2 0 0 6 ’j 匕京国际木工刀具高新技术研讨会 兼房先进的木工刀具 西尾悟 日本兼房株式会社开发研究部 摘要：本文介绍了日本兼房株式会社表面涂层处理技术与刀具，金刚石刀具，液 压夹紧轴套刀具，HsK 数控机床用刀具，超薄圆锯片和圆锯片喷雾冷却技术等 T e c h n o l o g yo fW o o dC u t t i n gT o o l so fK a n e f u s aC o r p o r a t i o n N i s b i oS a t o r u R e s e a r c ha n dD e v e l o p i n gD i v i s i o n ，K a n e f u s aC o r p o r a t i o n ，J a p a n A b s t r a c t ：T h et e c h n o l o g ya n dc h a r a c t e r i s t i c so fc o a t e do ns u r f a c eo ft o o l s ，P C Dt o o l s ， h y d r a u l i cc l a m p i n gs l e e v ew o o dc u r i n gH S K t o o l sf o rC N Cw o o dw o r k i n gm a c h i n e ， t i n ec i r c u l a rs a w sa n ds p r a yc o o l i n gf o rs a wb l a d eo fK a n e f u s aC o r p o r a t i o nw e r e i n t r o d u c e di nt h i sp a p e r ． 近年，随着木材资源利用水平的提高，提高木材利用率已成为木材加工业的 主要课题。
从节约能源，改善作业环境的观点出发，减少加工工序，提高切削加 工质量和延长刀具使用寿命，降低加工噪音及减少粉尘的要求日渐增加本文主 要对用于木材制品二次加工中日本兼房株式会社的切削刀具作以介绍 1 表面处理刀具 随着经济全球化的进一步深入，木材制品进入国际市场的比例提高，开发特 色制品，提高成品率和加工质量，降低加工成本已成为木材加工业主题对加工 刀具就要求木材切削刀具切削加工出的制品表面质量高，刀刃锋利，不出现烧刀 耐久性好，寿命长，成本低但是只通过改良刀具几何形状和材料已不能满足上 述要求因此表面涂层处理技术己成为解决问题的手段之一 I ．I 表面涂层处理技术的分类 表面涂层处理技术示以表I —l ，可分为以下两种 ( 1 ) 表面处理 ( 2 ) 表面涂层 2 0 0 6 ’：I 匕京国际木工刀具高新技术研讨会 表1 - 1 各种表面处理方法 表面处理 表面热硬化：渗碳，硝化，高频淬火等 化学处理：磷化法，氧化覆盖处理 其他方法：金属渗碳法，离子注入法等 表面涂层处理 湿式涂层：镀铬，熔融盐法等 干式涂层：C V D ，P V D 等 其他方法：粉末涂抹，热喷涂等 表面处理可细分为渗碳，硝化，高频淬火等表面硬化法，磷化法，氧化覆盖 处理等化学处理和金属渗碳法，离子注入法等其他方法。
表面涂层处理可细分为镀铬，熔融盐法等湿式涂层C v D ，P V D 等于式涂层 和粉末涂抹，热喷涂等其他方法 木材加工行业利用上述技术的特性，应用在各种刀具卜在此特别对表面涂 层处理技术加以说明 1 ．2 表面涂层处理的目的及适用刀具 根据表面涂层处理技术的特性，表面涂层处理可分以下二种 ( 1 ) 防锈和外观装饰 ( 2 ) 减小摩擦系数 f 3 ) 提高耐磨性 1 ．3 防锈和外观装饰的表面涂层处理 目前应用于刀体主要以防锈和提高外观装饰为目的的表面涂层处理方法有镀 铬和镀镍发黑处理( 表面氧化处理) 用在主要用于可更换刀片的成型铣刀和钻头 耐酸处理用在圆柱或圆盘铣刀上，如图示l 一1 所示 图1 - 1 以防锈和外观装饰为目的的表面涂层处理 左是经过镀铬处理的圆锯片，中是发黑处理的铣刀刀轴，右是耐酸处理后的圆柱和成型刀 ～2 一 2 0 0 6 ’北京国际木工刀具高新技术研讨会 1 ．4 减小摩擦系数的表面涂层 以减轻刀具摩擦系数的表涂层主要时特富龙涂层，喷涂于圆锯片上的特富 龙表面涂层可防止烧锯和发热特富龙良好排屑性能也应用于钻头上 图l - 2 特富龙表面涂层处理的锯片 特富龙表面涂层处理圆锯片如图l 一2 所示。
特富龙表面涂层处理的圆锯片， 在切削条件为长1 8 0 0 m m ，厚9 ～3 0 i n m 的刨花板和镀镍锯片比较到初次刃磨为止 的切割数量锯片外径3 0 5 r a m ，齿厚2 ．4 m m ，片厚1 ．2 m m ，孔径7 5 r a m ，齿数4 0 刀头材质是硬质合金1 2 片锯片用外径1 1 5 m m 的法兰盘以一‘定的间隔固定在主 轴上主轴转数为3 4 0 0 r p m ，进料速度1 2 ～2 0 r n ／m i n 镀铬和特富龙表面涂层锯 片切割数量处理刃磨次数增加都在下降可是特富龙表面涂层处理锯片切割数量 通常是镀铬锯片的两倍其原因是含有树脂的刨花板和锯片的摩擦系数减少和发 热下降，烧锯等得到了控制经过表面处理的刀体和木材( 干燥北美云杉) 的摩擦 系数由司内试验所测定镀铬锯片的摩擦系数是O ．3 0 ，而特富龙表面涂层处理锯 片的摩擦系数是0 ．2 2 ，由此可知摩擦系数降低了2 5 ％ 1 ．5 提高耐磨性的表面涂层处理 提高耐磨性的表面涂层处理有以下4 个特征 ( 1 ) 提高刀具的切削速度耐久性( 延长寿命) ( 2 ) 降低生产成本 ( 3 ) 提高刀刃锋利度( 提高加工品质) ( 4 ) 减轻刀尖材料附着 2 0 0 67 北京国际木工刀具高新技术研讨会 表面涂层处理按被覆面和基材进行分类。
按被覆面表面涂层处理被覆面有前 川面，后刀面和双面的3 种基材材料有高速铡( H s s ) 和硬质合金( u H ) 的两种 表面涂层处理的适用制品如表l 一2 高速钢的表面涂层处理为H P ，硬质合金 的表面涂层处理为U P 表1 - 2 表面涂层处理刀具 1 ．6 表面涂层处理被覆面和磨损 表面涂层处理被覆面和磨损状态如图l 一3 和图1 ．4 图1 - 3 照片是进行了前刀 面表面涂层处理木工刀具刀尖磨损状态左图为没有进行表面涂层处理刀刃线磨 圆后退状况个别木材会导致前刀角出现圆坑儿磨损表面涂层处理后的前刀面 角维持原有形状逐渐后退图1 - 4 的左图是后刀面表面涂层处理的刀尖磨损状况 后刀面维持原有形状，前刀面逐渐后退经过圆坑儿磨损的前刀面角度增大后依 然锋利前、后刀面都进行了金刚石C V D 表面涂层处理的刀具示如图1 - 4 的右 图所示金刚石C V D 表面涂层处理本身的耐磨性非常高可刀尖线也被磨圆 而后退，导致锋利度低下 图1 _ 3 未表面涂层处理的刀尖( 左图) 和前刀面表面涂层处理刀具磨损状况的S E M 照片 2 0 0 6 ’j 匕京国际木工刀具高新技术研讨会 1 ．7 经耐磨损性表面涂层处理的制品 1 ．7 ．IH S S 基材前刀面表面涂层处理刀具 图l 一5 为机夹装配式精刨刀，长3 m 的1 2 5 m m ，柏木径I 匈板，4 面各精刨两次。
未涂层刨刀可加工2 1 根5 0 0 m ，表面涂层处理的刨刀可力』：5 8 根1 4 0 0 m ，寿命延 长了3 倍生产成本是随着刀齿破损率逐渐上升，此刀具和常用刨刀相同或降低 图1 - 6 是H P 铣月寿命提高3 倍以上通过延长刃磨周期而降低成本图 1 —7 是切削1 0 0 0 m 北美云杉后的刀尖磨损状况上图是未涂层刀具，下图是表面 涂层处理刀具未涂层刀具的刀尖已经磨圆后退，并且在较软的早材部位出现毛 面表面涂层处理刀具的刀尖仍然保持锋利，并且材料的表面光滑良好加工试 验结果表明，H P 铣刀的使用寿命是H S S 铣刀的3 ～7 倍 图1 - 4 后刀面表面涂层处理的刀尖( 左图) 和两面表面涂层处理的刀尖( 右图) 磨损状况的 S R M 照片 图1 - 5 机夹装配式刨刀 2 0 0 6 ’j 匕京国际木工刀具高新技术研讨会 图I - 6 H P 铣刀 1 ．7 ．2 硬质合金基材的前刀面表面涂层处理制刀具 图1 - 8 是铣刀不重磨刀片与未处理刀片相比寿命延长2 - - 3 倍由于换刀的 频度减少，由此可降低生产成本，提高生产率本公司进行的高含水率美国产松 木及大断面集成材切削刀具的耐久性试验结果表明是U P 不重磨刀的磨损量是未 处理刀的一半左右。
图1 —7 切削北美云杉1 0 0 0 m , 后的刀尖磨损和切削表面状况 上图是未涂层刀具，下图表面涂层处理刀具 2 0 0 6 ’j 匕京国际木工刀具高新技术研讨会 图卜8 ．不重磨刀片和铣刀 1 ．7 ．3 硬质合金基材后刀面表面涂层处理刀具 图1 ．9 是对硬质圆锯片锯齿和外缘进行表面涂层处理的U P 圆锯片通过硬 质合金基材表面涂层处理，对湿材锯片也由良好的耐久性并且通过优化齿型， 提高了耐崩齿性表面涂层处理的锯齿可减少木材焦糊粘贴可降低生产成本 图1 ．1 0 是切削2 0 0 0 m 北美云杉木后的未处理刀和表面涂层处理刀头磨损情 况从图上可看到未处理刀头的刃口大幅度磨圆后退，表面涂层处理刀仍然保持 锋利加工试验结果表明使用寿命提高了4 ～6 倍 图l - 1 1 所示为刮光圆锯加工表面和超精( S F ) 圆锯片采用这种特殊齿型获得 了几乎没有刀纹的高品质切削面砂光和精刨等工序可省略经过表面涂层处理 提高了寿命既提高产品的价值，又降低综合成本图1 —1 l 所示为S F ( 超精1 圆锯 片通常锯齿的侧面的向心角为正，与外径后齿面的交点构成切削面S F ( 超精) 圆锯的侧刃是由负向心角构成。
正角和负角的交点构成切削面 2 0 0 6 ’j 匕京国际木工刀具高新技术研讨会 图1 - 9 U P 圆锯片 图1 - 1 0 切削2 0 0 0 m 北美云杉后的未处理刀头和表面涂层处理刀头刃口磨损情况 以≯1 ， 吻冬冉冉 图l - 1 1S F ( 超精) 圆锯及齿型 一8 一 2 0 0 6 ’北京国际木工刀具高新技术研讨会 网1 —1 2 是加工表面的比较锯片外径2 5 0 m m ，齿数4 0 ，转速4 3 0 0 r p m 切削 湿柞木进料速度5 ．8m ／m i n 普通锯片在木材锯切表面留下不规则的、倾角4 5 的锯路痕迹S F ( 超精) 圆锯锯切表面肉眼观察不到刀纹普通锯片锯切表面粗糙 度的R y f l a x 是1 3 0 Ⅱm ，而且表而有不规则的期凸S F ( 超精) 圆锯锯切的表面非常 光滑平整只有2 6u m ，仅为前者的1 ／5 图l —1 2 普通锯片( 左) 和S F ( 超精) 圆锯片( 右) 锯切的木材表面 图l —1 3 是u P 铣刀和u P 钻头表面涂层处理提高了刀具的耐磨性和锋利度 可防止木材表面烧焦有效地控制了起毛及逆纹崩裂等现象。
从而降低了刀具和 加工费用 图1 - 1 3 U P 铣刀和U P 钻头 在家具制造业中，家具油漆涂饰是决定制品晟终品质的重要[ 序涂饰前的 表面加工质量是决定漆面质量的重要因素表面刨光是为J ，除去木材表面的起毛， 逆纹崩裂，烧焦，脏物，提高表面的光洁度 兼房公司开发的r u p 铣刀和U P 钻头j 刀尖表面应川陶瓷涂层处理可维持 非常好的耐久性和锋利度特别适用实木家具零件的精加工，可省略砂光工序 2 0 0 6 ’：I 匕京国际木工刀具高新技术研讨会 图1 ．1 4U P 铣刀对地板加工的适用例子 图1 1 4 所示。