日本众多企业开始从事加工超硬合金等难加工材料

通过采访和参加展会，笔者发现日本最近有越来越多的企业在挑战一项难题。这些企业的共同点是都想制造高附加值产品或涉足新业务。但是，这并不是能轻松实现的。很多时候企业都会遇到这个难题，那就是超硬合金类等难加工材料。为了提高自家产品的附加值而提高强度、延长磨损寿命或提高耐热性时，常常会遇到难以加工的材料。涉足新业务时也是如此。比如，想涉足医疗领域时会遇到生物相容性好的陶瓷和钛合金等材料，涉足飞机领域时会遇到轻便坚固的CFRP（碳纤维增强树脂基复合材料）以及耐热性出色的铬镍铁合金“哈氏合金”等材料。这些材料都是众所周知的难加工材料。

日本是个材料加工大国，全国有很多企业能凭借自己的独自技术与经验轻松加工这些难加工材料。位于日本福冈县志免町的大塚精工就是其中之一。该公司正在制造以390μm的间隔排列了81个内径120×外径190×高700μm的管子的氧化锆加工样品，设想用于封装电子部件时使用的吸附嘴以及液体和气体的喷嘴等（图1）。至于如何加工，请参阅这篇报道，关键时候使用了电镀金刚石铰刀。实际上，电镀金刚石铰刀本身并不特别，但大塚精工的用法却很巧妙。

电镀金刚石铰刀的性能通常会有偏差。如果控制不好，在加工过程中就会折断或导致孔径变化。大塚精工是怎么做的呢？该公司在50～100倍的光学显微镜下观察刀具。这样，“凭借我们的经验，就能非常准确地知道金刚砂粒等的电镀状态能否承受开孔加工”（大塚精工）。由此实现了稳定的加工和高精度部件。

位于大阪市的新日本Tech(Shin-Nihon Tech)的技术也不输于大塚精工。该公司将模具部件使用的超硬合金的加工由原来的放电加工+研削加工改成了放电加工+切削加工（图2），由此缩短了加工时间，实现了“完美的加工面”（相关报道）。而其还不止于此。原来的研削要摩擦表面，会产生拉伸残余应力，影响模具寿命。但改成切削后，不会残留拉伸应力，“可以延长寿命，甚至可减小超硬合金的成分——钨等稀有金属的用量”。

那么，难加工材料中的难加工材料——超硬合金是如何实现切削加工的呢？其中一个关键就是在切削加工之前进行的放电加工中，只留下一定量的加工余量。这样，切削加工时，刀具承受的负荷稳定，只是局部颤动，也就是说减轻了刀具的振动等，这样切削后的成品变得非常美观。另外，该公司用CCD摄像头监视刀具，掌握刀具顶端位置在主轴转动产生的热量等的作用下发生μm级变化的情况，同时实现了稳定加工。


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