Керамика и синтетические сверхтвердые материалы обладают высокими твердостью, износо- и теплостойкостью, благодаря чему обеспечивают значительное повышение производительности и стойкости, высокие точность и качество обработанной поверхности. Их недостатком является низкая прочность режущего клина, которая ограничивает область их применения. Наибольшую эффективность они показали при чистовом точении сталей, особенно закаленных, чугунов различной твердости и даже твердых сплавов с содержанием кобальта выше 25%. При этом обработка должна проводиться на высокоточных, жестких, скоростных и мощных станках с ЧПУ последнего поколения.
Поставляется режущая керамика в виде неперетачиваемых многогранных пластин (ГОСТ 25003-81) круглой, квадратной, треугольной и ромбической форм различных размеров. Негативные керамические пластины крепятся в основном в тех же державках, что и твердосплавные, — прихватом сверху (рис.1, а).
К группе сверхтвердых материалов, как уже отмечалось, относят алмазы (природные и синтетические) и композиты на основе поликристаллов кубического нитрида бора (эльбора).
Так как алмазы имеют очень малые размеры, то их крепление осуществляется пайкой, зачеканкой или механическим путем. Крепление алмаза пайкой осуществляется либо непосредственно в державку (рис.1, б), либо с применением промежуточных вставок (рис.1, в). В последнем варианте вставка прессуется и спекается вместе с алмазом методом порошковой металлургии. Механическое крепление алмаза показано на рис.1, г.
Геометрические параметры заточки алмазных резцов: γ= 0…-5°, α=8…12°, φ=15…45°. Вершина резца в плане выполняется со скруглением r=0,2…0,8 мм или с несколькими фасками (фасетками) (рис.1, д). В сечении, нормальном к режущей кромке, радиус скругления режущего клина достигает величины ρ<1мкм. Благодаря этому алмазное точение позволяет снизить шероховатость обработанной поверхности до Ra 0,08…0,32 мкм и повысить точность обработки до JT 5…7. При точении и растачивании цветных металлов, пластмасс и композиционных материалов стойкость алмазных резцов во много раз выше стойкости твердосплавных резцов. Алмазные резцы могут работать более 200.300 ч без подналадок и смены инструмента, что особенно важно для автоматизированного производства. При этом алмазы массой 0,5…0,6 карата допускают 6…10 переточек.
При точении деталей из закаленных углеродистых сталей, легированных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, а также высокопрочных чугунов применяются резцы, оснащенные поликристаллическими сверхтвердыми материалами (ПСТМ) из кубического нитрида бора. В настоящее время промышленностью освоен выпуск таких пластин трехгранной, круглой, квадратной и ромбической форм небольших размеров с диаметром вписанной окружности d = 4…12,7 мм, толщиной 3…5 мм (γ= 0, α=0…11°). Крепление таких пластин осуществляется прихватом сверху.
В последние годы стали применяться двухслойные пластины, которые представляют собой твердосплавную пластину с нанесенным слоем поликристаллов кубического нитрида бора на ее наружной поверхности или с напайками по ее уголкам (рис.1, е). Такие пластины имеют более крупные размеры и их можно крепить механическим путем в державках, применяемых для крепления твердосплавных пластин.