隨著市場競爭愈加激烈，對制造業(yè)提出了更高的要求。在切削加工領(lǐng)域，通過高速、大進給加工以進步加工效率，縮短加工時間；使用精密刀具實現(xiàn)高精度、高品質(zhì)加工以進步附加價值；延長刀具壽命以降低刀具使用本錢；使用最新技術(shù)的刀具以改變加工工序（由研磨、電火花加工變?yōu)榍邢骷庸ぃ┑雀鞣矫妫瑱C加工用戶提出了越來越高的要求，切削刀具發(fā)揮了非常大的作用。
在各種刀具材質(zhì)中，PVD涂層超細顆粒硬質(zhì)合金的進步最為明顯。其優(yōu)異的性能大幅推動了模具和汽車零部件等鉆削加工技術(shù)的發(fā)展。到目前為止，在以CVD硬質(zhì)合金材質(zhì)刀具為主流的車削加工中也發(fā)揮了出色的性能。下面介紹PVD涂層超細顆粒硬質(zhì)合金技術(shù)及其最新加工實例。
超細顆粒硬質(zhì)合金
硬質(zhì)合金是將主要成分WC（碳化鎢，高硬度脆性材料）分散在Co（鈷，低硬度高韌性材料）中制成的復(fù)合材料，是一種兼顧硬度與抗彎強度的硬質(zhì)材料。目前的切削刀具用材料中，在硬質(zhì)合金上通過CVD（化學(xué)涂層法）、PVD（物理涂層法）涂覆可承受高速切削的Al2O3或（Ti、Al）N等涂層的硬質(zhì)合金涂層材料占據(jù)主要位置。
Co含量和WC顆粒大小等要素決定了硬質(zhì)合金的性質(zhì)。Co含量越少，硬質(zhì)合金的硬度、抗壓強度、剛性越高，但同時抗沖擊值越低；WC顆粒越小，硬質(zhì)合金的硬度、抗彎強度越高，但同時其韌性值越低。
超細顆粒硬質(zhì)合金是為同時進步硬度和抗彎強度而開發(fā)的合金材料，與普通硬質(zhì)合金材料相比，在硬度相同時具有強度更高、在強度相同時具有硬度更高的特點。普通硬質(zhì)合金的WC顆粒為1～6μm左右，超細顆粒硬質(zhì)合金的WC顆粒則僅為0.6μm左右，由于WC顆粒非常微小，所以四周起粘結(jié)作用的Co成分的厚度較薄，同時，因折斷起始尺寸小，使抗彎強度較高。超細顆粒硬質(zhì)合金最初用于小直徑鉆頭、立銑刀等整體硬質(zhì)合金刀具，最近也開始用于可轉(zhuǎn)位刀片。但是，固然超細顆粒硬質(zhì)合金在低溫下顯示出優(yōu)異的特性，但在高溫狀態(tài)下輕易出現(xiàn)塑性變形，在切削速度高的情況下使用時，有時會產(chǎn)生塑性變形、磨損增大等現(xiàn)象，應(yīng)予以留意。
隨著近幾年粉末制造企業(yè)的微細WC粉末制造技術(shù)及硬質(zhì)合金制造商與合金制造相關(guān)的微粒化技術(shù)的突飛猛進，粒徑為0.4μm左右的WC超細顆粒硬質(zhì)合金也已面市。
PVD涂層
PVD是物理氣相沉積法（Physical Vapor Deposition）的簡稱，它與CVD法的氣體在高溫下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)形成表面薄膜不同，是采用電能等物理方法使金屬蒸發(fā)物產(chǎn)生離子進行涂層。與CVD相比，PVD涂層的特點如下：可在低溫下進行涂層，硬質(zhì)合金基材受損較小，因此可在涂層時對基材進行選擇；CVD涂層有張力，所以在耐缺損方面有不利之處，與之相比，PVD涂層產(chǎn)生壓縮力，有利于進步耐缺損性能，可用于具有鋒利切削刃的刀具制造。
PVD涂層可在充分發(fā)揮以上特長的加工形態(tài)中加以利用。例如：要求有鋒利切削刃的整體硬質(zhì)合金刀具；要求耐缺損性強的平面銑刀用刀片；輕易因熔附而出現(xiàn)崩刃的低速切削用刀片；在高溫狀態(tài)下基材硬度降低的高速鋼刀具。
針對整體硬質(zhì)合金立銑刀的PVD涂層的研發(fā)進步明顯。以往TiN或TiCN涂層是主流產(chǎn)品，但在20世紀90年代前期，（Ti，Al）N涂層的出現(xiàn)使整體硬質(zhì)合金立銑刀的性能大幅進步，特別是含Al豐富的（Al，Ti）N涂層通過大幅進步薄膜硬度和耐氧化性而實現(xiàn)了對淬火鋼的直接加工，是模具加工的技術(shù)創(chuàng)新。目前，針對HRC60左右的超高硬度材料加工用涂層及軟鋼加工用涂層等不同用途的專用涂層的開發(fā)呈現(xiàn)多樣化的趨勢。
超細顆粒硬質(zhì)合金PVD涂層的切削加工實例
以下對最新的PVD涂層超細顆粒硬質(zhì)合金牌號的切削加工實例進行介紹。
1．平面銑刀用刀片材種VP15TF
三菱公司研制的PVD涂層超細顆粒硬質(zhì)合金牌號VP15TF是采用具有優(yōu)異的耐磨損性和耐缺損性的超細顆粒硬質(zhì)合金VP15TF和（Al，Ti）N涂層（三菱公司稱為MIRACLE涂層）的通用性高的材種，尤其在平面銑刀用刀片上具有較高的通用性，可在各種高性能加工中發(fā)揮作用。
VP15TF對合金鋼進行臺階面加工的實例：刀具采用三菱公司最新產(chǎn)品——多功能臺階面銑刀APX3000。該刀具的最大特點是切削阻力低，采用更重視切削鋒利性的幾何外形，所以確保刃尖強度更為困難。因此，不僅要求刀片耐磨損性好，同時要求比以往刀具具有更好的耐磨損性。VP15TF滿足以上要求，與以往材種相比可大幅進步刀具壽命，并同時實現(xiàn)良好的壁面精度和表面粗糙度。
VP15TF也可在大進給粗加工中發(fā)揮良好性能。粗加工淬火鋼實例：此加工使用我公司生產(chǎn)的大進給加工用圓弧頭立銑刀AJX。此刀具在加工HRC53淬火鋼時單刃進給達到過往無法想象的1mm的大進給，可大幅縮短模具加工時間。
VP15TF憑借通用性高，在平面加工以外的內(nèi)圓車削用刀片、小型自動車床用刀片等不同領(lǐng)域均有產(chǎn)品推出，并發(fā)揮高性能。
2．螺紋切削用材種VP10MF
VP10MF是采用硬度極其高的超微粒硬質(zhì)合金MF10和與VP15TF相同的（Al,Ti）N MIRACLE涂層，它是具有極高耐磨損性的優(yōu)異材種。VP10MF的斷面。與TF15相比，MF10采用更細微的WC原料和最佳量的粘結(jié)物質(zhì)從而實現(xiàn)了更高的硬度。
使用VP10MF進行螺紋加工的實例：刀具使用我公司最新的螺紋刀具MMT型。因螺紋加工中的被削材料多為不銹鋼等輕易出現(xiàn)熔付崩刃的材料，并且對螺紋部表面精度要求高，所以多使用PVD材種。VP10MF為抑止在螺紋加工中輕易出現(xiàn)的后刀面磨損及刀片塑性變形等現(xiàn)象而研制的。可以看出，與以往材種相比，其后刀面磨損小，塑性變形也得到大幅抑止。并因以上效果使螺紋部位的表面加工質(zhì)量良好。
VP10MF憑借其高耐磨損性，可適用于可轉(zhuǎn)位刀片式精加工用球頭立銑刀SRF，尤其在加工HRC60左右的高硬度模具鋼中發(fā)揮出類拔萃的耐磨損性。
3．加工高硬度材用整體硬質(zhì)合金立銑刀“IMPACT MIRACLE”
最后介紹在整體硬質(zhì)合金立銑刀的使用情況。三菱綜合材料神戶工具生產(chǎn)的“IMPACT MIRACLE立銑刀”。此立銑刀是以硬度超過HRC50的高硬度淬火鋼為目標而研制的。
母材采用新研制的超細微硬質(zhì)合金，母材硬度達到HRA93.5，尤其是為此種被削材料而研制的。涂層采用比以往（Al,Ti,Si）N涂層更先進的“單相納米結(jié)晶（Al,Ti,Si）N涂層”。IMPACT MIRACLE立銑刀的硬質(zhì)合金母材及涂層與以往產(chǎn)品的比較。
IMPACT MIRACLE立銑刀與以往產(chǎn)品相比在母材、涂層及外形上加以改良，在加工高硬度材料時比以往產(chǎn)品的壽命得以大幅進步。IMPACT MIRACLE立銑刀的加工實例。在加工HRC60左右的的高硬度材料時刀具壽命大幅延長，為降低刀具本錢作出巨大貢獻。
對今后被切削材料進一步的高硬度、難切削化IMPACT MIRACLE立銑刀在削減刀具本錢方面做出貢獻。使用它還有看減少電火花加工工序而縮短工序。
以上介紹了超微粒硬質(zhì)合金PVD涂層的最新技術(shù)及其加工實例。我們希看超微粒硬質(zhì)合金及PVD涂層的最新技術(shù)可進一步削減本錢或?qū)崿F(xiàn)劃時代的工序革新，從而為進步制造業(yè)的競爭力做出巨大的貢獻。