高速切削构蹬、干切削硬切削作為當前切削技術重要發(fā)展趨向论艰，其重要地位角色日益凸顯废筒。對這些先進切削技術應用焦忌，不僅令加工效率成倍提高，亦著實推動了產(chǎn)品開發(fā)工藝創(chuàng)新進程棉挤。例如绳粮，精密模具硬質(zhì)材料型腔，采用高轉(zhuǎn)速岳扒、小進給量小吃深加工需天，既可獲得很高表面質(zhì)量，又能夠省卻磨削掘叫、EDM手工拋光或減少相應工序時間猩禀，從而縮短生產(chǎn)工藝流程，提高生產(chǎn)率洒屡。

　　過去一些企業(yè)制作復雜模具時躯橡，基本上都需要3~4個月才能交付使用，而現(xiàn)采用高速切削加工後能说，半個月便可完成。據(jù)調(diào)查井辜，一般工模具绎谦，有60%機加工量可用高速加工工藝來實現(xiàn)。

　　高速加工時粥脚，不但要求刀具可靠性高窃肠、切削性能好、能穩(wěn)定地斷屑卷屑刷允、還要能達成高精度冤留，并能實現(xiàn)快換或自動更換等。因此树灶，對刀具材料纤怒、刀具結(jié)構(gòu)、以及刀具裝夾都提出了更高要求天通。

對刀具材料要求

　　高速加工刀具最突出要求泊窘，既要有高硬度高溫硬度，又要有足夠斷裂韌性像寒。為此烘豹，須選用細晶粒硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金会贝、陶瓷苞誊、聚晶金剛石（PCD）聚晶立方氮化硼（PCBN）等刀具材料—它們各有特點誊殊，適應工件材料切削速度范圍也都不同。例如盘贤，高速加工鋁鱼练、鎂、銅等有色金屬件蹄警，主要采用PCDCVD金剛石膜涂層刀具伟铸。高速加工鑄件、淬硬鋼（50~67HRC）冷硬鑄鐵主要用陶瓷刀具PCBN刀具覆首。

　　上海大眾汽車有限公司采用Seco刀具(上海)公司生產(chǎn)立方氮化硼CBN300刀片面銑刀厘沉，柔性生產(chǎn)線上高速銑削發(fā)動機缸體平面(鑄件)，切削速度高達1600m/min亦蟋，進給速度5000mm/min护丢。用PCD刀具加工鋁合金切削速度一般為3000-4000m/min，最高更可達7500m/min纲盟。而用陶瓷PCBN刀具加工淬硬鋼冷硬鑄鐵時切削速度已達200m/min砂沛。

　　1. 硬質(zhì)合金已邁入細晶粒超細晶粒階段

　　涂層硬質(zhì)合金刀具（如TiN、TiC曙求、TiCN碍庵、TiAlN等）雖其加工工件材料范圍廣，但抗氧化溫度一般不高悟狱，所以通常只宜400-500m/min切削速度范圍內(nèi)加工鋼鐵件静浴。對於Inconel 718高溫鎳基合金可使用陶瓷PCBN刀具。據(jù)報道挤渐，加拿大學者用SiC晶須增韌陶瓷銑削Inconel 718合金苹享，推薦最佳切削條件為：切削速度700m/min，吃深為1-2mm浴麻，每齒進給量為0.1-0.18mm/z得问。

　　目前，硬質(zhì)合金已進入細晶粒(1-0.5μm)超細晶粒(<0.5μm)發(fā)展階段软免，過去細晶粒多用於K類(WC+Co)硬質(zhì)合金宫纬，近幾年來P類(WC+TiC+Co)M類(WC+TiC+TaC或NbC+Co)硬質(zhì)合金也向晶粒細化方向發(fā)展。

　　以往膏萧，為提高硬質(zhì)合金韌性哪怔，通常增加鈷(Co)含量，由此帶來硬度降低如今可以通過細化晶粒得到補償赵溢，并使硬質(zhì)合金抗彎強度提高到4.3GPa夷硅，已達到并超過普通高速鋼(HSS)抗彎強度，改變了人們普遍認為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鋁等有色金屬選材格局氢滋。

　　采用WC基超細晶粒K類硬質(zhì)合金谦牛，同樣可加工各種鋼料。細晶粒硬質(zhì)合金另一個優(yōu)點刀具刃口鋒利价忙，尤其適於高速切削粘而韌工件材料住建。以日本不二越公司開發(fā)AQUA麻花鉆為例，其用細晶粒硬質(zhì)合金制造皮围，并涂覆耐熱逆辐、耐摩擦潤滑涂層，高速濕式加工結(jié)構(gòu)鋼合金鋼（SCM）時捏裂，切削速度200m/min唧尊，進給速度1600mm/min，加工效率提高了2.5倍吩屹，刀具壽命提高2倍跪另；干式鉆孔時，切削速度150m/min煤搜，進給速度1200mm/min免绿。

　　2. 涂層提升到開發(fā)厚膜、復合多元涂層新階段

　　現(xiàn)如今擦盾，涂層已進入到開發(fā)厚膜嘲驾、復合多元涂層新階段，新開發(fā)TiCN迹卢、TiAlN多元超薄辽故、超多層涂層(有超薄膜涂層數(shù)可多達2000層，每層厚約1nm)與TiC婶希、TiN榕暇、Al2O3等涂層復合蓬衡，加上新型抗塑性變形基體喻杈，改善涂層韌性、涂層與基體結(jié)合強度狰晚、提高涂層耐磨性方面有了重大進展筒饰，全面提高了硬質(zhì)合金性能。

　　涂層刀具已成為現(xiàn)代切削刀具標志乒萝，刀具使用比例達到60%捶益。涂層硬質(zhì)合金刀具產(chǎn)品現(xiàn)已呈現(xiàn)品牌化、多樣化通用化趨向想预。例如锌拾，德國施耐爾（Schnell）公司用納米技術推出一種超長壽命LL涂層立銑刀，用其加工零件硬度超過70HRC淬硬模具鋼材時，刀具壽命可延長2-3倍肴摊。

　　瑞典Sandvik公司新推出3種涂層刀片（GC4225姆已、GC4240、GC1030）具有較廣通用性碉晾，GC4225（突破一號）作為GC4025（P25）牌號升級產(chǎn)品急响，用其加工汽車曲軸鋼鍛件時，相同切削條件下刀具壽命為每個切削刃可加工41個零件陋窗，而GC4025每個切削刃能加工零件數(shù)目為14個嘱悄。

　　山高（Seco）Jabro全新推出整體硬質(zhì)合金通用加工銑刀Solid2 系列刀具不僅采用了新材質(zhì)，更導入新涂層实愚，可適用加工溫度由普通刀具800攝氏度提高到了現(xiàn)有1100攝氏度兼呵，顯著提高了加工效率刀具壽命。同時爆侣，Solid2 系列均采用了刃口鈍化處理徑向全周鏟背處理技術萍程，使得刀具涂層與材質(zhì)結(jié)合更加完美，刀具可重磨次數(shù)也大幅提高兔仰。

　　美國Kennametal公司推出H7刀片系TiAlN涂層茫负，專為高速銑削合金鋼、高合金鋼不銹鋼而設計乎赴。而德國Guhring公司推出商品名為“Fire”孔加工刀具涂層忍法，則一種通用性復合涂層—融匯有TiN、TiCNTiAlN三種涂層榕吼，兼具這三種涂層材料優(yōu)點饿序，既適用於干切削硬切削，也適合普通切削羹蚣。

　　特別值得強調(diào)原探，近幾年發(fā)展起來硬質(zhì)合金表面涂覆金剛石技術，使硬質(zhì)合金不僅黑色金屬領域忘当，而且有色金屬領域切削效率獲得了全面提高芯妇。由此可知，硬質(zhì)合金今後仍將制作高速加工刀具主要基體材料圈蛹。

　　目前肃刁，美國、瑞典日本都相繼推出了金剛石涂層絲錐奇茫、鉆頭孙泵、立銑刀帶斷屑槽可轉(zhuǎn)位刀片（如Sandvik公司CD1810美國Kennametal公司KCD25牌號）等產(chǎn)品，用於有色金屬非金屬材料高速精密加工上绅。而另一種適於加工鋼鐵材料CBN涂層也已開發(fā)成功崇审，并正走向工業(yè)試用階段靠鸦。

對刀具幾何參數(shù)斷屑槽要求

　　1. 幾何參數(shù)

　　高速切削干切削時，刀具主要失效原因月牙洼磨損刀尖處熱磨損任汪。這由於刀具與切屑儡特、以及刀具與工件接觸區(qū)界面上溫度較高所引起。因此催舅，高速加工比普通切削加工時刀具前角要取得稍大一些疏唾，以降低切削區(qū)溫度，并刃口上作出負倒棱函似。

　　為防止刀尖處熱磨損槐脏，主副切削刃連接處應采用修圓刀尖或倒角刀尖，以增大刀尖角撇寞，加大刀尖附近刃區(qū)切削刃長度刀頭材料體積顿天，以提高刀具剛性減少切削刃破損概率。

　　美國Carboloy公司推出一種適於干切削用ME-13新型硬質(zhì)合金刀片蔑担，其具有大前角（達34°）牌废、加強刃并有一個帶筋前刀面，顯著減少了切屑與刀片前刀面之間接觸面積啤握，使產(chǎn)生熱量被切屑帶走鸟缕。據(jù)稱，這種刀片工作時溫度比傳統(tǒng)刀片要低400℃排抬，能顯著減小切削力并使刀具壽命提高一倍以上懂从。該公司用大前角涂層硬質(zhì)合金齒冠立銑刀高速銑削硬度高達55HRC模具鋼時，切削速度120m/min蹲蒲，進給速度7.6m/min番甩，軸向吃深0.51mm，徑向吃深0.25mm牲羊，采用干式切削磅芬，刀具使用壽命則長達1.5h。

　　國外還開發(fā)了帶正前角螺旋形切削刃銑削刀片蛮血，使刀具有更合理幾何參數(shù)着癞，刀片沿切削刃幾乎有恒定不變前角，背前角或側(cè)前角可由負變正或由小變大却怪，切削更加輕快平穩(wěn)晚饰，使可轉(zhuǎn)位面銑刀倾伶、立銑刀槽銑刀切削性能提高到一個新水平殷感，刀具壽命可提高50%-250%，切削效率提高30%-40%感戴。

　　美國一家公司采用這種新型刀片制作立銑刀干銑削17-4PH不銹鋼周邊熏迷，切削用量為：銑削速度304m/min，進給速度1270mm/min，每齒進給量為0.14mm/z谐歪，20S去除余量36cm3敦间。

　　2. 斷屑槽型

　　為能穩(wěn)定地斷屑卷屑，刀片上須作出合適斷屑槽型束铭。目前廓块，可轉(zhuǎn)位刀片上三維曲面斷屑槽型設計制造技術已較為成熟，針對不同工件材料不同切削用量契沫，業(yè)已開發(fā)出相應通用斷屑槽型系列带猴。

　　如瑞典Sandvik公司推出R、MF等槽型系列（鋼材粗加工懈万、半精加工精加工相應采用PR拴清、PMPF槽型，切不銹鋼時用MR会通、MMMF槽型口予，切鑄件有色金屬用KR、KMKF槽型）涕侈，以及以色列Iscar公司以“霸王刀”為典型槽型設計都獨樹一幟沪停。

　　這些刀片上斷屑槽斷屑范圍寬，適應性好裳涛。它們都具有空間切削刃曲面前刀面阿魏，切削刃上法前角可調(diào)整為零度或負值，而工作前角為合適正值氛灸，所以切削力小耘泰，刃口強度高，抗高速時磨損能力強剑碌，預示著高速加工刀具刃形結(jié)構(gòu)發(fā)展方向嘀醋。

開發(fā)與采用新型刀具，以適應現(xiàn)代切削技術需求

　　近幾年來孟溯，工具行業(yè)為汽車摩托車讲侵、高速列車、航空航天模具等行業(yè)開發(fā)各種新型刀具呜款，具有高效或創(chuàng)新工藝特點耸壮，對推動這些行業(yè)加工技術進步起到了重要作用。

　　1. 應對用戶行業(yè)需求 各領先公司頻推新品

　　如德國Guhring公司推出加工鋁合金缸蓋用成套刀具(包括面銑刀剩症、導管孔閥門座復合鏜刀笑驶、階梯孔鏜刀、整體硬質(zhì)合金直槽鉆胞饭、階梯鉆嫌变、鍃鉆等)吨艇；日本東芝公司高效陶瓷銑刀、金剛石銑刀(銑削速度高達4000 m/min)及硬質(zhì)合金孔加工刀具腾啥；Sandvik公司推出CoroPak08.1新一代高效刀具（覆蓋了銑削东涡、車削鉆削等領域），如CoroMill 490高效方肩銑刀倘待，一次走刀即可生產(chǎn)出成品（最大吃深可達5.5mm）疮跑，也可用於輪廓加工刃邊切削，甚至用於槽銑凸舵。

　　還有Iscar公司新研發(fā)SUMO(束魔)全系列刀具產(chǎn)品祸挪，如用於模具加工而能替代高速鋼(HSS)立銑刀整體硬質(zhì)合金立銑刀變形金剛立銑刀、適於銑深腔（切深達8 mm）風火輪銑刀贞间，以及高進給率密齒型銑刀（用迷你型蝴蝶刀片）贿条、可高效銑削UPGRADE銑刀、能同時完成粗精加工波形刃立銑刀增热；日立公司新研發(fā)ASR多刃型高進給圓弧角銑刀整以，能對模具型腔進行小切深高進給加工，用Φ32mm-5刃圓弧角銑刀（使用JX1045超潤滑涂層刀片）銑削40CrMnMo7鋼材時嗤矾，切削用量為：銑削速度300m/min（轉(zhuǎn)速3000r/min）勒蜘，進給速度為過去2刃銑刀2.5倍，可達50m/min拒牡，每齒進給量3.3mm/z炊惊，切深0.3mm。

　　山高車削新材質(zhì)等級TP3500已於近日全新推出随去，這使得該公司用於ISO P應用領域（鋼件車削）DuratomicTM材質(zhì)等級系列進一步得到充實亮钩。TP3500良好韌性能滿足更多客戶需求，它提供韌性水平同樣也適於ISO M應用領域（不銹鋼車削）扔泵。

　　TP3500各種加工(從精加工到重載斷續(xù)切削)均能發(fā)揮出同樣高超性能巢驶。無論處理粗加工斷續(xù)車削、小零件車削還不銹鋼車削闭厕，即便惡劣工況个滓，新型Duratomic TP3500材質(zhì)等級高韌性都將確保加工高效率。TP3500可靠多吁、通用尼可，而且干、濕加工均可将鸵。因此勉盅，它采用混合生產(chǎn)時一個理想選擇。

　　值得一提咨堤，為滿足汽車制造業(yè)其它行業(yè)不斷增長需求菇篡，Kennametal集團旗下德國WIDIA公司開發(fā)出了一系列成套高效刀具。加工曲軸方面一喘，它擁有曲軸內(nèi)銑驱还、曲軸高速外銑、車拉凸克、車車拉等各種高效專用刀具议蟆。如采用多排車車拉刀具，可32秒加工出一根曲軸萎战，據(jù)稱世界上已有1800多個用戶使用WIDIA公司專用刀具進行曲軸生產(chǎn)咐容。

　　美國Kennametal公司近年來推出SPF鉆頭Harvi ⅡTM系列整體立銑刀，深受用戶青睞蚂维，前者適於加工航空航天工業(yè)碳纖維強化聚合物基復合材料（CFRP）戳粒，這種材料大量地使用機翼、機身侦广、尾翼恼芙、推進著陸等裝置。

　　SPF鉆頭鉆尖具有特殊幾何形狀成猴，使得鉆頭定心性好且令刃口十分鋒利龟冻，避免了鉆孔時產(chǎn)生分層纖維不能切斷現(xiàn)象；鉆頭基體材料為整體硬質(zhì)合金陶份，表面多層光滑CVD金剛石涂層陋抵，故其耐磨性高、排屑性能好武敦，鉆頭使用壽命可達普通PCD（聚晶金剛石）鉆2倍以上撼柳。

　　Harvi ⅡTM系列整體立銑刀加工不銹鋼及鈦合金、鎳基合金等耐加工材料專用刀具使义，其特點5刃辣沧、38°大螺旋角、帶刀尖圓角驼鳞、刃間非對稱設計哀铡、刃溝截面形狀為拋物線、采用AlTiN(MT) 涂層臼婆，因此能適應高效率加工抒痒。

　　與此同時，一些非常通用颁褂、經(jīng)濟且高效刀具也以其能夠為用戶帶來最大經(jīng)濟效益競爭優(yōu)勢故响，成為領先性廠商熱推新品。山高於今年10月全新推出Double Octomill雙八面刃平面銑刀便這樣一款產(chǎn)品颁独，它同時適用於粗彩届、精加工伪冰。

　　這款雙八面刃平面銑刀使用正前角刀片，刀片擁有16個切削刃樟蠕。刀片座采用創(chuàng)新設計HSS定位銷贮聂，無需對刀儀就能使刀盤跳動量處於很低水平，而且高硬度HSS定位銷(HRC 65)能確保刀片座具有極長使用壽命寨辩。大修光刃 (2mm)與極高精度結(jié)合新型刀片設計使得軸向跳動量可達到最佳狀態(tài)吓懈，故這種新型雙八面刃銑刀幫助用戶進一步縮短生產(chǎn)周期，并有效節(jié)約了成本靡狞。

　　Double Octomill雙八面刃銑刀硬鍍層(HV 700)并不僅僅體現(xiàn)出刀具高質(zhì)量拷拥，其還能起到保護刀具避免磨損作用，同時防止切屑焊到刀體上显瞒。該系列目前有三種不同齒距—正常齒距祸遮、疏齒密齒，可為不同機床材料提供最優(yōu)化生產(chǎn)率朦盲。針對不同齒距采用不同刀片鎖緊解決方案禀蜒，使加工操作更簡易且更具安全性。

　　2. 多功能刀具與特殊結(jié)構(gòu)刀具相繼面世

　　利用數(shù)控機床柔性多功能刀具發(fā)展組合加工當前切削加工一個顯著特點姚详。

　　日本三菱公司開發(fā)OCTACOT多功能銑刀可安裝八角形刀片或圓刀片槐猪，加工心上完成銑平面、溝槽腮稚、臺階许食、倒角、輪廓加工斜面等多種加工挽饺。

　　此外够菊，還可采用一些特殊結(jié)構(gòu)刀具，如熱管刀具帶高壓內(nèi)冷卻通道刀具等來降低切削區(qū)溫度恨溜，提高刀具使用壽命符衔。

　　熱管式車刀與熱管式面銑刀也別具特色，它們結(jié)構(gòu)與普通外圓車刀硬質(zhì)合金面銑刀基本相同糟袁，所不同車刀刀柄或銑刀單個刀齒內(nèi)部制成了熱管判族。

　　熱管刀具一種自冷卻刀具，它可大大降低切削溫度（熱管熱導率要比相當銀项戴、銅棒高幾百倍）形帮，提高冷卻效果，故無需再從外部澆注切削液周叮，尤其適於數(shù)控機床辩撑、加工心自動生產(chǎn)線上應用。

　　刀具冷卻通道設計也高速加工刀具結(jié)構(gòu)設計重要問題。因高速加工時會產(chǎn)生大量熱量合冀，而刀具材料耐熱性有限各薇，因此采用高壓冷卻液并通過刀具供液（油）通道輸送到切削區(qū)，冷卻潤滑刀具切削部位君躺，提高刀具壽命及其可靠性有效途徑峭判。近幾年來，帶內(nèi)冷卻供液(油)通道刀具已從深孔加工刀具擴展到普通淺孔鉆现熔、鉸刀立銑刀等產(chǎn)品上服骚。

　　例如滤躺，Seco刀具公司推出可更換硬質(zhì)合金頭部鉆頭（頭部有三種鉆型：P型牌號頭部適於切鋼展霸，K型適於切鑄鐵鋁件，M型適於加工高強度鋼耐腐蝕鋼）屠途。日本使用TiN涂層硬質(zhì)合金單刃鉸刀（切削速度高達150-400m/min）莺肌，它們都有內(nèi)冷卻供液孔，并且規(guī)格越來越小带诊。據(jù)報道辈喜，日本三菱公司采用特殊工藝制作帶油孔MZS硬質(zhì)合金小鉆頭，其直徑可小到3-4.5mm于箩，油孔直徑為0.4-0.6mm砖伴。即使切削條件很差切斷刀，目前也有采用這種冷卻方法判嘀。供液方式可通過機床主軸或刀夾來實現(xiàn)愧汽。

對刀具裝夾要求

　　高速加工條件下，刀具與機床聯(lián)接界面結(jié)構(gòu)非常重要侣夷，刀具裝夾要牢靠横朋，工具系統(tǒng)應有足夠整體剛性，切削頭須能快換百拓∏俣В回轉(zhuǎn)刀具裝夾結(jié)構(gòu)除應滿足一般切削要求之外（如力轉(zhuǎn)矩傳遞），還應具有高定位精度聯(lián)接剛性衙传，并盡量減小徑向尺寸質(zhì)量决帖。

　　因此，對直線運動刀具蓖捶，須使用杠桿式上壓式相結(jié)合高剛性夾緊機構(gòu)古瓤。對回轉(zhuǎn)帶柄刀具，不能采用彈簧夾頭螺釘?shù)葌鹘y(tǒng)刀具裝夾方法腺阳，須用高精度液壓夾頭（如德國開發(fā)1:10短錐空心錐柄自動快換夾頭）落君、熱縮夾頭、三棱靜壓夾頭亭引、內(nèi)裝動平衡機構(gòu)刀柄绎速、轉(zhuǎn)矩監(jiān)控夾頭等新品皮获。目前，各種夾頭已成為專業(yè)化工具廠生產(chǎn)高速切削刀具配套產(chǎn)品抠衬。

　　例如Sandvik公司CoroGrip夾頭裸岁、日本NT公司熱縮夾頭(適用轉(zhuǎn)速可達70000r/min)“零跳動夾頭”(刀具徑向圓跳動≤2?m)，以及CT?

　　V-G銑刀夾頭(最高轉(zhuǎn)速可達30000 r/min)等都與刀具配套供應锹肾。

　　為保證高速精密切削時加工精度可靠性郊啄，刀具裝夾到機床主軸上之前須先進行動平衡，以確保加工系統(tǒng)安全性奥泛。Epb公司推出了一種內(nèi)裝動平衡機構(gòu)工具系統(tǒng)刀柄寄菲，可通過轉(zhuǎn)動補償環(huán)移動內(nèi)部配重，補償?shù)毒卟黄胶饬砍婀a償環(huán)上刻度可指示調(diào)節(jié)量起胡。

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