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　　为了保护环境、降低能耗，满足高速、高效、高硬度、高精度及干式切削加工的迫切需求，日本住友电工硬质合金工具公司应用先进的纳米技术、独立研发的PVD涂层技术以及超硬材料技术，开发了适用于高速干式切削加工的超级ZX涂层硬质合金刀具、分别用于高速切削和高精度切削淬硬钢的SUMIBO-RON-BNC100／BNCl60立方氮化硼刀具、高速切削加工模具用SUMIBORON精密标准模具立铣刀。现分别简介如下。
　　一、超级ZX涂层硬质合金刀具
　　(1)适用范围
　　超级ZX涂层具有优良的耐热性能(抗氧化性能)和高温耐磨性能，适用于钢、不锈钢、铸铁等的高速干式铣削加工，是一种先进的涂层新技术。
　　(2)涂层特点
　　超级ZX涂层是一种应用纳米技术和独立研发的PVD新技术，使每层厚度为纳米级的TiAlN和AlCrN超薄涂层交互层叠形成约1000层的超多层涂层。
　　超级ZX涂层与原有涂层的物理性能对比见表l。涂层硬度是采用毫微压痕法，在涂层斜断面加载19．6mN的测量荷重测得的，原有涂层的硬度为40GPa，而超级ZX涂层的硬度则高出约40％，达到56GPa；残余压应力是根据sin2Φ法，将渗入厚度调整到一定深度，在BLl6XU大型放射光装置上进行测量。由结果可知，涂层中的应力水平从基体向表面呈梯度增大，在距表面2．3μm处压应力最大，达到2．7GPa，应力在深度方向的变化是根据涂层的生成调整涂覆条件的结果；涂层中的平均残余压应力也达到1．9GPa，比原有涂层大1．2GPa。涂层的氧化特性是用TG-DTA(热重量测量示差热分析)法来评价的。
　　
　　表1涂层物理性能对比〖HTSS〗
　　名称 涂层构造 毫微压痕硬度 开始氧化温度 残余压应力 AE划痕试验
　　［℃］ ［GPa］ ［N］
　　原有涂层 TiN/AIN 40 816 0.7 73.8
　　超级ZX涂层 TiAIN/AICrN 56 1029 1.9 76.7
　　
　　从表l可知，超级ZX涂层的开始氧化温度较原有涂层提高了约200℃。在950℃空气中保持30min后缓慢冷却的样品表面观察结果来看，原有涂层刀片的氧化非常显著，已到达刀片基体材料；而超级ZX涂层刀片的外观仍维持试前状态，氧化在涂层最外表面停止。涂层的结合强度是采用声发射(AE)划痕试验法，在涂层剥离临界载荷重量作用下进行划痕试验来测定的。从试验结果来看，在涂层硬度和残余应力都很高的前提下，超级ZX涂层的结合强度与原有涂层几乎相同，只略高一些。
　　 (3)切削性能
　　①适用刀具材质
　　300刀具材质适用范围较广，涵盖了从钢至不锈钢的工件材料；ACK300则是用于铣削铸铁的刀具新材质。
　　②WEX型波形刃立铣刀的切削性能
　　采用超级ZX涂层的刀具材质ACP200／300、ACK300的刀尖可换式WEX型波形刃立铣刀已经实现产品化。WEX300型波形刃铣刀是一种能获得高质量加工面、具有高可靠性、可用于精加工的刀尖可换式高效立铣刀。
　　
　　表2 BNCl00和BNCl60的技术规格和物理特性
　　
　　用途 材质 涂层 CBN烧结体 物理特性
　　种类 厚度 CBN含量 CBN粒度 结合剂 硬度［HV］ 抗弯强度TRS
　　高速切削 BNC100 TiMN+ 2μm 40-45%(体积) 1μm TiN 29- 1.05-
　　TiCN   32Gpa 1.15Gpa
　　高精度切削 BNC160 TiMN+ 2μm 60-65%(体积) 3μm TiN 31- 1.10-
　　 TiCN 33Gpa 1.20Gpa
　　
　　
　　表3 BNCl00和BNCl60的刀尖技术规格
　　
　　材料 刀尖处理 倒棱角度［°］ 倒棱宽度［mm］ 倒圆
　　BNC100 标准型 25 0.12 有
　　LS型 15 0.11 有
　　
　　BNC160 标准型 25 0.12 有
　　LS型 20 0.10 有
　　HS型 30 0.17 有
　　
　　在加工实例(a)中，用其他公司PVD材质刀具加工3个工件后，刀具损伤较大，在加工第4个工件时，刀具发生崩损；而使用ACP200材质刀具加工4个工件后，刀具损伤很小，提高了刀具寿命。在加工实例(b)中，与其他公司PVD材质刀具相比，ACP200刀具切削声音小、状态良好，即使将切削条件提高约2倍，也能实现稳定的切削加工，加工表面质量良好，可获得光洁的加工面。
　　由此可知，与目前加工中常用的TiAlN涂层刀具相比，超级ZX涂层刀具寿命可提高1倍以上，由于提高了刀尖耐磨性(即刀具的可靠性)，因此能够承担高速、高效切削加工。
　　二、高速、高精度力工淬硬钢用SUMIBORON-BNC100／BNC160
　　(1)适用范围
　　BCNl00即使在300m／min的切削速度下也具有优异的耐磨性能，可用于淬硬钢的高速切削加工；BNCl60适用于过去只能磨削加工、尺寸精度达IT6级、表面粗糙度Rz=1．6μm的淬硬钢高精度切削加工。
　　(2)刀具特点
　　BNCl00和BNG160刀片技术规格和物理特性见表2。BNC100和BNC160是以结合相耐热性能优良、耐磨性和抗崩刃性大幅提高的CBN作为基体，其上涂覆以TiAlN和TiCN为主要成分的特殊陶瓷类涂层，从而具有优异的耐磨性和稳定的表面粗糙度。刀尖的技术规格见表3。通过合理匹配组合标准型刀尖、重视切削性能的LS型刀尖和高强度的HS型刀尖，就能在各种不同的加工中，最大限度地发挥新材质的切削性能。
　　(3)切削性能
　　BNC100的切削性能与原来用于高速加工的BNX10、BNC150相比，BNC100具有优异的耐磨性能和抗崩刃性能，在高速切削加工中显示出更长的刀具寿命。
　　BNCl60的切削性能与原来用于高精度加工的BNC80相比，BNCl60耐磨性能优异，加工表面粗糙度可达2μm。工件直径尺寸的变化情况与BNC80相比，BNC160耐磨性能优异，直径尺寸变化小，并可稳定获得IT6级加工精度。
　　三、高速、高精度加工模具用SUMIBORON精密立铣刀
　　(1)适用范围
　　随着加工中心主轴高速化，模具高效加工技术发展很快。过去，高速钢立铣刀曾经是模具加工的主流刀具。当机床主轴最高转速超过每分钟1万转后，涂层硬质合金立铣刀就成为了模具加工的主流刀具。现在，加工中心的主轴最高转速已达到每分钟4-6万转，可以预期，CBN立铣刀必将成为主流刀具。与涂层硬质合金立铣刀相比，CBN立铣刀在刀具寿命、加工表面质量等方面具有压倒优势。由于CBN传热性好，能够抑制切削温度的升高，可在喷雾冷却润滑和干式切削条件下进行高速切削，因此在保护环境方面也具有明显优势。为了适应模具高速切削加工的需求，住友电工硬质合金工具公司开发了小直径CBN球头立铣刀BNBP型模具精铣刀，这是一种R0．2-1．0mm的长颈型球头立铣刀，适合深模腔加工。
　　(2)刀具特点
　　众所周知，与硬质合金和高速钢相比，CBN具有更高的硬度和热传导率，适合高硬度钢的切削加工，但由于其韧性较差，在断续切削负荷作用下刀尖容易崩刃。为了提高BNBP型模具精铣刀的抗崩刃性能，采用了大幅度提高CBN烧结体强度的SLIMIBORON新材料和-40°大负前角刀尖形状的优化组合，使其抗崩刃性能显著提高(与硬质合金近似)。因此，BNBP型模具精铣刀可实现对高硬度模具稳定的高精
　　度加工。
　　(3)切削性能
　　在加工中心上用R0．3球头立铣刀切削加工移动电话用钮扣型模具时，刀具磨损宽度的变化涂层硬质合金球头立铣刀从加工完第一个模具后，刀具磨损开始增大，加工完第二个模具时，刀具磨损宽度超过0．03mm，模具上出现毛刺，刀具达到使用寿命；而CBN球头立铣刀产生初始磨损后，磨损宽度几乎没有表4加工条件增大，加工6个模具后加工面仍未产生毛刺，也未出现挤碎缺陷，加工面保持良好，刀具仍可继续加工。虽然可以进行干式铣削，但为了延长刀具使用寿命，推荐采用喷雾冷却铣削加工。
　　
　　表4 加工条件
　　刀具规格 转速（r/min） 进给速度（mm/min） ap(mm) pp(mm)
　　R1.0 36000 3000 0.03 0.25
　　R0.5 40000 3000 0.02 0.02
　　R3.0 40000 1000 0.01 0.01
　　
　　在加工中心上用CBN球头立铣刀切削加工粉末冶金高速钢(HRC63)锥齿轮模具总加工时间2小时28分)。对于粉末高速钢这种高硬度材料，如果用涂层硬质合金刀具进行粗加工，会加快、加大刀具磨损，产生粗糙的加工表面，如果在半精加工和精加工中不能去除粗糙表面上的凹凸，模具精度就得不到保障。如果从粗加工开始就采用CBN刀具，就能制造出高精度模具。
　　与涂层硬质合金立铣刀相比，CBN立铣刀在耐磨性能上具有压倒性优势，可在高速条件下加工高硬度、高精度模具，能大幅度提高加工效率，同时获得优质加工表面，从而可以大幅度缩短后续精磨时间，使高性能、高硬度的粉末高速钢也能实现高效加工。
　　综上所述，使用超级ZX涂层刀具能够实现钢、不锈钢、铸铁等的高速干式铣削加工；使用SUMIBORON BNC100／BNC160和精密模具立铣刀能够实现淬硬钢的高速切削加工、高精度切削加工。这些新技术、新产品的应用可降低功率消耗、减少工业污染，为节能减排、保护环境和降低生产成本作出贡献。