目前，各種難加工材料如淬硬鋼、超硬燒結(jié)金屬、耐熱超級合金、雙金屬材料等已日益廣泛地應用于工業(yè)零件的制造。雖然用此類材料制造的零件可獲得優(yōu)異的使用性能，但同時也帶來了一個難題：如何以合理的每件加工成本實現(xiàn)零件的最終成形加工。值得慶幸的是，如今刀具供應商已成功開發(fā)出了各種用于銑削、車削加工難加工材料的新型切削刀片，如涂層硬質(zhì)合金刀片、金屬陶瓷刀片、CBN刀片、PCD刀片等。這些新型材料刀片采用了特殊的幾何形狀和表面涂層，具有優(yōu)異的耐磨損性能，并可承受加工過程中的機械沖擊和熱沖擊。但是，如何在生產(chǎn)中合理、有效地使用這些切削刀片，還需要與掌握專業(yè)知識的刀具供應商密切配合。
aVr(*s;/ 54{E&QvL8o 由于切削刀片的成本相對較低(一般硬質(zhì)合金刀片的成本僅占加工總成本的3%，CBN刀片占加工總成本的5%～6%)，因此，為節(jié)約加工成本而一味選用較便宜的刀片實際上可能并不劃算。新型材料刀片雖然價格較貴，但可以縮短加工時間，延長刀具壽命，提高產(chǎn)品質(zhì)量，因此可能具有更好的經(jīng)濟性。
7 @\ i5 )h ,v(Rxa 另一方面，脫離實際加工需要而盲目選用新型材料刀片，也可能增大加工成本(CBN刀片的價格可達硬質(zhì)合金刀片的8～10倍)。此外，使用新型材料刀片時，如采用不正確的切削速度和進給率，也會影響工件加工質(zhì)量和刀具使用壽命。因此，選用難加工材料切削刀片時需要正確評估加工的經(jīng)濟性和綜合考慮整個加工工藝過程。
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)z i^WY/ OhL CBN刀片經(jīng)過了強化和鈍化處理，在切削硬度＞50HRC的工件材料時可有效避免崩刃現(xiàn)象
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4* 1.%|Er 4 加工經(jīng)濟性的綜合權(quán)衡
m p_7$#{l lDBAei3iB 選擇切削刀片時，需要對整個加工任務進行評估。在可以滿足工件尺寸精度和表面光潔度要求，并考慮了加工時間和刀片更換的前提下，選用價格相對較低的硬質(zhì)合金刀片可以實現(xiàn)較好的加工經(jīng)濟性。通過準確了解和綜合權(quán)衡生產(chǎn)批量、加工時間和刀片性能，就能合理選用切削刀片，達到提高生產(chǎn)率的加工效果。
!,$K;L .{eMN[ n@ 以銑削加工材質(zhì)為燒結(jié)碳化鈦的燃氣渦輪機葉片為例，當工件批量較小時，選用涂層硬質(zhì)合金刀片也可獲得較好的加工效果。在35m/min的切削速度下，硬質(zhì)合金刀片的切削刃壽命僅為5～10分鐘，而大批量加工難加工材料工件的合理刀片壽命一般要求達到15～30分鐘。在小批量加工中，較短的刀片壽命和較頻繁的更換刀片對生產(chǎn)率的影響并不明顯；但在大批量滿負荷加工中，較長的刀片壽命對于減少換刀輔助時間、降低勞動強度、提高機床利用率和生產(chǎn)能力則具有至關(guān)重要的意義。因此，當渦輪機葉片的加工批量較大時，選用硬度更高、價格較貴的CBN刀片可能更為合理。
[ 1G wcXr q4X( _t 為了充分發(fā)揮先進材料刀片的切削性能，還需要選用正確的進給率和切削速度。以Sandvik Coromant公司的CBN刀片為例，該刀片的切削刃經(jīng)過了強化和鈍化處理，在切削硬度＞50HRC的工件材料時可有效避免崩刃現(xiàn)象。盡管CBN刀片韌性極佳，但對切削參數(shù)的選取仍十分嚴格，如所選切削速度高于或低于理想值的10%，則可能大大降低刀片的切削性能。
kjQW9QJ< N_E zp68Fp 為了實施難加工材料的切削加工，可考慮向?qū)I(yè)刀具供應商尋求技術(shù)支持，刀具供應商可基于其它相同的加工實例提供合理的解決方案。在需要進行切削試驗時，通常可采用試錯(trial-and-error)方式，即首先用硬質(zhì)合金刀片進行切削，然后換用新型材料刀片進行對比切削，比較不同刀片的加工效果。采用先進的刀片形狀、高剛性刀柄和優(yōu)化加工程序，通�？墒箖r格較低的硬質(zhì)合金刀片適合于難加工材料的切削。是否需要換用新型材料刀片，則應根據(jù)具體的加工任務及加工條件而定。對于同一大類的難加工材料，通常在切削刀片的選用上具有一定共性。
U8aVI 1q=Q/L4P 淬硬鋼的切削加工
~(*tcs]hY lpPPI+|4N 目前，許多合金鋼工件對硬度的要求越來越高。過去，工具鋼的應用硬度通常為45HRC，而現(xiàn)在模具工業(yè)使用的工具鋼已普遍要求淬硬到63HRC。為了避免熱處理變形，需要對一些過去只能在熱處理之前進行切削加工的模具實施完全淬硬狀態(tài)下的精密銑削加工。在銑削完全淬硬鋼時，產(chǎn)生的切削熱和切削壓力可能引起切削刀片的塑性變形并使刀片迅速失效。如銑削硬度為60HRC的淬硬鋼(材料中的碳化物顆粒硬度可達90HRC)時，普通的涂層硬質(zhì)合金刀片將發(fā)生后刀面快速磨損。
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_BI< 雖然淬硬鋼不易切削，但采用硬質(zhì)合金刀片仍可實現(xiàn)對完全淬硬鋼工件的經(jīng)濟性加工。以航空零部件的加工為例，某大型飛機制造企業(yè)用Sandvik公司的GC1025硬質(zhì)合金刀片替換原來使用的金屬陶瓷刀片后，成功完成了對材料為淬硬的3000M鋼(4340變質(zhì)處理)的大尺寸鍛件的二次孔加工。被加工孔的大部分加工余量已在熱處理之前(材料硬度30～32HRC)切除，但為了修正熱處理變形，這種大尺寸工件上的精密孔必須在工件完全淬硬后(硬度達54～55HRC)進行二次切削加工。由于被加工孔位于工件深處，特殊的工件形貌使加工相當困難，因此需要經(jīng)過三次走刀切削才能達到要求的尺寸精度和表面光潔度。高硬度的材料加上斷續(xù)切削方式，使原來使用的金屬陶瓷刀片還未完成一次走刀其切削刃即崩損失效，而崩壞的刀片可能造成工件報廢的危險。換用經(jīng)PVD涂層的細顆粒硬質(zhì)合金刀片后，刀具的韌性和鋒銳性顯著提高，可以順利完成6～9次走刀切削。換用硬質(zhì)合金刀片后，刀具供應商推薦將切削速度從原來的90m/min降低到53m/min，但切削深度保持不變。切削速度降低后，硬質(zhì)合金刀片完成對孔的三次走刀切削需時約20分鐘，而原來使用金屬陶瓷刀具加工則需要一個多小時。更為重要的是增強了硬質(zhì)合金刀片切削刃的安全性，大大減少了因刀具崩刃導致昂貴工件報廢的危險。
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