機械加工中刀具的使用技術探析

紀紅艷（沈陽機床股份有限公司，遼寧沈陽　110142）

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機械加工中刀具的使用技術探析

紀紅艷
（沈陽機床股份有限公司，遼寧沈陽110142）

【摘 要】刀具是機床的重要組成部分，是機床對基體材料進行加工制作的直接執行部分。機床在對零部件加工制造的過程中，刀具的材料、安裝、使用對零部件的加工質量和加工精度都有著直接的影響。在現代制造業對加工要求日益提高的情況下，機床的刀具使用技術就更顯得尤其重要。本文對機械加工中刀具的使用技術從基本要求、性能提升、基本原則三方面進行研究和探討。

【關鍵詞】機床刀具使用技術

刀具是機床的重要組成部分，直接執行生產加工任務，是完成零部件加工的重要工具。從刀具材料的選擇，到刀具的裝配再到刀具的使用，都與加工質量和加工精度緊密相關。在加工制造業飛速發展的今天，各種新材料、新工藝層出不窮，刀具的材料和工藝也在不斷的變化更新中。面臨日益提高的加工要求，如何正確使用刀具，使刀具與機場的匹配更加優化，更好的配合完成生產加工任務，是現代機械加工領域普遍關心的重要問題。

1　刀具使用的基本要求

刀具與機床之間是相互依存的關系，沒有刀具的機床是不完整的，機床又是刀具加工工件的載體。刀具使用的基本要求不僅僅是要與安裝的基礎相匹配，同時也要與被加工工件相匹配。

外形的匹配、尺寸的匹配是刀具能夠安裝在機床上的基礎條件，但這只是最基礎的一部分，更重要的是機床安裝刀具是要利用刀具完成特定的加工任務的。而在執行加工任務的過程中，刀具不僅僅要保證工件加工的及高難度，更要對切削力、切削扭矩、切削熱度能夠承受、傳遞和導出，這是刀具所應該具有的基本性能。刀具與被加工工件之間的匹配包含較多的內容。其中刀尖是刀具的重要部分，是刀具與工件接觸的最常用點位，也是最重要的點位。刀尖的切削性能受三方面因素的影響，即基體材料特性、刀尖表面形狀以及刀尖的幾何形狀。三者之間配合的程度決定了它們之間交互作用的大小，進而決定了刀尖的性能。基體材料承受著加工過程中大部分的切削力和熱度。現今基體材料分為多種類型，其中應用頻率最高的為硬質合金。以鎢基硬質合金為例，鎢鈷類硬質合金中，基體含鈷量越高，抗沖擊能力就越強。而基體含碳化鎢等硬質向越多，其硬度也就越高。也正是因為基體材料的特性在加工中，如果沖擊較小，則可選用基體材料含鈷較少的硬質合金的刀具，這種刀具會有良好的耐磨性。如果沖擊較大，則可選用基體材料中含鈷量較高的硬質合金的刀具，這種刀具硬度高，可有效防止加工過程中出現崩刀的狀況。

2　刀具使用的性能提升

刀具性能的提升與刀具涂層和刀具幾何參數有直接的關系。從現今機械加工中使用的切削刀具來看，70%以上的刀具都添加的涂層。刀具涂層的應用不僅對刀具起到保護的作用，更有效促進了刀具基體材料性能的提升。刀具表面添加涂層主要有以下作用：能夠提高刀具的抗磨損能力，有效增加刀具的使用壽命；能夠抗月牙洼磨損，防止刀具產生積屑瘤；能夠有效提高工件表面加工的質量，提高機械加工的效率。刀具涂層主要分為量大類別，及CVD涂層和PVD涂層。在對刀具做正式涂層時，一定要做好刀具的涂前處理工作。刀具表面處理工作做到位，可以使涂層與刀具表面更好的附著，不僅使涂層與刀具基體之間粘合度更強，而且有效減少了切削流動對刀具的損害，降低微崩刀的發生率。良好的涂層處理能夠大幅度提升硬質合金刀具的性能，同樣的，涂層對于刀體也具有良好的保護租用，刀體上附著的硬涂層能夠到高速運動過程中與高溫和切削接觸的刀體減少磨損，加上刀體表面因為涂層的原因，潤滑度條，是容屑槽內的加工產生的切削更加順暢的流動。另外，刀具的前角、后角、斷屑槽形，還有其它細部結構都屬于刀具幾何形狀的范疇。刀具基體材料的不足以及涂層處理的缺陷在很多時候能夠利用刃口的幾何形狀來進行彌補。其中以刀具幾何槽型對刀具性能的影響最為明顯，對其要特別加以重視。

3　刀具使用的基本原則

3.1正確的夾持力

刀具在安裝過程中，將刀片轉位后采用螺釘進行緊固夾持的過程中，要注意對扭矩值進行準確的測量，不能單純依靠經驗隨意處置。過小的加持力會影響刀片的緊固性，難以保證加工精度符合工件加工的要求；過大的夾持力會使刀片承受緊固壓力過重而造成碎裂。為了保證施加正確的加持力，可利用扭矩扳手來對螺釘進行緊固，使用這種扳手工具的好處在于可對夾持力水平值進行設定，當達到設定值時，能夠發出信號提示。

3.2控制和消除振動

機械加工中刀具的切削力的控制非常重要，控制乃至消除振動可更好的控制切削力，保證刀具加工保持穩定的切削性能。因此，控制振動是任何一個機床刀具配置加工方案優化的前提條件。減小或消除振動可有效的延長刀具的生命周期，而且對于機床主軸也具有保護作用。

3.3充分發揮冷卻液的作用

機械加工中，冷卻液的合理使用關系到加工的成敗，特別是在進行孔加工的過程中，冷卻液更顯得尤其重要。對于機床刀具中可供冷卻液的鉆頭來說，其任務不僅僅是向切削刃輸送冷卻液，還包括向孔外將加工產生的切屑排出。要使冷卻液充分發揮作用，就要同時考慮到冷卻液傳輸和切削傳輸兩種因素。

3.4采用新工藝、新技術

積極進行多功能刀具的開發，滿足多軸機床對加工刀具的需要，采用模塊化刀柄，以能夠與多種硬質合金切削刀具相匹配。對可轉位切削刃加以充分的利用，才用組合加工方式，盡可能的減少加工過程中所需刀具的數量。

3.5重視功率消耗

在機械加工的過程中，盡可能選擇使用機床功率需求小的刀具。使用這種刀具，可以有效的節省能源消耗，在大力提倡節能減排的今天，更加提倡能夠降低能耗的加工方法。重視機床功率消耗，使用恰當的刀具，可以延長刀具使用壽命，而且會有效減輕對于機床的主軸和導軌的損傷，相應的也會減小切削中引起的振動。

綜上所述，機械加工中刀具的使用不僅要充分考慮到與機床和加工任務的匹配度，還要做好刀具的保護措施，提升刀具性能。遵循刀具使用的基本原則，科學使用刀具，減少不必要的磨損，延長刀具使用壽命，從而節約的成本投入，獲取更大的經濟效益。

參考文獻：

［1］盧敬利.牛素清.機械加工中超硬材料刀具的發展與應用［J］.中國科技博覽，2011（6）.

［2］王繼明.淺談超硬材料刀具在機械加工中的應用［J］.黑龍江科技信息，2011（18）.

［3］湯敏星.淺談超硬刀具材料發展［J］.致富時代（下半月），2010（9）.