結(jié)構(gòu)致密的石墨灰口鐵（CGI）越來越多地被應(yīng)用于柴油機和賽車發(fā)動機零件的制造。而刀具的選用可以決定加工車間對這種挑戰(zhàn)性材料加工的有效程度。

       發(fā)展中的新型韌性工件材料促使刀具制造商不斷地開發(fā)合適的新型刀具幾何形狀、各種級別的碳化物硬質(zhì)合金和刀具表面的噴涂技術(shù)。例如，為航空工業(yè)提供服務(wù)的加工車間，就必須找到有效的方法來加工5553鈦合金及其合成材料。為醫(yī)療行業(yè)服務(wù)的加工車間也遇到了同樣的問題，如要求他們加工PEEK聚合體材料、不銹鋼和一些其他特殊的材料。在汽車工業(yè)前進的道路上，還有一種不太容易加工的材料，這就是結(jié)構(gòu)致密的石墨灰口鐵（CGI）。這種材料主要用于生產(chǎn)發(fā)動機組、氣缸蓋和軸承蓋鑄件，這些部件一般用于大型柴油機卡車之中。其目的是為了能更好地提高長途運輸汽車的燃油效率，因為CGI材料的重量只相當(dāng)于普通灰鑄鐵的一半。另外，其強度和剛性相當(dāng)于灰鑄鐵的兩倍，這有助于設(shè)計人員將發(fā)動機組的壁厚設(shè)計降低到最低限度。因此，一般來說，由CGI材料制造和組裝而成的發(fā)動機要比灰鑄鐵制造的發(fā)動機重量輕9%。

       CGI材料已在歐洲應(yīng)用了一段時間，在美國也為大多數(shù)人所接受。在柴油發(fā)動機中，這種材料能承受峰值燃燒壓力，而這是帶有鑄鐵氣缸襯套的鋁制發(fā)動機所不具備的一種能力。有些高性能、V型賽車發(fā)動機也采用CGI材料制造，這主要因為它不但能夠減輕汽車的重量，而且還可以提高剛性，特別是處于氣缸之間的谷峰狀態(tài)之下。

       Sandvik Coromant 公司（位于新澤西州Fair Lawn市）的汽車銑削加工部工業(yè)專家Robert McAnally先生解釋說，CGI材料的加工具有更大挑戰(zhàn)性的一個原因，是由于其抗拉強度相當(dāng)于灰鑄鐵的2~3倍。在銑削加工中，抗拉強度越高就意味著所需的切削力越大——在加工CGI材料時，所需要的加工功率要比加工灰鑄鐵高15%～25%左右。因此，為灰鑄鐵加工配備的車間設(shè)備可能不具備加工CGI材料的能力。McAnally先生指出，他們還面臨著其他幾項挑戰(zhàn)：CGI材料的導(dǎo)熱率相對較低，因此，加工中產(chǎn)生的熱量很容易傳導(dǎo)到工件之中，這必然會影響刀具的磨損。相反，灰鑄鐵的導(dǎo)熱率較高，因此在切削過程中產(chǎn)生的熱量很容易被切屑帶走。

       CGI元件上的鑄鐵表面是一種三價鐵結(jié)構(gòu)，加工時，這種材料很容易粘結(jié)在刀具的刀刃上。在加工灰鑄鐵時就不會發(fā)生這種情況，因為灰鑄鐵呈現(xiàn)一種珠光體結(jié)構(gòu)。

       不同于灰鑄鐵，CGI材料不含硫。灰鑄鐵中的硫含量會沉積在刀具的刀刃上，起到潤滑刀具的作用，可延長刀具的使用壽命。在CGI材料的鑄造過程中，鈦金屬可作為一種合金元素，可以使鑄鐵表面的韌性更高。但這也會使整個鑄鐵中形成帶有摩擦力的自由碳化物。CGI材料中合金元素的多少對其材料的加工性能和刀具的使用壽命具有很大的影響。

       由于受到這些因素的影響，切削CGI材料的刀具使用壽命一般只相當(dāng)于切削灰鑄鐵刀具的一半。

       銑削和鏜削加工

       CGI材料的銑削表面光潔度（Rz）要比灰鑄鐵的銑削表面光潔度強50%左右，這意味著既可以減少加工時的走刀次數(shù)，又可以不使用單獨的精加工刀具，但卻可以達到所需的光潔度。在加工過程中，刀具的切削不會使CGI元件邊緣產(chǎn)生崩斷現(xiàn)象?；诣T鐵容易產(chǎn)生碎屑和崩斷現(xiàn)象，會導(dǎo)致加工件報廢。在這方面，CGI材料的性能更像鋼材，容易產(chǎn)生毛刺，但不會出現(xiàn)崩斷現(xiàn)象。

       如果采用普通的工藝，由于加工CGI材料需要降低切削速度，因此加工其所需的時間幾乎相當(dāng)于加工灰鑄鐵時間的3倍。Sandvik公司已經(jīng)進行了多種試驗，以確定加工CGI材料的更有效加工方法。對于銑削加工而言，該公司已經(jīng)確定，刀具加工最好的材料還是采用碳化物合金材料，在其表面上再噴涂厚厚的一層氮化碳鈦合金（TiCn）和一層氧化鋁（Al203）。McAnally先生認(rèn)為較厚的噴涂層厚度應(yīng)為7~10μm，較薄的涂層一般為2~3μm。

       對于車削和鏜磨加工來說，該公司建議采用一種碳化物基質(zhì)材料，并使用化學(xué)蒸汽沉積法（CVD），在其表面增加一層較厚的、具有較高抗摩擦磨損性能和抗磨特性的涂層。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，采用CBN鑲刀片對CGI材料進行鏜削加工，其刀具的使用壽命只相當(dāng)于鏜削加工灰鑄鐵時的1/10。采用略微帶正角幾何形狀的刀具（5 ~10°之間）是比較恰當(dāng)?shù)?，并建議對CGI材料的加工不使用冷卻液。