超硬材料刀具在机械冷加工中的应用

超硬材料刀具在机械冷加工中的应用

张月全

身份证号码371522199008158015 山东省聊城市 252000

摘要：现当今，我国经济发展十分迅速，在机械冷加工的过程中，刀具的质量直接决定了加工效果。随着科学技术的不断发展，材料的质量与性能正在逐渐提升，使得其加工难度不断提高。在这种复杂的加工生产制造情况下，超硬材料刀具的应用愈发广泛，也显得愈发重要。此外，超硬材料刀具的应用不但可以提高机械加工的效率，还能为产品的质量提供保障，并降低加工生产制造的成本。由此，相关人员需加强对这一内容的研究，为机械行业的稳定发展奠定基础。

关键词：超硬材料刀具;机械冷加工;应用

引言

刀具作为机械加工重要工具，刀具的质量直接决定机械加工的质量，在实际应用的过程中，对于刀具的质地、硬度、韧性等因素具有非常高的要求。超硬材料刀具不仅可以提高刀具的整体使用寿命，而且也能够减小刀具的更换成本，所以在机械加工领域中，超硬材料刀具的应用效果非常明显。

1超硬材料刀具的概念及现状分析

对于目前的机械加工来说，很多时候人们会将天然金刚石（CVD）、人造金刚石（PCD）、立方氮化硼（PCBN）等看成是超硬刀具的常用材料。但是，在我国金刚石的数量是十分稀少的，对于市场的需求是很难实现满足的，所以，人们将视野放在了人造金刚石上来，虽然它能够实现大规模的生产，但是，人造金刚石的制作成本十分的高昂，很多人对于人造金刚石的价格是望而却步的，种种原因造成了人造金刚石很难被广泛应用。目前超硬材料刀具的主要原材料就是立方氮化硼，原因是它的成本相对来说较低廉，而且易于加工，所以，使得它被广泛应用于超硬材料的制作中，在世界上很早就采用立方氮化硼来进行超硬材料刀具的加工，虽然当时的很多实验结果并不能进行很好的运用于实践，但随着时间的不断变化，科学家在立方氮化硼中又发现了它的复合片，从而解决了长时间以来超硬刀具的原材料问题。我国的超硬材料的研究起步较早，但由于多种内外部原因，导致我国的超硬材料刀具制作始终进展缓慢。但现在中国的超硬材刀具材料研究已经实现了很大的进步。

2超硬材料刀具在机械冷加工中的应用

2.1车削与铣削加工

首先，车削加工的对象主要为淬硬钢等硬度较高的材料，工作人员通过刀具对其进行加工处理，使其满足加工生产制造需求。而超硬材料的使用可以进一步提高钢件的打磨效果，并对切削的深度进行适当的扩大。同时，超硬材料的应用还可以促进加工效率的提高，最高可以提升至4倍，而所需的成本仅为之前应用的80%左右，大规模的降低了生产制造过程中的成本。如在处理淬硬钢的过程中，由于淬硬钢的强度超过45HRC，使得工作人员需利用PCBN对其进行深度处理，在保障加工效率的基础上提升对该材料的处理效果。其次，在开展铣削加工的过程中，工作人员普遍使用PCD材料制作而成的刀具进行加工。在加工生产制造过程中刀具的运转速度最高可达到4000m/min，使施工效率得到了广泛提升，达到了快速提高生产能力的效果。同时，该类材料也能被用于玻璃等材料的加工生产制造过程中，有助于加工效率的快速提升，满足其产能要求。

2.2拉削加工

在应用拉削加工技术时，以复合式渐开线跳齿内孔材料刀具，应当接受工件孔加工处理。使用该类硬质材料刀具时，具备以下特点：第一，应用该刀具，利用合理刀齿结构、跳齿排布方式加工。采用此种方式，能够保证加工质量，简化加工制造工艺。与普通加工方式相比，使用该类刀具加工时，无需耗费大量成本。第二，应用该类刀具拉削加工时，能够保证工件内孔形面同轴度。此种加工效果，可以为后续加工提供便利性。

2.3在钻削加工中的应用

在对一些建筑材料，例如工程瓷器、玻璃、石材等进行加工的过程中，通常会采用人造金刚石作为原材料。如去五金店买玻璃时，店员就会拿带有人造金刚石钻头的笔来切割玻璃。对于现在的金刚石钻头来说，它们的直径存在着很大区别，通常在3~300mm的范围内。因为它的硬度较大，对于机械来说，在进行小部件的切割时，采用小的钻头，反之亦然。这样可以方便切割。在机械加工的过程中，还有的人用人造金刚石来对陶瓷进行加工，能够帮加工结果带来高效率的优点。用金刚石钻削可以对存在于各种难以施工材料的圆柱孔，圆锥孔等进行加工。

2.4铁氧体材料加工

铁氧体材料是我国工业生产行业中重要的电子元件，在对该材料进行加工的过程中，超硬材料刀具的应用较为广泛。这种部件的应用不仅可以有效提高加工效率，还能实现节能节材的工作目标，有助于降低废品的出现概率，达到全面提升产品质量的生产目的。此外，人工合成的宝石、水晶等材料的加工也均应用超硬材料刀具来完成，能够有效减少加工生产制造流程中对环境的影响，并减轻工人的劳动强度，进而促进工作效率的快速提升。

2.5刀具设计

环槽刀具的宽度精度直接影响着环槽的加工宽度与精度，在加工过程中即使刀具出现较小的磨损也会影响到环槽加工宽度的精确度，当槽刀发生磨损后，其宽度将会减少，而刀具的减少速度取决于刀具的几何参数，结合实践来看，与刀具宽度减少速度关联度最大的为刀具的副偏角（kr＇）与副后角（α0＇）。在实际应用中为确保将刀具几何参数对刀具宽度减少速度的影响降至最低，一般在设计时应尽量减少刀具的副偏角与副后脚的值，通常副偏角范围为15＇±5＇，副后角为2°-3°。

3超硬材料刀具加工的注意事项

在零部件加工时刀具对于零件的切削速度也会产生影响，通常情况下对于塑性较高的机械材料必须要保证切削的速度，避免在切削过程中发生材料断裂的问题，提高切削表面的光滑程度，而对于塑性较低的机械材料则要减缓切削速度，通过这两方面的因素能够判断在机械加工工艺对机械零件表面完整性产生的影响。在研究过程中除了要考虑零部件本身的性能之外，还必须要考虑刀具性能。切削作用力会对切削部件表面产生一定的影响，导致零部件发生形变或者因为切削速度过慢而导致零件切削过程中出现粘连现象，影响了零部件的完整性。刀具作为零部件加工的重要工具，刀具的角度对于零部件加工表面完整性具有直接的影响，由于刀具必须要紧贴零部件的外观，所以在切削刀具的过程中，必须要根据刀刃的形状以及刀刃的角度进行充分的调整保证处于最佳的角度，提高切削质量。尤其是必须要保证刀具的作用力，与刀具的材质保持一致。再利用刀具进行切削时，必须要检查刀具的外观是否存在缺陷，例如都具有磨损问题，缺口问题，必然会对零部件的表面完整性产生影响，只有加强对于刀具的打磨与维护，保证在加工过程中对刀刃进行合理调整，形成最佳的角度，才能够尽可能的减少零部件表面的刮痕增强了零部件的质量。

结语

在现阶段的中国，对于机械加工的市场存在着十分复杂的现状，同时在这种现状的要求下，进行机械加工时，不仅要对质量进行保障，还要时刻关注加工的深度、光滑度、以及磨损度等，要想实现机械加工的不断发展，就要进行多元考量，对于那些已经不适应于机械加工要求的原材料要及时的进行淘汰。将超硬材料刀具应用于此领域，就能够将元到的问题进行全面的解决，超硬材料在现阶段的加工过程中已经取得了很高的成就，并被广泛应用。与此同时，对于广大的机械加工人员来说，要不断提高自身专业素质和水平，超硬刀具对于机械加工具有十分重要的作用。

参考文献

[1]郭卫华.超硬材料刀具在机械加工中的应用[J].内燃机与配件，2019（10）：76-77.

[2]吕智，谢志刚，林峰，等.超硬材料在精密加工中的应用现状与展望[J].超硬材料工程，2018，30（6）：43-46.

[3]姚祥勇.初探超硬材料刀具在机械冷加工中的应用[J].中国战略新兴产业，2018（44）：204.