小直徑薄壁不銹鋼管內壁的脈衝電化學拋光www.tool-tool.com

介紹了對小直徑薄壁不銹鋼細長管內表面進行脈衝電化學拋光的基本方法，初步分析了脈衝參數、工件移動速度等對拋光質量的影響，與直流電作用下的電化學拋光相比，獲得了較好的加工效果.

以製作心血管擴張支架的冷拉薄壁不銹鋼管材(1Cr18Ni9，內徑Ø2mm，壁厚o.1mm，長度60～80mm)為對象，採用常規的H2PO4電解拋光液對小直徑細長薄壁不銹鋼管內壁進行了脈衝電化學拋光實驗研究，取得了較好的效果。

1 實驗過程

電化學拋光加工通常是在靜止或一定攪拌狀態下的電解拋光液中進行的，工件陽極和工具陰極相對靜止，兩極間施加直流電，極間距較大，一般在100mm左右，陰極面積等於或大於陽極被拋光區域面積，被加工面多為外表面。 對細長孔內表面進行電化學拋光實驗時，工件外表面非加工部位用塑料帶纏繞絕緣，陰極為Ø1mm的鉛絲，從孔中穿過，並與內孔對中。 與大多數外表面拋光相比，陰極面積明顯小於被加工區域面積，極間距也小得多，僅為0.5mm，且孔內環形空間小，所能容納的電解拋光液也很少。 為了減少或消除極間電解液的濃差極化，有利於電解熱和氣體等電解產物及時排出，維持拋光過程穩定，保持拋光質量，同時，為了簡化裝置，實驗採用矩形波脈衝電流進行電化學拋光加工，工件陽極在低速電機帶動下，通過絲槓螺母機構驅動，相對陰極以一定速度左右往復移動。 基本裝置如附圖所示。 基本工藝參數如下:

1.電解槽2.陰極絲3.工件4.拋光液5.硬塑張緊架6.工件夾持架7.連接桿8.螺母9.絲槓10.軸承11.聯軸器12.電機13.導流套 附圖拋光裝置示意圖

工件往復平移速度v=10mm/s

極間距δ=0.5mm

極間電壓V=3～22V

脈衝電流波形為矩形波

脈衝峰值電流密度i_p=0.5～0.9A/cm²

脈衝間隔t₀=2～50ms

脈衝寬度t₁=2、6、10ms

佔空比為1～1/5

電解拋光液溫度T=30～60℃

電解拋光液成分為(45%～55%)H₃PO₄+(15%～25%)H₂SO₄+H₂O+3%添加劑A+2%添加劑B

拋光時間為10～15min

實驗結果與分析

在上述工藝參數範圍內，實驗採用同一種電化學拋光液，並在相同的溫度和電流密度下，分別在如下4種條件下進行電化學拋光的對比實驗:

1. 直流電作用：
2. 直流電作用，同時工件相對陰極以一定速度往復移動：
3. 脈衝電流作用：
4. 脈衝電流作用，工件同時相對陰極以一定速度往復移動。

從實驗結果來看，在條件①下進行拋光後，工件內孔表面呈灰色，局部呈光滑色澤，拋光錶面存在浸蝕和點狀破壞，基本上達不到拋光作用。 其原因主要是孔內空間狹窄，極間距過小，產生的氣體、熱量、鹽類等電解產物不能及時被排出，造成電解拋光液局部濃差極化(鹽類局部過飽和) ，氣泡富集，管腔內拋光區溫度明顯高於外部電解拋光液的正常溫度。

在條件②下進行拋光後，工件表面拋光質量有了一定的改進，拋光區小部分呈灰色，大部分呈一定光澤，但光澤不強，整平程度不高，仍達不到加工要求。 其原因是由於工件相對陰極移動，起到電解拋光液流動或攪拌作用，在一定程序上減弱了實驗條件①中的弊端。

在條件③下獲得的實驗結果較好，工件表面呈明亮光澤，且光澤均勻，平整程度較好，基本上達到了拋光要求。 這 主要是由於脈衝電流有規律間歇供電，能有效地影響陽極表面微觀凸起處的溶解過程：在脈衝間歇時間內，間隙通道中的鹽類電解產物、析氣、析熱得以排出，電解 拋光液在很大程度上得以更新，同時，加工間隙中產生同步的析氣壓力波，可促進電解拋光液的擾動，有利於獲得穩定、理想化的加工過程，從而在較大程度上消除 了實驗條件①中的弊端。

在實驗條件④下獲得的結果最好，達到了同等條件下常規外表面電化學拋光的程度：其原因是工件的移動宏觀上進一步改善了拋光條件，與脈衝電流作用相結合，基本上消除了實驗條件①中的弊端。

在 實驗條件④的基礎上，分別採用不同的脈衝電流密度幅值、脈衝寬度及脈衝佔空比進行了進一步實驗，結果表明，脈衝寬度及電流密度幅值越大，脈衝佔空比越小， 所需拋光時間則越短，拋光效率提高，但拋光效果有所降低：反之，脈衝寬度及電流密度幅值越小，脈衝佔空比越大，所需拋光時間則越長，拋光效率隨之下降，而 拋光效果則有所改善，但改善程度不明顯。 兼顧質量與效率，脈衝寬度及電流密度幅值應取大些，而脈衝佔空比小一些為宜。

3 結論

1. 在電解拋光液狀況一定的條件下，選擇合適的脈衝參數，採用脈衝電流作用與工件(以一定速度相對陰極) 往復移動方式相結合進行小直徑內孔電化學拋光，可獲得與普通外表面電化學拋光加工相同的效果。
2. 採用脈衝電流拋光，電流效率有所提高，一般經過12min左右，即可獲得光亮如鏡(R_a0.1µm左右)的拋光錶面。 但由於脈衝間隔的存在，與常規直流作用下的電化學拋光相比，總的拋光加工時間有所增長。
3. 常規的電化學拋光所使用的電解拋光液中含有80%～85% 的酸及氧化劑，而該工藝所用電解拋光液酸度有所降低，酸及氧化劑含量佔70%，其餘為水及少量添加劑，原料易得，成本比一般拋光液降低10% 左右，拋光液比較穩定，可長期使用。

引用出處：

http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4330&prev=-1&next=4329

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高速切削工艺技术实际应用 www.tool-tool.com

2004年10月24日 （转载）

 

 

 

我国在20世纪90年代开始重视 高速切削技术的研究，一批高等院校在难加工材料高速切削、先进陶瓷刀具、高速切削机床、直线电机、高速 车铣等技术领域开展了大量研究。到90年代后期，许多企业开始引进国外高速切削机床，在生产中进行了高速切削技术的实际应用。 1．高速切削关键技术与应 用 (1) 高速切削的关键技术 根据1992年国际生产工程研究会（CIRP）年会主题报告的定义，高速切削指切削速度超过传统切削速度5-10倍的切 削加工。因此，根据加工材料的不同和加工方式的不同，高速切削的切削速度范围也不同。高速切削包括高速铣削，高速车削，高速钻孔，高速车铣等，但绝大部分 应用是高速铣削。目前，加工铝合金已达到 2,000-7,500m/min；铸铁为900-5,000m/min；钢为 600-3,000m /min；耐热镍基合金达500m/min；钛合金达150-1,000m/min；纤维增强塑料为 2,000－9,000m/min。 实现高速切 削，必须考虑下列关键技术： 高速切削机床 具有高主轴转速、高动态的进给驱动，大的功率，主轴和床身良好的刚性，优良的吸振特性和隔热性能，快速的 CNC控制性能，可靠的安全防护等等。 高速切削刀具 具有良好的耐磨性和高的强度韧性的先进刀具材料，优良的刀具涂层技术，合理的几何结构参数，高度动 平衡的刀具系统，安全可靠的夹紧方式，高同心度的刀刃精度质量等等。 高速切削工艺 优化的高速加工参数，合适高速切削的加工走刀方式，专门的 CAD/CAM编程策略，充分冷却润滑并具有环保特性的冷却方式等等。 由此可见，高速切削是一项综合技术，企业在购置合适的高速切削机床后，必须根据产 品的材料和结构特点，选择合适的切削刀具，采用最佳的切削工艺，以达到理想的高速加工效果。 （2）高速切削技术的应用领域 高速切削的先进性表现在其适 用领域内，可以应对激烈的市场竞争对效率和成本越来越高的要求；可以满足越来越高的加工质量要求和越来越复杂的三维曲面形状精密加工要求；提供了解决硬材 料、薄壁件加工问题的新方案。 高速切削的应用越来越广泛，如：飞机的蜂窝结构件必须采用高速铣削技术才能保证加工质量，梁、框、壁板等零件加工余量特别 大，高速铣削可提高生产率，发动机的叶片采用高速铣削可解决材料难加工问题，等等；绝大部分模具均适用高速铣削技术，如锻模、压铸模、注塑与吹塑模等，锻 模腔体较浅，刀具寿命较长；压铸模尺寸适中，生产率较高，注塑与吹塑模一般尺寸较小，比较经济。加工模具的石墨电极和铜电极也非常适用高速铣削；高速铣削 也适用于模具的快速原型制造；电子产品中的薄壁结构加工尤其需要高速加工。汽车发动机零件也是高速铣削的应用领域。此外，高速铣削也可用于原型制造。表1 按其技术优点列出了高速铣削的一些应用范围。 ption>表1 高速铣削应用范围ption> 技术优点 应用领域 事例 高去除率 轻合 金、钢和铸铁 航空航天产品、工具、模具制造 高表面质量 精密加工、特殊工件 光学零件、精细零件、旋转压缩机 小切削力 薄壁件 航空航天工业、汽车 工业、家用设备 高激振频率 避共振频率加工 精密机械和光学工业 切屑散热 热敏感工件 精密机械、镁合金加工 2．高速切削刀具 （1）高速切削刀具 材料 高速切削刀具材料主要有硬质合金、涂层刀具、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼（CBN）和金刚石刀具。高速铣削中最常用的刀具材料是硬质合金、涂层刀具 和金属陶瓷。硬质合金高速铣刀通常采用细晶粒或超细晶粒硬质合金（晶粒尺寸0.2-1μm）。涂层刀具在高速铣削中占很大比例，基体以硬质合金为主，通常 采用多层复合涂层， 如：TiCN+Al2O3+TiN，TiCN+Al2O3，TiCN+Al2O3+HfN，TiN+Al2O3，TiCN，TiB2，TiAlN/TiN 和TiAlN等。金属陶瓷主要有高耐磨性的TiC基金属陶瓷（TiC+Ni/Mo），高韧性 TiC基金属陶瓷（TiC+TaC+WC+Co），增强 型 TiCN基金属陶瓷（TiCN+bC），相比硬质合金改善了刀具的高温性能，适合高速加工合金钢和铸铁。高速车削中陶瓷刀具也是良好的刀具材 料，Al2O3基陶瓷刀具硬度较高，适合高速车削钢件；Si3N4基陶瓷刀具强度和韧性较高，适合高速车削铸铁；Al2O3＋Si3N4（Sialon） 复合陶瓷刀具有高的强度和韧性，以及抗热冲击的能力，适合高速切削铸铁和镍基高温合金。必须注意的是刀具材料与工件材料副之间有一个适配性问题，即一种刀 具材料加工某种工件材料时性能良好，但加工另一种工件材料时却不理想，换句话说，不存在一种万能刀具材料可适于所有工件材料的高速加工。这也是高速切削技 术复杂性的一个方面。 （2）高速铣削刀具结构 高速铣削刀具分为整体式和机夹式两类。小直径铣刀一般采用整体式，大直径铣刀采用机夹式。高转速机床对刀 具直径有一定限制，整体式高速铣刀在出厂时经过动平衡检验，比较常用，而机夹式需要在每次装夹刀片后进行动平衡。机床在转速比较低、能提供较大扭矩时可采 用机夹式铣刀。 铣刀节距定义为相邻两个刀齿间的周向距离。短节距意味着较多的刀齿和中等的容屑空间，允许高的金属去除率。一般用于铸铁铣削和中等负荷铣 削钢件，通常作为高速铣刀首选。大节距铣刀齿数较少，容屑空间大，常用于钢的粗加工和精加工，以及容易发生振动的场合。超密节距的容屑空间小，可承受非常 高的进给速度，适合铸铁断续表面加工，铸铁的粗加工和钢件的小切深加工。 图1 HSK热膨胀刀杆 当机床最高转速超过 15,000r/min时，必须 采用HSK高速铣刀刀杆（图1），或其他类似的短柄刀杆。HSK刀杆为过定位结构，提供与机床标准联结，在机床拉力作用下，保证刀杯短锥和端面与机床紧密 配合。 （3）刀具夹紧方式 刀杆夹紧刀具的方式主要有侧固式、弹性夹紧式、液压夹紧式和热装式等。侧固式难以保证刀具动平衡，在高速铣削时不宜采用。热 装式刀杆夹头（图1）的刀孔与刀柄为过盈配合，须采用专用热膨胀装置装卸刀具，一般使用感应加热或热空气加热刀杆，使刀孔直径膨胀，装卸刀具，冷却后孔径 收缩将刀柄紧紧夹住，加工过程中在温度梯度的作用下，刀具会越夹越紧。表2列出了弹性夹紧式、液压夹紧式和热装式刀杆比较，可见热装式是最佳的高速铣削刀 杆结构形式。 ption>表2 三种刀杆夹紧结构比较ption> 弹簧夹头 液压夹头 热装夹头 径向跳动 最好情况 ≤10μm ≍5μm ≍4μm 刚性 良好 中等 优秀 动平衡 良好 良 优秀 操作精度 一般，精度与操作人员有关 较好，精度一致性好，但结构易 损坏 高 成本 正常 较贵 刀杆简单，但初期投资热膨胀装置费用较大 综合 适用高速加工低速段 精度较高时应用 同心度，动平衡和使用简便型最好，适 用更高转速的高速切削 （4）刀具动平衡 当主轴转速超过12,000r/min后，必须考虑刀具动平衡问题，过大的动不平衡引起刀具轴线的偏摆将直接影 响加工表面质量、刀具寿命和机床精度。如二齿刀具若达不到G2.5（动平衡标准），由于两个刀齿在直径方向上尺寸的偏离，表面粗糙度将会随着转速的提高而 增大，在加工表面留下类似于振纹的痕迹，这种振纹的间距刚好等于刀具的每转进给量。因此在选择刀具时，首先应选用经过动平衡的高质量刀杆与刀具，应尽量选 用短而轻刀具，定期检查刀具与刀杆的疲劳裂纹和变形征兆。 刀具动平衡分机外动平衡和机上动平衡两种。机外动平衡需专用机外动平衡机，由动力装置提供旋转 运动，测量出动不平衡的质量和相位，再通过调整平衡环或在特定位置去掉部分材料，使刀具系统达到动平衡标准的要求。机上动平行机则用机床主轴提供旋转运 动，其余与机外动平衡机相同。每种规格的高速机床都会按标准规定动不平衡量，选购整体刀具时必须要求达到动平衡标准，机夹刀具必须经过动平衡后才能适 用。 （5）刀具安全性 高转速情况下会产生很大的离心力，造成两种危险，一是普通弹簧夹头夹紧力会下降，二是大直径刀具可能会破坏，同时，飞溅的切屑和 崩刃具有很高的动能，很可能会造成人身伤害。因此，工艺系统必须有高标准的防护措施。根据试验，不同直径的刀具对应一个破坏转速，因此，在一定的转速范 围，使用刀具的最大直径受到安全性的限制， 图2 高速旋转刀具安全操作标准（DIN 6589－1） 3．高速切削加工方式和加工参数 (1)高速铣削 方式 高速切削的加工方式有许多特点，原则上多采用分层环切加工，顺铣加工刀具寿命较长，而往复铣方式刀具寿命最低。直接垂直向下进刀极易出现崩刃现象， 不宜采用。斜线轨迹进刀方式是逐渐加大轴向切深运动到设定的轴向切深值，铣削力是逐渐加大的，因此对刀具和主轴的冲击比垂直下刀小，可明显减少下刀崩刃的 现象。螺旋式轨迹进刀方式从工件上面开始，螺旋向下切入。由于采用的连续加工的方式，可以比较容易的保证加工精度。而且，由于没有速度突变，可以用较高的 速度进行加工。螺旋进刀最适合型腔高速加工的需要。 (2)高速铣削用量 高速铣削加工用量的确定主要考虑加工效率、加工表面质量、刀具磨损以及加工成 本。不同刀具加工不同工件材料时，加工用量会有很大差异，目前尚无完整的加工数据。通常，随着切削速度的提高，加工效率提高，刀具磨损加剧，除较高的每齿 进给量外，加工表面粗糙度随切削速度提高而降低。对于刀具寿命，每齿进给量和轴向切深均存在最佳值，而且最佳值的范围相对较窄。高速铣削参数一般的选择原 则是高的切削速度，中等的每齿进给量fz，较小的轴向切深ap，适当大的径向切深ae。如加工48－58HRC淬硬钢时，粗加工选 v=100m/min， ap=6%-8%D， ae=35%-40%D，fz=0.05-0.1mm/z，半精加工选v=150-200m /min，ap=3%-4%D，ae=20%-40%D，fz=0.05-0.15mm/z，精加工选v=200-250m /min， ap=0.1-1.2mm， ae=0.1-0.2mm，fz=0.02～0.2mm/z。 铣刀实际参与切削部分的直径称有效直径，铣刀实 际参与切削部分的最大线速度称有效切削速度。（参见图3）。采用球头铣刀加工时，如果轴向铣削深度小于刀具半径，则有效直径将小于铣刀名义直径，有效速度 也将小于名义速度，当采用圆弧铣刀浅切深时也会出现上述情况。在优化加工参数时应按有效直径和有效铣削速度选择： 图3 铣刀的有效直径计 算 deff=2(d•ap-ap2)1/2 b=0 deff=d•sin[b±arecos( d- ap )] d b≠0 veff= 2pn (d•ap-ap2)1/2 1000 b=0 veff= pnd sin[b±arecos( d- ap )] 1000 d b≠0 式中 deff——铣刀有效直径 veff——有效切削速度 d——球头刀具直径 ap——刀具轴向切削深度 b—— 刀具倾角 向前倾b角可延长刀具寿命，一般倾斜15°可提高有效速度，改善刀刃加工条件。 4．高速切削冷却润滑技术 在高速铣削时由于金属去除率和切削 热的增加，切削介质必须具备将切屑快速冲离工件、降低切削热和增加切削界面润滑的能力。常规的切削液及加注方式很难进入加工区域，反而会加大铣刀刃在切入 切出过程的温度变化，产生热疲劳，降低刀具寿命和可靠性。现代刀具材料，如硬质合金、涂层刀具、陶瓷和金属陶瓷、CBN等具有较高的红硬性，如果不能解决 热疲劳问题，可不使用切削液。 在一些特殊情况下要求湿切削时，传统的湿式冷却如乳化液和油类切削液，必须具备较高的压力和流速才能达到高速切削的要求。 但是所产生的污染问题等也更严重，同时也增加了加工成本，目前正逐渐被微量油雾冷却、水雾冷却和高压气体冷却等方式所代替。 微量油雾冷却一方面可以减小 “刀具─切屑─工件”之间的摩擦，另一方面细小的油雾粒子在接触到刀具表面时快速气化的换热效果较冷却液热传导的换热效果方式能带走更多的热量，目前已成 为高速切削首选的冷却介质。 氮气油雾冷却介质在钛合金的高速铣削中取得了很好的效果。氮气油雾冷却介质除具有空气油雾的冷却润滑作用外，还具有抗氧化磨 损等作用，在300m/min的铣削速度时，相比较空气油雾冷却，刀具耐用度提高60%，铣削力可降低20%-30%。 5．高速铁削数控编程 高速铣削 数控编程的特殊要点包括： 尽可能减少程序块，提高程序处理速度。 尽可能减少速度的急剧变化，可在程序段中可加入一些圆弧过渡段。 尽可能减少铣削负荷 的变化，使加工余量尽量控制均匀。 多采用分层铣削。 原则上均采用顺铣方式。 切入和切出尽量采用切向进刀。刀具进入材料尽可能采用连续的螺旋和圆弧轨 迹进行铣削，以保证恒定的切削条件。 粗加工不是简单的去除材料，要注意保证本工序和后续工序加工余量均匀。 充分利用数控系统提供的仿真验证的功能。零 件在加工前必须经过仿真，验证刀位数据的正确性。刀具各部位是否与零件发生干涉。刀具与夹具附件是否发生碰撞，确保产品质量和操作安全。 6．结论 高速 切削是一项先进的、正在发展的综合技术，在航空航天业、模具制造业、汽车制造业等多个领域取得了巨大的社会经济效益。要充分发挥高速切削技术的优势，除必 须具备高速加工机床外，还必须综合应用高速切削刀具技术、高速切削工艺技术，高速切削CAD/CAM技术以及冷却润滑技术。

 

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引用出處：

http://www.molds.cn/html/blog/1370/5031.htm

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Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

 

对高速切削刀具磨损寿命的研究www.tool-tool.com

1引言

从20世纪80年代开始，由于数控机床的主轴、进给系统等功能部件设计制造技术的突破，数控机床的 主轴转速和进给速度均大幅度提高，在现代制造技术全面进步的推动下，切削加工技术开始进入高速切削的新阶段。目前，高速切削已在模具、航空、汽车等制造业 领域得到了大量应用，产生了显著的经济效益，并正向其它应用领域拓展。

高速切削加工对刀具提出了一系列新的要求。研究表明，高速切削时，造成刀具损坏的主要原因是在切削力和切削温度作用下因机械/machine/摩 擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等的引起的磨损和破损。因此，对高速切削刀具材料最主要的性能要求是耐热性、耐磨性、化学稳定性、抗热震性以 及抗涂层破裂性能等。陶瓷、CBN、PCD、金属陶瓷等刀具材料具有良好的耐热性和耐磨性，当其韧性得到改善后，非常适合用于高速切削。先进涂层技术的发 展进一步改善了刀具材料的性能。目前，新型涂层材料和涂层工艺的开发方兴未艾，预示着涂层刀具在高速切削领域将有巨大发展潜力和广阔应用前 景。

本文对高速切削加工时陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损机理进行了综合评述，对刀具的磨损形态和磨损寿命进行了分析， 这些研究将有益于实际生产加工中对高速切削刀具的合理选用与磨损控制。

2高速切削刀具的磨损形态

高速切削时，刀具的主要磨损形态为后刀面磨损、微崩刃、边界磨损、片状剥落、前刀面月牙洼磨损、塑性变形等。

后刀面磨损是高速切削刀具最经常发生的磨损形式，可看作是刀具的正常磨损。后刀面磨损带宽度的加大会使刀具丧失切削性能，在高速切削时常采用后刀面上均匀磨损区宽度VB值作为刀具的磨损极限。

微崩刃是在刀具切削刃上产生的微小缺口，常发生在断续高速切削时，通过选用韧性好的刀具材料、减小进给量、改变刀具主偏角以增加稳定性等措施，均可减小微 崩刃的发生概率。通常只要将刀具微崩刃的大小控制在磨损限度以内，刀具仍可继续切削。

边界磨损发生在刀具后刀面的刀—工接触边缘处，形状通常为一狭长沟槽，因此也称为沟槽磨损。高速切 削不锈钢、高温合金(如Inconel 718)时刀具容易发生边界磨损，其原因是工件表面的加工硬化使刀—工接触边界的工件材料硬度最高。加工外圆时，刀—工接触边界的切削速度最高，因此也容 易形成边界磨损。此外，用陶瓷刀具高速切削铸铁时也容易发生边界磨损。

片状剥落多发生在刀具的前、后刀面上，其原因是刀—屑或刀—工接触区的接触疲劳或热应力疲劳所致。 当剥落很小时，被认为是磨损；但在很多情况下，由于疲劳裂纹源距刀具表面具有一定深度，裂纹扩展后所形成的剥落块往往大于刀具的磨损限度，一旦发生剥落， 即可使刀具失效，形成剥落破损。陶瓷刀具端铣钢和铸铁时，前刀面上经常出现贝壳状剥落；涂层刀具因涂层材料与基体材料粘结强度不够也易发生剥 落。

前刀面月牙洼磨损最常出现在塑性金属的高速切削加工中。塑性变形多发生在切削温度较高而刀具红硬性较差的切削条件下，超硬刀具材料在切削速度很高时也可能发生塑性变形现象。   　(4)金属陶瓷刀具

金属陶瓷(即TiC(N)基硬质合金)的主要成分为TiC(碳化钛)、TiN(氮化钛)和 TiCN(碳氮化钛)等。TiC(N)基硬质合金包括具有高耐磨性的TiC+Ni(或Mo)合金、具有高韧性的TiC+WC+TaC+Co合金、以TiN 为主体的强韧合金和TiCN+NbC高强韧合金等。与WC硬质合金相比，金属陶瓷的硬度、强度、韧性、抗塑性变形和抗崩刃性能等均有显著改善，尤其是高温 强度、高温硬度、导热性、抗氧化性和抗热震性能得到提高，与钢的亲和力小，摩擦系数小，抗月牙洼磨损和抗粘结能力强，现已发展成为独立系列的一类刀具材 料。近年来开发的高氮含量、具有均匀微细硬质组织的TiC(N)基硬质合金具有良好的抗磨损性能和抗崩刃性，适于在200～400m/min的高速下切削 普通钢和合金钢，也可用于铸铁的精加工。由于TiC的抗粘结、抗扩散性能较好，所以耐磨性好，但抗塑性变形能力较差，在对高硬材料进行高速切削时常因刀刃 的塑性变形而导致刀刃损坏。

(5)涂层刀具

涂层刀具具有很强的抗氧化性能和抗粘结性能，因而具有良好的耐磨性和抗月牙洼磨损能力。涂层的摩擦 系数较低，能有效降低切削时的切削力及切削温度，因而可大大提高刀具耐用度。TiC涂层的硬度高、耐磨性好，适用于可能产生剧烈磨损的刀具；TiN涂层与 被切削金属的亲和力小、润湿性好、抗氧化性强，适用于容易发生粘结磨损的刀具；Al2O3涂层在高温下具有良好的热稳定性，适用于高速切削时产生大量切削 热的刀具。目前应用较广泛的主要是在硬质合金和高速钢刀体上涂覆不同的氮化物、氧化物和硼化物等，其中氧化铝(Al2O3)、碳氮化钛(TiCN)、氮化 铝钛(TiAlN)、碳氮化铝钛(TiAl-CN)等涂层具有优异的高温性能。WC基、TiC(N)基硬质合金和陶瓷等材料都可作为涂层刀具的基 体。

涂层技术发展很快，目前已从单涂层发展为多涂层。应用较广泛的涂层工艺有化学气相沉积法(CVD 法)和物理气相沉积法(PVD法)。PVD法主要用于高速钢刀具涂层；CVD法和PVD法均可用于硬质合金刀具涂层。PVD法涂层的硬质合金刀具有较好的 抗破损性能，适于断续切削，但耐磨性不如CVD法涂层的硬质合金刀具。目前适用于高速切削的硬质合金涂层刀具的涂层物质主要有采用CVD法的 TiCN+Al2O3+TiN、TiCN+Al2O3、TiCN+Al2O3+HfN、TiN+Al2O3、TiCN等和采用PVD法的 TiAlN/TiN复合涂层、TiAlN等。选用不同涂层物质的硬质合金涂层刀具可以200～400m/min的切削速度加工钢、合金钢、不锈钢、铸铁、 合金铸铁等。近年来开发的氮化碳(CNx)和其它氮化物(TiN/NbN、TiN/VN等)涂层在高温下具有良好的热稳定性，适合于高速切削。

日本近年开发的纳米TiN/AlN复合涂层铣刀片的涂层层数达2000层，每层厚度为2.5nm，可在高速下进行切削。涂层刀具用于高速切削时，由于切削 温度较高，可使涂层与基体的结合强度削弱，容易产生剥落、崩碎等损伤。

4高速切削刀具的磨损寿命

高速切削时，应根据加工方法和加工要求确定合理的刀具磨损寿命(极限)。影响高速切削刀具磨损寿命 的因素较多，如工件材料与刀具材料的匹配、切削方式、刀具几何形状、切削用量、冷却液、振动等对刀具磨损寿命都有显著影响，其影响规律与具体切削条件有 关，应通过切削试验来确定各相关因素对刀具磨损寿命的影响效应。下面给出几个高速切削加工实例及相应的刀具磨损寿命。



 

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引用出處：

http://www.shicai360.net/info/shownews.asp?newsid=257372

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21世纪刀具材料的新发展 www.tool-tool.com

北京理工大学机械与车辆工程学院    于启勋

 

在 21世纪未来的岁月里，切削加工仍将是机械加工最主要的方法。其中，刀具材料起着至关重要的作用。刀具材料性能的优劣，直接影响切削加工能否正常进行。为 了保证提高加工效率和加工质量，同时降低加工费用，刀具材料的性能必须优良，并向更高水平发展。     在切削加工中，刀具费用约占加工总费用的5%。加工效率和机床、人工等费用受到刀具工作状况的严重制约。只有在刀具正常工作和运转的情况下，加工 效率才能得到提高，加工总费用才能保持正常或减少；反之，切削加工不能正常进行，甚至被迫停止。本文从加工对象的新要求、有关科学技术的新发展和材料的资 源状况 3个方面，阐述刀具材料新的发展趋势。

加工对象的新要求推动刀具材料新发展

刀具材料和工件材料交替发 展，相互促进，是推动切 削加工不断发展进步的历史规律。随着各种机械产品的使用性能不断提高和生产批量的加大，工件材料的机械、物理性能及其加工难度日益提高，高效加工和高速切 削的应用更为广泛，加工精度的要求不断提高。刀具材料必须适应工件材料新品种的出现及其加工新要求向前发展。现就几种主要的工件材料分述于下。 1 黑色金属是最主要的结构材料和加工对象     过去，碳素结构钢用得最多，其加工多在正火或高温调质（淬火，高温回火）状态下进行。屈服强度 σs和抗拉强度σb分别为40～ 50MPa和 60～ 70MPa，硬度约为 HRC20，故加工难度不大。后来随着产品使用性能的不断提高，合金结构钢得到广泛应用，经过中温调质，有些成为高强度钢和超高强度钢。一般来说， σs>800～ 1000MPa和 σb>1000～1200MPa为高强度钢， σs>1200MPa和σb>1500MPa为超高强度钢。高强度钢和超高强度钢调质后的硬度为 35～ 45H RC。高强度钢的合金元素总含量一般不超过6%，有 Cr钢、Cr -Ni钢、Cr-Si钢、Cr-Mo钢、Si-Mn钢、Cr-Mn-Si钢、Cr-Ni -M o钢等，多用于机器中的关键承载零件，如高负荷砂轮轴、高压鼓风机叶片、重要的齿轮与螺栓、发动机曲轴、连杆和花键轴等。超高强度钢分低合金（合金元素总 含量小于6%）、中合金和高合金（合金元素含量多）3种，如飞机大梁、飞机发动机轴件、飞机起落架、某些火箭壳体、部分大炮炮管和炮弹弹体都采用超高强度 钢制造。如35CrMnSiA和40CrNi2Mo是传统的低合金超高强度钢，4Cr5MoVSi属于中合金超高强钢，1Cr12Mn5Ni4Mo3Al 和00Ni18Co8Mo5TiAl为高合金超高强度钢。对高强度钢和超高强度钢进行切削加工，因其强度高，导热性较差钢中还存在一些硬质化合物，故加工 难度较大或很大。       与切削中碳钢（正火状态）相比，切削力需加大 25%～50%，切削温度提高 100℃以上，刀具寿命势必降低。     切削中碳钢行之有效的各种刀具材料，都能够加工高强度钢和超高强度钢，但是为了保持一定的刀具寿命，必须降低切削速度。如果要对高强度钢和超高强 度钢进行高效、高速切削，必须选用性质优良的新型刀具材料。根据笔者多年的工作经验，认为不应选用普通的高速钢和硬质合金，而应选用高性能高速钢、粉末冶 金高速钢、表面涂层高速钢刀具以及添加钽或铌的硬质合金、细晶粒硬质合金和表面涂层硬质金刀具。半精加工和精加工时，也可选用金属陶瓷（TiC基和 TiCN基）和陶瓷（Al 2O3基）。金属陶瓷和 Al2O3基陶瓷的切削效果优于硬质合金。Si3N4基陶瓷切削高强度钢和超高强度钢，效果不好，PCBN刀具切削 HRC45以下的钢材时效果也不够好。研制用于高效切削高强度、超高强度钢的新型PCBN刀具是一项极有意义的工作。     淬硬钢主要用于工具、模具、轴承及其他耐磨件，在淬火和低温回火后，硬度常在HRC60以上，故加工难度很大。P类硬质合金不宜用于切削淬硬钢， 而应当用M类与K类硬质合金，但效率不够高。Al2O3基和Si3N4基的陶瓷切削淬硬钢的效果好于硬质合金，PCBN更好。 2 航空航天工业的主要难加工对象——高温合金与钛合金     高温合金中含有较多的 Ni、Co及W、Mo、Ti、Mn、Si等元素，强度高，塑性大，制成的零件能在高温下长时间工作。钛合金的密度小（重量轻），比强度高，耐高温，耐腐 蚀。这2类合金都在航空、航天、造船工业有广泛的应用，属于难加工材料。高温合金的切削变形和硬化明显，切削力大，切削温度高，工件中有与刀具材料相同或 相近的化学成分（如 Ti、W、Co等），从而使刀具易产生粘结或扩散磨损。     钛合金的切削力虽不大，但切削变形与导热系数特别小，切削刃和刀尖附近温度很高，且钛的化学性能活泼，易与氧、氮等气体化合成为硬、脆物质。加工 高温合金和钛合金应采用高性能高速钢、粉末冶金高温钢、S类和 K类的添加钽铌和细晶粒的硬质合金。涂层高速钢和涂层硬质合金因涂层材料中一般有 Ti元素而不宜使用。Sialon陶瓷可以有效地加工高温合金，PCD金钢石可以有效地加工钛合金。有资料推荐，PCBN刀具能高效加工高温合金，较多的 外国工厂推荐用涂覆 TiAlN的硬质合金加工高温合金，但实践表明尚存在问题。笔者认为，研制适合加工高温合金的 PCBN刀具和涂层硬质合金刀具是刀具材料新发展中的重要任务。人造金刚石刀具能够加工钛合金，也是刀具材料进一步发展的一项内容。 3 新兴的复合材料 复合材料由金属、高分子聚合物和陶瓷 3种材料中任意 2种或多种人工合成，具有重量轻、比强度高、抗疲劳和减振能力强、耐磨性好等优点，近年来已成为航空、航天、汽车、船舶等行业重要的结构材料。复合材料可 分为纤维增强和颗粒增强两大类，以聚合物或金属为基体，增强纤维有碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等，增强颗粒多用 SiC。纤维增强复合材料可以用硬质合金刀具加工，但要求刀具切削刃锋利，且耐磨性强，一般首选金刚石为刀具材料。颗粒增强复合材料的颗粒材料极强，加工 难度很大，除超硬刀具材料外，其他刀具材料均难以胜任其加工。这类材料曾因加工困难而使其应用受到限制。研制加工颗粒增强复合材料的金刚石与 PCBN刀具是一项重要任务。

科学技术发展推动刀具材料新发展

刀具材料应具有良好力学性能，即高硬度、高耐磨和高弹 性模量，并能耐高温，具有较好的韧性。而硬度、耐磨性与韧性之间常有矛盾，前者提高，后者不可避免地会降低。如能使其得到一定程度的兼顾，就能成为性能良 好的刀具材料。改进刀具材料性能通常采用以下几种方法。 1 改进刀具材料的组分     长期以来，刀具材料的主体成分常为C、N或 O的二元化合物，如WC、TiC、Al2O3、Si 3N4等。尚有很多新的二元化合物有待开发用。近年开发出的一些多元化合物，在刀具材料，特别是在刀具表面涂层中得到了应用，如 TiCN、TiAlN、AlTiN、TiCrN、AlCrN、TiAlSiN等，它们的性能优于传统的二元化合物。除此之外，还有金属间化合物可资利用。 新的材料组分需有可行的材料工艺作为保证。 2 添加某些元素或化合物     在基体组分中，添加某些少量的化学元素或化合物，可以提高刀具材料的性能。如在 W C基硬质合金中添加 TaC和 NbC，可以显著提高耐磨性；在硬质合金中添加稀土元素，可以强化其硬质相、粘结相，并能净化晶界，从而提高其韧性；在Al 2O3基陶瓷中添加ZrO2可以增加韧性；在陶瓷中添加 TiB 2可以提高强度与韧性，等等。 3 采用热压工艺     用液压设备，在高于 1500℃的温度和高于 5GPa的压力下，可使石墨转化成金刚石，六方氮化硼转化成立方氮化硼，形成超硬刀具材料。热压设备和工艺尚有待改进，以形成性能更好的 CBN与金刚石。 4 采用表面涂层工艺     在韧性较好的刀具基体上，用涂层工艺涂覆具有高强度、高耐磨、耐高温材料的薄层，使刀具的综合性能得到兼顾，这是提高刀具使用性能的最有效的方 法。     刀具表面涂层工艺分两大类：物理气相沉积（PVD）和化学气化沉积 (CVD)。PVD方法一般用真空等离子镀工艺和真空磁控溅射工艺，用于高速钢和硬质合金刀具的表面涂层。还有直流反应磁控溅射工艺，可涂覆出氮化碳（C xN y）超硬薄膜。CVD方法中包括高温化学气相沉积（HTV CD），工艺温度约为 1000℃；还有等离子体化学气相沉积（PCVD），工艺温度约为 700～800℃。HTVCD和 PCVD多用于硬质合金刀具表面涂层。另有热丝CVD沉积工艺，可以沉积金刚石膜。涂覆金刚石膜和 C xN y膜是重要发展方向并有良好应用前景。     涂层材料以往多用C、N或 O的二元化合物，如 TiC、TiN、Al 2O3等。后发展多层沉积，并使用了新的多元化合物，如 TiCN、TiAlN、TiCrN等。新的涂层材料，其性能优于二元化合物，是重要发展方向，并必将得到广泛应用。 5 采用细化材料结构的工艺     目前，刀具材料晶粒尺寸多为微米级，方向是发展到纳米级。晶粒细化后，能够提高刀具材料的硬度和耐磨性，采取一定措施，还能提高韧性。粉末冶金高 速钢和硬质合金如采用“放电烧结”，可使晶粒细化，并能提高硬度和韧性。另有离子束增强 PVD辅助沉积工艺，可以沉积出纳米级涂层材料。这些都是刀具材料的发展方向。

为节约资源发展新刀具材料

在现代刀 具材料中，含有多种金属成分和非金属成分。有些在大自然中蕴藏丰富，取之不尽，用之不竭；但也有些储藏量有限，制约着刀具材料的发展。      高速钢和硬质合金是目前用得最多的 2种材料，其成分为W、Mo、Cr、V、Ti、Co等。如传统的钨高速钢 W18Cr4V中含 W达18%，钨钴类硬质合金含 W C92%～97%，钨钛钴类硬质合金合 WC66%～85%，通用类硬质合金含 WC82%～85%，普通高速钢中不含 Co，高性能钴高速钢中含 Co量高达 8%～10%，各类硬质合金中含 C o量为 3～10%。中国 W资源丰富，除本国使用外，还大量出口。全世界使用的 W原料，约 75%～ 80%来自中国。中国 W的蕴藏量尚够用 50年，半个世纪后将发生枯竭。Co的情况与 W不同，中国 Co资源缺少，大部分依赖进口，价格昂贵。故在刀具材料的应用与发展中应十分注意节约 W和 Co，具体建议是： （1）发展钨钼和钼钨高速钢，用Mo代替一部分W。如W6Mo5Cr4V2高速钢中W只占6%，Mo占5%。其使用性能与W18Cr4V相当。 （2）发展无钴或少钴的高性能高速钢。目前中国在这方面已做出了很大贡献。如自行研发的 W6Mo5Cr4V2Al(M2Al)、 W12Mo3Cr4V3N(V3N)和W12M o3Cr4V3Co5Si(C o5Si)，都节约了 Co资源，而使用性能均能完全可与美国的知名产品110W1.5Mo9.5Cr4VCo8(M42)相媲美。M42的综合性能很好，但 Co含量高，价格贵，不适合中国国情。 （3）发展金属陶瓷，用 TiCN或TiC作基体，不含 WC或少含 WC，粘结剂用 Ni、Mo。这样就节约了W和 Co。与 WC基硬质合金相比，金属陶瓷的硬度较高，与工件材料之间的摩擦系数较小，耐磨性更强；不足之处是抗弯强度和冲击韧性稍低，故其使用受到一定限制。用 Ni、Mo作粘结剂，可节约Co；若能成功地用Fe作粘结剂，则意义更大。发展金属陶瓷对节约资源有重要意义。 PCBN。在它们的组分中，都没有贵重金属，使用性能常优于硬质合金；唯韧性不足，可加工性不好，在使用上受到限制；另外，由于工艺成本的原因，其价格竞 争力尚不够强。应改变组分，改进工艺，降低价格，使陶瓷和 PCBN刀具进一步推广使用。 （4）发展陶瓷和P C B N。在它们的组分中，都没有贵重金属，使用性能常优于硬质合金；唯韧性不足，可加工性不好，在使用上受到限制；另外，由于工艺成本的原因，其价格竞争力尚 不够强。应改变组分，改进工艺，降低价格，使陶 瓷和PCBN 刀具进一步推广使用。 （5）发展人造金刚石。金刚石的原料并不贵重，且是最硬的刀具材料，可用以代替硬质合金加工高硬的非铁金属和非金属材料，从而节省了W、Wo资源。对有色 金属进行精密切削，更是非金刚石莫属。

结束语

21世纪刀具材料必定有更快的发展。（1）刀具材 料的发展要适应加工对象的需要，尤其是难加工材料应用的需要。航空、航天工程材料应当处于领头的位置。（2）刀具材料的新发展不断对它们的制造工艺提出新 要求，而制造工艺的进步推动着刀具材料的新发展。（3）刀具材料的发展要考虑资源的储有量，应当优先发展储存量大的刀具材料，节约贵重资源的刀具材料。



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铣削刀片用纳米改性金属陶瓷的显微组织和力学性能www.tool-tool.com

1 前言

纳米改性Ti(C，N)基金属陶瓷与传统Ti(C，N)基金属陶瓷相比，具有优良的综合性能，因而被广泛用作刀具材料。随着制造技术的发展，金属 陶瓷强度和韧性得到不断提高，刀具的抗塑性变形和抗崩刃性能也有所改善；并且，刀具的高温强度和高温硬度、导热性和耐冲击性也都有所提高，使其不仅可用于 钢材和铸铁的精加工，而且可成为粗加工、铣削等断续切削适宜的刀具材料。当前，铣刀的使用量仅次于车刀和钻头，随着数控机床和专用铣床的普及，铣刀的使用 量越来越大。由于铣削过程采用大进给量的倾向日趋加强，因此，加工条件也越来越恶劣，对铣削刀片用刀具材料的稳定性要求越来越高。另外，用于断续铣削的铣 刀与连续切削的车刀相比，铣刀在使用中因承受反复的冲击容易发生脆性破损。为此，研制和开发高强韧性铣削刀片，特别是用纳米改性Ti(C，N)基金属陶瓷 刀具材料就显得尤为必要。目前，在国内尽管已有许多有关铣削刀片用刀具材料的报道。但是，对铣削刀片用纳米改性金属陶瓷的研究还未见报道。本文即研究铣削 用纳米改性金属陶瓷的显微组织和力学性能，为其下一步用作铣刀刀具材料提供理论指导。

2 实验方法

1) 材料制备

铣削刀片用纳米改性金属陶瓷试样的化学成分如表1所示。首先，用ZB220-T型超声波对纳米TiN粉进行分散，混料后加入适量无水乙醇并置于 QM-1F行星式球磨机上进行球磨24h。待混合料干燥后，加入一定量的汽油橡胶溶液进行造粒，然后，在约200MPa压力下模压成形，最后，在 1440℃温度下真空烧结1h。

表1 铣削用纳米改性金属陶瓷试样的化学成分

试样序号	各试样化学成分(wt%)
	TiN(nm)	WC	TiC	Mo	Co	Ni	C
a	10	15	Rest	4	12	12	1.0
b				6	8	16
c				15	6	18
d				6	10	14
e				4	14	14

2) 组织观察

试样表面经1µm金刚石抛光膏抛光后，用m(HF):n(HCI)=1:1的混合酸进行长时间热腐蚀后并用清水冲洗干净，然后，在HITACHI X-650型扫描电镜上观察显微组织。断口形貌观察在LEO-1530VP型扫描电镜上进行。

3) 抗弯测试三点弯曲实验

在MTS801-23型试验机上进行。试样尺寸为30mm×5mm×5mm；跨距为20mm，压头速度为1mm/min。实验采用单边切口梁法测 断裂韧性，试样尺寸为30mm×5mm×2.5mm，试样切口用金刚石刀片切出宽0.15～0.20mm的缺口，切口深度a为0.5mm，切口尖端曲率半 径在0.1～0.2mm之间，跨距为20mm，加载速率为0.05mm/min。用此方法计算试样的断裂韧性KIC的公式为

KIC=Y	3PL	a½
	2bh2

式中Y=1.93-3.07(a/h)+14.53(a/h)²-25.11(a/h)³+25.8(a/h)⁴

3 结果与讨论

1) Mo添加量对显微组织的影响

由图1可以看出，铣削刀片用纳米改性金属陶瓷的组织仍为陶瓷相和金属相两相；基体组织中较粗大的陶瓷相呈芯/壳结构，即TiC芯外包覆有一层硬质 相(Ti，Mo，W)(C，N)即“SS”相)。环形相(“SS”相)形成能有效抑制基体Ti(C，N)晶粒的长大，从而提高了材料的力学性能；它的形成 是由于WC、Mo2C及Ti(C，N)向液相中溶解和在粗Ti(C，N)颗粒上再析出的结果。
(a) 12Ni-12Co-4Mo (b) 16Ni-8Co-6Mo (c) 18Ni-6Co-15Mo
图1 铣削刀片用纳米改性金属陶瓷的显微组织(SEM)

研究表明，向Ti(C，N)基金属陶瓷中添加Mo能改善液态金属Ni对基体的润 湿性和抑制烧结时碳化物晶粒的长大，并且能提高Ti(C，N)基金属陶瓷的高温抗弯强度Q5R。在TiC-Ni-Mo系中，当Ni中Mo含量达10wt% 时能完全润湿TiC颗粒(接触角q=0°。由图1可见，随Mo添加量的增加，TiC基金属陶瓷的组织明显细化。这是因为Mo能抑制烧结时碳化物相晶粒的长 大，这与润湿性的改善有关；在完全润湿的条件下，碳化物颗粒不出现聚集再结晶，这种见解现在已经得到普遍承认。此外，在烧结温度下，Mo向TiC颗粒扩 散，并取代TiC晶格中的Ti，在TiC颗粒表面上形成(Ti，Mo), 固溶体，这就减少了纯TiC颗粒接触，并防止纯TiC颗粒聚集长大。这同样是造成TiC基金属陶瓷晶粒更细和组织更均匀的另一个重要原因。特别由图 1(c)可以看出，当Mo含量达15wt%时，对TiC基金属陶瓷的组织细化效果要更加显著。由Hall-Petch公式可知，金属陶瓷组织的细化可以明 显提高材料的屈服强度，这为其下一步用作刀具材料奠定了良好的基础。

由图1还可以看出，在腐蚀掉组织中大部分金属粘结相后，可见许多诸如TiC、WC等异种亚微米碳化物和纳米TiN颗粒随机分布于各陶瓷相颗粒之 间。据文献报道，这些分布于TiC/TiC的两相或三相晶界上的纳米TiN和异种亚微米碳化物颗粒，一方面，起到固溶强化金属粘结相的作用，另一方面，能 起到有效钉扎TiC晶界和粘结相中位错的作用，使TiC晶界和位错难以运动，从而在一定程度上阻碍金属陶瓷的晶粒异常长大，这样整个基体中TiC晶粒也可 得到明显的细化，使金属陶瓷的整体组织趋于均匀化。

2) 金属粘结相力学性能的影响

图2为金属粘结相含量和种类对铣削刀片用纳米改性金属陶瓷力学性能的影响。由图2可知，无论采用单相金属Ni 还是采用复相Ni-Co做金属粘结相，金属陶瓷的抗弯强度(σbb)和断裂韧性(KIC)都随粘结相含量的增加而升高，而硬度(HRC)则随粘结相含量增 加而降低。但是，采用(Ni+Co)复相粘结时，金属陶瓷的力学性能要优于单相Ni粘结的金属陶瓷性能。
(a) 粘结相含量对强度影响 (b) 粘结相含量对硬度影响 (c) 粘结相含量对断裂韧性影响
图2 粘结相含量和类型对金属陶瓷力学性能的影响

用(Ni+Co)复合粘结相使金属陶瓷力学性能提高的原因主要还是与显微结构的改善有 关。由于Co有着比Ni更高的韧性，而且适当添加Co可以改善粘结相对硬质相的润湿性，所以在采用相同的烧结工艺时，含Co金属陶瓷的断裂韧性和致密度比 完全用Ni作粘结相的要高。但是，由于Co价格比较昂贵，因此，Co添加量较多时对成本不利。

3) 断口形貌分析

图3为铣削刀片用纳米改性金属陶瓷的抗弯断口SEM形貌。由图(a)、(b)、(c)可见，随着粘结相含量的增加，断口形貌也随着变化。断裂模式 以沿晶断裂为主。这是由于裂纹沿晶界扩展所需的能量较少的缘故。但对较粗大的陶瓷相，存在着解理断裂。从断口还可以看出，金属相存在着明显撕裂的痕迹(撕 裂棱)和小碳化物颗粒从金属粘结相中拔出后留下的韧窝。
(a) 12Ni-12Co-4Mo (b) 14Ni-10Co-6Mo (c) 14Ni-14Co-4Mo
图3 铣削刀片用纳米改性金属陶瓷的断口形貌(SEM)

4 结论

1) 铣削刀片用纳米改性金属陶瓷组织仍由陶瓷相和金属相构成，其中粗大的陶瓷相为芯/壳结构，即Ti(C，N)芯外包覆有一层硬质相(Ti，Mo，W)(C，N)(即“SS”相)。
2) Mo的加入能明显细化金属陶瓷基体组织，使强度和硬度增加。但Mo量的添加过多对改善断裂韧性是不利的。
3) 抗弯强度和断裂韧性都随粘结相含量增加而增加，硬度则呈相反规律。沿晶断裂为主要的断裂模式。

本文作者：合肥工业大学材料科学与工程学院 韩成良 刘宁 许育东 晁晟
原载：《硬质合金》2004年3月，转载：切削技术网站

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引用出處：

http://www.molds.cn/html/2008/06/04090129865.htm

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com http://www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、meXXXXXtal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、meXXXXXtal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

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情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

（５）スポット対応～流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web http://www.tool-tool.com for more info.

 

什么是金属陶瓷？www.tool-tool.com

金属陶瓷 ceramic metal

金属陶瓷是指陶瓷和金属的机械混合物。随着火箭、人造卫星及原子能等高技术的发展，对耐高温材料提出了新的要求，人们希望材料既能在高温时保持很高的强度 和硬度，能经得起激烈的机械振动和温度变化，又有耐氧气腐蚀和高绝缘性等性能。但无论是高熔点金属还是陶瓷都无法同时满足这些要求。    金属陶瓷是由陶瓷和粘接金属组成的非均质的复合材料。陶瓷主要是氧化铝、氧化锆等耐高温氧化物或它们的固溶体，粘接金属主要是铬、钼、钨、钛等高熔点金 属。将陶瓷和粘接金属研磨混合均匀，成型后在不活泼气氛中烧结，就可制得金属陶瓷。    金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点，它密度小、硬度高、耐磨、导热性好，不会因为骤冷或骤热而脆裂。另外，在金属表面涂一层气密性好、熔点高、传热性能很差的 陶瓷涂层，也能防止金属或合金在高温下氧化或腐蚀。金属陶瓷广泛地应用于火箭、导弹、超音速飞机的外壳、燃烧室的火焰喷口等处。    金属陶瓷是一种既象钢铁那样坚硬又象陶瓷一样耐高温、耐腐蚀的复合材料。    纯金属在高温中容易被氧化使强度大大降低。而陶瓷能耐高温、耐腐蚀，但脆性大，导电率低，高温流动性差。如果把金属和陶瓷掺合在一起，就可以在高熔点的情 况下得到强度高，硬度大、抗氧化能力强，并具有一定的延展性和良好的热稳定性的金属陶瓷。中国资产管理网    制造金属陶瓷材料比较简单，只需要在氧化铝中加入一些金属铬；在碳化钛中加入一些金属镍，就可以制造成金属陶瓷。掺有超微陶瓷粉末的金属铝，是一种重量 轻、强度高、韧性大、耐热性能好的金属陶瓷。含 ２０％的超微钴粉末的金属陶瓷是性能很好的耐高温材料，主要用于运载火箭的喷嘴。     由于金属陶瓷具有金属和陶瓷两者的优点，因此，应用范围极为广泛。金属陶瓷具有很高的机械强度和硬度，有良好的化学稳定性，又有好的导热性和导电性，而且 比重小，很适合原于能工业和 航空工业的需要。例如，要把原于反应堆的体积缩小，以便在舰船、潜水艇中使用，就得提高它的工作温度，用金属做成的核燃料元件，在７００℃就会破裂或变 形，可是用金属陶瓷作元件，温度即使高达１０００℃，反应堆还能照常工作。火箭技术更需要耐高温的材料，比如，洲际导弹、宇宙飞船等，当它们返回大陆时， 由于速度很高，和大气剧烈地摩擦，会产生极高的温度，金属陶瓷可以“赴汤蹈火”地承担这项重任。     还有一种叫“发汗材料”的金属陶瓷，当温度增加到一定高度时，发汗材料所含的金属就被蒸发了。好象人发汗一样，一出汗，就带走了大量的热量，使飞行器温度 下降，不至于被高温烧毁。发汗材料虽然“出汗”，可是其外部形状和大小却保持不变。这就可以保证飞行器正常运行，能准确地到达目的地。    随着科学技术的发展，金属陶瓷的用途越来越广泛。利用金属陶瓷的耐火性和高温强度，可以作燃气涡轮、喷气发动机、原子能锅炉的零件及白炽灯丝等；利用它的 硬度，可以作金属切削刀具和轴承材料；利用它的导电性能，可以作发热体和电刷；利用其磁性，又可以作变压器磁心等等。相信金属陶瓷将在未来的技术领域中大 显身手。



金属陶瓷（cermet）为了使陶瓷既可以耐高温又不容易破碎，人们在制作陶瓷的粘土里加了些金属粉，因此制成 了金属陶瓷。金属基金属陶瓷是在金属基体中 加入氧化物细粉制得 ，又称弥散增强材料 。主要有烧结铝(铝-氧化铝) 、烧结铍（铍-氧化铍）、TD镍（镍-氧化钍）等。

 

金属陶瓷

由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复合材料。广义的金属陶瓷还包括难熔化合物合金、硬质合金、金属粘结的金刚石工具材料。金属陶瓷中的陶瓷相是具有高熔点 、高硬度的氧化物或难熔化合物，金属相主要是过渡元素(铁、钴、镍、铬、钨、钼等）及其合金。

根 据各组成相所占百分比不同，金属陶瓷分为以陶瓷为基质和以金属为基质两类。陶瓷基金属陶瓷主要有：①氧化物基金属陶瓷。以氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧 化铍等为基体，与金属钨、铬或钴复合而成，具有耐高温、抗化学腐蚀、导热性好、机械强度高等特点，可用作导弹喷管衬套、熔炼金属的坩埚和金属切削刀具。② 碳化物基金属陶瓷。以碳化钛、 碳化硅、碳化钨等为基体，与金属钴、镍、铬、钨、钼等金属复合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高温等特点，用于制造切削刀具 、高温轴承、密封环、捡丝模套及透平叶片。③氮化物基金属陶瓷。以氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽为基体，具有超硬性、抗热振性和良好的高温蠕变性，应用 较少。金属基金属陶瓷是在金属基体中加入氧化物细粉制得 ，又称弥散增强材料 。主要有烧结铝(铝-氧化铝) 、烧结铍（铍-氧化铍）、TD镍（镍-氧化钍）等。烧结铝中的氧化铝含量约5％～15％，与合金铝比，其高温强度高、密度小、易加工、耐腐蚀、导热性好。 常用于制造飞机和导弹的结构件、发动机活塞、化工机械零件等。 　　金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点，它密度小、硬度高、耐磨、导热性好，不会因为骤冷或骤热而脆裂。另外，在金属表面涂一层气密性好、熔点高、传热性能很 差的陶瓷涂层，也能防止金属或合金在高温下氧化或腐蚀。

金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点，它密度小、硬度高、耐磨、导热性好，不会因为骤冷或 骤热而脆裂。另外，在金属表面涂一层气密性好、熔点高、传热性能很差的 陶瓷涂层，也能防止金属或合金在高温下氧化或腐蚀。金属陶瓷既具有金属的韧性、高导热性和良好的热稳定性，又具有陶瓷的耐高温 、耐腐蚀和耐磨损等特性。

引用出處：

http://baike.baidu.com/view/45857.htm

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チップソーの基本説明www.tool-tool.com

 

 

●刃先角度名称

記号	名称
A	すくい角
B	横すくい角（リード角）
C	先端逃げ角（外周逃げ角）
D	先端傾き角 （研ぎ角）
E	側面向心角（あさり角）
S	側面逃げ角

 

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科學家成功驗證「量子硬碟」概念www.tool-tool.com

美國加州理工學院(California Institute of Technology，Caltech)已經證實，量子纏結(quantum entanglement)能同步傳遞整個量子資訊區塊(block)，為將來的「量子硬碟(quantum HD)」提供了概念驗證。

加 州理工學院的研究團隊表示，他們所發明的元件可說是量子硬碟的「先驅」；這種量子硬碟透過以纏結進行存取的光學記憶體，將挑戰傳統的儲存技術。研究團隊成 功將4個量子記憶體的狀態轉譯為光學訊號，然後再還原；研究人員表示，其原則可以擴展到未來量子硬碟任何數量的存入/讀出平行傳輸。

「我 們已經證實，與4個量子通道交談的4個量子記憶體，能藉由電磁透明(electromagnetic transparency)被有條理地吸收，也就是將光線速度降低至0以進行儲存。」加州理工大學博士候選人Kyung Soo Cho 表示。電磁誘發透明(Electromagnetically-induced transparency)是一種有條理的光學非線性(nonlinearity)，以一種透明介質呈現，能讓量子態光線編碼被停止在量子記憶體元件中。

加 州理工學院的纏結技術是利用雷射來 將4個量子記憶體冷卻──每個量子記憶體是由100萬顆銫(cesium)原子組成，彼此間以磁性隔離約1毫米(millimeter)；量子記憶體自旋 中的每個原子的磁自旋往上或是往下，會集體性描述代表一整個系集(ensemble)的自旋波(spin-wave)。藉由以雷射光束編碼同步輻射量子記 憶體，4個量子記憶體的自旋波會以同樣的方式纏結。

以上被稱為「量測誘發纏結(measurement induced entanglement)」的技術，是加州理工學院在5年前首創，但只能適用兩個系集；現在該校研究人員已經理論性證實，這種技術能夠被擴充到任何數量的節點。

加州理工學院的研究團隊也將各個節點之間的纏結量子態之衰退(decay)特徵化，展示了該種從複雜量子態衰退為經典記憶體數值(classical memory values)的系統衰退，是他們所聲稱的、符合可預期、可重複的原則。

接下來，該團隊將研究適用量子磁性記憶體內纏結自旋波的纏結衰退動力學；他們也希望能擴充量子計量學(metrology)的適用範圍，透過對一般來說較脆弱的量子記憶體狀態的量測，讓量子態能被產生、儲存並傳輸。

(參考原文： Quantum hard drives on the horizon)



引用出處：

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

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弊社は各領域に供給できる内容は：

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（３）鎢鋼エンド・ミル設計

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（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

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弊社の製品の供給調達機能は：

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弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

 

PayPal描繪用手機「血拚」的新時代www.tool-tool.com

 

在日前於美國舉行的 ARM 技術研討會最後一天， PayPal Mobile總經理 Eric Duprat 發表了專題演說，詳細探討了令人驚訝的未來金錢交易模式；他預測，在五年內，將有總金額達到5.5兆(trillion)美元的面對面零售交易 ──Duprat稱之為近端交易(proximity transaction)──將會是透過行動裝置來完成。

Duprat指出，今日的行動支付交易主要的考量點在於對行動裝置本身的憂慮，例如因為連線時間增加、須安裝應用程式或其他內容到裝置內的額外花費；但在未來，行動裝置將成為傳統網購的客戶端平台，此外還將創造一種全新的交易模式，讓手機取代支票、信用卡與現金。

而 Duprat也警告，如此快速的演進，將會讓交易安全的問題被放大關注：「相對來看，目前行動裝置較無法避免──並非全部──惡意軟體的攻擊；現在看來是 因為利害關係並不是那麼大，不過一旦有龐大金錢交易是透過手機來進行，惡意攻擊就會很快增加，畢竟這些行動裝置是暴露在來自全球各地網路的攻擊之中。」

由於具備守備一個網際網路上最容易受到攻擊的網站之一的十年經驗，Duprat 表示，PayPal可為這些憂慮貢獻一些解決方案；為了安全問題，該公司還收購了一家以色列的反詐騙科技方案供應商，但還有許多相關工作有待完成。

他表示，第一個問題就是得保護PayPal的登入頁面不被入侵、監聽或是仿造，這對行動裝置來說是一個大挑戰，因為要保護該頁面，就得連帶一起保護行動裝置本身、保護無線網路以及網際網路的連結。

而光是保護裝置本身就是一大挑戰，因為在數據機裝置中，PayPal客戶端是一個與其他受本地作業系統控之軟體(可能有害)，執行在相同層級的應用程式；「任何網頁都可以被仿造。」Duprat表示。

Duprat指出，當資料內容價值升高時，只保護使用者登入螢幕也是不夠的，必須要有一種方式能將行動裝置的物理特徵與PayPal帳戶綁在一起，也就是一種可辨識硬體特徵的方法；同時，也要讓使用者的密碼曝光到網路上的機會縮到最小。

他 舉了很多可用方案，但又個別指出它們的缺點；如SIM卡可能有用，但會需要與全球各地的通訊服務業者通力合作──這看來不太可能；MicroSD記憶卡也 能發揮類似的效用，但是這會讓手機成本增加，因此可能不被通訊服務業者或終端消費者所接受。在手機內部加裝安全硬體元件也一樣會帶來額外成本，也需要整個 產業界的同意合作。

所以Duprat 表示，該公司正傾向採用ARM的TrustZone 架構；該架構已經配置在處理器中，可成為一個幾乎不能被仿造的認證方式以及安全程序的基礎，讓硬體在TrustZone架構下與帳戶連線。

但 最終，這樣的連線所牽涉到的不只是硬體安全性，還有使用者本身；Duprat表示，包括指紋掃描等生物資訊，甚至內建在手機中的慣性感測器、能讓使用者透 過揮動裝置在空中簽名等等方案，都可能成為行動支付安全性的重要關鍵。此外，行動裝置顯示器模組中的安全硬體，也能產生一個無法被仿造的登入螢幕，讓使用 者安心地進行交易。

(參考原文： PayPal exec charts future of mobile money，by Ron Wilson)



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高效刀具在树脂基玻璃纤维复合材料切削中的应用www.tool-tool.com

作者：郑建华 高建勋
摘要：针对树脂基玻璃纤维复合材料的特点，通过采用不同刀具的切削对比试验，选择出适合切削树脂基玻璃纤维复合材料的刀具，确定了切削工艺参数，稳定了切削工艺，提高了生产效率及被切削件的质量。

 

以树脂为基体的玻璃纤维复合材料具有比强度和比刚度高、良好的抗疲劳性、独特的可设计性等优良特性，已被广泛应用于航空航天、国防军工及民用等诸多领域。

 

1、树脂基玻璃纤维复合材料的切削特性

 

树脂基玻璃纤维复合材料由硬的玻璃纤维和软的树脂基体组成，缠绕成形的树脂基玻璃纤维复合材料，其玻璃纤维的含量达80%左右，这种材料的强度和硬度都大于45#钢和40Cr钢，而密度只有大约2.2g/cm 。

在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中，影响刀具寿命的因素同金属材料切削一样，主要有切削热、摩擦和刃口的切削压力，而树脂基玻璃纤维复合材料中硬的质点玻璃纤维，类似于砂轮中的磨料，对刀具进行研磨，使刀具磨损加快，切削条件恶化。

 

树 脂基玻璃纤维复合材料的切削加工性比金属材料差，在金属材料的切削过程中所产生的切削热80％左右随切屑排走，10％左右传给切削工件，只有 10％左右传给刀具本身(见图1)。而在树脂基玻璃纤维复合材料切削加工中，玻璃纤维复合材料硬度高且是热的不良导体，切削过程中产生的热量难以在加工中 随切屑排除，大部分传给了刀具本身，使切削区温度迅速上升，加速刀具的磨损。刀具磨损后，切削力增大使切削热迅速增大，由于树脂基玻璃纤维复合材料纤维的 各向异性及层间剪切强度低的特性，使材料在切削力的作用下容易产生分层、毛刺、撕裂、烧伤等缺陷，加工质量难以保证。因此，根据树脂增强玻璃纤维复合材料 的特点，为达到良好的切削效果，选择理想的刀具、确定合理的工艺参数是至关重要的。

图1:金属切削时热量分布情况

2、树脂基玻璃纤维复合材料切削刀具的选择使用情况

 

某玻璃纤维缠绕管类零件，长1300mm，外圆为Ф130mm，为满足与其他零件的配合要求，需要对外圆进行切削加工，由于该零件的特殊要求，切削加工中不能使用冷却液，这就给切削加工带来了难度。

 

2.1硬质合金刀具的使用情况

 

根 据该零件的特点，我们最初选用的是可转位硬质合金刀具，主要从耐热性和耐磨性来考虑，选用的刀具为刀尖角为80°的等边不等角六边形、0°后 角、6°前角、单面C形断屑槽，型号为WNUM130716RC5刀片，材质为YT758，这种刀具的特点是耐热性和抗氧化性好，高温硬度高，耐磨性好， 适用于加工高硬度材质的零件。在用这种刀片切削该玻璃纤维复合材料零件的外圆时，刀具磨损严重、零件外表面粗糙有撕裂痕迹。切削过程中需将刀头拆下磨刀才 能继续切削，刀具手工刃磨一次只能车削一刀，这样每切削一个零件需要磨刀、对刀2~3次，如果刀具不锋利时进行切削，则会造成工件外表面有撕裂痕迹（见图 2），甚至产生过多热量烧伤工件，致使工件报废。根据这种情况，在切削时分成粗、精两次加工，分别由粗、精两把刀两次装夹对刀加工而成，在粗加工时切削参 数采用切深ap=0.8mm，Vc＝130m/min，f=0.61mm/r，快速去处余量；在精加工时切削参数采用切深 ap=0.3mm，Vc＝130m/min，f=0.3mm/r，精加工后用150#细砂布抛光到尺寸。用这种刀具切削生产效率低，每班加工7～8件，操 作者的劳动强度大，对操作者的要求也高，质量也不稳定，不能满足产品的批量生产要求。

图2 切削撕裂的照片

 

针 对于上述情况，经过了解和对比，我们选用了山特维克公司生产的刀尖角为60°的等边三角形、0°后角、刀具型号为TNMX 160408-WM的刀片，材质为GC4015，这种刀具表面为金黄色TiN涂层的硬质合金，可以降低刀片表面的摩擦系数，增加刀具的耐磨性。在以相同的 切削参数进行加工时，加工完一刀后发现刀片涂层已严重磨损（如图3），零件外表粗糙并有撕裂痕，显然这种刀具不能满足树脂基玻璃纤维复合材料的切削要 求。

图3:刀片涂层磨损照片

2.3高效刀具的选用情况

 

2.3.1 采用高硬度刀具试验证明，用高速工具钢、普通硬质合金刀具加工树脂基玻璃纤维复合材料时，刀具磨损极为严重，加工效率低下，因而必须选 用更高硬度的刀具。聚晶金刚石（PCD）是在高温高压下由一层人造的金刚石微粉加溶剂和催化剂聚合而成的多晶体材料。以硬质合金为基体结合的镶尖刀片具有 良好的抗冲击、抗弯强度和抗振性能。与硬质合金相比，其硬度高3～4倍，耐磨性和寿命提高100余倍，同时刀具的刃口非常锋利，摩擦系数小，适合有色金属 和非金属材料的加工。结合以上特点，我们选用了山特维克公司生产的刀尖角为60°的等边三角形、7°后角、刀具型号为TCMW 16T308-FP、材质为CD10的聚晶金刚石刀片。

 

2.3.2切削工艺参数的选定

 

聚晶金刚石刀片是一种新型高效刀 具，在使用参数推荐手册中，列出有色金属的推荐切削参数，对于树脂基玻璃纤维复合材料的切削，手册中没有提及，其 它的切削手册中也没有涉及到此类材料加工切削参数，所以在实际的加工过程中，我们根据加工经验，结合硬质合金时切削参数，进行了一系列的工艺试验，最后针 对这种零件和材料特点，确定了一个工艺参数为切深ap=1.1mm，Vc＝110~130m/min，f=0.25~0.35mm/r。实行切削余量一次 去除，减少一次走刀。经过多次切削试验表明，刀具十分稳定，平均每个刀尖可加工150件零件，连续加工150件零件没有磨刀，刀尖略有磨损，所加工的零件 表面光洁度良好（如图4），加工后的零件光洁度不用砂布抛光就能达到要求，大大减轻了操作者的劳动强度，同时刃磨刀具、抛光等辅助时间也大大减少，降低了 加工成本。用该刀具每班可加工零件20件，生产效率提高1倍多，所加工的零件质量大大提高，稳定了切削工艺。

图4 金刚石刀具切削良好光洁度照片

3、结论

 

在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中，使用聚晶金刚石刀片，并按合理的切削工艺参数进行加工，可以稳定树脂基玻璃纤维复合材料的切削工艺，提高加工效率，降低了加工成本，提高零件的加工质量。

 

参考文献 1、黄家康，岳红军，董永琪 .复合材料成形技术 .北京:化学工业出版社.1999 2、张基岚 .机夹可转位刀具手册 .机械工业出版社.1998 3、蔡闻峰等 树脂基炭纤维复合材料制孔缺陷及钻削工艺研究 工程塑料应用 2005,33（10）:32

 

郑建华 男 河北太行机械工业有限公司工艺研究所副所长 工程师 高建勋 男河北太行机械工业有限公司工艺研究所 高级工程师 (end)

引用出處：

http://www.newmaker.com/art_18622.html

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.