日本眾多企業(yè)開始從事加工超硬合金等難加工材料

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    通過(guò)采訪和參加展會(huì)，筆者發(fā)現(xiàn)日本最近有越來(lái)越多的企業(yè)在挑戰(zhàn)一項(xiàng)難題。這些企業(yè)的共同點(diǎn)是都想制造高附加值產(chǎn)品或涉足新業(yè)務(wù)。但是，這并不是能輕松實(shí)現(xiàn)的。很多時(shí)候企業(yè)都會(huì)遇到這個(gè)難題，那就是超硬合金類等難加工材料。為了提高自家產(chǎn)品的附加值而提高強(qiáng)度、延長(zhǎng)磨損壽命或提高耐熱性時(shí)，常常會(huì)遇到難以加工的材料。涉足新業(yè)務(wù)時(shí)也是如此。比如，想涉足醫(yī)療領(lǐng)域時(shí)會(huì)遇到生物相容性好的陶瓷和鈦合金等材料，涉足飛機(jī)領(lǐng)域時(shí)會(huì)遇到輕便堅(jiān)固的CFRP（碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料）以及耐熱性出色的鉻鎳鐵合金“哈氏合金”等材料。這些材料都是眾所周知的難加工材料。

    日本是個(gè)材料加工大國(guó)，全國(guó)有很多企業(yè)能憑借自己的獨(dú)自技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)輕松加工這些難加工材料。位于日本福岡縣志免町的大塚精工就是其中之一。該公司正在制造以390μm的間隔排列了81個(gè)內(nèi)徑120×外徑190×高700μm的管子的氧化鋯加工樣品，設(shè)想用于封裝電子部件時(shí)使用的吸附嘴以及液體和氣體的噴嘴等（圖1）。至于如何加工，請(qǐng)參閱這篇報(bào)道，關(guān)鍵時(shí)候使用了電鍍金剛石鉸刀。實(shí)際上，電鍍金剛石鉸刀本身并不特別，但大塚精工的用法卻很巧妙。

     電鍍金剛石鉸刀的性能通常會(huì)有偏差。如果控制不好，在加工過(guò)程中就會(huì)折斷或?qū)е驴讖阶兓�。大塚精工是怎么做的呢？該公司在50～100倍的光學(xué)顯微鏡下觀察刀具。這樣，“憑借我們的經(jīng)驗(yàn)，就能非常準(zhǔn)確地知道金剛砂粒等的電鍍狀態(tài)能否承受開孔加工”（大塚精工）。由此實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的加工和高精度部件。

     位于大阪市的新日本Tech(Shin-Nihon Tech)的技術(shù)也不輸于大塚精工。該公司將模具部件使用的超硬合金的加工由原來(lái)的放電加工+研削加工改成了放電加工+切削加工（圖2），由此縮短了加工時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了“完美的加工面”（相關(guān)報(bào)道）。而其還不止于此。原來(lái)的研削要摩擦表面，會(huì)產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力，影響模具壽命。但改成切削后，不會(huì)殘留拉伸應(yīng)力，“可以延長(zhǎng)壽命，甚至可減小超硬合金的成分——鎢等稀有金屬的用量”。

     那么，難加工材料中的難加工材料——超硬合金是如何實(shí)現(xiàn)切削加工的呢？其中一個(gè)關(guān)鍵就是在切削加工之前進(jìn)行的放電加工中，只留下一定量的加工余量。這樣，切削加工時(shí)，刀具承受的負(fù)荷穩(wěn)定，只是局部顫動(dòng)，也就是說(shuō)減輕了刀具的振動(dòng)等，這樣切削后的成品變得非常美觀。另外，該公司用CCD攝像頭監(jiān)視刀具，掌握刀具頂端位置在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量等的作用下發(fā)生μm級(jí)變化的情況，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定加工。

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