硬質(zhì)合金刀具跟著數(shù)控機(jī)床和加工中心等設(shè)備運(yùn)用日漸遍及，在航空航天、汽車、高速列車、風(fēng)電、電子、能源、模具等裝備制造業(yè)的開展推進(jìn)下，切削加工已邁入了一個(gè)以高速、和環(huán)保為標(biāo)志的高速加工開展的新時(shí)期—現(xiàn)代切削技能階段。

高速切削、干切削和硬切削作為當(dāng)前切削技能的重要開展趨向，其重要地位和人物日益凸顯。對(duì)這些先進(jìn)切削技能的運(yùn)用，不僅令加工功率成倍進(jìn)步，亦著實(shí)推進(jìn)了產(chǎn)品開發(fā)和工藝立異的進(jìn)程。例如，精細(xì)模具硬質(zhì)資料的型腔，選用高轉(zhuǎn)速、小進(jìn)給量和小吃深加工，既可取得很高的表面質(zhì)量，又能夠省卻磨削、EDM和手藝拋光或削減相應(yīng)工序的時(shí)間，然后縮短生產(chǎn)工藝流程，進(jìn)步生產(chǎn)率。

曩昔一些企業(yè)制造復(fù)雜模具時(shí)，基本上都需要3~4個(gè)月才能交付運(yùn)用，而現(xiàn)在選用高速切削加工後，半個(gè)月便可完成。據(jù)調(diào)查，一般的工模具，有60%的機(jī)加工量可用高速加工工藝來完成。

高速加工時(shí)，不光要求硬質(zhì)合金刀具可靠性高、切削性能好、能穩(wěn)定地?cái)嘈己途硇?、還要能達(dá)成，并能完成快換或自動(dòng)替換等。因此，對(duì)硬質(zhì)合金刀具材資料、刀具結(jié)構(gòu)、以及刀具的裝夾都提出了更高要求。

對(duì)硬質(zhì)合金刀具資料的要求：

高速加工對(duì)硬質(zhì)合金刀具杰出的要求是，既要有高的硬度和高溫硬度，又要有足夠的斷裂耐性。為此，須選用細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、聚晶金剛石(PCD)和聚晶立方氮化硼(PCBN)等刀具資料—它們各有特點(diǎn)，適應(yīng)的工件資料和切削速度范圍也都不同。例如，高速加工鋁、鎂、銅等有色金屬件，首要選用PCD和CVD金剛石膜涂層刀具。高速加工鑄件、淬硬鋼(50~67HRC)和冷硬鑄鐵首要用淘瓷刀具和PCBN刀具。

1.硬質(zhì)合金刀具材已邁入細(xì)晶粒超細(xì)晶粒階段

涂層硬質(zhì)合金刀具(如TiN、TiC、TiCN、TiAlN等)雖其加工工件資料范圍廣，但抗癢化溫度一般不高，所以通常只宜在400-500m/min的切削速度范圍內(nèi)加工鋼鐵件。對(duì)於Inconel718高溫鎳基合金可運(yùn)用陶瓷和PCBN刀具。據(jù)報(bào)道，加拿大學(xué)者用SiC晶須增韌陶瓷銑削Inconel718合金，推薦蕞佳的切削條件為：切削速度700m/min，吃深為1-2mm，每齒進(jìn)給量為0.1-0.18mm/z。

目前，硬質(zhì)合金已進(jìn)入細(xì)晶粒(1-0.5μm)和超細(xì)晶粒(<0.5μm)的開展階段，曩昔細(xì)晶粒多用於K類(WC Co)硬質(zhì)合金，近幾年來P類(WC TiC Co)和M類(WC TiC TaC或NbC Co)硬質(zhì)合金也向晶粒細(xì)化方向開展。

以往，為進(jìn)步硬質(zhì)合金的耐性，通常是添加鈷(Co)的含量，由此帶來的硬度下降如今可以經(jīng)過細(xì)化晶粒得到補(bǔ)償，并使硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度進(jìn)步到4.3GPa，已達(dá)到并超越普通高速鋼(HSS)的抗彎強(qiáng)度，改變了人們普遍認(rèn)為P類硬質(zhì)合金適於切鋼、而K類硬質(zhì)合金只適於加工鑄鐵和鋁等有色金屬的選材格式。

選用WC基的超細(xì)晶粒K類硬質(zhì)合金，相同可加工各種鋼料。細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是硬質(zhì)合金刀具刃口尖利，特別適於高速切削粘而韌的工件資料。以日本不二越公司開發(fā)的AQUA麻花鉆為例，其用細(xì)晶粒硬質(zhì)合金制造，并涂覆耐熱、耐沖突的潤(rùn)滑涂層，在高速濕式加工結(jié)構(gòu)鋼和合金鋼(SCM)時(shí)，切削速度200m/min，進(jìn)給速度1600mm/min，加工功率進(jìn)步了2.5倍，刀具壽數(shù)進(jìn)步2倍；干式鉆孔時(shí)，切削速度150m/min，進(jìn)給速度1200mm/min。

2.涂層提升到開發(fā)厚膜、復(fù)合和多元涂層的新階段

現(xiàn)如今，涂層已進(jìn)入到開發(fā)厚膜、復(fù)合和多元涂層的新階段，新開發(fā)的TiCN、TiAlN多元超薄、超多層涂層(有的超薄膜涂層數(shù)可多達(dá)2000層，每層厚約1nm)與TiC、TiN、Al2O3等涂層的復(fù)合，加上新式抗塑性變形的基體，在改進(jìn)涂層的耐性、涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度、進(jìn)步涂層的耐磨性方面有了重大進(jìn)展，進(jìn)步了硬質(zhì)合金刀具材的性能。

硬質(zhì)合金材涂層刀具已成為現(xiàn)代切削硬質(zhì)合金刀具的標(biāo)志，在刀具中的運(yùn)用份額達(dá)到60%。涂層硬質(zhì)合金刀具的產(chǎn)品現(xiàn)已出現(xiàn)品牌化、多樣化和通用化的趨向。例如，德國(guó)施耐爾(Schnell)公司用納米技能推出的一種超長(zhǎng)壽數(shù)LL涂層立銑刀，用其加工零件硬度超越70HRC淬硬模具鋼材時(shí)，硬質(zhì)合金刀具材壽數(shù)可延長(zhǎng)2-3倍。

特別值得強(qiáng)調(diào)的是，近幾年開展起來的在硬質(zhì)合金表面涂覆金剛石的技能，使硬質(zhì)合金刀具不僅在黑色金屬范疇，并且在有色金屬范疇中的切削功率取得了進(jìn)步。由此可知，硬質(zhì)合金今後仍將是制造高速加工刀具的首要基體資料。

加工（High Performance Machining，HPM）是在確保零件精度和質(zhì)量的前提下，通過對(duì)加工進(jìn)程的優(yōu)化和進(jìn)步單位時(shí)間資料切除量來進(jìn)步加工效率和設(shè)備使用率、下降生產(chǎn)成本的一種高功用加工技能。在某些程度上，可以以為加工涵蓋了高速加工。

在加工體系中，刀具是完結(jié)切削加工的東西，直觸摸摸工件并從工件上切去一部分資料，使工件得到契合技能要求的形狀、尺度精度和外表質(zhì)量。在整個(gè)加工進(jìn)程中，刀具直接與工件觸摸，會(huì)呈現(xiàn)嚴(yán)重的刀具磨損現(xiàn)象，因而刀具也是加工進(jìn)程中的一大消耗品。刀具技能的內(nèi)在包含刀具資料技能、刀具結(jié)構(gòu)規(guī)劃和成形技能、刀具外表涂層技能等，也包含了上述單項(xiàng)技能歸納交叉構(gòu)成的高速刀具技能、刀具可靠性技能、綠色刀具技能、智能刀具技能等。刀具作為機(jī)械制作工藝配備中重要的一類根底部件，其技能開展又構(gòu)成智能制作、精細(xì)與微納制作、仿生制作等根底機(jī)械制作技能，以及液密氣密、齒輪、軸承、模具等根底部件技能的支撐技能。

刀具在切削進(jìn)程中承受深重的負(fù)荷，包含高的機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力、沖擊和振蕩等，如此惡劣的工作條件對(duì)刀具功用提出了高要求。在現(xiàn)代切削加工中，率的尋求以及大量難加工資料的呈現(xiàn)，對(duì)刀具功用提出了進(jìn)一步的應(yīng)戰(zhàn)。因而，挑選刀具資料、規(guī)劃刀具結(jié)構(gòu)、開展刀具涂層和高功用刀具技能成為進(jìn)步切削加工水平的要害環(huán)節(jié)。

加工刀具

刀具資料

刀具資料對(duì)刀具壽數(shù)、加工效率和加工質(zhì)量等有著重要影響。目前，刀具資料首要有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬資料等。

高速鋼（HSS）是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的東西鋼，其熱處理工藝較為雜亂，有必要通過淬火、回火等一系列進(jìn)程。高速鋼合金元素含量較多，總量可達(dá)10%~25%。

按所含合金元素不同可分為：鎢系高速鋼、鎢鉬系高速鋼、高鉬系高速鋼、釩高速鋼和鈷高速鋼。含鈷高速鋼一般是在通用高速鋼的根底上參加5%~8% 鈷，可顯著進(jìn)步鋼的硬度、耐熱性和耐性。粉末冶金高速鋼安排均勻，晶粒細(xì)微，消除了熔鑄高速鋼難以避免的偏析，因而比相同成分的熔鑄高速鋼具有更高的耐性和耐磨性，一起還具有熱處理變形小、鍛軋功用和磨削功用良好等優(yōu)點(diǎn)。高速鋼資料首要用于制備各種成形拉刀（整體式、組合式）、高速滾刀、剃（插）齒刀、輪槽刀等，大量應(yīng)用在轎車、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電設(shè)備等制作職業(yè)，加工高強(qiáng)度、高硬度鑄鐵（鋼）合金。

陶瓷資料首要是離子鍵和共價(jià)鍵結(jié)合，其結(jié)合力是比較強(qiáng)的正負(fù)離子間的靜電引力或共用電子對(duì)，所以熔點(diǎn)高、硬度高，具有優(yōu)異的絕緣性和化學(xué)安穩(wěn)性。

按化學(xué)成分，淘瓷刀具資料可分為氧化物基陶瓷、碳化物基陶瓷、碳氮化物基陶瓷和硼化物基陶瓷。因?yàn)榫哂懈叩挠捕?、?qiáng)度與耐磨性，淘瓷刀具可用來加工淬火鋼、高強(qiáng)度鋼、不銹鋼以及各種合金鋼和碳鋼，還可以加工各種高硬度的合金鑄鐵?？墒翘源傻毒呔哂幸粋€(gè)共性，就是易崩刃，故而應(yīng)用規(guī)模比較局限。

聚晶金剛石（PCD）、聚晶立方氮化硼（PCBN）、立方氮化硼（CBN）、單晶金剛石等超硬資料具有極高的硬度和耐磨性、低摩擦系數(shù)、高彈性模量、高熱導(dǎo)、低熱膨脹系數(shù)，以及與非鐵金屬親和力小等優(yōu)點(diǎn)，已敏捷應(yīng)用于高硬度、高強(qiáng)度、難加工有色金屬（合金）及有色金屬- 非金屬復(fù)合資料零部件的高速、、干（濕）式機(jī)械切削加工職業(yè)中。

天然金剛石作為超精細(xì)加工刀具不行代替的資料，應(yīng)用于各種精細(xì)儀器透鏡、反射鏡、計(jì)算機(jī)磁盤等工件的精細(xì)（超精、納米級(jí)）車削加工。

PCD 刀具與天然金剛石刀具功用挨近，具有優(yōu)異的耐磨性，可用來加工有色金屬和非金屬資料，還可用來精加工難加工資料，如硬質(zhì)合金和歸呂合金。

立方氮化硼（CBN）是硬度僅次于金剛石的超硬資料。它不但具有金剛石的許多尤秀特性，而且有更高的熱安穩(wěn)性和對(duì)鐵族金屬及其合金的化學(xué)惰性，可用于加工金剛石刀具不能加工的黑色金屬及其合金資料。

刀具結(jié)構(gòu)規(guī)劃

刀具結(jié)構(gòu)包含刀具自身及各功用部件外部形狀、裝夾辦法、切削刃區(qū)幾許角度和截形。

刀具許規(guī)劃首要針對(duì)刀刃強(qiáng)度，刀具的容屑、斷屑，刀具可靠性、安全性等基本刀具幾許功用，也是刀具規(guī)劃的首要打破方向。

未來開展中，在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)了針對(duì)難加工資料的變螺旋角規(guī)劃、變齒距規(guī)劃以及可下降切削振蕩的消振棱規(guī)劃技能，而刃口鈍化處理技能和負(fù)倒棱規(guī)劃技能可顯著進(jìn)步刀刃強(qiáng)度，且隨著微納制作研討領(lǐng)域的打破逐步構(gòu)成產(chǎn)業(yè)化技能。

刀具物理規(guī)劃方面目前以刀具資料功用的改進(jìn)為主，并逐步開端朝著針對(duì)特定加工條件、工件資料進(jìn)行定制化規(guī)劃刀具物理功用的方向開展。

現(xiàn)代刀具技能的開展，應(yīng)一起滿足刀具功用和綠色、低耗的要求，刀具幾許規(guī)劃和物理規(guī)劃都趨于精細(xì)化、專用化、智能化、柔性化。在確保刀具功用的前提下，有利于完成刀具收回再使用的規(guī)劃與成形技能將受到重視。

刀具涂層

刀具外表涂層以增效和延壽為意圖，是將耐高溫、耐磨損的資料涂覆在刀具基體資料外表。涂層作為一個(gè)化學(xué)屏障和熱屏障，減少了刀具與工件間的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，然后減少了刀具的月牙槽磨損。涂層刀具具有外表硬度高、耐磨性好、化學(xué)功用安穩(wěn)、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導(dǎo)率低等特性。

目前，常用的刀具涂層辦法有化學(xué)氣相堆積法（CVD）、物理氣相堆積法（PVD）、等離子體化學(xué)氣相堆積法（PCVD）、熱噴涂法和離子束輔佐堆積法（IBAD），其間以PVD 和CVD 應(yīng)用為廣泛。

刀具的涂層技能目前現(xiàn)已成為進(jìn)步刀具功用的要害技能。在涂層工藝方面，CVD 仍然是可轉(zhuǎn)位刀片的首要涂層工藝，開發(fā)了中溫CVD、厚膜Al2O3 等新工藝，在基體資料改進(jìn)的根底上，使CVD 涂層刀具的耐磨性和耐性都得到進(jìn)步。CVD涂層技能的未來開展方向是高功用CVD 刀具涂層工藝技能及配備制作技能，包含制備厚膜α-Al2O3 的要害工藝技能、微粒潤(rùn)滑的Al2O3 膜的制備技能；防腐真空獲得體系及氣體輸入體系的研討開發(fā)；潔凈反應(yīng)源的研討及廢棄（氣）物后處理技能。PVD 同樣取得了重大進(jìn)展，開發(fā)了適應(yīng)高速切削、干切削、硬切削的耐熱性更好的涂層，如納米、多層結(jié)構(gòu)等，從早的TiN 涂層到TiCN、TiAlN、A l2O3、C r N、Z r N、C r A l N、T i S i N、TiAlSiN、AlCrSiN 等硬涂層及超硬涂層資料。PVD 涂層技能的未來開展方向是類金剛石涂層、CBN 涂層、大面積等離子涂層技能。等離子體化學(xué)氣相堆積法（PCVD）是將高頻微波導(dǎo)入含碳化物氣體發(fā)生高頻高能等離子，或許通過電極放電發(fā)生高能電子使氣體電離成為等離子體，由氣體中的活性碳原子或含碳基團(tuán)在合金的外表堆積的一種涂層制備辦法。等離子體對(duì)化學(xué)反應(yīng)有促進(jìn)作用，使等離子體化學(xué)氣相堆積法可以把堆積溫度降至600℃以下。在該溫度下，刀具基體與涂層資料之間不會(huì)發(fā)生擴(kuò)散、交換反應(yīng)或相變，刀具基體可以堅(jiān)持原有的強(qiáng)耐性。

刀具涂層技能向物理涂層附加大功率等離子體方向開展；功用薄膜向著多元、多層膜的方向開展；并研討集硬度、化學(xué)安穩(wěn)性、抗癢化性于一體且具有低內(nèi)應(yīng)力和高附著力的薄膜制備技能。圖5（a）為多層涂層，其內(nèi)層的TiCN 與基體有較強(qiáng)的結(jié)合力和強(qiáng)度，中心的Al2O3 作為一種有用的熱屏障可答應(yīng)有更高的切削速度，外層的TiCN 確保抗前刀面和后刀面磨損能力，外一薄層金黃色的TiN 使得簡(jiǎn)單區(qū)分刀片的磨損狀態(tài)；圖5（b）中納米涂層與傳統(tǒng)涂層相比，具有超硬度、超模量和高紅硬性效應(yīng)，而且顯微硬度可超過40GPa ；圖5（c）納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂層（nc-Ti1-xAlxN）/（α-Si3N4）在強(qiáng)等離子體作用下，納米TiAlN 晶體被鑲嵌在非晶態(tài)的Si3N4 體內(nèi)，當(dāng)TiAlN晶體尺度小于10nm 時(shí)，位錯(cuò)增殖源難于啟動(dòng)，而非晶態(tài)相又可阻止晶體位錯(cuò)的搬遷，即便在較高的應(yīng)力下，位錯(cuò)也不能穿越非晶態(tài)晶界。這種結(jié)構(gòu)薄膜的硬度可以到達(dá)50GPa 以上，并可堅(jiān)持相當(dāng)優(yōu)異的耐性，且當(dāng)溫度到達(dá)900~1100℃時(shí)，其顯微硬度仍可堅(jiān)持在30GPa 以上。

C

切削加工是包括機(jī)床、刀具、零件、夾具、工藝的多變量雜亂時(shí)變體系，切削參數(shù)對(duì)應(yīng)的切削狀況，以及獲取的加工作用遭到切削體系各個(gè)環(huán)節(jié)、眾多參數(shù)的影響，難以樹立標(biāo)準(zhǔn)一致的切削工藝體系模型來描繪和優(yōu)化工藝參數(shù)。作為刀具的首要供給方，刀具廠商往往選用折衷計(jì)劃，針對(duì)所供給的刀具和被加工目標(biāo)，為工藝人員引薦可用的切削參數(shù)或近似加工事例，不供給刀具壽數(shù)和加工作用猜測(cè)，多依靠實(shí)踐加工成果進(jìn)行粗略點(diǎn)評(píng)。

選用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行金屬切削加工，不只是航空航天制作業(yè)的首要金屬切削辦法，也在整個(gè)工業(yè)出產(chǎn)中占據(jù)干流。在數(shù)控切削辦法的革新中，出產(chǎn)質(zhì)量辦理也發(fā)生了很大的革新。傳統(tǒng)手工機(jī)床加工零件，獨(dú)自工序的加工質(zhì)量多依靠工人的技能，而在數(shù)控加工中，工藝人員不只需求負(fù)責(zé)工藝擬定，還要進(jìn)行數(shù)控加工程序編制、數(shù)控刀具挑選與工藝參數(shù)擬定。因而數(shù)控加工功率與加工質(zhì)量遭到數(shù)控刀具的影響顯著。

航空航天制作業(yè)的加工辦法以小批量、多種類混線加工為主，相關(guān)于大批量出產(chǎn)的轎車制作行業(yè)，在零件切削加工出產(chǎn)中，因?yàn)榱慵Y料的難加工和零件結(jié)構(gòu)的難加工特性，不只對(duì)高功用數(shù)控刀具有火急的需求，并且適宜的刀具辦理技能對(duì)數(shù)控出產(chǎn)質(zhì)量的進(jìn)步具有重要的含義和使用價(jià)值。

狹義上的刀具辦理技能只涉及刀具的物流辦理。在轎車發(fā)動(dòng)機(jī)等批量化出產(chǎn)中使用的刀具辦理技能不只包括刀具的物流辦理，還包括刀具定義、切削參數(shù)、切削數(shù)據(jù)、刀具調(diào)整與刀具修磨、CAM接口、刀具用量猜測(cè)等。經(jīng)過刀具辦理技能的使用，能夠把量產(chǎn)中的刀具獨(dú)立出來，由專業(yè)化的刀具辦理服務(wù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行辦理，在出產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)完成刀具配送，下降出產(chǎn)本錢。針對(duì)航空航天制作業(yè)的特殊出產(chǎn)辦法，這種刀具辦理技能存在許多問題?，F(xiàn)在的航空航天企業(yè)都建有較為完善的CAPP、ERP和PDM等信息辦理體系，刀具相關(guān)的物流辦理功用現(xiàn)已具備?？墒堑毒呔哂衅涮厥庑裕诠に嚁M定實(shí)施中，不只需求知道刀具的形狀、尺寸，還要知道刀具適宜加工的資料和切削參數(shù)的挑選。

切削數(shù)據(jù)庫首要是為工藝人員擬定具體工藝計(jì)劃時(shí)，供給機(jī)床、刀具挑選計(jì)劃和優(yōu)化可行的加工參數(shù)。因?yàn)槲⒓?xì)銑削工藝體系涉及到機(jī)床、刀具、工件、工裝夾具、光滑冷卻等加工的各個(gè)環(huán)節(jié)，一起因?yàn)榧庸みM(jìn)程的動(dòng)態(tài)時(shí)變特性，蕞優(yōu)工藝參數(shù)往往不易確定。這也是現(xiàn)有金屬切削數(shù)據(jù)庫難以實(shí)用化的首要要素。

針對(duì)航空航天制作業(yè)的特殊性，高功用數(shù)控刀具的辦理技能應(yīng)包括刀具功用點(diǎn)評(píng)、刀具現(xiàn)場(chǎng)使用、刀具物流。

刀具功用點(diǎn)評(píng)辦法

隨著航空結(jié)構(gòu)件雜亂程度的不斷進(jìn)步，包括的難加工特征結(jié)構(gòu)越來越多，以往經(jīng)過根底切削實(shí)驗(yàn)來選取的刀具在針對(duì)不同結(jié)構(gòu)特征時(shí)往往表現(xiàn)出顯著的功用差異。也就是說，同一種刀具在切削加工不同的結(jié)構(gòu)特征時(shí)，往往會(huì)體現(xiàn)出較大差異的切削功用。

為了合理點(diǎn)評(píng)航空鈦合金結(jié)構(gòu)件銑削刀具的功用，和尋求適宜航空鈦合金結(jié)構(gòu)件的銑削刀具，有必要在了解和了解航空鈦合金雜亂結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)特色的根底上對(duì)其切削刀具功用進(jìn)行評(píng)判。

為進(jìn)行鈦合金銑削刀具的優(yōu)選和切削參數(shù)優(yōu)化，規(guī)劃了多種結(jié)構(gòu)的鈦合金測(cè)試件。圖1是參閱機(jī)床功用測(cè)試S形件規(guī)劃的一種基準(zhǔn)樣件，經(jīng)過定義一致的切削軌跡，不只能夠比照刀具的切削功用，還能進(jìn)行機(jī)床功用的測(cè)試，為切削參數(shù)的個(gè)性化點(diǎn)評(píng)供給了一種參閱辦法。

圖1 銑削刀具基準(zhǔn)測(cè)試件

如以刀具壽數(shù)、金屬切除率作為粗加工點(diǎn)評(píng)指標(biāo)，構(gòu)建刀具功用綜合評(píng)判模型，經(jīng)過實(shí)踐切削實(shí)驗(yàn)，比照評(píng)測(cè)了WSM35、WSM35S、WSP45和WSP45S 4種PVD氧化鋁涂層的銑刀，依據(jù)加工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的含糊隸屬度評(píng)測(cè)，切削S形區(qū)域時(shí)的功用依次為WSM35S、WSP45、WSP45S、WSM35；而切削不和槽腔時(shí)的功用依次為WSM35S、WSM35、WSP45、WSP45S。

選用基準(zhǔn)件進(jìn)行刀具功用點(diǎn)評(píng)，多項(xiàng)比照實(shí)驗(yàn)表明，可認(rèn)為工藝擬定供給更合理的切削參數(shù)。

刀具現(xiàn)場(chǎng)使用

刀具現(xiàn)場(chǎng)使用是指從工藝規(guī)劃開始的刀具選型、切削參數(shù)、壽數(shù)猜測(cè)、磨損辦理、刀具調(diào)整和刀具替換等環(huán)節(jié)。

刀具選型的基本流程是依據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)、資料，經(jīng)過刀具樣本，獲取相關(guān)的刀具、刀柄、以及引薦切削參數(shù)。刀具選型的好壞對(duì)加工質(zhì)量、加工功率和加工本錢具有決定性影響，一起也會(huì)影響數(shù)控加工程序的編制。尤其是航空航天工業(yè)中常用的鈦合金、高溫合金等難加工資料，對(duì)刀具資料、刀片槽型以及切削參數(shù)較為靈敏，任何過錯(cuò)的搭配都會(huì)導(dǎo)致刀具磨損加重或者功率下降。因?yàn)榈毒哌x型多依靠于“知識(shí)”，瓦兒特早供給了TEC-CCS刀具辦理輔助軟件為用戶供給整體銑刀、孔加工的刀具主張；肯納金屬（肯納金屬關(guān)方網(wǎng)站，肯納金屬產(chǎn)品一覽）也推出了NOVOTM刀具辦理軟件，使用多種參數(shù)束縛的辦法為用戶供給刀具主張。上述軟件還能供給切削力和切削扭矩、功率的計(jì)算功用。

充分發(fā)揮高功用切削刀具的功用，不只需求依據(jù)加工目標(biāo)挑選適宜的刀具，并且需求在工藝編制進(jìn)程中為刀具配置合理的切削參數(shù)。因?yàn)榱慵跈C(jī)床上的切削加工是一個(gè)多變量雜亂時(shí)變進(jìn)程，必須要依據(jù)機(jī)床狀況、零件裝夾辦法、加工余量多少對(duì)刀具主張的切削參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

因?yàn)殁伜辖鸷透邷睾辖鹨子诩庸び不?，?yīng)選用適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給量和切削深度，以堅(jiān)持切削在硬化層之下進(jìn)行。在使用淘瓷刀具切削高溫合金中，在車削時(shí)切削速度一般需求超過80m/min才能充分使用陶瓷和高溫合金的硬度差進(jìn)行切削；而在銑削中，切削線速度需求超過600m/min才能達(dá)到相似的作用；一起因?yàn)樘源傻毒叩拇嘈?，使用冷卻液或者微量光滑時(shí)，會(huì)因液體在刀具表面微裂紋中的脹大加重裂紋擴(kuò)張速度，加快刀具破損，應(yīng)盡量選用風(fēng)冷或者干切削辦法。

在實(shí)踐加工進(jìn)程中，刀具切削作用的反應(yīng)是刀具、切削參數(shù)改善以及刀具本錢操控的重要依據(jù)。現(xiàn)有的車間出產(chǎn)辦理體系中，關(guān)于實(shí)踐刀具切削壽數(shù)、加工進(jìn)程動(dòng)態(tài)多為現(xiàn)場(chǎng)操作人員的口頭報(bào)告，假如進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算又會(huì)形成現(xiàn)場(chǎng)辦理工作量激增。怎么在出產(chǎn)中、及時(shí)、獲取相關(guān)刀具使用作用的數(shù)據(jù)，仍有待進(jìn)一步討論。

依據(jù)國(guó)內(nèi)航空航天制作業(yè)對(duì)數(shù)控切削零件質(zhì)量問題的調(diào)查，大都質(zhì)量問題是因?yàn)楹?jiǎn)略過錯(cuò)導(dǎo)致。如數(shù)控機(jī)床在加工大型零件的進(jìn)程中，因?yàn)榍邢饕簢娮?、現(xiàn)場(chǎng)噪聲等要素，操作人員忽略導(dǎo)致過錯(cuò)的刀具調(diào)用、刀具長(zhǎng)度過錯(cuò)、刀具過度磨損等問題尤為常見。使用技能手段進(jìn)行此類防錯(cuò)處理具有較好的作用，如在車間樹立刀具配送體系，依據(jù)每臺(tái)機(jī)床當(dāng)天使命，供給刀具清單，由專門人員在刀具預(yù)調(diào)儀上進(jìn)行刀具丈量承認(rèn)后，配送至對(duì)應(yīng)機(jī)床刀庫，在程序中依照估計(jì)的刀具壽數(shù)進(jìn)行換刀提示。

刀具辦理體系

高功用切削刀具的首要目標(biāo)是在粗加工階段進(jìn)步金屬切除率，在精加工階段進(jìn)步表面質(zhì)量。在批量出產(chǎn)中，因?yàn)闄C(jī)床-工件的組合、出產(chǎn)率相對(duì)固定，刀具種類和耗費(fèi)數(shù)量易于計(jì)算，適宜于刀具辦理。但在航空航天制作業(yè)，小批量、多種類的混線出產(chǎn)，刀具種類和耗費(fèi)數(shù)量不易準(zhǔn)確計(jì)算，關(guān)于刀具辦理體系的使用具有較大難度。

刀具辦理體系不只要面向制作車間的物流辦理、刀具裝置調(diào)整、機(jī)床刀具配置等進(jìn)程進(jìn)行刀具相關(guān)數(shù)據(jù)辦理，一起還要在工藝編制進(jìn)程中供給刀具幾許數(shù)據(jù)、切削參數(shù)，以及在出產(chǎn)計(jì)劃編制進(jìn)程中的機(jī)床-工件-夾具-刀具匹配，并能進(jìn)行作用猜測(cè)。圖2是TDM刀具辦理體系的數(shù)據(jù)接口環(huán)境示意圖。

一、鉆孔與擴(kuò)孔

1. 鉆孔

鉆孔是在實(shí)心資料上加工孔的地一道工序，鉆孔直徑一般小于 80mm 。鉆孔加工有兩種辦法：一種是鉆頭旋轉(zhuǎn)；另一種是工件旋轉(zhuǎn)。上述兩種鉆孔辦法發(fā)作的差錯(cuò)是不相同的，在鉆頭旋轉(zhuǎn)的鉆孔辦法中，因?yàn)榍邢魅胁粚?duì)稱和鉆頭剛性不足而使鉆頭引偏時(shí)，被加工孔的中心線會(huì)發(fā)作偏斜或不直，但孔徑根本不變；而在工件旋轉(zhuǎn)的鉆孔辦法中則相反，鉆頭引偏會(huì)引起孔徑改變，而孔中心線仍然是直的。

常用的鉆孔刀具有：麻花鉆、中心鉆、深孔鉆等，其中常用的是麻花鉆，其直徑規(guī)格為 Φ0.1-80mm。

因?yàn)闃?gòu)造上的約束，鉆頭的曲折剛度和扭轉(zhuǎn)剛度均較低，加之定心性不好，鉆孔加工的精度較低，一般只能到達(dá) IT13～I(xiàn)T11；外表粗糙度也較大，

Ra

一般為 50~12.5μm；但鉆孔的金屬切除率大，切削功率高。鉆孔首要用于加工質(zhì)量要求不高的孔，例如螺栓孔、螺紋底孔、油孔等。對(duì)于加工精度和外表質(zhì)量要求較高的孔，則應(yīng)在后續(xù)加工中經(jīng)過擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔或磨孔來到達(dá)。

2. 擴(kuò)孔

擴(kuò)孔是用擴(kuò)孔鉆對(duì)已經(jīng)鉆出、鑄出或鍛出的孔作進(jìn)一步加工，以擴(kuò)大孔徑并進(jìn)步孔的加工質(zhì)量，擴(kuò)孔加工既能夠作為精加工孔前的預(yù)加工，也能夠作為要求不高的孔的終究加工。擴(kuò)孔鉆與麻花鉆類似，但刀齒數(shù)較多，沒有橫刃。

與鉆孔比較，擴(kuò)孔具有下列特色：（1）擴(kuò)孔鉆齒數(shù)多（3~8個(gè)齒）、導(dǎo)向性好，切削比較穩(wěn)定；（2）擴(kuò)孔鉆沒有橫刃，切削條件好；（3）加工余量較小，容屑槽能夠做得淺些，鉆芯能夠做得粗些，刀體強(qiáng)度和剛性較好。擴(kuò)孔加工的精度一般為

IT11~IT10

級(jí)，外表粗糙度Ra為12.5~6.3μm。擴(kuò)孔常用于加工直徑小于

的孔。在鉆直徑較大的孔時(shí)（D ≥30mm ），常先用小鉆頭（直徑為孔徑的 0.5~0.7 倍）預(yù)鉆孔，然后再用相應(yīng)尺度的擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，這樣能夠進(jìn)步孔的加工質(zhì)量和出產(chǎn)功率。

擴(kuò)孔除了能夠加工圓柱孔之外，還能夠用各種特殊形狀的擴(kuò)孔鉆（亦稱锪鉆）來加工各種沉頭座孔和锪平端面示。锪鉆的前端常帶有導(dǎo)向柱，用已加工孔導(dǎo)向。

二、鉸孔

鉸孔是孔的精加工辦法之一，在出產(chǎn)中運(yùn)用很廣。對(duì)于較小的孔，相對(duì)于內(nèi)圓磨削及精鏜而言，鉸孔是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的加工辦法。

1. 鉸刀

鉸刀一般分為手用鉸刀及機(jī)用鉸刀兩種。手用鉸刀柄部為直柄，作業(yè)部分較長(zhǎng)，導(dǎo)向作用較好，手用鉸刀有整體式和外徑可調(diào)整式兩種結(jié)構(gòu)。機(jī)用鉸刀有帶柄的和套式的兩種結(jié)構(gòu)。鉸刀不僅可加工圓形孔，也可用錐度鉸刀加工錐孔。

2. 鉸孔工藝及其運(yùn)用

鉸孔余量對(duì)鉸孔質(zhì)量的影響很大，余量太大，鉸刀的負(fù)荷大，切削刃很快被磨鈍，不易取得光潔的加工外表，尺度公役也不易確保；余量太小，不能去掉上工序留下的刀痕，天然也就沒有改進(jìn)孔加工質(zhì)量的作用。一般粗鉸余量取為0.35~0.15mm，精鉸取為

01.5~0.05mm。

為防止發(fā)作積屑瘤，鉸孔一般選用較低的切削速度（高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時(shí)，v ＜8m/min）進(jìn)行加工。進(jìn)給量的取值與被加工孔徑有關(guān)，孔徑越大，進(jìn)給量取值越大，高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時(shí)進(jìn)給量常取為

0.3~1mm/r。

鉸孔時(shí)必須用恰當(dāng)?shù)那邢饕哼M(jìn)行冷卻、光滑和清洗，以防止發(fā)作積屑瘤并及時(shí)鏟除切屑。與磨孔和鏜孔比較，鉸孔出產(chǎn)率高，容易確保孔的精度；但鉸孔不能校對(duì)孔軸線的方位差錯(cuò)，孔的方位精度應(yīng)由前工序確保。鉸孔不宜加工階梯孔和盲孔。

鉸孔尺度精度一般為 IT9～I(xiàn)T7級(jí)，外表粗糙度Ra一般為

3.2~0.8

μm。對(duì)于中等尺度、精度要求較高的孔（例如IT7級(jí)精度孔），鉆—擴(kuò)—鉸工藝是出產(chǎn)中常用的典型加工計(jì)劃。

三、鏜孔

鏜孔是在預(yù)制孔上用切削刀具使之?dāng)U大的一種加工辦法，鏜孔作業(yè)既能夠在鏜床上進(jìn)行，也能夠在車床上進(jìn)行。

1. 鏜孔辦法

鏜孔有三種不同的加工辦法。

（1）工件旋轉(zhuǎn)，刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 在車床上鏜孔大都屬于這種鏜孔辦法。工藝特色是：加工后孔的軸心線與工件的反轉(zhuǎn)軸線一致，孔的圓度首要取決于機(jī)床主軸的反轉(zhuǎn)精度，孔的軸向幾許形狀差錯(cuò)首要取決于刀具進(jìn)給方向相對(duì)于工件反轉(zhuǎn)軸線的方位精度。這種鏜孔辦法適于加工與外圓外表有同軸度要求的孔。

（2）刀具旋轉(zhuǎn)，工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 鏜床主軸帶動(dòng)鏜刀旋轉(zhuǎn)，作業(yè)臺(tái)帶動(dòng)工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

（3）刀具旋轉(zhuǎn)并作進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 選用這種鏜孔辦法鏜孔，鏜桿的懸伸長(zhǎng)度是改變的，鏜桿的受力 變形也是改變的，靠近主軸箱處的孔徑大，遠(yuǎn)離主軸箱處的孔徑小，構(gòu)成錐孔。此外，鏜桿懸伸長(zhǎng)度增大，主軸因自重引起的曲折變形也增大，被加工孔軸線將發(fā)作相應(yīng)的曲折。這種鏜孔辦法只適于加工較短的孔。

2. 金剛鏜

與一般鏜孔比較，金剛鏜的特色是背吃刀量小，進(jìn)給量小，切削速度高，它能夠取得很高的加工精度（IT7～I(xiàn)T6）和很光潔的外表（Ra為

0.4~0.05

μm）。金剛鏜初用金剛石鏜刀加工，現(xiàn)在普遍選用硬質(zhì)合金、CBN和人造金剛石刀具加工。首要用于加工有色金屬工件，也可用于加工鑄鐵件和鋼件。

金剛鏜常用的切削用量為：背吃刀量預(yù)鏜為 0.2~0.6mm，終鏜為0.1mm ；進(jìn)給量為

0.01~0.14mm/r

；切削速度加工鑄鐵時(shí)為100~250m/min ，加工鋼時(shí)為150~300m/min ，加工有色金屬時(shí)為

300~2000m/min。

為了確保金剛鏜能到達(dá)較高的加工精度和外表質(zhì)量，所用機(jī)床（金剛鏜床）須具有較高的幾許精度和剛度，機(jī)床主軸支承常用精細(xì)的角觸摸球軸承或靜壓滑動(dòng)軸承，高速旋轉(zhuǎn)零件須經(jīng)經(jīng)確平衡；此外，進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)必須十分平穩(wěn)，確保作業(yè)臺(tái)能做平穩(wěn)低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

金剛鏜的加工質(zhì)量好，出產(chǎn)功率高，在大批大量出產(chǎn)中被廣泛用于精細(xì)孔的終究加工，如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔、活塞銷孔、機(jī)床主軸箱上的主軸孔等。但須引起留意的是：用金剛鏜加工黑色金屬制品時(shí)，只能運(yùn)用硬質(zhì)合金和CBN制造的鏜刀，不能運(yùn)用金剛石制造的鏜刀，因金剛石中的碳原子與鐵族元素的親和力大，刀具壽數(shù)低。

3. 鏜刀

鏜刀可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。