刀具材料的性能是提高刀具切削效率的基礎和關鍵技術。本屆展覽會所展示的刀具材料進展的特點是，開發(fā)刀具材料的新牌號，使之更加適應被加工的材料和切削的條件，從而達到提高切削效率的目的。
首先，新牌號的開發(fā)有很強的針對性，面對復雜的多樣化的應用場合和加工條件，刀具制造商采取“對癥下藥”的做法，取得顯著效果。如肯納公司僅就車削加工新推出可加工不同材料的牌號就有：加工鋼材的kc9110、加工不銹鋼的kc9225、加工鑄鐵的ky1310、加工耐熱合金的kc5410、加工淬硬材料的kc5510、加工非鐵材料的ky1615。新牌號比老牌號平均可提高切削效率15%~20%。山高公司推出的加工鑄鐵的tk1000、tk2000新牌號，比兩年前推出的tx100、tx150可提高切削速度20%~30%；該公司為加工鋼件開發(fā)的tp3000在重切削、斷續(xù)切削、大進給的應用中有很好的可靠性。
鑄鐵和不銹鋼是目前兩種應用較多的材料，提高這兩種材料的加工效率具有普遍的意義，然而兩者的加工性有很大的差異，有很多公司展出了加工這兩種材料的牌號。如株洲鉆石切削刀具股份有限公司展出的黑金剛刀片系列（圖1），是專門加工鑄鐵的硬質合金刀片，覆蓋了各種應用場合，包括可干式高速加工灰鑄鐵的ybd052、可高速加工球墨鑄鐵的ybd102、可用于中高速或銑削的ybd152及適用中低速濕式銑削或斷續(xù)條件下車削的ybd252等牌號。試驗數(shù)據(jù)表明，這些新牌號比現(xiàn)有的牌號可提高切削速度30%~40%，使用壽命可提高將近40%~50%；該公司的yc30t、yc40t是專門加工不銹鋼的牌號，前者可用250m/min的高速加工1cr18ni9ti，而后者可大進給大切深加工不銹鋼，提高加工效率，降低加工成本30%。
其次，在新牌號的開發(fā)中重視基體和涂層的優(yōu)化組合，只有這樣才能更好地實現(xiàn)適應性開發(fā)的目的。對于高速加工的牌號，其基體應有較高抗塑性變形的能力和富鈷的表層及抗月牙磨損的涂層；對用于有沖擊的斷續(xù)切削牌號，基體和涂層都要有較好的韌性。山特維克公司車削鑄鐵的牌號gc3205、gc3210、gc3215，為cvd涂層硬質合金，分別用于灰鑄鐵的高速加工、球墨鑄鐵的高速加工、各種鑄鐵的中低速斷續(xù)切削加工，這三種牌號分別采用不同的硬質合金基體和不同厚度的al2o3、mt-ticn涂層（圖2）。日本三菱綜合材料公司車削鑄鐵用的uc5105、uc5115硬質合金cvd涂層牌號，前者用于灰鑄鐵或球墨鑄鐵的高速連續(xù)切削，采用高硬度的基體，后者用于球墨鑄鐵的不穩(wěn)定條件加工，采用強韌的基體；兩者均涂覆微粒al2o3和微粒且纖維狀的ticn厚膜。藍幟集團boehlerit公司的車削鑄鐵牌號castteclc620h采用強韌基體，可用于斷續(xù)切削，而al2o3的表面涂層可減小月牙洼磨損，下面還有一層互鎖的中間層提高結合強度，能以400m/min高速加工灰鑄鐵。
在加工不銹鋼方面，山特維克公司車削奧氏體不銹鋼的gc2015是具有梯度區(qū)的抗塑性變形和改進熱硬性的基體，加上專為此牌號而設計的tin-tin/al2o3（多層）-ticn涂層，并對涂層表面進行平滑處理，提高了抗磨料磨損、抗剝落、抗積屑瘤的能力。而韓國korloy公司的pc9530為銑削不銹鋼的牌號，采用超細顆粒的基體和pdv涂層。
涂層對新牌號開發(fā)的作用還體現(xiàn)在開發(fā)陶瓷、金屬陶瓷和pcbn的新牌號方面，這類材料通過適當犧牲基體的硬度來提高韌性，然后再涂覆耐磨涂層找回耐磨性，獲得韌而耐磨的綜合性能，成為新的牌號，擴大應用領域，如taegutec公司的pv3010為金屬陶瓷基體的pvdtialn涂層牌號。又如肯納公司的ky315為pvd的tin/ticn/tin涂層金屬陶瓷刀片，擴大了加工范圍，刀具壽命長，加工表面質量好。
第三，新牌號的開發(fā)通常還包括相應的槽形和幾何參數(shù)的改進，以更好適應被加工材料的特性及不同工序對斷屑的要求，并起到降低切削力、減小振動等作用，使切削更加輕快。圖3是三菱綜合材料公司為加工鋼材開發(fā)的四種ue系列硬質合金刀片牌號所對應的四種槽形。據(jù)cemecon公司介紹，該公司與瑞士fraise公司合作，專門根據(jù)fraise公司銑刀的材料、幾何角度、應用場合開發(fā)相應的涂層，保證三者*的組合，取得了很好的效果。
從展覽會所展示的新牌號開發(fā)的強勁勢頭，顯現(xiàn)出一些具有材料、涂層等開發(fā)能力的大型刀具制造商在新產(chǎn)品開發(fā)上的明顯優(yōu)勢，它們利用在刀具材料和涂層研發(fā)上的綜合實力，不斷研發(fā)新的制造工藝技術，改進現(xiàn)有的牌號，提高切削加工的效率，著切削技術的進步，也在市場競爭中處于有利的地位。事實說明，在當今硬質合金成為主要刀具材料，與各種刀具材料全面進步的態(tài)勢中，刀具材料和涂層是一個刀具企業(yè)zui核心的技術，不具備這個核心技術的刀具企業(yè)很難做強做大。一些大公司所以能經(jīng)久不衰，韓國的taegutec、korloy、dine所以能迅速崛起和它們具備這項核心技術有著密切的關系。
類似的情形也發(fā)生在高速鋼刀具領域，參展的dormer公司的高速鋼銑刀，采用了與高速鋼制造商合作開發(fā)的新一代粉末冶金鈷高速鋼（hsco-xp）。這種高速鋼與一般方法制造的粉末冶金高速鋼比較，在冶煉過程中去除了90%以上的雜質（圖4），強度提高了20%，從而顯著減少了刀具的崩刃，提高了刀具的可靠性，減少停機時間。該公司還與高等學校合作開發(fā)了于銑削的superr涂層，是一種復合涂層，底層為tin，上面是多層涂層，有很好的物理、機械綜合性能（硬度2800~3000hv、結合強度50~70n、耐氧化溫度450~500℃、摩擦系數(shù)0.3~0.4）。
2刀具涂層的多樣化和系列化
在現(xiàn)代切削技術的發(fā)展中，涂層技術的貢獻及其對提高切削效率的作用越來越突現(xiàn)，受到刀具制造商和刀具用戶的高度關注，應用面不斷擴大。據(jù)肯納公司的專家介紹，該公司涂層刀具的比例達85%。在本屆展覽會上既可看到專業(yè)涂層公司為開發(fā)新的pvd涂層技術和裝備所取得的進展，也可看到刀具制造商在應用涂層技術開發(fā)新的涂層牌號方面所取得的成績。在采訪中，cemecon公司的專家介紹了該公司cc800/9涂層設備（圖5）有很好的柔性，從涂覆簡單的tin到supernitride的系列涂層和氧化物涂層，多達30種高性能涂層，用戶可根據(jù)所需要的特定的涂層性能，通過對參與反應的氣體、壓力、工件臺轉速及偏壓、磁場等參數(shù)的控制，生成不同成分比例、不同組織與結構的涂層。該公司提供開放式的軟件，并對用戶進行自我開發(fā)工作的培訓。這也是參展的其它涂層公司設備的共同特點。