德国Horn超硬刀具材质

——用于未来切削的刀具材质与工艺解决方案

加工中使用的刀具材质是加工品质和效率的关键，特别是其硬度和耐磨性决定了其在加工过程中的可靠性。

使用刀具进行切削的机加工过程最终需实现的是切入工件并移除切屑，无论是车削、铣削、钻削或铰削都是如此，这就意味着刀具材质必须比工件材质硬。现在材料技术越来越关注于寻找合适的材料，用于解决生产中的问题，在这个过程中，人们越来越多的使用轻量化材料——塑料，复合材料以及高耐热和高强度的材料。但是加工此类材料时产生的磨粒磨损和高温很快就暴露了硬质合金涂层刀具的局限性，在选择刀具时不仅仅要考虑刀具材质的硬度和强度，更要考虑其物理和化学性能。图1是各种刀具材料耐磨性和强度的比较：

图1 切削工具材料硬度-强度对比表格

对于耐磨性，现在任何刀具材质都无法达到金刚石的耐磨水平，各行业内都越来越多的应用极硬切削材料以满足加工需要，同时根据不同的工件材料，选取相应的刀具材质。除了CBN和PCD刀片，HORN的此类产品还包括CVD金刚石和MCD刀具，其中CVD金刚石刀具可以附有复杂的3D断屑槽以实现良好的切屑控制，我们在汉诺威EMO展会上展示了全系列的该类产品。

HORN的刀具材料，性能和应用

CBN：立方氮化硼。不与铁发生化学反应;高热硬性。主要用于钢和铸件的硬加工，加工材料的硬度最高可达68HRC，229系列，Mini系列及SuperMini系列都有CBN刀片可用。

PCD：多晶金刚石，90%金刚石含量，金属粘结。主要用于加工含硅量高于12%的铝合金，也用于非铁金属，非铁重金属，模压层制材料，高抗磨性工件材料和铸造材料。

图2 从左到右：MCD单晶金刚石刀具、PCD刀具、CBN刀具和CVD-D金刚石刀具

MCD：单晶金刚石，莫氏硬度10;世界上最硬的材料。用于精密和镜面加工，也用于非铁金属，不含碳材料，贵金属和塑料的超精加工。用于镗削和铣削的S117,105和VCGW16系列标准刀具都有MCD系列。nextpage

CVD-D：化学气相沉淀金刚石，接近于100%纯金刚石。厚1mm的金刚石上可以使用激光雕刻断屑槽。主要用于加工非铁材料和非铁重金属，碳纤维和玻璃纤维增强塑料，也可用于石墨加工。

我们的CVD-D标准刀具涵盖了很多ISO标准刀片，并最新增加了用于模具和工具铣削的全系列产品，同时也可用于加工航空和汽车工业的纤维复合材料。

图3 CVD-D带有激光断屑槽的刀片

刀具材料的应用

CBN是现代加工中不可缺少的一种材料，特别在进行铁金属的硬加工时。由于碳与铁的亲和，PCD，MCD和CVD-D刀具不适合用于加工钢件和合金。CVD-D刀片是一种加工轻量材料如CFRP和GFR的理想材料，同时也适用于加工高含硅量铝合金。在铣削中已经证明CVD-D刀具寿命可达PCD刀具寿命的4倍。在实际加工非铁工件时表面质量可到Rz1以下——光学部件的超精加工中，MCD刀具是唯一的选择。单晶金刚石极其精细的立方体结构使其可以被制造出非常锋利的切削刃，甚至在200倍率下检查切削刃都毫无瑕疵，这个性能保证其加工的表面质量可以到达纳米级，满足客户的需要。

CVD金刚石：非标方案应用

这里的“CVD”容易和用于可转位刀片的CVD涂层法相混淆，CVD-D是一种使用CVD合成方法生产的不含硬质合金的材质，化学沉积法制成的多晶金刚石不含硬质合金粘结剂，所以金刚石含量近100%，制成后的尺寸为面积1”×1” , 厚度1mm，通过激光切割成刀片所需大小。当将这些CVD-D材料固定于硬质合金刀片或整体硬质合金铣刀上后，可使用激光雕刻出最终轮廓和所需的断屑槽。CVD-D具有毫无瑕疵且绝对锋利的切削刃，是粗加工和精加工非铁材料，铝合金，纤维塑料，贵金属以及硬质合金和陶瓷的理想选择。

图4 CVD-D加工复合材料-碳纤维效果图