【編者按】刀具磨損是切削加工中最基本的命題之一利虫。如何可以提高刀具使用壽命？

不斷發(fā)展的最佳刀具基體、涂層和切削刃制備技術(shù)對(duì)于限制刀具磨損和抵抗切削高溫至關(guān)重要取视。這些要素，加上在可轉(zhuǎn)位刀片上采用的斷屑槽和轉(zhuǎn)角圓弧半徑常挚，決定了每種刀具對(duì)于不同的工件和切削加工的適用性作谭。所有這些要素的最佳組合能夠延長(zhǎng)刀具壽命，使切削加工更經(jīng)濟(jì)奄毡、更可靠折欠。

1 刀具壽命

對(duì)于刀具壽命，通常取決于不同的工件和刀具材料吼过，以及不同的切削工藝锐秦。定量分析刀具壽命終止點(diǎn)的一種方式是設(shè)定一個(gè)可以接受的最大后刀面磨損極限值（用VB或VBmax表示）。刀具壽命可用預(yù)期刀具壽命的泰勒公式表示盗忱，即VcTn=C酱床，該公式的一種更常用的形式為VcTn×Dxfy=C式中叶摄，Vc為切削速度醒囊；T為刀具壽命；D為切削深度牲平；f為進(jìn)給率闲昭；x和y由實(shí)驗(yàn)確定冕咒；n和C是根據(jù)實(shí)驗(yàn)或已發(fā)表的技術(shù)資料確定的常數(shù)撑葡，它們表示刀具材料、工件和進(jìn)給率的特性闲耿。不斷發(fā)展的最佳刀具基體胰薪、涂層和切削刃制備技術(shù)對(duì)于限制刀具磨損和抵抗切削高溫至關(guān)重要。這些要素减组，加上在可轉(zhuǎn)位刀片上采用的斷屑槽和轉(zhuǎn)角圓弧半徑蓄士，決定了每種刀具對(duì)于不同的工件和切削加工的適用性。所有這些要素的最佳組合能夠延長(zhǎng)刀具壽命哆卓，使切削加工更經(jīng)濟(jì)肋漏、更可靠。

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2 改變基體

通過(guò)在1－5μm范圍內(nèi)改變碳化鎢的粒度茶黄，刀具制造商可以改變硬質(zhì)合金刀具的基體性能∠拶鳎基體材料的粒度對(duì)于切削性能和刀具壽命起著重要作用崔败。粒度越小，刀具的耐磨性越好姥芥。反之兔乞，粒度越大，刀具的強(qiáng)韌性越好凉唐。細(xì)顆劣棺罚基體主要用于加工航空牌號(hào)材料（如鈦合金、Inconel合金和其他高溫合金）的刀片台囱。此外淡溯，將硬質(zhì)合金刀具材料的鈷含量提高6％－12％，可以獲得更好的韌性簿训。因此咱娶，可以通過(guò)調(diào)整鈷含量來(lái)滿足特定切削加工的要求，無(wú)論這種要求是韌性還是耐磨性煎楣。刀具基體的性能還可以通過(guò)在接近外表面處形成富鈷層豺总，或者通過(guò)在硬質(zhì)合金材料中有選擇性地添加其他合金元素（如鈦、鉭择懂、釩、鈮等）而獲得增強(qiáng)关读。富鈷層可以顯著提高切削刃強(qiáng)度蝶映，從而提高粗加工和斷續(xù)切削刀具的性能。此外够戒，在選擇與工件材料和加工方式相匹配的刀具基體時(shí)擦斑，還表現(xiàn)考慮另外5種基體特性——斷裂韌性腿若、橫向斷裂強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度才昔、硬度和耐熱沖擊性能谓蹂。例如，如果硬質(zhì)合金刀具出現(xiàn)沿切削刃崩刃的現(xiàn)象峰礁，就應(yīng)該選用具有較高斷裂韌性的基體材料漠恰。而在刀具出現(xiàn)切削刃直接失效或破損的情況下，可能采用的解決方案是選用具有較高橫向斷裂強(qiáng)度或較高抗壓強(qiáng)度的基體材料鞠洪。對(duì)于切削溫度較高的加工場(chǎng)合（如干式切削）蹲自，通常應(yīng)該首選硬度較高的刀具材料。在可以觀察到刀具產(chǎn)生熱裂紋的加工場(chǎng)合（在銑削加工中最常見(jiàn)）乏唤，建議選用耐熱沖擊性能較好的刀具材料颗介。

3 涂層選擇

涂層也有助于提高刀具的切削性能。目前的涂層技術(shù)包括：

①氮化鈦（TiN）涂層：這是一種通用型PVD和CVD涂層苇经，可以提高刀具的硬度和氧化溫度赘理。

碳氮化鈦（TiCN）涂層：通過(guò)在TiN中添加碳元素，提高了涂層的硬度和表面粗糙度等級(jí)扇单。

氮鋁鈦（TiAlN）和氮鈦鋁（AlTiN）涂層：氧化鋁（Al2O3）層與這些涂層的復(fù)合應(yīng)用可以提高高溫切削加工的刀具壽命商模。氧化鋁涂層尤其適合干式切削和近干切削。AlTiN涂層的鋁含量較高令花，與鈦含量較高的TiAlN涂層相比阻桅，具有更高的表面硬度。AlTiN涂層通常用于高速切削加工兼都。

氮化鉻（CrN）涂層：這種涂層具有較好的抗粘結(jié)性能嫂沉，是對(duì)抗積屑瘤的首選解決方案。

金剛石涂層：金剛石涂層可以顯著提高加工非鐵族材料刀具的切削性能扮碧，非常適合加工石墨趟章、金屬基復(fù)合材料、高硅鋁合金和其他高磨蝕性材料慎王。但金剛石涂層不適合加工鋼件蚓土，因?yàn)樗c鋼的化學(xué)反應(yīng)會(huì)破壞涂層與基體的粘附性能。

近年來(lái)偿股，PVD涂層刀具的市場(chǎng)份額有所擴(kuò)大澄俘，其價(jià)格也與CVD涂層刀具不相上下。CVD涂層的厚度通常為5－15μm堤麻，而PVD涂層的厚度約為2－6μm酸儿。在涂覆到刀具基體上時(shí)，CVD涂層會(huì)產(chǎn)生不受歡迎的拉應(yīng)力紧甫；而PVD涂層則有助于對(duì)基體形成有益的壓應(yīng)力昵鳍。較厚的CVD涂層通常會(huì)顯著降低刀具切削刃的強(qiáng)度抢必。因此，CVD涂層不能用于要求切削刃非常鋒利的刀具难宋。

4 切削刃制備

在許多情況下耗鲸，刀片切削刃的制備（或稱刃口鈍化）已成為決定加工成敗的分水嶺。鈍化工藝參數(shù)需根據(jù)特定的加工要求而定乙闰。例如懒潘，用于高速精加工鋼件的刀片對(duì)刃口鈍化的要求就與用于粗加工的刀片有所不同。刃口鈍化可應(yīng)用于加工幾乎任何類型碳鋼或合金鋼的刀片基公，而在加工不銹鋼和特殊合金材料的刀片上幅慌，其應(yīng)用則有一定限制。鈍化量可以小至0.007mm轰豆，也可以大到0.05mm胰伍。為了在條件惡劣的加工中起到增強(qiáng)切削刃的作用，還可以通過(guò)刃口鈍化形成微小的T型棱帶酸休。一般來(lái)說(shuō)骂租，用于連續(xù)車削加工以及銑削大部分鋼和鑄鐵的刀片需要進(jìn)行較大程度的刃口鈍化。鈍化量取決于硬質(zhì)合金牌號(hào)和涂層類型（CVD或PCD涂層）斑司。對(duì)于重度斷續(xù)切削加工刀片渗饮，對(duì)刃口進(jìn)行重度鈍化或加工出T型棱帶已成為一種先決條件。根據(jù)不同的涂層類型宿刮，鈍化量可接近0.05mm互站。與此相反，由于加工不銹鋼和高溫合金的刀片容易形成積屑瘤僵缺，因此要求切削刃保持鋒利胡桃，只能進(jìn)行輕微鈍化（可小至0.01mm），甚至還可以定制更小的鈍化量磕潮。同樣昵裁，加工鋁合金的刀片也要求具有鋒利的切削刃。

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