【編者按】日本精密加工企業(yè)Forward（總部：日本長野縣諏訪市）從2012年開始超硬合金切削業(yè)務(wù)时迫。盡管尚未形成穩(wěn)定的業(yè)務(wù)娇昙，但該公司仍積極在展會上展出加工樣品加以宣傳（圖1）“疲“如果有合作伙伴愿意共同開發(fā)硅则，我們非常愿意合作”（Forward代表董事社長堀內(nèi)巖夫）。

圖1 超硬合金切削加工樣品
（a）為傘齒輪模具形狀株婴，（b）為旋轉(zhuǎn)葉片形狀怎虫。
（b）為鋁合金等材料時，進(jìn)行表面加工之后困介，還可
以進(jìn)行背面加工大审，但目前超硬合金只能進(jìn)行表面加工。

　　采用直接雕刻方式切削材料

　　Forward此前一直從事鈦（Ti）合金逻翁、鉻鎳鐵合金饥努、哈氏合金等一般被視為難切削材料的金屬切削加工和研磨加工業(yè)務(wù)捡鱼。而且十分擅長以較高的平坦度（10μm）加工不銹鋼八回、鋁（Al）合金及鈦合金等的研磨加工。用途為半導(dǎo)體逛径、飛機(jī)撼烹、辦公設(shè)備、液晶顯示器等生產(chǎn)線的夾具及精密部件等匕憋。

　　雷曼危機(jī)發(fā)生后远燕，F(xiàn)orward加大了開展高精度加工業(yè)務(wù)的力度，通過進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)采用線性馬達(dá)的立式加工中心（MC）“iQ300”（牧野銑床制作所）及“YMC430”（安田工業(yè)）積累了加工業(yè)績族帅。據(jù)該公司介紹奖放，在這種情況下，牧野銑床制作所向其提出建議廊睹，稱“可以使用優(yōu)能工具生產(chǎn)的金剛石涂層立銑刀‘UDCB’系列砚粒，對超硬合金進(jìn)行切削加工”。以此為契機(jī)贤疆，F(xiàn)orward開始結(jié)合使用iQ300和UDCB進(jìn)行多種加工嘗試益柳。

　　Forward試制出了傘齒輪模具形狀和旋轉(zhuǎn)葉片形狀（圖1）。傘齒輪模具形狀采用了碳化鎢（WC）-鈷（Co）類超硬合金“VM40”（洛氏硬度為HRA89左右）枫演，旋轉(zhuǎn)葉片形狀則采用了“VF20”（洛氏硬度為HRA92.5左右）捕谢，均以直接雕刻方式切削而成。盡管“才處于剛剛能夠切削的階段”（堀內(nèi)）酵熙，但卻可以獲得與高硬度鋼切削加工等同等的形狀轧简。

　　Forward還啟動了給超硬合金打孔加工的業(yè)務(wù)驰坊。使用單晶金剛石鉆頭在超硬合金上打出了直徑70μm的孔，現(xiàn)已能順利地打出256個孔哮独。

　　“能夠切實縮短前置期”

　　以前也能通過放電加工和研磨加工技術(shù)來加工超硬合金部件庐橙。但是，放電加工需要花費很長時間借嗽，而且加工面會生成劣化層态鳖，因此需要進(jìn)行二次加工，也就是研磨恶导。研磨時使用的砂輪會導(dǎo)致形狀受到限制浆竭。與這些加工方式相比，切削加工的優(yōu)點是“沒有形狀限制惨寿，可以加工出復(fù)雜的形狀”（堀內(nèi)）邦泄。

　　據(jù)Forward介紹，加工類似于樣品的工件時（2～3cm見方）裂垦，前置期可以縮短至原來的1/3左右顺囊。進(jìn)行放電加工時，對多根電極進(jìn)行切削加工后吝蔽，還需要花費時間使用這些電極來放電端辛。與之相比，超硬合金切削加工技術(shù)只需在MC上一次裝夾后超肃，即可完成整個加工過程希没，在工時方面非常有利。雖然刀具價格仍高（5～6萬日元）是存在的瓶頸佳绩，但今后隨著金剛石涂層技術(shù)的進(jìn)步腿伟，刀具價格會不斷下滑，而且能夠通過改進(jìn)刀具路徑來延長刀具壽命舰搜，因此“應(yīng)用范圍很有可能擴(kuò)大”（堀內(nèi)）芬过。

　　堀內(nèi)認(rèn)為同樣有意義的是，通過去掉研磨工序蚪桐，提高了形狀精度佣今。“就算好不容易通過放電加工等使其接近了最終形狀篱俊，研磨也會導(dǎo)致尺寸精度等惡化但惶。研磨等同于破壞尺寸”（堀內(nèi)）。Forward認(rèn)為湿蛔，如果沒有研磨膀曾，就能大幅提高精度。反過來說，只有在對精度要求極高（甚至通過研磨去除材料也會成為問題）的用途中添谊，超硬合金切削加工技術(shù)才能真正發(fā)揮作用财喳。

　　切入深度為0.1μ～0.2μm

　　雖說只是嘗試，但切削超硬合金時仍需要花費很多心思斩狱。切入深度很淺耳高，要控制在0.1μ～0.2μm左右。也就是說所踊，必須實現(xiàn)“亞微米級路徑”（堀內(nèi)）泌枪，F(xiàn)orward利用以前該公司面向難切削材料制成的路徑，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展秕岛。CAD和CAM使用了2D的“WinMAX”〔Tactics（總部：名古屋市）〕以及3D的“GOelan”（法國Missler Software）碌燕，但一般認(rèn)為“可以支持亞微米級路徑的CAM有限”（堀內(nèi)）。

　　因為切入深度有這樣的要求继薛，所以刀具的跳動精度達(dá)到10μm的話就會完全失去意義预旺。于是，F(xiàn)orward為了將其控制在1μm左右灯彩，采用了熱裝方式刀柄浪熙。而且通過完全發(fā)揮“iQ300”的性能，使主軸轉(zhuǎn)速提高到了4.5萬轉(zhuǎn)阵蔚。

　　機(jī)床采用了線性馬達(dá)驅(qū)動機(jī)型锨蹄。這是為了獲得高精度的加工結(jié)果所不可缺少的。Forward同時利用線性馬達(dá)驅(qū)動的MC和滾珠四缸驅(qū)動的MC侄灭，加工了在凹形曲面上刻出1μm左右文字的工件（鋼）彭铐，并驗證了線性馬達(dá)驅(qū)動的效果（圖2）。在用滾珠絲杠驅(qū)動的機(jī)床加工出來的工件中亏傅，曲面底部出現(xiàn)了細(xì)紋，但使用線性馬達(dá)驅(qū)動的機(jī)床加工時凰届，則未見細(xì)紋醉装。

圖2 采用線性馬達(dá)的進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的效果（基于鋼工件）
微細(xì)的高精度加工用途比較適合切削超硬合金，適合使用裝
有線性馬達(dá)進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的機(jī)床坚伍。（a）和（b）由采用滾珠
絲杠進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的機(jī)床加工而成宵睦，凹形底部有細(xì)紋。（c）由
采用線性馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)的機(jī)床加工而成墅诡，凹形底部看不到細(xì)紋壳嚎。

　　滾珠絲杠的螺紋軸和螺母之間存在很小的間隙。這一間隙是滾珠絲杠發(fā)揮功能所不可缺少的末早，但螺紋軸反向旋轉(zhuǎn)時烟馅，空隙會導(dǎo)致軸略微空轉(zhuǎn)。因此會造成進(jìn)給不連續(xù)，在加工面產(chǎn)生細(xì)微的凹凸不平郑趁。如果認(rèn)為適合切削超硬合金的是精度要求非常高的部件刊驴，那么前提就是要使用線性馬達(dá)驅(qū)動的機(jī)床。

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