干切削技術(shù)是一項龐大的系統(tǒng)工程业踢，需要從刀具技術(shù)根竿、機床結(jié)構(gòu)和工藝過程等各方面采取一系列的措施歇肖。本文將重點介紹干切削的刀具技術(shù)夜川。設(shè)計干式切削刀具時，不僅要選擇適用的刀具材料和采用的涂層役寡，而且應(yīng)當(dāng)綜合考慮刀具材料麻百、刀具涂層和刀具幾何形狀之間的相互兼顧和優(yōu)化。不同的切削加工方式對刀具設(shè)計提出了不同要求超棚，干式切削刀具必須滿足以下條件：　　

　　(1)刀具材料應(yīng)具有良好的耐熱性和耐磨性拴猖；

　　(2)切屑與刀具之間的摩擦系數(shù)應(yīng)盡可能信蟀痢；

　　(3)刀具的槽型應(yīng)保證排屑流暢伐蔚、易于散熱;4)刀具應(yīng)具有較高的強度和抗沖擊韌性昨跺。下面分別從刀具材料、涂層和幾何形狀三個方面討論谁意。

　　1.采用新型的刀具材料

　　2.采用涂層技術(shù)

　　3.刀具幾何形狀設(shè)計

　　近十幾年发娶，高硬度材料的出現(xiàn)，為干式切削提供了可能料潘。干切削不僅要求刀具材料具有極高的紅硬性和熱韌性抽碌，而且還必須有良好的耐磨性、耐熱沖擊和抗粘結(jié)性决瞳。目前應(yīng)用于干式切削加工的刀具材料主要是:超細硬質(zhì)合金货徙、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金剛石等超硬度材料皮胡。圖1列出了幾種刀具材料的硬度與溫度的關(guān)系痴颊。超細硬質(zhì)合金可以提高普通硬質(zhì)合金的韌性，具有很好的耐磨性和耐高溫性屡贺，可制作大前角的深孔鉆頭和刀片祷舀，用于銑削和鉆削的干式加工。陶瓷刀具(Al203,Si3N4烹笔、金屬陶瓷(Cennet)等材料的硬度在高溫下也很少降低，即具有很好的紅硬性抛丽，因此很適合于一般目的的干切削而無須冷卻液[1131谤职。但是這類材料一般較脆，即熱韌性不好亿鲜，故不適用于進行斷續(xù)切削允蜈。也就是說，陶瓷刀具較適合用于進行干車削而不適用于干銑削竹肚。立方氮化硼(CBN)材料的硬度很高帆田，達HV3200～HV4000，僅次于金剛石勾勃，熱傳導(dǎo)率好般蚪，達1300W/MK，具有良好的高溫化學(xué)穩(wěn)定性区糟，在1200℃下熱穩(wěn)定性很好恶稼。采用CBN刀具加工鑄鐵，可大大提高切削速度潮兼，用于加工淬火鋼沪蜕，可以以車削代替磨削杠捂。聚晶金剛石(PCD)刀具硬度非常高，可達HV7000～HV8000泞首，熱導(dǎo)率可達2100 W/MK赋芥，線膨脹系數(shù)小。PCD刀具切削時產(chǎn)生的熱能可以很快從刀尖傳遞到刀體掖饲，從而減少刀具熱變形引起的加工誤差一膨。PCD刀具比較適用于干式加工銅、鋁及鋁合金工件凰慈。對刀具進行涂層處理汞幢，是提高刀具性能的重要途徑。

　　近十年來微谓，刀具涂層技術(shù)發(fā)展非常迅速森篷，涂層材料多達15種，有的刀具在刀體上的涂層多達13層豺型。涂層工藝也越來越成熟仲智，隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已解決了涂層與基體材料結(jié)合強度低的技術(shù)難題姻氨。涂層刀具分兩大類:一類是“硬”涂層刀具钓辆，如TiN,TIC和Al203等涂層刀具。這類刀具表面硬度高肴焊，耐磨性好前联。其中TIC涂層刀具抗后刀面磨損的能力特別強，而TiN涂層刀具則有較高的抗“月牙洼”磨損能力娶眷。另一類是“軟”涂層刀具橱孽，如:MOS2,W S等涂層刀具。這類涂層刀具也稱為“自潤滑刀具”逝声，它與工件材料的摩擦系數(shù)很低愁豆，只有0.01左右，能有效減少切削力和降低切削溫度呀胁。例如瑞士開發(fā)的“MOVIC”涂層絲錐招狈，刀具表面涂覆有一層MOS2。切削實驗表明:未涂層絲錐只能加工20個螺孔;用TiAlN涂層絲錐時可加工1000個螺孔殖吧，而MoS2涂層的絲錐可加工4000個螺孔类棍。高速鋼和硬質(zhì)合金經(jīng)過PVD涂層處理后，可以用于干切削纽债。原來只適用于進行鑄鐵干切削的CBN刀具雇蚁，在經(jīng)過涂層處理后也可用來加工鋼、鋁合金和其他超硬合金倚痰。

　　實際上讥高，涂層有類似于冷卻液的功能揣誓，它產(chǎn)生一層保護層，把刀具與切削熱隔離開來巾陕，使熱量很少傳到刀具讨跟，從而能在較長的時間內(nèi)保持刀尖的堅硬和鋒利。表面光滑的涂層還可以減少摩擦來降低切削熱鄙煤，保持刀具材料不受化學(xué)反應(yīng)的作用晾匠，因為在大多數(shù)高速干切削中，高溫對化學(xué)反應(yīng)有很大的催化作用梯刚。TiAlN涂層和Mo2軟涂層還可交替涂覆凉馆，形成一個多涂層刀具，既有硬度高亡资、耐磨性好的特性澜共，又有摩擦系數(shù)小、切屑易流出的優(yōu)點锥腻，有優(yōu)良的替代冷卻液的功能嗦董。在干切削技術(shù)中，刀具涂層發(fā)揮著非常重要的作用瘦黑。干切削刀具通常以月牙洼磨損為主要失效原因京革，這是因為加工中沒有切削液，刀具和切屑接觸區(qū)域的溫度升高所致趾倾。因此贪挽，通常應(yīng)使刀具有大的前角和刃傾角，但前角增大后绑功，刀刃強度會受影響盯糠，此時應(yīng)配以適宜的負倒棱或前刀面加強單元，這樣使刀尖和刃口會有足夠體積的材料和較合理的方式承受切削熱和切削力傅女，同時減輕了沖擊和月牙洼擴展對刀具的不利影響，使刀尖和刃口可在較長的切削時間里保持足夠的結(jié)構(gòu)強度叙杨。近幾年來原酷，國外開發(fā)了許多大前角車削刀片(如美國Carboloy公司推出的一種ME-13新型硬質(zhì)合金刀片上的前角達34°)和帶正前角的螺旋形刀刃銑削刀片(這種刀片沿切削刃幾乎有恒定不變的前角，背前角或側(cè)前角可由負變正或由小變大)疙鸟，旨在減少機床的驅(qū)動功率蔼俐，并通過減小切削力，降低切削溫度來滿足干切削時對刀具的要求树戴。日本三菱金屬公司開發(fā)出一種適用于干切削的“回轉(zhuǎn)型車刀”币席，該刀具采用圓形超硬刀片，刀片的支持部分裝有軸承万栅，在加工中刀片能自動回轉(zhuǎn)佑钾，使切削刃始終保持鋒利西疤，具有工效高、加工質(zhì)量好休溶、刀具壽命長等特點代赁。　　

　　還有一種熱管式刀具也可以獲得較理想的干切削效果兽掰。它們的結(jié)構(gòu)與普通車刀基本相同芭碍，所不同的是在刀桿體內(nèi)部制成了熱管。熱管內(nèi)的工作介質(zhì)一般為丙酮孽尽、乙醇和蒸溜水三種窖壕。熱管是一種高效的傳熱元件，它利用的是沸騰吸熱和冷凝放熱這兩個最強的傳熱機理杉女，熱管的熱導(dǎo)率是相當(dāng)?shù)你y瞻讽、銅棒的幾百倍。熱管刀具是一種自冷卻刀具宠纯，故無需再從外部澆注切削液卸夕，尤其適合于在數(shù)控機床、加工中心和自動生產(chǎn)線上應(yīng)用脏猴。

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