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1前言我國(guó)紡織機(jī)械行業(yè)隨著紡織業(yè)的沉寂而經(jīng)過(guò)了幾年的低潮。目前隨著紡織行業(yè)的逐漸復(fù)蘇，紡織機(jī)械制造加工業(yè)也正向新一輪技術(shù)進(jìn)步邁進(jìn)。
紡織行業(yè)毅然摒棄舊機(jī)器、舊設(shè)備，應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備，向技術(shù)的高新領(lǐng)域拓展。紡織機(jī)械制造行業(yè)也以全新的加工技術(shù)迎接新的挑戰(zhàn)；數(shù)控機(jī)床、加工中心等高效、自動(dòng)化加工設(shè)備在紡織機(jī)械加工行業(yè)中廣泛采用，如：二紡機(jī)的/一萬(wàn)九“加工中心等。紡織機(jī)械加工正向著高速度、高精度、高效率和柔性化的方向發(fā)展，這就對(duì)刀具提出了壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定可靠的要求。用普通的高速鋼、硬質(zhì)合金刀具已不能適應(yīng)高速切削高壽命的技術(shù)要求……
2涂層刀具常用的高速鋼刀具具有韌性較高的特點(diǎn)，可彌補(bǔ)硬質(zhì)合金硬而脆的缺點(diǎn)，通?？芍瞥烧w結(jié)構(gòu)的復(fù)雜刀具，但其耐磨性較差，壽命較短，因此使用此類(lèi)復(fù)雜刀具成本較高，若在普通高速鋼刀具上用超硬材料涂層可以解決這個(gè)矛盾。
80年代我校與上海工具廠、上海物理研究所等單位合作，用碳化鈦或氮化鈦對(duì)高速鋼及硬質(zhì)合金分別進(jìn)行了涂層，并進(jìn)行了一系列切削性能試驗(yàn)研究。目前涂層高速鋼及涂層硬質(zhì)合金在我國(guó)向更深層次研究并開(kāi)發(fā)，并向超硬涂層方向發(fā)展。
2.1氮化碳超硬涂層高速鋼刀具氮化碳是一種新型超硬無(wú)機(jī)化合物。美國(guó)物理學(xué)家A.M.Liu用分子工程理論，根據(jù)體彈性模量的計(jì)算，提出這類(lèi)氮化碳可能具有達(dá)到或超過(guò)金剛石的硬度，認(rèn)為氮化碳具有三種結(jié)構(gòu)：三方晶系的B相，立方晶系的閃鋅礦結(jié)構(gòu)和三方晶系的類(lèi)石墨相。1996年美國(guó)的D.M.Teter采用**性原理膺勢(shì)法計(jì)算得到了五種結(jié)構(gòu)的氮化碳。它們分別是A相、B相、立方相、膺立方相和類(lèi)石墨相。而后兩人又分別計(jì)算了氮化碳的晶體結(jié)構(gòu)，得到了至少7種不同空間結(jié)構(gòu)的氮化碳。武漢大學(xué)王仁卉教授對(duì)七種結(jié)構(gòu)氮化碳粉末衍射譜進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，為利用X射線衍射（XRD）和透射電子衍射（TED）分析薄膜中氮化碳的結(jié)構(gòu)提供了理論計(jì)算值。氮化碳是一種新型超硬薄膜材料，因此它在高硬度、耐磨損、低摩擦系數(shù)和導(dǎo)熱性等方面和世界上*硬的天然物質(zhì)金剛石十分接近。由于生成氮化碳的C-N元素構(gòu)成牢固的共價(jià)鍵，使它在化學(xué)穩(wěn)定性、耐氧化性方面與優(yōu)質(zhì)的陶瓷材料Si3N4非常相似。且它沒(méi)有金剛石的缺點(diǎn)：金剛石涂層刀具在空氣中使用超過(guò)700°C，金剛石薄膜即被氧化生成C2而被燒蝕；金剛石刀具加工鐵基材料時(shí)，容易與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而它不能加工鋼材，這在鋼鐵材料普遍使用的工業(yè)生產(chǎn)中是一種缺陷。而將氮化碳這種超硬涂層應(yīng)用于金屬切削刀具，用來(lái)加工不銹鋼、耐熱鋼、球墨鑄鐵、鈦合金等難加工材料，可以大大提高刀具的壽命和加工精度，C3N4涂層麻花鉆平均壽命是TiN涂層麻花鉆平均壽命的2.7倍，是未涂層麻花鉆平均壽命的67.8倍。目前紡織機(jī)械難加工材料的應(yīng)用也曰益增多，比如化纖機(jī)械零件中的不銹鋼的使用量也較大，氮化碳超硬涂層高速鋼刀具很適合對(duì)不銹鋼等難加工材料加工的技術(shù)需求。
2.2金剛石薄膜涂層刀具金剛石具有很高的硬度、高導(dǎo)熱性、低熱膨脹系數(shù)，性能優(yōu)異。在刀具基體如硬質(zhì)合金上直接沉積金剛石薄膜可獲得超硬的刀具，特別適用于復(fù)雜刀具的涂層。
一些輕質(zhì)和高強(qiáng)度的材料如：高硅鋁合金、鈦合金、鋁基復(fù)合材料等非常適合此類(lèi)難加工材料的切削；而與金剛石刀具相比較，金剛石薄膜涂層刀具性能好，但制造設(shè)備投資小，價(jià)格相對(duì)低，更具使用價(jià)值。此外，高速切削加工有色金屬及其合金、復(fù)合材料和硬脆非金屬材料也很合適，因此在紡織機(jī)械行業(yè)的高新機(jī)器設(shè)備中，在有色金屬及其合金的應(yīng)用增多的情況下，金剛石薄膜涂層刀具在數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化切削加工中具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
3陶瓷刀具3.1新型TiC（N）基金屬陶瓷刀具材料金屬陶瓷是一種由金屬或合金同一種或幾種陶瓷所組成的非均質(zhì)的復(fù)合材料，它既保持有陶瓷的高硬度、耐磨損及耐高溫等特性，又有較好的金屬的韌性和塑性。
新型TiC（N）基金屬陶瓷是近年來(lái)發(fā)展較快的一種刀具材料，主要成分是TiTiN，以CONi為粘接劑，以其他碳化物為添加劑，如WC、MO2C等，其綜合機(jī)械性能大大提高，在相同的切削條件下，TiC（N）基金屬陶瓷刀具的耐磨性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通硬質(zhì)合金。TiC（N）基金屬陶瓷刀具在高速切削時(shí)比YT14、YT15硬質(zhì)合金的耐磨性高5~8倍。目前TiC（N）基金屬陶瓷已經(jīng)制成各種刀片，可用于孔的精鏜及/以車(chē)代磨“等精加工領(lǐng)域；尤其適合干切削。在紡織機(jī)械制造加工中，在數(shù)控機(jī)床或加工中心上進(jìn)行的箱體類(lèi)零件的孔組精加工，比如車(chē)頭傳動(dòng)箱等零件的孔加工，TiC（N）基金屬陶瓷刀具很有使用價(jià)值。
近年來(lái)，在金屬陶瓷的成分中，當(dāng)粘結(jié)相不變時(shí)，決定其機(jī)械性能的關(guān)鍵因素之一是材料的硬質(zhì)相的晶粒大小。由于納米級(jí)的超細(xì)晶粒金屬陶瓷比常規(guī)金屬陶瓷具有更高的強(qiáng)韌性、硬度、耐磨性等綜合性能，引起了世界科技工作者的矚目，一些科學(xué)家正以極大的熱情研制和開(kāi)發(fā)。
3.2多相復(fù)合陶瓷刀具材料采用熱壓工藝制備Al23/SiC、（W，Ti）C多相復(fù)合陶瓷刀具材料，該材料具有良好的綜合力學(xué)性能。多相復(fù)合陶瓷刀具是21世紀(jì)先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料的發(fā)展趨勢(shì)之一。目前，對(duì)于多相復(fù)合陶瓷刀具材料的研究已涉及各種氧化物、氮化物、碳化物和硼化物陶瓷，并在材料的性能與應(yīng)用等方面取得了較大進(jìn)展；如硼化物陶瓷具有獨(dú)特的物理化學(xué)性能，例如：高溫硬度極高，化學(xué)穩(wěn)定性好等；尤其是它的高溫硬度，使硼化物陶瓷的耐磨性比普通金屬陶瓷更高，目前在基金屬陶瓷中，研究較瓷與其他金屬陶瓷相比，具有良好的耐磨性，但由于其自擴(kuò)散系數(shù)低，使得的可燒結(jié)性受到很大影響，作為粘結(jié)相的金屬很易與TiB2化學(xué)反應(yīng)而使材料變得很脆。多相復(fù)合陶瓷材料的高耐熱性、高耐磨性等優(yōu)越的性能，成為**發(fā)展前途的刀具材料，但材料脆性大，目前國(guó)內(nèi)這類(lèi)陶瓷材料的實(shí)際應(yīng)用范圍還比較有限，還在進(jìn)一步研究、開(kāi)發(fā)與推廣。目前國(guó)內(nèi)山東大學(xué)正致力于多相復(fù)合陶瓷材料的研究。
4刀具材料的制造技術(shù)刀具材料發(fā)展很快，近年來(lái)，隨著超硬刀具材料的需求的曰益增長(zhǎng)，我國(guó)有些單位引進(jìn)或自行開(kāi)發(fā)了一些高性能超硬材料制造設(shè)備，如二面頂、高溫高壓燒結(jié)爐、CVD裝置、等靜壓裝備等，相繼開(kāi)發(fā)并批量生產(chǎn)出了質(zhì)量穩(wěn)定的PCD、PCBN、WBN、CVD厚膜金剛石（CVDD）、聚晶金剛石等超硬刀具材料；如：浙江大學(xué)、成都工具研究所等均取得了可喜的進(jìn)展；而在刀具表面超硬涂層技術(shù)，如：金剛石薄膜涂層、DLC涂層X(jué)3N4涂層等的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用方面，北京科大、哈工、上海交大、武漢大學(xué)等都取得了令人鼓舞的成就。
我國(guó)很早就開(kāi)始了天然金剛石刀具的制造和應(yīng)用，如天然金剛石車(chē)刀等。成都工具研究所從70~80年代起，比較系統(tǒng)地進(jìn)行了天然金剛石刀具、PCD刀具、CBN刀具等對(duì)淬火鋼、銅合金、鋁合金、紫銅等的切削試驗(yàn)，開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的車(chē)刀、銑刀，現(xiàn)已批量供應(yīng)市場(chǎng)；上海舒伯特、北京迪安等也都有較好的產(chǎn)品。
來(lái)源：中國(guó)刀具網(wǎng) 作者：[db:作者]
