高速切削刀具在數(shù)控加工中的應用

張俊權

（哈爾濱第一工具制造有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

1 高速切削技術和高速切削刀具

高速切削措施的思想是德國人首先提出的。它的工作原理是在普通狀態(tài)下，切削的溫度提升，切削的速度也會隨著提升，當速度達到最高轉速時，溫度反而會漸漸的降低。高速切削技術和傳統(tǒng)的切削技術相比，具有很多優(yōu)點：①提升生產(chǎn)速度，減少費用，效率是傳統(tǒng)技術的三到十倍。②不再是一個點承受重力，受力勻稱，這樣能夠提升材質比較薄以及形狀比較細長的配件，并且設施也能夠長期使用不會發(fā)生損壞。③和傳統(tǒng)技術相比，能夠加工因為熱量太高而形狀發(fā)生改變的工件，因為在高速切削的過程中，百分之九十五的熱量會被切削吸收。④震動小，頻率穩(wěn)固，適宜加工精密工件。

伴隨著高速切削的思想被提出，這種技術對刀具的要求更嚴謹。刀具是高速切削技術中主要的工具，一定要確保刀具在以往刀具功能的基礎上，更加能夠承受熱量，抵抗高溫，具有優(yōu)秀的物理性能并且穩(wěn)固可靠。嚴格意義上來說，高速切削措施的前進是在具有超硬性能的刀具產(chǎn)生之后提出的。在機床設施中，當使用高速切削措施時，一定要確保刀具品質符合要求，要不然會對工作效率產(chǎn)生不良的影響，還會導致刀具受損，這對數(shù)控機床生產(chǎn)制造來講是沒有任何實際意義的。現(xiàn)在普遍是用的高速切削措施中的刀具原料主要有：PCD、CBV、Ti（C，N）基金屬陶瓷、陶瓷、涂層刀具、硬質合金刀具等。

2 高速切削刀具的發(fā)展情況

2.1 金剛石刀具材料

金剛石刀具分為兩種：一種是純天然的，另外一種是人造的。因純天然的價格比較昂貴，切加工較麻煩，所以只在少數(shù)機械加工中使用。隨著科技的發(fā)展，近年來將很多技術工藝與金剛石的開采技術融為一體。使天然的金剛石刀具在制作由復雜變得簡單，同時因為其自身的獨特優(yōu)勢，如硬度高，抗壓抗熱性能好，導熱快，耐磨性好等，被廣泛應用于高速切削的機床數(shù)控中。加工效率明顯提高，精度也越來越標準，所以在要求高的切削技術中，金剛石發(fā)揮了很大作用。人造金剛石分為聚晶金剛石（PCD）、化學氣相沉積金剛石（CVD）和高溫人工合成的單晶金剛石。PCD和單晶金剛石是高效精密加工有色金屬、陶瓷、玻璃、石墨等非金屬材料最佳的刀具。

2.2 立方氮化硼刀具材料

和金剛石相比，CBN是人工合成材料。它的生產(chǎn)加工技術和金剛石差不多，其硬度僅次于金剛石而遠高于其他材料。一樣擁有高硬度、高穩(wěn)固性、高化學穩(wěn)定性等特點?，F(xiàn)在普遍適用于鋼質材料的切割。這種材質要達到氧化程度要1360℃，能夠和鋼鐵材質的原料相容，并且CBN材質的刀具是固結體的結構，擁有高耐磨的性能。生產(chǎn)這種刀具要在持續(xù)高溫進行加熱的方式下?lián)饺氪呋瘎┺D變來的，它的穩(wěn)定性比金剛石好。在生產(chǎn)制造硬度原料的時候適合選擇這種刀具。此刀具不光抗高溫抗熱抗磨，并且和鐵相比，其惰性很大。隨著技術進步，能夠代替達不到高速切削刀具標準的黑色金屬，或者能夠在高難度加工的材料中普遍使用。它適合制作鐵、高合金鋼、高溫合金或者表面具有噴料的工件等。在發(fā)達國家汽車生產(chǎn)加工行業(yè)中就普遍使用立方氮化硼刀具切割鑄鐵。立方氮化硼刀具已經(jīng)成為發(fā)達國家汽車生產(chǎn)行業(yè)中各個生產(chǎn)流水線中普遍使用的刀具。

2.3 陶瓷刀具

陶瓷刀具韌度不夠、比鋼刀翠，限制了其普遍使用，因為納米氧化鋯的出現(xiàn)，和陶瓷刀具結合，為陶瓷刀具的普及增加了動力。陶瓷刀具有高潛力的高速切削使用的工具，在加工制造業(yè)中有著美好遠景，已經(jīng)受到各國關注。

2.4 涂層刀具

以往的凃層刀具通過了從簡單到繁瑣的加工技術過程。隨著技術進步，涂層刀具得到普遍應用。在發(fā)展起來的硬質涂層刀具材料中，Tin措施作為一種新技術得到了普遍使用。金屬陶瓷的硬度比陶瓷原料的刀具差，但是比硬質合金的硬度強，水平方向的斷裂強度比硬質合金小，但是比陶瓷原料的刀具好，其化學性能穩(wěn)固，具有強耐氧化性，擁有比較低的粘結性能，以及比較高的刀刃強度。

3 高速切削刀具的具體應用情況

硬質合金刀具具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好，不過因為其耐熱性一般，致使其在高速切削中收到了約束。所以在高速切削措施的運用中，要把硬質采用了超細晶粒的梯度硬質合金基體，配以氮碳化鈦中溫化學涂層和細晶柱狀化學涂層，表面則采用消除表面應力的后處理工藝，能夠提升硬質合金的使用能力，使其硬度以及耐磨性能更高，能夠普遍的在硬切削中運用。實際上最佳的刀具原料不光能夠耐磨、硬度高，還要擁有穩(wěn)定的化學性能，良好的傳熱功能以及機械功能，這樣才符合高速切削措施對刀具的需求。切削過程中，對穩(wěn)定性要求較高的，就可以使用陶瓷刀具，更能夠達到切削設施的工作要求。降低切削的困難，直接受影響的就是其效率以及失誤率。不過由于陶瓷刀具擁有強抗斷性，因此在續(xù)切工作中得到了普遍的運用。

結語

高速切削加工工藝的出現(xiàn)改變了以往傳式的切削模式，在很大程度上提高了工作效率，因為切割的速度比較快，傳導性能比較優(yōu)越，大大縮短了工作時間。同時它可以根據(jù)不同的施工工藝采取不同切削方式。同時由于加工產(chǎn)生熱量的70%～80%都集中在切屑上，而切屑的去除速度很快，傳導到工件上的熱量大大減少，提高了加工精度。高速切削加工是一種不增加設備數(shù)量而大幅度提高加工效率所必不可少的技術，優(yōu)點主要在于：提高生產(chǎn)效率；提高加工精度和表面質量；降低切削阻力。高速切削措施的研發(fā)以及運用轉變了人們在以往切削工作中的思想以及形式，在很大程度上提升了制作速度以及制作品質。而且高速切削措施運用到模具制作中，轉變了以往模具制作的生產(chǎn)程序。高速切削措施中使用的刀具是這項措施的重點，伴隨著措施的持續(xù)改善，會推動模具的加工邁向一個全新的發(fā)展模式。

[1]李良才.插齒刀前角對刀具耐用度及齒形誤差的影響[J].工具技術，2002.

[2]張林.刀具在數(shù)控加工中的應用[Z].