力，確定加工作（zuò）業的主（zhǔ）要影響。 

      切屑刃槽型與可轉（zhuǎn）位刀片上斷屑槽沿刃口線短距離的刀具材料組合（hé）決定了剪（jiǎn）切應力效果，因為整個麵上的切屑載荷集中，然後，帶走加工中產生的大部分（fèn）熱量。摩擦是一個主要因素，因（yīn）此鐵屑接觸麵及刀片表麵的紋理對性能起作重（chóng）要作用。

      鋼件加工鐵屑流動區的磨損機理（lǐ）主要（yào）是化學熔化，有部分塑性變形傾向。擴散（sàn）磨損是高速切削的主要（yào）特（tè）征，同時還有磨蝕性磨（mó）損，主要發生在刀片的間隙麵，這些磨損連續可控（kòng）。鋼（gāng）件車削一定（dìng）要（yào）做（zuò）到（dào）磨損連續可控，例如主要的塑性變形、熱裂和溝槽磨損（sǔn）。

鋼件車削

      鋼件（jiàn）車削是全球最常見的加工應用，很多金工車間都在使用。但是（shì），由於使用多（duō）種材料，從非合金（jīn）鋼、低合（hé）金（jīn）鋼到高（gāo）合金（jīn）鋼，從軟粘性材料到硬磨性材料等等，物理性質和條件千變萬化。棒材、管材、鍛件、鑄件、軋製、拉延、未處理、調（diào）質（zhì）和預加工工件的材質不同，可加工性等級明顯不同。這些都屬於鋼件車削ISO P25應用領域範圍。考慮到不（bú）同鋼件的不同（tóng）磨損機理，采用一種刀片材質不可（kě）能應付（fù）全部的加工應用。因此，整個領域（無論是小車間小批量生產還（hái）是大車（chē）間大批（pī）量生（shēng）產（chǎn））的生（shēng）產類型（xíng）不（bú）同（tóng），不可能采用相同的加工工藝。

      但是，1970年以來，引進塗層硬（yìng）質（zhì）合金（jīn）材質，鋼（gāng）件車削取得革命性的進（jìn）展。這些年來，先後研製了六代 P25材質，持續不斷地（dì）改進加工性能，大大提高生產製造（zào）效率。通過（guò）采用（yòng）通用鋼件車削材（cái）質，能對多種應（yīng）用加以優化。第七代（dài）P25刀片材質正（zhèng）在使性（xìng）能升級。

      研製出鋼件切削用新一代P25刀片材質，完全改變了製造業遊戲（xì）規則，這一點毫不誇張。這是切削刀具（jù）材料科（kē）學取得的重大（dà）進展，可滿足現代生產需（xū）要，攻克多項（xiàng）技術難關：刀具（jù）壽命可預見性（xìng），加工的安全（quán）性、零件質量連續性以及更高的切削速度。

      取得這種新成就，完全得益（yì）於對（duì）塗層硬質合金刀片密集和豐富（fù）的研（yán）發，不僅對材料科學（xué），而且（qiě）還（hái）對應用分析和刀片製造工藝進（jìn）行了研究。在設計新型鋼件車削材（cái）質時（shí），需要評估和研究多種因素，其中包括（kuò）原（yuán）材料、硬質顆粒混合物、粘合劑、顆粒度（dù）、基體梯度設計，更重要的（de）是塗層技術。

為何新刀（dāo）具材料如此完美？

-   刀片基體更（gèng）堅韌，更加平衡

-   刃口（kǒu）處理采用新工藝和新控製方法（fǎ）

-   刀片塗層創新（xīn）取得（dé）新突破

-   進一步研究後處理工藝

-   協調現有所（suǒ）有因素

      刀（dāo）片基體（tǐ）耐塑性變形的能力更高。刃口能經受（shòu）更高的溫度，而性（xìng）能絲毫不減。新型基材梯度還可抑製微裂紋，改進刃口線的耐用性。

      為確保整個流動區（qū）域更平穩的切削作（zuò）用，刃口處槽形和尺寸經過定製。采用化學蒸（zhēng）汽沉積法（CVD）的氧化鋁塗層組織取得（dé）新突破。刃口線韌性更好，更耐磨，特別適合斷續切（qiē）削，在很大程（chéng）度上得益於新研製的（de）後處理工藝。 

      所有這（zhè）一切意味著刀具材料技（jì）術取得實質性進展，結（jié）合新一代塗層刀片技術，從（cóng）根本上解決了這種麵廣（guǎng）多變、條件惡劣的加工領（lǐng）域的車削工具性能問題。

      刀具材料主要創新之一（yī）是塗層組織和（hé）附著力。當然，作為氧（yǎng）化物陶瓷的一部（bù）分並通過實踐證明，氧化（huà）鋁是一種成熟的刀具材料，成熟的塗料。這是一種很有效的刀片保護層，具有化學惰性，熱傳導性低，通過擴散作用，月牙窪磨損抵（dǐ）抗能力很高。這種材（cái）料熔點在2000攝氏度（dù）以上，由於具有（yǒu）密排結晶組織，所以很硬。

      迄今為止，傳（chuán）統氧化（huà）鋁塗層具有隨機的晶體方向。而這些氧化鋁塗層（céng）具有滿意的（de）加工性能，還可克服刃口線和前刀（dāo）麵惡劣條件引起的（de）一些缺點。研究表麵，如果實際晶體（tǐ）方向可控，很多切削刃特性也可控，更重要的是，已經得到明顯改善。

Inveio塗層

      Inveio塗層是一種氧化鋁、刀具材料技術的創新，具有單向非任（rèn）意（yì）性（xìng）晶體取向。整個CVD工藝中，采用統一（yī）方式，控製晶體生長，才能夠做到（dào）這（zhè）一點。通過所有的硬質鋁合金（jīn）晶體排列，采（cǎi）用相（xiàng）同方式，使得塗層組織更（gèng）強、更加均勻，出現的（de）新特（tè）性對承（chéng）受流動區（qū）域的力和溫度更有好處。實際上，已經形成了嶄新的前刀麵接觸表麵。

      緊密排列的原子平麵，朝著與（yǔ）碎屑接觸的區域，具有（yǒu）更好的（de）抗月牙窪磨損性——鋼件車削受熱受壓的主（zhǔ）要擴（kuò）散磨損機（jī）理。鐵屑流動區域沿晶體平麵（miàn）更加有效地散熱。另一種效應是抗微裂紋能力（lì）。沿著水平方向最弱的部分形成裂紋，由於磨（mó）損較（jiào）慢、均勻可控，塗層耐用性得到改善。

      新效應（yīng）結（jié）合刀片最佳塗層附（fù）著力，還減少壓（yā）成片的“假性”月牙（yá）窪磨損。內層塗層有精（jīng）細的鈦碳氮化物組（zǔ）成，具有柱狀組織（zhī），堅硬，抗磨蝕性磨損能力強的特點。實際上，延長了刀具壽命、改善了加工安全（quán）性，提高了切削速度——這些都是製造業取得實質性進步的驅動力。刀（dāo）片刃口線決（jué）定了零件質量（liàng）和（hé）刃口損壞速率（lǜ），現在（zài）更（gèng）具有彈性（xìng），提高了刀片性能和加工零件（jiàn）的可預測性。

      還受到影響的是連續磨損速率和不連續磨損速率之間的權衡取舍，以達到整個刀具使用壽（shòu）命期（qī）間最大的（de）安全性和較高的切削速（sù）度。加工過程中，在應（yīng）用鋼件（jiàn）車削刀片時，較硬的P15和較堅韌的P35材質之間（jiān）的重疊區域將是最新評估的重點。這是因為新的P25材質可很好地解決當前應用部位之間的邊界線，提供最新的加（jiā）工（gōng）時機。另一個受到影（yǐng）響的因素是選擇刀片槽形（xíng）、刀尖半（bàn）徑、刀片尺寸和刀片形狀，以采用這些材（cái）質。另外，毫無疑（yí）問，P25材質將提供新的優化可能性。 

結論

      總（zǒng）之，從多種生產方麵來看（kàn），ISO P25 應用領（lǐng）域的第七代塗層鋼件車削材質帶來了新的加工潛力。嶄新（xīn）的刀具材料性能是以前類似材料（liào）的兩倍。試驗和應用結果證明，這是過去二十年使用的刀（dāo）片材質中最好的。無（wú）論是各種小批量生產，還（hái）是大批量生產的優化，競爭（zhēng）力都能（néng）得到明顯提高。

圖1     

      通（tōng）過提（tí）高生產效率、改善加工安全性、延長刀具更加可預（yù）測的使（shǐ）用壽命（mìng），塗層可轉位刀片（piàn）為改進生產提供了更（gèng）大（dà）的潛（qián）力。山特維克可樂（lè）滿研發的ISO P25新（xīn）一代（dài）塗層鋼件車削材質（zhì）GC4325

圖2    

      各種低（dī）產量（liàng）作業或大批量（liàng）生產優化可通用的GC4325刀片槽形、刀尖半徑、刀片尺寸和刀片形狀選擇範（fàn）圍廣，結合材質選擇，可提供新的優（yōu）化可能性（xìng）。這種材質是刀片塗層的突破性創新，通過新刃（rèn）口處理工藝和可控製性的進一步發展，刀片基體（tǐ）更加堅固、更加平（píng）衡，進一步研發刀片後處理過程，與現有研發途徑和製造因素（sù）相協調。

圖   

      Inveio塗層是一種刀具材料技術的創新，使塗層刀片（piàn）發生了根本變革，采用新CVD工藝（yì），具有單向晶體取向，塗層組（zǔ）織更加（jiā）強勁，更加均勻。出現的新特性對承受切削區域的力和溫度（dù）更有好處。使得（dé）刀片接（jiē）觸表麵更加耐用（yòng）。GC4325刀（dāo）片刃（rèn）口線韌性更好，改進（jìn）了刀片性能的可預測性。刀具（jù）磨損（sǔn）連續可控，加工安全性很高、刀具使用（yòng）壽命長、切削速度快。

圖4