機(jī)械零件絕大多數(shù)是由碳素鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼制成。車削此類材料時，多形成帶狀切屑。為從毛坯上切除切屑，刀片需承受巨大的負(fù)荷，被切除的切屑從刀片前刀面快速滑出，它在與刀片的相對運動中產(chǎn)生劇烈摩擦而形成高溫，故刀片材料不但要耐磨，而且要耐高溫，在高溫下保持硬度。所以切削此類材料應(yīng)選用含TiC+TaC比例較多的P類硬質(zhì)合金。當(dāng)今為提高切削效率和切削速度，進(jìn)給速度愈來愈高，P類硬質(zhì)合金刀片已不能勝任。在上世紀(jì)中葉，人們開發(fā)了在P類硬質(zhì)刀片上再沉積一層高硬度的膜，稱之為涂層(coating)。涂層厚度僅約為刀片厚度的0.2%，可以大大提高刀片壽命，且能適應(yīng)更高的切削速度。這幾十年來涂層技術(shù)也在不斷發(fā)展，如由單層發(fā)展到多層甚至納米多層；涂層厚度也由幾μm增至十幾μm甚至更多，涂層材料的種類、性能及沉積技術(shù)也越來越先進(jìn)。作為基體材料的硬質(zhì)合金也由單一各向同性發(fā)展到適應(yīng)加工要求的具有梯度性能結(jié)構(gòu)等。

         針對這些工件材料的切削加工要求，三菱公司經(jīng)多年研發(fā)，成功推出了新的UE系列涂層刀片材料。
在坐標(biāo)原點處可見一帶缺口的圓，表示沿45度線附近的各切深與進(jìn)給量的切削條件，在進(jìn)行輕微斷續(xù)切削時推薦選用的UE系列刀具的具體牌號，同時可選出相應(yīng)的斷屑槽。如當(dāng)切深與進(jìn)給較小時，可選用UE6010與SH斷屑槽，若切深與進(jìn)給量大致沿45度線向上增大，表示切屑截面積逐漸增大，切削負(fù)荷逐漸增大時，依次可選用UE6010材料與MV和GH斷屑槽，當(dāng)切削面積更大時，可選用UE6020材料與Hx斷屑槽。工件上若沒有鍵槽，缺口等時，此時的切削稱為連續(xù)切削，若加工余量也均勻，不是切削工件的表層，而是切削其內(nèi)層，另外若工件的安裝剛性較高，不易產(chǎn)生振動，切削力大致恒定時，以上條件下的切削屬于穩(wěn)定的切削范圍，見圖1的左上方。在此范圍內(nèi)的切削，隨切深與進(jìn)給量的增大，可分別選擇UE6005材料與SH、MV、GH斷屑槽，當(dāng)切深和進(jìn)給量更大時，可選擇UE6010材料和Hx斷屑槽。圖1的右下方有一個帶4個缺口的圓，形象地表示工件上缺口多，加工時形成更強(qiáng)烈的斷續(xù)切削。加工余量不均，非工件內(nèi)層切削而是硬度高且不均勻的表皮切削或是工件的安裝剛性差、易振動時的切削，都屬不穩(wěn)定的切削范圍，此時主要可選用UE6020材料，隨切深與進(jìn)給量的增大，可同前選擇相應(yīng)的斷屑槽。不穩(wěn)定條件更加嚴(yán)重時，則應(yīng)選用UE6035及相應(yīng)的斷屑槽。為什么這樣選擇呢？因為UE系列這四種材料分別相當(dāng)于ISO國際標(biāo)準(zhǔn)從P01到P40的不同等級，以上的號碼越小，表示硬度越高，越耐磨，越可適應(yīng)更高的切削速度；號碼越大，表示韌性越高，越耐沖擊，但適應(yīng)的切削速度相對較低。

         在說明UE系列刀片材料的特點前，先簡要說明一下使刀具失效的損傷問題。當(dāng)今刀具材料以硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、陶瓷、CBN(立方氮化硼)、PCD(人造聚晶金剛石)等燒結(jié)材料為主，高速鋼的使用率已經(jīng)下降。燒結(jié)材料的損傷形態(tài)與高速鋼一樣有磨損(wear)，磨損是一種漸進(jìn)性損傷，與切削時間、切削長度相關(guān)。燒結(jié)材料又有自己的特性，即硬而脆，韌性不足，在切削過程中會因切削力、切削熱的變動造成瞬時與低循環(huán)沖擊，而形成脆性損傷(Brittle Fracture)，這種損傷表現(xiàn)為：①在刀刃上出現(xiàn)一些小缺口，稱為缺損或微崩(chipping)。②嚴(yán)重時產(chǎn)生大缺口，稱為破損或崩刀(Broken Fracture)。刀刃上出現(xiàn)微小缺口即缺損時，不能再用于精加工，但在某些情況下可繼續(xù)用于粗加工。③另外在加工中，部分切屑粘結(jié)(adhesion)、熔結(jié)(welding)在刀刃附近。一般的粘結(jié)、熔結(jié)磨損是零件，非燒結(jié)刀具損傷原因之一，對燒結(jié)工具材料來講有可能產(chǎn)生粘結(jié)、熔結(jié)磨損，但更主要的是與刀具表面牢固結(jié)合在一起的切屑粘結(jié)、熔結(jié)物，積屑瘤在被后續(xù)加工沖擊后，使它強(qiáng)行與刀具表面分離，在這一過程中，分離的同時將部分刀具材料也一起帶走，造成了粘結(jié)、熔結(jié)缺損與破損，故在現(xiàn)場加工中應(yīng)盡量避免切屑的粘結(jié)、熔結(jié)。當(dāng)然它們還影響加工表面質(zhì)量。④燒結(jié)材料導(dǎo)熱差，易產(chǎn)生熱裂紋等損傷。

          三菱公司UE系列涂層材料正是為良好地抵抗以上這些主要刀具損傷、保證高效長壽命加工而開發(fā)出來的。UE系列這四種涂層均用CVD(化學(xué)氣相沉積法)制成，該工藝的膜層可制得較厚，更耐磨、耐高溫，可適應(yīng)高速大進(jìn)給、大切深切削。UE系列4種涂層以UE6010、UE6020應(yīng)用最廣，最具通用性和典型性。圖3為UE6010和UE6020組織結(jié)構(gòu)圖片。
由圖1可知，在45度線上，作為第一推薦是UE6010，因為它既有相當(dāng)高的硬度很耐磨又有相當(dāng)?shù)捻g性可適應(yīng)一定的斷續(xù)切削與沖擊，它的基體硬質(zhì)合金是傾斜結(jié)構(gòu)，即各層性能功能是不同的，與涂層結(jié)合的最上層韌性大，保證涂層能牢固地與它結(jié)合，耐缺損