日本眾多企業開始從事加工超硬合金等難加工材料

通過採訪和參加展會，筆者發現日本最近有越來越多的企業在挑戰一項難題。這些企業的共同點是都想製造高附加值產品或涉足新業務。但是，這並不是能輕鬆實現的。很多時候企業都會遇到這個難題，那就是超硬合金類等難加工材料。為了提高自家產品的附加值而提高強度、延長磨損壽命或提高耐熱性時，常常會遇到難以加工的材料。涉足新業務時也是如此。比如，想涉足醫療領域時會遇到生物相容性好的陶瓷和鈦合金等材料，涉足飛機領域時會遇到輕便堅固的CFRP（碳纖維增強樹脂基複合材料）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。

日本是個材料加工大國，全國有很多企業能憑藉自己的獨自技術與經驗輕鬆加工這些難加工材料。位於日本福岡縣志免町的大塚精工就是其中之一。該公司正在製造以390μm的間隔排列了81個內徑120×外徑190×高700μm的管子的氧化鋯加工樣品，設想用於封裝電子部件時使用的吸附嘴以及液體和氣體的噴嘴等（圖1）。至於如何加工，請參閱這篇報導，關鍵時候使用了電鍍金剛石鉸刀。實際上，電鍍金剛石鉸刀本身並不特別，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有偏差。如果控制不好，在加工過程中就會折斷或導致孔徑變化。大塚精工是怎麼做的呢？該公司在50～100倍的光學顯微鏡下觀察刀具。這樣，“憑藉我們的經驗，就能非常準確地知道金剛砂粒等的電鍍狀態能否承受開孔加工”（大塚精工）。由此實現了穩定的加工和高精度部件。

位於大阪市的新日本Tech(Shin-Nihon Tech)的技術也不輸於大塚精工。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），由此縮短了加工時間，實現了“完美的加工面” （相關報導）。而其還不止於此。原來的研削要摩擦表面，會產生拉伸殘餘應力，影響模具壽命。但改成切削後，不會殘留拉伸應力，“可以延長壽命，甚至可減小超硬合金的成分——鎢等稀有金屬的用量”。

那麼，難加工材料中的難加工材料——超硬合金是如何實現切削加工的呢？其中一個關鍵就是在切削加工之前進行的放電加工中，只留下一定量的加工餘量。這樣，切削加工時，刀具承受的負荷穩定，只是局部顫動，也就是說減輕了刀具的振動等，這樣切削後的成品變得非常美觀。另外，該公司用CCD攝像頭監視刀具，掌握刀具頂端位置在主軸轉動產生的熱量等的作用下發生μm級變化的情況，同時實現了穩定加工。


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