球墨鑄鐵男软、蠕墨鑄鐵（CGI）和奧氏體球鐵（ADI）的應(yīng)用日益增多，并對加工它們的刀具提出了更高要求唉奇。

　　多年來灯烤，灰鑄鐵一直是汽車制造業(yè)的主要原材料之一，它被用于制造各種零部件男磅，包括發(fā)動機(jī)缸體峡冻、缸蓋、差速器箱體蜂澄、軸最奸、飛輪、制動鼓和制動盤等墨攻“菔猓灰鑄鐵在汽車制造業(yè)的絕對用量大得驚人。然而汹魁，沒有任何事物是一成不變的匿党。汽車市場的變化趨勢表明，灰鑄鐵的使用量正在不斷減少寓落，其原因包括：不斷上漲的燃油成本括丁、對汽車排放的監(jiān)管，以及各種新材料的應(yīng)用伶选。

　　為了實現(xiàn)更好的燃油經(jīng)濟(jì)性史飞，人們對減輕汽車零部件重量的要求不斷提高，球墨鑄鐵和奧氏體球鐵的使用量也隨之增加仰税。此外构资，在汽車制造業(yè)抽诉，蠕墨鑄鐵（CGI）的應(yīng)用也出現(xiàn)了預(yù)期的增長，尤其是在主要依賴柴油發(fā)動機(jī)的卡車制造業(yè)吐绵。

　　汽車零部件材料的這種變化是由政府和環(huán)保壓力推動的迹淌。為了減少廢氣微粒的排放，制造商必須采用更高的燃燒室溫度和壓力己单。而目前的灰鑄鐵發(fā)動機(jī)其牢固程度已不足以承受為滿足政府要求所需要的更高溫度與壓力唉窃。此外，通過減輕各個零部件的重量荷鼠，也有助于提高汽車的燃油效率句携。

　　美國環(huán)保署（EPA）從2007年開始實施對更清潔柴油發(fā)動機(jī)的合規(guī)要求監(jiān)管，為此逛指，美國卡車制造業(yè)積極參與了對蠕墨鑄鐵（CGI）的開發(fā)宴亦。然而，2004年在美國銷售的新轎車中骤转，只有0.4%采用了柴油發(fā)動機(jī)啥闪。20年前首次引入市場的柴油發(fā)動機(jī)給人們留下的記憶是噪音轟鳴、黑煙陣陣锚蛀、氣味難聞曙悠，因此，美國的轎車市場一直對其需求很小核宿，與之相比烘韩，目前在歐洲銷售的轎車中60%都配備了柴油發(fā)動機(jī)。但是顾篡，如果燃油價格繼續(xù)上漲室用，我們可能就會看到消費者會轉(zhuǎn)而青睞柴油發(fā)動機(jī)。

　　除了這些變化以外在竹，在加工工藝中還有一種模式轉(zhuǎn)變添瓷。在過去10年中，制造加工的速度一直在穩(wěn)步提高值纱。直到不久以前鳞贷，還很少采用專用加工刀具，而且大部分加工機(jī)床也很少帶有多個可選主軸虐唠。高速切削加工非常適合由成本驅(qū)動的大批量零部件生產(chǎn)搀愧，而這正是汽車制造業(yè)的特點。

　　蠕墨鑄鐵的優(yōu)點是將灰鑄鐵的散熱性與球墨鑄鐵的強(qiáng)度和彈性模量集于一身疆偿。然而咱筛，它具有一種形狀類似于珊瑚蟲的石墨結(jié)構(gòu)，并具有大家公認(rèn)比較難以控制的化學(xué)成分翁脆。隨著制造商（尤其在卡車制造業(yè)）將蠕墨鑄鐵作為柴油發(fā)動機(jī)選用的材料眷蚓，他們就面臨著工件質(zhì)量、難以預(yù)測的刀具壽命和停機(jī)時間等各種加工挑戰(zhàn)反番，所有這些挑戰(zhàn)都可能扼殺其盈利能力沙热。但是，如果采用合適的刀具來加工這些材料罢缸，也許就能證明關(guān)于蠕墨鑄鐵的可切削性極不穩(wěn)定的說法有些言過其實篙贸。

　　盡管聚晶立方氮化硼（PCBN）已被證明是一種性能卓越的切削刀具材料，在切削灰鑄鐵時可以達(dá)到幾乎無限長的刀具壽命譬椰。但遺憾的是踏蚓，用它加工球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵時，則會受到化學(xué)溶解作用的影響姚不。在這些加工中惫投，刀具材料與鑄鐵中更高的含鐵量相互作用，從而會造成刀具快速磨損衷玩。這一難題推動了開發(fā)一種能夠抵御化學(xué)作用的刀具牌號的需求蹬谁。

　　為了加工這些新型鑄鐵材料，要求刀具既要提高耐磨性盾倍，又要具有非常好的韌性——而這兩種性能是很難同時兼顧的癞烈。為了應(yīng)對這種挑戰(zhàn)，許多刀具制造商都在全力開發(fā)能提供這兩種性能最優(yōu)組合的刀具膀钝。

　　這些刀片大部分都是涂層牌號堕常，它們將高硬度的CVD多層涂層、抗變形的硬質(zhì)基體萎煤，以及富鈷（以提高切削刃的韌性）的基體/涂層界面完美結(jié)合起來缤弦。設(shè)計這些粗加工用多層CVD涂層牌號是為了提高耐磨性和切削速度，使它們能用于加工具有高磨蝕性的鑄件甫匹，這些鑄件中可能存在夾砂甸鸟、表面夾雜物、氧化物以及其他會引起刀具快速磨損的物質(zhì)兵迅。

　　對這種CVD涂層牌號的加工現(xiàn)場試驗結(jié)果很有意義抢韭。在對一種球墨鑄鐵支承零件進(jìn)行內(nèi)部斷續(xù)粗加工時，與一種ISO-P20粗加工刀片相比恍箭，CVD涂層牌號的刀具壽命提高了2倍刻恭。在切削加工離合器零件的試驗中，用山高刀具公司的TK2000鑄鐵加工牌號與該公司較老式的TP100牌號進(jìn)行了對比扯夭，結(jié)果表明鳍贾，每把TK牌號刀具加工的工件數(shù)增加了67%。如果將刀具成本與換刀時間考慮在內(nèi)交洗，這種刀具性能的提高可能意味著每年可節(jié)約加工成本2萬美元骑科。

　　盡管球墨鑄鐵和和蠕墨鑄鐵的應(yīng)用在不斷增加橡淑，但灰鑄鐵的應(yīng)用依然強(qiáng)勢。在汽車制造業(yè)账菊，還會繼續(xù)保留大量的灰鑄鐵加工（尤其是制動鼓和制動盤）祥喳。不過，如今的加工條件已經(jīng)與過去有所不同册吹，切削速度已經(jīng)比10年前提高了大約305m/min貌硬。高速切削產(chǎn)生的更高溫度可能會溶解切削刀片的涂層硬質(zhì)合金，其方式與PCBN與鐵素體之間產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)非常類似馒狡。為了防止涂層硬質(zhì)合金受到破壞嚣褐，并阻止切削熱進(jìn)入基體，刀具制造商正在不斷增加刀具涂層中氧化鋁層的厚度煮肋。此外逸茅，更重要的是改進(jìn)這些多層涂層的結(jié)構(gòu)，使其具備更好的韌性和耐磨性响友。

　　為灰鑄鐵的高速加工（切削速度可高達(dá)550m/min）而專門設(shè)計的耐熱新牌號已經(jīng)投入市場婶耕。這些用于高速切削的多層涂層中包含了氧化鋁（Al2O3）厚涂層和高硬度的碳氮化鈦（TiCN）層（它可使刀具長時間保持高耐磨性，以提高生產(chǎn)率）牢辣。在使用新型涂層耐熱牌號粗加工灰鑄鐵制動盤零件的現(xiàn)場加工試驗中（切削速度范圍：400－658m/min）赖厅，與使用氮化硅陶瓷刀片相比，刀具壽命提高了一倍晾咪，生產(chǎn)率提高了20%收擦。這種生產(chǎn)率的提高是因為耐熱牌號具有更好的切削刃韌性，使其能夠采用比陶瓷刀片更高的進(jìn)給率谍倦。

　　總之塞赂，所有這些因素都增加了對性能更優(yōu)異的切削刀具的需求，人們要求這些刀具能夠加工強(qiáng)度更高昼蛀、磨蝕性更大的工件材料宴猾、可以采用更高的切削速度，同時能夠提供一致的刀具壽命和確保零件質(zhì)量——對于一枚刀片來說叼旋，這確實是很高的要求仇哆。

　　使用球墨鑄鐵使制造商有可能生產(chǎn)出重量更輕、體積更小的零件夫植，同時又不會犧牲零件的強(qiáng)度讹剔；而與灰鑄鐵相比，蠕墨鑄鐵的機(jī)械強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度可以提高一倍详民。但遺憾的是延欠，這些優(yōu)點同時也帶來了加工上的挑戰(zhàn)。

　　與灰鑄鐵相比，球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵中含有更多的硅禽虹，而硅會增加材料的磨蝕性素司，并大大加快刀具的磨損速度。此外赌置，這些鑄鐵的結(jié)構(gòu)也與灰鑄鐵不同嘴略，灰鑄鐵中的石墨顆粒呈片狀，使其比較容易切削招蠕。而球墨鑄鐵中包含的石墨顆粒呈球形，周圍則是鐵素體技熊。在某些情況下倾莽，加工球墨鑄鐵需要消耗的刀片數(shù)量可能是加工灰鑄鐵時的3倍。

　　加工灰鑄鐵時需要考慮的另一個因素是望吧，加工車間喜歡使用冷卻液來控制由鑄鐵中的石墨產(chǎn)生的粉塵和污物板刑，同時防止切削溫度過高。因為大量切削熱傳入工件會使其產(chǎn)生熱膨脹俊炒，從而造成過切邑键。但不利的是，使用冷卻液造成的溫度波動可能會引起熱裂紋休玩，從而縮短刀具壽命著淆。適合干式切削的耐熱涂層牌號可以采用更高的切削速度和進(jìn)給率，使工件在產(chǎn)生過多切削熱之前就完成切削拴疤，而且它可以替代陶瓷刀片永部。在加工灰鑄鐵制動盤的干式切削現(xiàn)場試驗中，與以前使用的陶瓷刀片相比呐矾，使用山高公司的TK1000牌號可使刀具壽命提高60%苔埋，生產(chǎn)率提高20%。

　　在整個汽車制造業(yè)蜒犯，從整車裝配廠直到三級零部件供應(yīng)商组橄，都存在增加“熄燈生產(chǎn)”（即無人值守加工）的趨勢，這種加工方式在大批量生產(chǎn)中相當(dāng)常見罚随。用戶希望能在機(jī)床上裝載工件后玉工，就讓它整晚自動運行進(jìn)行加工，只需一臺機(jī)器人來照管它淘菩。因此瓮栗，刀具必須具有足夠的可靠性，能使每次加工出來的工件有很好的一致性垄套，尺寸變動量極小番链。

　　過去，用戶的最大抱怨之一是各個批次鑄鐵工件的可加工性不一致。對于他們來說蝉齐，加工第一批工件時溜帐，刀片的每個刀尖可加工100件，而加工第二批工件時多梅，每個刀尖只能加工50―60件的情況并不鮮見勃核。這種情況有些與鑄鐵成分的變化有關(guān)，有些則與氣候有關(guān)——這些因素都是加工人員無法控制的苏蒿。不過俩孽，許多刀具制造商都在努力開發(fā)能夠解決工件材料可加工性不一致問題的刀具。目的是為用戶提供能始終保持可加工的工件數(shù)量穩(wěn)定——即使工件的可加工性存在差異——的刀具嫉鸳。提高韌性患达、強(qiáng)度和耐磨性將使這些新的刀具牌號能夠適應(yīng)工件材料的變化，同時能夠解決近凈成形零件加工的斷續(xù)切削問題喷聪。如果刀具本身具有很高的可靠性习劫，就不需要對工件材料的可變性進(jìn)行監(jiān)測與調(diào)整。

　　對于美國汽車制造業(yè)來說嚼隘，對灰鑄鐵加工的絕對需求量使其仍然是一個至關(guān)重要的細(xì)分市場诽里，盡管事實上這種加工很多已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了海外。為了與這種趨勢相抗衡飞蛹，刀具制造商將繼續(xù)開發(fā)有助于創(chuàng)新加工工藝的專用刀具谤狡。這些新型刀具將滿足重量更輕、強(qiáng)度更高的工件材料（如球墨鑄鐵卧檐、蠕墨鑄鐵豌汇，乃至鋁合金和鎂合金）的加工需求，而這些材料的加工市場正在快速增長泄隔。

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