我國已成為“世界工廠”纠惧，要在全球市場有效地競爭并保持盈利属百，機械制造業(yè)必須不斷努力降低加工成本茬末。而在機械制造中通過縮短加工周期或提高加工效率可以獲得對加工成本最有效的控制银亲。隨著現代數控技術的發(fā)展慢叨，雖然機械加工的效率越來越高，但是高速切削务蝠、硬態(tài)加工拍谐、高穩(wěn)定性加工以車代磨、干式切削等有別于傳統(tǒng)切削的新型切削方式隨之產生馏段，對數控刀具也提出了更高的要求轩拨。刀具材料主要指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的優(yōu)劣亭颈，直接影響著生產效率婚廷、加工質量和生產成本。而刀具的切削性能悠蹬，首先取決于切削部分的材料藏苫，其次是幾何形狀及刀具結構的選擇和設計是否合理。因此數控機床加工工件時跛拌，合理選用刀具材料不僅可以提高刀具切削加工的精度和效率信炬，而且也是對難加工材料進行切削加工的關鍵措施，可以說在影響金屬切削效率的諸多因素中却痴，刀具材料是主要因素起著決定性作用移蔼。

　　1 涂層刀具的特點

　　刀具涂層技術主要有2大類：化學氣相沉積(CVD)涂層技術，物理氣相沉積(PVD)涂層技術漩判。涂層刀具是隨刀具涂層技術發(fā)展而出現的一種新型刀具材料懊潜，是刀具發(fā)展中的一項重要突破，是解決刀具材料中硬度预隆、耐磨與強度、韌性之問矛盾的有效措施啸盲。涂層刀具是在一些韌性較好的硬質合金或高速鋼刀具基體上膳灶，涂覆一層耐磨性高的難熔化金屬化合物而獲得的。常用的涂層材料有TiC立由、TiN和Al2O3等轧钓。CVD涂層工藝溫度約1000℃，主要用于硬質合金刀具(刀片)的表面涂層锐膜；PVD涂層工藝溫度為500℃和500℃以下毕箍，主要用于高速鋼刀具的表面涂層弛房。

　　1．1 涂層刀具的特點

　　金屬切削刀具中涂層通過延緩各種磨損過程(前刀面磨損、月牙洼磨損而柑、缺口磨損文捶、粘結磨損等)，超硬涂層延長了硬質合金刀具的使用壽命媒咳，提高了被加工零件的表面精度粹排，通過高速、高進給加工顯著提高了金屬切削生產率涩澡。

　　1)在相同的切削條件下顽耳，涂層刀具刀片的使用壽命比未涂層刀具(刀片)提高3～5倍。在相同的切削條件下汹涯，相同刀具壽命時今捕，涂層刀具的切削速度比未涂層刀具提高20％～30％。

　　2)在相同的切削條件下片侧，涂層刀具(刀片)的切削力小于未涂層者希咒。涂覆TiC硬質合金刀片車削鋼材與朱涂層刀片對比，主切削力Fc可減小3％～4％赐罪，TiN或TiC／TiN涂層刀片的Fc約可減小6％涉等，進給力Ff與切深力Fp的減小尤為顯著。Al2O3涂層刀片切削力的減小效果與TiN涂層刀片接近详础。

　　3)CVD涂層金剛石厚膜刀具程挑，加工過硅鋁合金、各種硬鋁普易、鉛黃銅臊耳、無氧銅、碘化鈦以及纖維增強和顆粒增強的復合材料等畜股，均取得較好效果颈侈。但用作超精密切削的刀具，其效果不如天然金剛石刀具闷旧。

　　4)用CxNy涂層高速鋼鉆頭在高強度鋼上鉆孔长豁，與術涂層鉆頭相比，涂層鉆頭的使用壽命提高7～9倍忙灼。在其他高速鋼刀具上涂覆CxNy匠襟，亦有顯著效果。而在硬質合金刀片上涂覆CxNy该园，用以車削鋼料酸舍，效果尚，水夠理想，其使用壽命不超過普通TiC涂層硬質合金刀片啃勉。

　　1．2 涂層刀具對切削加工的作用

　　在韌性較好的刀具(刀片)基體上進行表面涂層忽舟，涂覆具有高硬度、高耐磨性淮阐、耐高溫材料的薄層(如TiN叮阅、TiC等)，使刀具(刀片)具有全面枝嘶、良好的綜合性能帘饶。未涂層高速鋼的硬度僅為62～68 HRC(760～960 HV)，硬質合金的硬度僅為89～93．5HR(膜暴、(1300～1850 HV)疯煮；而涂層后的表面硬度可達2 000～3 000 HV以上。

　　1)由于表面涂層材料具有很高的硬度和耐磨性道暑，且耐高溫特掀，故與未涂層的刀具(刀片)相比，涂層刀具允許采用較高的切削速度人蕊，從而提高了切削加工效率葬聘；或能在相同的切削速度下，提高刀具壽命锤镀。

　　2)由于涂層材料與被加工材料之間的摩擦因數較小赖相，故涂層刀具(刀片)的切削力小于未涂層刀具(刀片)。

　　3)用涂層刀具(刀片)加工手索，零件的已加工表面質量較好钳骚。

　　4)由于涂層刀具(刀片)的綜合性能良好，故涂層硬質合金刀片有較好的通用性唱枝，涂層硬質合金牌號的刀片具有較寬的使用范圍貌嫡。

　　2 涂層刀具在數控加工中的典型應用

　　刀具涂層技術自問世以來，對刀具性能的改善和加工技術進步起著非常重要的作用该溯，涂層技術將傳統(tǒng)刀具涂覆一層薄膜后岛抄，刀具性能發(fā)生了巨大的變化。涂層技術已應用于立銑刀狈茉、鉸刀夫椭、鉆頭、復合孔加工刀具氯庆、齒輪滾刀蹭秋、插齒刀、剃齒刀点晴、成形拉刀及各種機夾可轉位刀片，滿足高速切削加工高強度、高硬度鑄鐵(鋼)粒督、鍛鋼陪竿、不銹鋼、鈦合金屠橄、鎳合金播窒、鎂合金、鋁合金筷资、粉末冶金挨这、非金屬等材質工件的生產技術不同要求。

　　2．1 硬態(tài)加工胃宰，以車代磨

　　由于涂層刀具具有極高的硬度及耐磨性嘹冀，可使被加工的高硬度零件獲得良好的表面粗糙度，所以采用涂層刀具車削淬硬鋼可實現“以車代磨”垦适。應用實例如汽車朽突、摩托車齒輪孔的加工，此類零件材料一般為20CrMnTi矛塑，滲碳淬火析口，表面硬度為60～62HRC，齒輪孔精度為IT6媳厕，表面粗糙度Ra≤0．8μm乱归。傳統(tǒng)加工工藝為：機加工→熱處理→磨削。采用涂層刀具“以車代磨”的加工工藝為：粗加工→熱處理一精加工睬魂。新工藝可大幅度提高加工效率终吼，降低加工成本，原采用磨削工藝1班儀能加工100個小齒輪汉买，現采用涂層刀具車削(切削參數V=60～120 m／min衔峰，f≤0．12 mm／r，ap≤0．1 mm蛙粘，1班能加工400個小齒輪垫卤。

　　2．2 高速切削，高穩(wěn)定性加工

　　在汽車發(fā)動機生產線上出牧，灰鑄鐵缸體的缸孔精加工是關鍵工序之一穴肘，要求缸孔加工尺寸精度高、表面粗糙度值小舔痕、穩(wěn)定性好评抚；由于生產線加工節(jié)拍快，要求切削速度高(通常V≥500m／min)伯复，刀具壽命長(加工孔數≥l000)慨代，且倒角邢笙、止口、粗精鏜等多個工位的刀片壽命均應滿足耐用度要求品昭。采用涂層刀具即可實現發(fā)動機缸孔的高速切削及高穩(wěn)定性加工越化，其典型切削參數為：V一500 m／min，f＝0．2～0．4 mm／r侍融，ap＝0．2～0．7 mm疚逝；加工表面粗糙度Ra≤1．6／μm，刀具壽命>1000件崇夫。

　　2．3 有色金屬的高速誊爵、高穩(wěn)定性、低粗糙度加工及鏡面加工

　　采用涂層刀具加工有色金屬時缭涣，由于涂層硬度高匆救，表咖與金屬親合力小，且刀具一般拋光成鏡面脆号，不易產牛積屑瘤赫裂，因此，加工尺寸穩(wěn)定性及表面質量都很好寝话，刀具壽命也較長今燃。例如，采用涂層刀具加工電機整流子的紫銅換向器尊勿，典型切削參數為：V=3000 m／min僧凤，f=0．08 mm／r，ap≤0．15 mm元扔，加工表面粗糙度Ra=0．1～0．2μm躯保，刀具壽命>5000件，而采用硬質合金刀具則只能加12幾件澎语。

　　采用涂層刀具加工各種硅鋁合金零件途事，表面粗糙度Ra≤0．1μm，刀具壽命可達幾千至幾萬件擅羞，尤其適合汽車尸变、摩托車零件的大規(guī)模生產。

　　采用涂層刀具减俏，在超精密車床卜可實現鏡面球形加工召烂。機床采用超精密氣體靜壓主軸及同轉工作臺，跳動量≤0．3μm娃承，工件采用高精度氣動卡盤奏夫，可實現快速高精度定位。加工無氧銅材料時倒灰，表面粗糙度Ra≤0．025μm艳杯，圓度≤0．3μm憎唯；加工鋁件時，表面粗糙度Ra≤0．025μm统褂。

　　2．4 干式切削食召，清潔化加工

　　采用涂層刀具加工含硼鑄鐵缸套，切削參數：V=200 m／min颗手，f=0．1mm／r，ap=0．2～lmm研脸，加工表面粗糙度Ra≤l．6μm叨连，精度IT6，2次刃磨問刀具壽命>100件或怜，可實現“以車代磨”矛唤。由于采用干式切削，避免了切（磨）削液及砂輪灰對環(huán)境的污染归衫，切屑也可回收再利用怜腊，符合清潔化生產要求。

　　3 結語

　　回顧機械加工發(fā)展的歷史蔫缸，可以看出刀具材料的發(fā)展起著重大的推動作用腿准。刀具涂層技術自從問世以來，對刀具性能的改善和加工技術的進步起著非常重要的作用拾碌，涂層刀具已經成為現代刀具的標志吐葱，在刀具中的比例已超過50％。21世紀初校翔，涂層刀具的比例進一步增加弟跑，有望在技術上突破CBN涂層技術，并且實用化防症，使CBN的優(yōu)良性能在更多的刀具和切削加工中得到應用孟辑，甚至精密復雜刀具和成形刀具，這將全面提高加工黑色金屬的切削水平蔫敲。此外饲嗽，納米級超薄超多層和新型涂層材料的開發(fā)應用的速度將加快，涂層將成為改善刀具性能的主要途徑燕偶。隨著汽車喝噪、航空航天、電子摆螟、軍工等部門對這些材料需求的增加期第，涂層刀具的應用也將更加廣泛。

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