以“創(chuàng)新發(fā)展，和諧共贏”為主題的第十屆中國國際機(jī)床展(CIMT2007)于2007年4月8日至15日在北京中國國際展覽中心成功舉辦，來自28個國家和地區(qū)的1100多家機(jī)床、工具、數(shù)控系統(tǒng)和主要功能部件著名企業(yè)參加了展覽。其中，參展的國內(nèi)外刀具企業(yè)約170家，在展會上展示了當(dāng)今世界最先進(jìn)的切削加工技術(shù)和高水平的刀具產(chǎn)品。“面對加工制造業(yè)，為用戶提供全面的高效率切削加工解決方案”成為本屆展會刀具技術(shù)及展品的主旋律。從本次展會的刀具展品特點來看，在刀具新品和切削加工新技術(shù)上主要體現(xiàn)在隨著刀具材料、涂層和幾何結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)和提高，刀具的性能大幅度提高；在刀具新品的類型上，則突出體現(xiàn)了針對不同加工制造行業(yè)的特點，為用戶提供全套的金屬切削加工解決方案。現(xiàn)就本次展會的刀具展品評述如下。
1 硬質(zhì)合金刀具材料牌號不斷推陳出新
從本次展會來看，硬質(zhì)合金仍然是金屬切削加工刀具的主要材料，并且新牌號的開發(fā)速度更快。硬質(zhì)合金刀具材料新牌號的開發(fā)，主要是圍繞著硬質(zhì)合金材料基體的改進(jìn)和涂層工藝技術(shù)的提高而進(jìn)行，二者相輔相成，共同促進(jìn)了新型高性能硬質(zhì)合金刀具新牌號的不斷推出。
在基體材料方面，除了超細(xì)晶粒、梯度合金以外，本次展會還展出了混合晶粒合金以及在基體材料中加入其它元素等高性能硬質(zhì)合金基體材料，進(jìn)一步提高了硬質(zhì)合金基體材料的性能。
韓國YesTool公司推出的“KRUZ”硬質(zhì)合金機(jī)夾孔加工刀具，采用了硬質(zhì)相晶粒分別為0.2+0.5+0.8μm的混合型高鈷(13%)超細(xì)晶粒度基體，使刀具基體材料的強(qiáng)度和硬度都有較大的提高，配以接近整體型鉆頭強(qiáng)度的機(jī)夾刀片幾何結(jié)構(gòu)和夾緊方式以及獨創(chuàng)的鉆尖設(shè)計和高性能的氮化鈦(TiN)與氮鋁化鈦(TiAlN)納米物理涂層(PVD)，不僅適用于加工軟質(zhì)到硬質(zhì)工件，甚至對極難加工的特殊材料工件，都能體現(xiàn)出優(yōu)秀的切削性能。
瑞典山特維克可樂滿公司(SandvikCoromant)新推出的鋼材車削牌號GC4225、GC4235，采用了超細(xì)晶粒的梯度硬質(zhì)合金基體，配以氮碳化鈦中溫化學(xué)涂層(MT-CVD)和細(xì)晶柱狀a-Al2O3化學(xué)涂層，表面則采用消除表面應(yīng)力的后處理工藝，即通過噴丸處理去掉前刀面CVD涂層的拉應(yīng)力表層(TiN)，使露出表面的Al2O3的拉應(yīng)力下降40%，內(nèi)層涂層的應(yīng)力下降20%，顯著改善了刀片的抗微崩刃性能和抗剝落能力，在提高刀刃完整性和可靠性的同時還提高了涂層表面的光潔度，降低了刀片與切屑之間的粘結(jié)性。GC4225可覆蓋從粗加工到精加工80%的應(yīng)用領(lǐng)域，與一般的P25刀片比較刀具壽命可提高60%，生產(chǎn)效率提高33%，為鋼件加工的首選牌號。株洲鉆石切削刀具股份有限公司繼兩年前推出用于鑄鐵加工的YBD系列黑金剛牌號后，新推出的用于鋼材加工的第二代黑金剛系列牌號——YBC152和YBC252也采用了表面富鈷的梯度硬質(zhì)合金基體材料，配以厚層的纖維狀TiCN和細(xì)晶粒Al2O3的CVD涂層，具有極強(qiáng)的抗塑性變形能力和刃口強(qiáng)度，特別適合鋼材的高速加工。新一代黑金剛牌號刀片在相同切削條件下，可提高切削速度25%以上；在同樣切削速度下，刀具壽命可提高30%以上。在本次展會上推出表面富鈷梯度硬質(zhì)合金基體材料新牌號的還有：美國Kennametal公司的通用材質(zhì)牌號KU30T、Valenite公司的加工不銹鋼牌號VP5535、以色列ISCAR公司的適用于高速加工的改進(jìn)型Al2O3MT-CVD復(fù)合涂層“a-TEC”系列(如：IC9150、IC9250、IC9350)牌號等。
在硬質(zhì)合金中添加少量的元素可強(qiáng)化材料的硬質(zhì)相和粘結(jié)相、凈化晶界并顯著提高材料的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性。日本住友電工硬質(zhì)合金株式會社推出的ACE系列涂層牌號(AC700G、AC2000、AC3000)，采用了加鋯(Zr)的硬質(zhì)合金基體材料，使新牌號基體材料的紅硬性大幅度提高。日立工具技術(shù)株式會社新推出的HG系列涂層新牌號(HG8010、HG8025)則采用了所謂“三重鋯效果”的CVD涂層新技術(shù)，其“第一重鋯效果”就是在硬質(zhì)合金基體材質(zhì)中添加了鋯(Zr)元素，以提高基體的抗高溫變形能力；“第二重鋯效果”則是用細(xì)晶柱狀的鋯(Zr)涂層取代通常的MT-TiCN涂層，從而提高了涂層的抗氧化性；“第三重鋯效果”則是在涂層表面涂覆一層白色的鋯(Zr)涂層，以提高刀具表面的潤滑性、耐熱性和抗剝落性。這種新型涂層牌號刀片具有良好的耐熱性，特別適用于高效加工，與傳統(tǒng)刀片相比，可提高加工效率150%，降低加工成本20～30%。
超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金得到了越來越廣泛的采用。除上述幾家公司的新牌號采用了超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體外，Kennametal公司推出的新牌號KC5525、KC5510也采用了晶粒細(xì)化的高鈷硬質(zhì)合金基體，擁有鈷含量達(dá)10%的超級細(xì)化晶粒的硬質(zhì)合金基體，配以高鋁含量的TiAlNPVD涂層，使刀具在斷續(xù)切削時具有很高的刃口韌性的同時，又具有極強(qiáng)的抗熱變形能力。ISCAR公司推出的用于整體硬質(zhì)合金立銑刀的“AL-TEC”涂層系列(如：IC900、IC903、IC908、IC910等)牌號，同樣采用了超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體，配以高鋁含量TiAlN(PVD)涂層，使其在銑削加工硬度高達(dá)60～62HRC的淬硬鋼時，與原有的IC903牌號相比，刀具壽命提高150%。Valenite公司的用于鑄鐵高速車削加工的VP1595牌號，也是在超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體上，采用MT-CVD涂覆18μm厚的TiCN/Al2O3/TiC涂層，后刀面則涂覆了一層灰色的TiC，以便于觀察刀具刃口的磨損情況和刀片轉(zhuǎn)位，該牌號在粗加工球墨鑄鐵時，加工效率比其它K05～K10牌號提高50%。
從上述新牌號可以看出，伴隨著基體材料性能的改進(jìn)和提高，刀具涂層技術(shù)取得了更為迅猛的發(fā)展，中溫化學(xué)涂層、柱狀a-Al2O3化學(xué)涂層、高性能物理涂層、新型原子涂層、納米結(jié)構(gòu)涂層、黃色三氧化二鋁化學(xué)涂層、白色鋯涂層、高鋁含量TiAlN涂層、TiSiN涂層、CrSiN涂層、AlCrSiN涂層、TiBON涂層等大量新型涂層呈現(xiàn)多樣化和系列化的趨勢，使硬質(zhì)合金材料新牌號層出不窮，大大提高了硬質(zhì)合金刀具的切削加工性能。
瑞典山高(SECO)公司繼兩年前推出TP1000、TP2000、TP3000三個高性能ISO-P類硬質(zhì)合金涂層牌號后，新推出了號稱“新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”的TP2500通用型ISO-P類硬質(zhì)合金涂層新牌號，它是在山高公司新一代Triple-Zero基體材質(zhì)上，采用了被稱為DurAtomic的涂層技術(shù)而形成的全新的硬質(zhì)合金涂層牌號。DurAtomic涂層的a-Al2O3由原子長成，與通常的CVD涂層所生成的a-Al2O3相比，DurAtomic涂層具有更高的耐磨性和韌性。TP2500被設(shè)計成普通鋼件車削(ISOP15～P30)的首選牌號，也可作為ISOM20和ISOK30的補(bǔ)充牌號。據(jù)山高公司技術(shù)人員介紹，新的TP2500刀片可提高加工效率50%以上，提高刀具壽命300%以上。
德國藍(lán)幟金屬加工技術(shù)集團(tuán)倍銳特公司(LMT-BOEHLERIT)利用中溫化學(xué)涂層技術(shù)開發(fā)出了“黃色氧化鋁復(fù)合涂層”技術(shù)，結(jié)合該公司新開發(fā)的Durotec齒狀過渡層技術(shù)，使黃色氧化鋁涂層和過渡層間在具有極好的粘合性的同時，又具有良好的散熱性，并推出了SteeltecLC215K和LC225K系列刀片牌號。SteeltecLC215K在切削鋼材時可以達(dá)到300m/min以上的切削速度，刀片壽命比現(xiàn)有其它刀片提高了30%。而SteeltecLC225K則在LC215K的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了刀片的韌性，使刀片使用壽命在原有的基礎(chǔ)上又延長了30%。
納米結(jié)構(gòu)涂層(Nanocoating)技術(shù)是近年來迅速發(fā)展的涂層新技術(shù)，其涂層材料的晶粒度一般都在100nm以下，具有良好的切削性能。這次展會上，國內(nèi)、外多家公司都有納米結(jié)構(gòu)涂層新牌號推出。日本住友電工硬質(zhì)合金株式會社推出的超級ZX涂層牌號(ACP200、ACP300、ACK300和AC530U)，采用了相互交疊的總層數(shù)達(dá)1000層的超薄TiAlN與AlCrN納米級涂層，每層涂層的厚度約為10納米，大幅度提高了涂層表面的硬度和抗氧化性。與傳統(tǒng)的TiAlN涂層相比，超級ZX涂層的硬度提高了40%，開始氧化溫度也提升了200℃，從而提高刀具的加工效率1.5倍；在相同切削條件下，提高刀具壽命2倍。推出納米結(jié)構(gòu)涂層新牌號的還有日本日立株式會社，該公司新推出的納米涂層ATH、ACS系列牌號與通常的TiAlN(PVD)涂層牌號相比，具有更高的硬度和耐氧化性，其耐氧化溫度達(dá)到1100℃，顯微硬度達(dá)到3600HV，可適用于從預(yù)硬鋼到淬火鋼的高速干式切削加工。株洲鉆石切削刀具股份有限公司新推出的納米結(jié)構(gòu)nc-TiAlN涂層新牌號(YBG102、YBG202、YBG302和YBG203)是在超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體表面涂覆2～4μm的納米TiAlN，該系列牌號覆蓋了鋼、不銹鋼、鑄鐵、耐熱合金、高溫合金、鈦合金等大多數(shù)材料的車削和銑削加工，具有廣泛的適應(yīng)性。
在涂層中，通過晶粒細(xì)化技術(shù)來提高涂層表面光潔度，使涂層表面光滑，以提高涂層刀具抗摩擦、抗粘結(jié)的能力也是涂層技術(shù)發(fā)展的一個方向。日本三菱綜合材料株式會社推出的高效加工鋼材的專利技術(shù)UC6110超級涂層硬質(zhì)合金牌號，前刀面為由抑制結(jié)晶生長的細(xì)至納米級的TiCN與抑制結(jié)晶生長的納米級三氧化二鋁構(gòu)成的納米結(jié)構(gòu)CVD涂層，具有極高的韌性和超強(qiáng)的耐磨損性，外表面為一層黃色的特殊Ti金屬化合物，使涂層表面平滑化。后刀面為黑色的超平滑涂層，以確保刀具磨損的穩(wěn)定性。住友電工硬質(zhì)合金株式會社新推出的超級FF涂層牌號(AC410K、AC610M、AC630M、ACP100、ACK200)，是在專用的硬質(zhì)合金基體上，涂覆超細(xì)晶粒的TiCN，提高了涂層與基體的結(jié)合力，再在其上涂覆超細(xì)超平滑化的FF鋁基膜，使表面硬度提高了30%，表面粗糙度降低了50%，與通常的材質(zhì)相比，可提高加工效率1.5倍，提高刀具壽命2倍以上。
從這次展會所推出的硬質(zhì)合金刀具材料新牌號可以看出，當(dāng)前硬質(zhì)合金刀具材料牌號正向著兩個相反的方向發(fā)展，一方面，通用型牌號的適用面越來越廣，通用性越來越強(qiáng)。另一方面，專用型牌號越來越具有針對性，更加適應(yīng)被加工材料和切削條件，從而達(dá)到提高切削效率的目的。如：美國Kennametal公司推出的新的KU系列(KU10T、KU25T、KU30T)牌號就具有非常廣泛的通用性。其中，KU10T和KU25T采用了具有高韌性的和高耐磨性的硬質(zhì)合金基體，并配以高含鋁量的TiN+TiAlN復(fù)合PVD涂層；而KU30T則采用了韌性極好的富鈷層梯度硬質(zhì)合金基體，配以TiN+TiCN+TiN復(fù)合CVD涂層。新的KU系列牌號可廣泛適用于鋼、不銹鋼、鑄鐵、非鈦合金、高溫合金和硬材料的車削、鏜孔、切槽、切斷和螺紋加工。該公司新推出的KC5510和KC5525則是專為高效率加工高溫合金而設(shè)計的牌號，晶粒細(xì)化的高鈷硬質(zhì)合金基體，配以高性能的TiAlNPVD涂層，使刀片具有極強(qiáng)的抗熱變形能力，可以比其它PVD涂層刀具提高兩倍以上的切削速度。日本Tungaloy超硬工具株式會社推出的T6000系列牌號(T6020、T6030)，則是專為不銹鋼車削加工開發(fā)的CVD牌號。ISCAR公司推出的專用于高速銑削加工灰鑄鐵和球墨鑄鐵的DO-TEC涂層牌號(DT7150)，采用了Al2O3-MTCVD內(nèi)涂層加TiAlNPVD外涂層的復(fù)合涂層技術(shù)，具有極高的耐磨性及抗剝落性。
從本次展會可以看到，金剛石CVD涂層刀具的性能又有了進(jìn)一步的提高，產(chǎn)品覆蓋了可轉(zhuǎn)位刀具和整體硬質(zhì)合金刀具。廈門金鷺特種材料有限公司展出了新開發(fā)的“青霜”系列超細(xì)結(jié)晶金剛石涂層立銑刀。與通常的金剛石涂層相比，“青霜”系列金剛石涂層為超細(xì)結(jié)晶，平均粒度＜1μm，涂層表面更加光滑，刀具壽命可提高20倍以上。日本OSG公司也展出了適用于石墨電極和銅電極加工的超微粒結(jié)晶金剛石涂層銑刀，結(jié)晶粒度為1μm，涂層厚度6～20μm，使刀具的刃口更加鋒利，減少切削中的粘結(jié)，降低了工件表面的粗糙度。美國SGS刀具公司則推出了非晶體的金剛石(AmorphousDiamond)涂層立銑刀，用以加工最具磨損特性的材料。刀具表面是沿著刀具曲面精確形成的晶瑩光滑的厚度約為1μm的非晶體金剛石薄膜，其最顯著的特點是使刀具在具有金剛石極高的抗磨損能力(表面硬度達(dá)60～90GPa)的同時，又具有光滑的刀具表面，降低了刀具表面與工件的摩擦，從而大大降低了切削溫度。此外，非晶體金剛石涂層的另一大特點是對刀具基體材質(zhì)沒有特殊要求，可在任何材質(zhì)的刀具基體表面涂覆，其涂覆溫度僅為150℃。據(jù)介紹SGS非晶體金剛石刀具可比AlTiN涂層刀具的壽命長6倍。
2 金屬陶瓷材料的韌性與耐磨性進(jìn)一步提高
近年來金屬陶瓷材料牌號也同硬質(zhì)合金材料牌號的發(fā)展一樣，主要是圍繞著材料基體的改進(jìn)和涂層工藝技術(shù)的提高而進(jìn)行。在本屆CIMT上，許多知名刀具企業(yè)都有新型金屬陶瓷牌號推出。其中，日本刀具公司在這一領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位。Tungaloy超硬工具株式會社推出的NS700系列TiCN基金屬陶瓷牌號(NS730、NS740)通過采用所謂“骨架強(qiáng)化技術(shù)”提高金屬陶瓷基體中TiCN晶粒的結(jié)合力，在保持高硬度的同時增強(qiáng)了材料的韌性，其切削性能優(yōu)于WC基硬質(zhì)合金。該公司新推出的GT700系列涂層金屬陶瓷牌號(GT720、GT730)，則是在經(jīng)過骨架強(qiáng)化的金屬陶瓷基體表面涂覆平滑的Ti(C，N，O)系涂層，其表面硬度和耐磨性比NS700系列進(jìn)一步提高。住友電工硬質(zhì)合金株式會社推出了專用于鋼件車削的金屬陶瓷牌號T1200A和專用于鋼件銑削的金屬陶瓷牌號T250A，新牌號與以往的金屬陶瓷牌號相比，韌性提高了2～3倍。三菱綜合材料株式會社推出了車削用金屬陶瓷新牌號NX3035，采用具有高熱傳導(dǎo)性、高結(jié)合力的特殊粘結(jié)相，硬質(zhì)相晶粒的結(jié)合力得到了提高，可減少熱龜裂與微小崩刃的發(fā)生，從而大幅度提高了刀片的耐熱沖擊性。黛杰工業(yè)株式會社則在該公司原有的金屬陶瓷系列的基礎(chǔ)上，通過在基體中添加WC、TaC、TiN、TaN等合金，提高材料基體的抗彎強(qiáng)度，在結(jié)合劑中添加Co，并通過控制燒結(jié)工藝使強(qiáng)韌基體表面硬化(2300HV)，新推出了通用性更為優(yōu)良的CX系列金屬陶瓷牌號(CX50、CX75、CX90和CX99)。
3 新的熔煉高速鋼刀具材料
在高速鋼刀具方面，日本不二越株式會社在這次展會上推出了用新的熔煉高速鋼制作的DUAL涂層滾刀，該滾刀為加長結(jié)構(gòu)，采用特殊HyperDuAl復(fù)合PVD涂層，比通常的TiAlN涂層有更高的紅硬性，可用于干式滾削加工，切削速度可達(dá)200m/min，壽命比通常的高速鋼滾刀提高5倍。
