超硬材料刀具应用于机械冷加工中的探究
中图分类号：TG711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0038-01
机械加工相关的行业正在获得进步，这种趋势下的加工刀具也日益在改进。相比于常用刀具，超硬材质制作成的新式刀具体现出更强的综合性优势，因而更适用于较大范围的冷加工。针对机械切削及日常的高速加工，超硬刀具都表现出优良的适用性[1]。由此可见，超硬刀具更有助于改进综合的冷加工质量，这种基础上也便利了各流程的冷加工操作。针对较难加工的某些原材，超硬性的刀具还可解决冷加工中的难题，在根本上提升了冷加工的成效性。
一、 超硬刀具的特性
在加工刀具领域内，超硬刀具的制作原材包含了氮化硼及金刚石等，现今常用聚晶立方的材质来制作刀具。同时，人造的金刚石也被广泛用来制成刀具，这主要是由于纯金刚石消耗较高的成本。此外，具体在刀具制作时还可选用复合的超硬材质。
在上世纪中期，美国在制作冷加工刀具时就创造出聚晶块的综合性材料，这类材料混合了氮化硼和微粉金刚石。经过高温及高压烧结，结合剂可以促成两类原材的粘结从而制成了坚硬刀具。到了七十年代，刀具制作可选用的原材又扩展至硬质合金。具体来看，先要压制或烧结较薄的上层合金层，在合金成分中加入适量的氮化硼或金刚石。这样做，烧结得到的超硬刀具就具备了最佳的抗弯性，同时也便利了后期焊接。从我国来看，专业制作超硬刀具的厂商总数正在增加，与之相应的产能也获得了提升[2]。
二、 具体刀具类型
（一） 金刚石刀具
低压状态制作出来的金刚石表现出优良耐磨性，本身硬度也很大。在显微镜下，这类金刚石超出了10000HV的硬度。在刀具领域内，金刚石被视作最坚硬的一类。金刚石表现出较小的摩擦系数，切削时很易分离铁屑因而不会堆积过多的铁屑。选用金刚石刀具可用来加工铝或铜这些金属，此外还适用于有色金属、硬质合金或陶瓷的加工中。此外，复合型的微粒及纤维都可借助于金刚石的超硬刀具予以加工。然而，金刚石刀具呈现为较差的热稳定特质，本身韧性也并不很强。遇到高温时，金刚石将会碳化。因此，这类刀具并不适宜用在镍合金及钢铁等加工中。
（二）聚晶的金刚石
经过烧结的步骤，可把金刚石转为聚晶型的人造材质。在高压及高温下，金属结合剂可用来促进这种聚晶过程。相比来看，聚晶金刚石不及单一的天然金刚石那么坚硬，但是聚晶物具备了随机结构，因而各侧面都表现出近似的抗磨性及坚硬度。具体切削步骤中，聚晶刀刃经过较长时间的切割还可以维持坚韧，同时也表现出抗磨性。相比于纯金刚石制作成的硬质刀具，聚晶金刚石可延长至原先20倍的刀具年限。同时也应当注意，聚晶金刚石可取自广泛的原材产地，硬质刀刃具备了膨胀系数低、导热性优良以及锋利的优势，这就决定了刀具拥有足够的韧性，聚晶金刚石还可用来焊接[3]。
（三）氮化硼材质的刀具
氮化硼的聚晶硬质材料呈现立方体的形态，这类刀具包含了复合片类、氮化硼的电镀刀具、整体氮化硼制作的刀具等。从总体来看，立方体式的聚晶氮化硼兼具耐磨及耐热的双重属性，与此同时它的导热性优良，化学属性很稳定。氮化硼材料制作成的超硬刀具相比于金刚石的耐磨性稍显不足，然而氮化硼本身却是抗腐蚀的，在高温下也可维持稳定。由于热属性优良，氮化硼刀具可用于多类的冷加工，例如冷硬铸件、淬硬钢以及喷焊类的原料。
三、 冷加工的超硬刀具运用
针对各类的冷加工，超硬刀具都可予以适用。具体在磨削及切削时，超硬刀具可代替常见类别的刀具，一次性即可完整予以磨削。针对于尺寸较精密的冷加工，超硬刀具是尤其适用的。在冷加工范围内，有些难磨材质及合金类的制品都很难被彻底加工，超硬刀具的诞生协助解决了这个疑难。详细来看，机械冷加工范围内的超硬刀具具体表现为如下的运用：
（一） 冷加工的铣削
冷加工流程中的铣削加工通常针对于铝合金，对此可选用聚晶金刚石型的超硬刀具予以加工。在高速加工时，刀具可达每分钟4000米的运转时速。对于灰铸铁等原材，也可确保每分钟2000米。从现状看，超硬刀具在铝合金加工时最高已达到每分钟5600毫米的进给时速，铣削效率是很显著的。从加工效率看，超硬材质型的刀具也可超出10倍或更高的铣刀速度，为此适合用来铣削玻璃或者用于深加工[4]。
（二）钻头的加工
超硬钻头可用来冷加工各类的石材、玻璃及陶瓷原材。例如：深加工玻璃的某些企业就配备了聚晶型的金刚石钻头，这类钻头很适合镜子等的钻孔。通常情况下，金刚石钻头可设置为10毫米的直径，企业可视情况选用镶嵌式或者树脂型的玻璃钻头。钻头加工可得优质的陶瓷及石材，加工质量优良。此外，针对导电材料也可用来钻孔。
（三）车削的加工
冷加工机械的步骤中，车削针对于钢制的原材，例如淬硬钢等。在较大程度上，超硬刀具的车削成效都会优于常见的磨削，同时也缩减了冷加工消耗的经费。例如：氮化硼刀具适合车削发动机的排气阀座，具体可选铝合金铸铁或铜作为车削的原材。车削时要实时查看，慎重防控偏离刀具的轨道[5]。
结语：
现今市场状态下，机械加工也提升了更全面的质量要求，冷加工得到的零配件不仅应具备光滑性及平整性，同时还需具备更优的抗磨损特质。在这种条件下，冷加工常用的刀具很难确保合格，为此就要探析更适合用来改进冷加工质量的刀具。相比而言，超硬刀具可在根本上确保日常加工的优质性，改进了冷加工实效。未来的实践中，相关人员还需继续摸索超硬刀具在具体加工时的运用经验，服务于冷加工的总体质量提升。
