机械加工技术文章

moaquito · 发表于 2007-1-5 12:35:18

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高效切削刀具在制造业中的应用

当前制造业发展的特点是竞争加剧，如何能不断提高生产效率、降低制造成本，以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品，及时满足用户日益增长的需求，成为汽车制造业各企业共同关注的焦点。汽车生产的柔性化要求提高，要求能够根据市场的需求及时推出新的产品或转换新的型号生产，当市场对某种产品有需求时必须抓住机遇生产出足够满足市场需要的产品。汽车制造中有大量零部件需要进行切削加工，具有技术密集程度高、生产批量大、制造节拍快的特征，汽车制造业中使用的刀具不仅要求其切削性能好、工作寿命长，还要求其具有高度的稳定性，同时还要具有很高的性能价格比，金属切削和刀具技术作为机械加工工艺环节中最活跃的因素，成为提高生产效率和加工质量、降低制造成本的关键技术之一。

高速和大切削量快进给加工

汽车及其零部件制造特别是新工厂、新项目的制造过程越来越多地向着高速加工的方向发展，越来越多地采用数控高速加工中心，很多加工中心机床的主轴转速已可达数万转。同时快速进给也得到很大发展，配合高速加工，采用密齿铣刀，提高进给速度，如在铝合金变速箱零件的加工中，有的面的铣削进给速度达15m/min以上，甚至可达18m/min以上。

为了提高生产效率，在汽车零部件的加工中，减少或合并加工工序的趋势也很明显，例如取消半精加工，粗加工后直接进行精加工，粗镗后直接精镗，钻孔后精铰一次到位，面粗铣后一次精铣达到要求，在粗加工中尽可能多地切除加工余量，随后的一次精加工直接保证加工尺寸和形状、位置精度以及表面加工质量，这就对机床和刀具都提出了很高的要求。

新型硬质合金刀具和超硬刀具广泛使用

面对高效加工的需要，刀具材料发生了很大变化，新型硬质合金刀具和超硬刀具在当代汽车制造业中获得了广泛使用，尤其是在钻削、铰削、铣削、车削等加工中。

新型硬质合金刀具近年来发展很快，其具有高的硬度和良好的综合切削性能，同时又具有合适的性能价格比，已在汽车制造业得到了应用并取得了良好的效果。目前硬质合金刀具正在发展新的配方，采用新的成形和烧结技术，向着采用纳米技术和超细粉末、开发兼具高硬度和韧性的新型硬质合金刀具的方向发展。

同时超硬刀具在汽车制造业获得了越来越广泛的应用，其中主要是CBN（立方氮化硼），PCD（聚晶金刚石）刀具和陶瓷刀具的应用。如气缸体缸孔的加工在半精镗和精镗工序中很多就采用了ＣＢＮ刀片，切削速度可达800m/min，刀具寿命也大为延长。

ＰＣＤ刀具由于其极高的硬度，在加工铝制工件及其他有色金属及其合金时使用寿命极高，近年来随着汽车制造业大量应用轻型材料（如铝合金、复合材料等），PCD刀具的应用也大量增加。现在汽车发动机的汽缸体、汽缸盖、变速箱的壳体、阀体、槽体、侧盖等零件很多都采用铝合金材料，这些零件的加工中就大量采用了PCD刀具，取得很好的效果，一般每把刀的寿命都在几千件工件左右，长的可达1.5万至2万件，如在变速箱壳体的某些工序加工中，将原来采用的硬质合金镗刀改为PCD刀具，刀具寿命甚至可从原来的3000件提高到数万件，其经济效益是非常明显的。

另外，陶瓷刀具也是一种有发展前途的、目前正在汽车制造业不断获得应用的刀具，由于其有很高的硬度同时又具有极具竞争力的价格，在某些加工中，陶瓷刀具可用来代替CBN刀具，如在一种直列四缸发动机铸铁缸体的缸盖面的铣削加工中，将一种新型陶瓷刀具代替原来使用的CBN刀具就获得了成功，刀具成本可降低35%以上。在铸铁缸体缸孔的粗镗和半精镗中，很多情况下都采用了陶瓷刀具，陶瓷刀具的主要缺点是其较脆，因此在连续切削的情况下优点较明显，另外也需避免刀具受到突然和局部的温度变化而引起裂纹，因此一般都是进行干切削。

刀具涂层的开发和涂层刀具的应用

由于汽车制造业中高效加工的苛刻工况，仅依赖于刀具材料的改进还是远远不能满足需求的，表面工程技术、摩擦学技术及其涂层的应用和发展，为提高刀具的切削性能和工作寿命作出了很大贡献。

目前在汽车制造业所用刀具上采用较多的涂层有TiN、TiC、TiCN、TiAlN以及新出现的AlCrN涂层等等，在钻头、铰刀、齿轮滚刀、丝锥上都获得很好的应用效果，汽车行业所用的硬质合金刀具刀片大部分都进行了涂层，刀具寿命明显提高，应用涂层的刀具的基体材料范围也很广，包括高速钢、硬质合金、陶瓷等等，例如在使用陶瓷刀具对发动机气缸体缸盖结合面进行铣削的加工中，进行了涂层的刀具比未经涂层的刀具，寿命可提高20%以上。而且随着对刀具重磨要求的提高，越来越多的重磨后的刀具需要进行重新涂层，使涂层的应用有了更广阔的前景，同时如何使修磨后重新涂层的刀具达到原有新刀具的性能水平，还需要涂层厂家和涂层刀具用户共同付出更大的努力。

目前汽车制造业越来越多的采用铝合金材料，铝件加工越来越多，但某些在铸铁和钢件加工中应用效果较好的涂层，在铝件加工中不一定能取得好的效果，因此现在有的涂层企业开发出了某些更适合于铝件加工的刀具用涂层，如最近就有氮铝化钛加碳化钨的复合涂层，在铝件上加工有较好的效果。覆有类金刚石涂层的刀具对于加工铝件也有较好的效果，应用在硬质合金刀具上形成和覆盖类金刚石涂层的方法，可使得具有复杂形状、或开有断屑槽的刀具也能具有某些金刚石刀具的加工性能。

目前刀具涂层的开发研究和在汽车制造业的应用研究都有加速的趋势，正向着纳米级和多层化的方向发展，由于单一涂层材料难以满足提高刀具综合性能的要求，因此涂层成份将趋于多元化、复合化；在复合涂层中，各单一成分涂层的厚度将越来越薄，层数也越来越多，有的已达400多层；涂层的研究和开发过程中将更注重切削摩擦学的应用，切削摩擦学的理论和试验及涂层评定方法将有利于新涂层的开发和应用推广，新涂层工艺将为满足不同的切削加工要求，提供更具针对性的适用涂层．

复合刀具的发展及其标准化

在汽车制造业中为达到高效加工的目的，大量使用了组合式刀具和复合刀具，以简化工序、减少刀具数量、减少换刀时间和降低加工节拍时间，现在，还出现了钻孔和螺纹加工在一起的组合式刀具，这种复合刀具的前部用于钻孔，紧接着是刀具的螺纹加工部分，在螺纹底孔被钻出来后，该刀具即进行螺纹的铣削加工，仅用一把刀具即完成该孔的全部加工，已在发动机气缸体上某些孔的加工中获得应用，以减少换刀的辅助时间，满足生产节拍的要求。

由于组合式刀具的应用大大提高了生产效率，但也增加了非标刀具的种类和数量，增加了对刀具管理的要求，特别是在刀具非正常消耗发生时，增加了快速获得替代刀具的困难和影响生产线正常生产的风险。因此怎样做到既能保证为获得高的生产率而大量采用复合刀具，又能尽可能地使刀具实现标准化，就成为刀具制造业和汽车制造业需要共同关注和研究解决的问题，需要制定一些相关的标准，开发定向于平台的刀具，建立一些标准的复合刀具结构，根据生产任务合理的组合或者变换切削及功能模块，并在这种复合刀具中尽可能地采用标准刀片，以快速价廉地制造各种专用刀具，这样将会大大降低刀具制造、采购和库存成本，缩短刀具供货时间，并显著提高出现刀具非正常消耗时的应急能力和快速响应能力。

[ 本帖最后由 plc 于 2007-1-6 20:36 编辑 ]

moaquito · 发表于 2007-1-5 12:36:15

钻削应用知识

以钻尖和刀体之间连接强度高而著称的焊接式硬质合金钻头能加工出表面粗糙度相当好、孔径公差小、位置精度高的孔。

当拧紧锁紧螺钉时，皇冠钻能达到焊接钻头一样高的进给量.
许多工厂错误地相信钻孔加工一定是在低进给量和低速下才能完成。这在过去曾经是正确的，但今天的硬质合金钻头的情形就不同了。事实上，用户选择正确的钻头后就能大幅提高生产率并全面降低每孔成本。

对于最终用户来说有四种基本形式的具备硬质合金切削刃的钻头可选择：整体硬质合金、可转位刀片、焊接硬质合金钻尖和可换硬质合金钻尖。每一种在特定的应用里均有其优点。

第一种整体硬质合金钻头被用于现代的加工中心上。它由细颗粒硬质合金制造而成，并且有提高刀具寿命的TiAlN涂层，这些自定心的钻头因其特殊设计的切削刃而在大多数工件材料里获得极佳的切屑控制和排屑。整体硬质合金钻头的自定心的几何角度和良好的精度保证获得不需任何进一步加工的优质孔。

可转位刀片钻头在钻削深度从2XD到5XD时覆盖很大的直径范围。它们既可用于旋转应用场合也可用于车床。对大多数工件材料而言这些钻头使用一种自定心的几何角度从而降低切削力并且切屑控制良好。

焊接钻头加工的孔具有相当高的表面光洁度、较高的尺寸精度和良好的位置精度，无需进一步精加工。由于有冷却通孔，焊接钻尖钻头可用于加工中心、CNC车床或其它有足够稳定性和转速的机床。

最后一种钻头形式将钢制的刀体和可换的叫做皇冠的整体硬质合金钻尖合在一起。这种钻头在提供和焊接钻头同等精度的前提下以更低的加工成本获得更高的生产率。这种具有硬质合金皇冠的新一代钻头提供精确的尺寸增量并且具有一种保证加工尺寸精度高的自定心几何角度。

认真考虑公差和机床稳定性
工厂应该根据加工上特定的公差来选择钻头。通常小直径孔的公差更紧。于是，钻头制造商通过指定公称孔径和上公差将钻头分类。
在所有的钻头形式里，整体硬质合金组钻头的公差最紧。这使得它们成为钻公差极紧的孔的最佳选择。工厂能起往使用直径10mm的整体硬质合金钻头钻孔的公差为从0到+0.03mm。

在另一方面，焊接钻头或山高具有可换硬质合金皇冠的钻头加工出孔的公差为从0到+0.07mm。这些钻头经常是钻削生产加工的良好选择。
可转位刀片钻头是工业界干重活的钻头。虽然它们的前期成本通常低于其它钻头，但这种钻头也具有最大的公差，依据直径/孔深比值公差可从0到+0.3mm。这意味着最终用户在需要孔的公差较大时可使用可转位刀片钻头，否则他们必须准备用镗刀进行孔的精加工。

和孔的公差一起，工厂需要在选择过程中考虑机床的稳定性。因为稳定性对保证刀具寿命和钻削精度。工厂应该校验机床主轴、夹具和附件的状态。
他们还应该考虑钻头的内在稳定性。例如，整体硬质合金钻头提供最佳的刚性，这使得它能得到很高的精度。

在另一方面，可转位刀片钻头容易偏斜。这些钻头装有两个刀片--一个在中心的内侧刀片和在从内侧刀片向外延伸到边缘的刀片--最初只有一个刀片参加切削。这造成一种不稳定的引起钻头刀体偏斜的情形。而且钻头月长偏斜就越大。因此，工厂在使用4XD及以上的可转位刀片钻头时应该考虑在第一个毫米的加工时降低进给量并随后增加到正常进给量。

焊接钻头和可换皇冠钻头被设计成两个对称的形成一种自定心几何角度的切削刃。这种稳定性高的切削设计允许钻头以全速的进给量进入工件。唯一的例外是当钻头和被加工表面不垂直时推荐在切入和切出时降低进给30%到50%。钢制钻头刀体允许轻微偏斜的发生，使它能成功应用于车床。而刚性好的整体硬质合金钻头可能容易折断，尤其当对工件定心不好时。

不要忽视切屑
很多工厂碰到排屑的问题。实际上，排屑差是钻削中最常见的问题，尤其是在加工低碳钢时。而且不管时使用什么样的钻头。

工厂经常使用外冷却来解决这个问题，但是这仅对孔深小于1XD而且降低切削参数才行。否则，他们必须使用和孔径匹配的流量和压力的合适的冷却液。对于不具备主轴中心冷却的机床，工厂应该使用一种冷却液外转内装置。

记住，孔越深排屑就越困难，而且需要更大的冷却压力。一直检查制造商推荐冷却液最小流量水平。在较低的流量下，降低进给量或许是必要的。
检查生命周期成本

生产率或每孔成本是影响当今钻削的最大动向。这意味着钻头制造商必须找到组合某些加工的办法而且还要开发能适应高进给量和高速加工的钻头。

最新的有可换整体硬质合金刀头的钻头提供优越的经济性。取代要更换整个钻头刀体，最终用户只购买价格相当于重磨一支焊接钻头或整体硬质合金钻头的硬质合金刀头。这些皇冠更换方便而且精确，工厂能在一个钻头刀体上使用多个皇冠来钻削几个不同规格的空。

这种模块化钻削系统降低直径从12mm到20mm的钻头的库存成本。另外，它消除当焊接钻头或整体硬质合金钻头重磨时需要备份钻头的成本。
在审核每孔成本时，工厂还应该把总刀具寿命考虑进去。通常，对于工厂来说一支整体硬质合金钻头支能重磨7至10次，而一支焊接钻头只能重磨3至4次。另一方面，皇冠型式钻头的钢制刀体在加工钢件时至少可换20至30个皇冠。

这里还有一个生产率的问题。焊接钻头或整体硬质合金钻头一定要重磨；因此，工厂倾向于降低速度以避免粘屑。但是可换刀头的钻头不必重磨，所以工厂能在加工时能用足进给量和速度而不用担心硬质合金材料的粘屑。
和焊接钻头或整体硬质合金钻头相比这种新式的皇冠型式的钻头还有更一致的刀具寿命。在很多情况下，重磨后的钻头达不到新钻头的性能。这是因为重磨时很难是切削刃形状和刃口修磨和新钻头一模一样。不恰当的刃口修磨会使钻头更易粘屑，需要更大的扭矩或功率来加工，或生成更多的热量，从而缩短刀具寿命。

moaquito · 发表于 2007-1-5 12:37:25

如何消除切削过程中的振动

当存在振动问题时，基本措施是减小切削力。这可通过使用正确的刀具、方法和切削参数达到。

遵守下面的已证明有效的建议：

- 选择疏齿距或不等齿距铣刀。

- 使用正前角、小切削力刀片槽形。

- 尽可能使用小铣刀。当使用减震接杆进行铣削时，这一点特别重要。

- 使用小切削刃钝化半径（ER）的刀片。从厚涂层到薄涂层。如需要可使用非涂层刀片。应使用基体为细晶颗粒的高韧性刀片牌号。

- 使用大的每齿进给。降低转速，保持工作台进给量（等于较大的每齿进给量）。或保持转速并提高工作台进给量（较大的每齿进给量）。切勿减小每齿进给量！

- 减小径向和轴向切削深度。

- 选择稳定的刀柄，如可乐满Capto。使用尽可能大的接柄尺寸，以获得最佳稳定性。使用锥度加长杆，以获得最大刚性。

- 对于大悬伸，使用与疏齿距不等齿距铣刀结合的减震接杆。安装铣刀时，使铣刀与减震接柄直接连接。

- 使铣刀偏离工件中心。

- 如果使用偶数齿的刀具——可每隔一齿拆下一个刀片。

moaquito · 发表于 2007-1-5 17:42:41

　　
除采用CNC切削方式对孔进行精密加工外，还可采用镗削和铰削等方式对孔进行高精度加工。随着加工中心主轴的高速化，已可采用镗削工具对孔进行高速精密加工。据报道，目前在铝合金材料上进行φ40mm左右的镗削加工时，切削速度已可提高到1500m/min以上。在用CBN烧结体作切削刃加工钢材、铸铁及高硬度钢时，也可采用这样的切削速度。预计，今后镗削加工的高速化将会迅速普及推广。

　　为了实现镗削加工的高速化和高精度化，必须注意刀齿振动对加工表面粗糙度和工具寿命的影响。为了防止加工精度和工具寿命下降，所选用的加工中心必须配备动平衡性能优异的主轴，所选镗削刀具也必须具有很高的动平衡特性。尤其是镗削工具的刀齿部分，应选择适用于高速切削的几何形状、刀具材料及装卡方式。切削刃端部的R应较大，以利于提高加工效率；在保证获得同等加工表面粗糙度的前提下，应加大进给量。但加大进给量应适可而止，否则将增大切削阻力，不利于提高加工效率。切削刃带应设置0.1mm以下的负倒棱，这样可有效保持刀具寿命的稳定。

　　至于刀具材料，则视被加工材料性质而有所不同。如加工40HRC以下的钢等材料时，可选用金属陶瓷刀具，这种刀具在v=300m/min以上的高速切削条件下，可获得良好的加工表面粗糙度与较长的刀具寿命。涂层硬质合金刀具则适用于对60HRC以下的钢材等进行高速切削，刀具寿命非常稳定，但切削速度稍低于金属陶瓷刀具。

CBN烧结体刀具适用于加工高硬度钢、铸铁等材料，切削速度可达1000m/min以上，而且刀具寿命非常稳定。CBN刀齿的刃带部分应进行适当的倒棱处理，这种处理对进行稳定的高速切削和延长刀具寿命极为有利。在对铝合金等有色金属及非金属材料进行超高速切削时，可选用金刚石烧结体刀具，这种刀具切削稳定，刀具寿命也很长。应注意的是，使用金刚石刀具时，刀齿刃带必须进行倒棱处理，这是保证切削稳定的重要条件。

　　在铰削加工方面，目前尚未见到高速、高精度的新型刀具问世，该领域的研究开发工作似乎处于停滞不前的状态。高速铰刀迄今仍被某些特定的用户用来进行高速高精度孔加工。这种铰刀带有负前角，刚性高，断屑效果好，在高速切削条件下，可进行稳定的精密孔加工。该铰刀的特点是，采用较大的负前角和奇数刀齿，其高速切削的速度是过去的铰刀无法达到的，因此，可以说此种设计对铰刀的传统概念进行了大胆的突破，是一种高效率的铰削刀具。

jhxxy · 发表于 2007-1-6 18:14:21

厉害啊
好文章

moaquito · 发表于 2007-1-7 22:27:21

使用粉末冶金（P/M）工艺制造应用于汽车动力系统的零件在持续增长。用P/M工艺制造的零件有许多重要、独特的优点，故意留在这些零件里的残余多孔结构对于自润滑和隔音有好处。使用P/M技术可以生产用传统铸造工艺很难或不可能制造的复杂合金，用这样的技术制造的零件的加工量通常很少甚至没有，这使它们更便宜而且在材料方面浪费更少。但不幸的是，在这些特性的吸引力背后，P/M零件难以加工。

虽然P/M工业的初衷之一是消除所有的加工，但这个目标目前还没有达到。大多数的零件只能是“接近最终形状”，仍然需要某种精加工。然而和铸件和锻件相比，需要从P/M零件上去除的少量材料是典型的耐磨材料。

多孔结构是使P/M零件具有各种广泛用途的特性之一，但刀具的寿命也会遭到多孔结构的损害。多孔结构能储油且能隔音，但也导致微观上的断续切削。当从孔到固体颗粒往复移动时，刀尖持续地受到冲击，这能导致很小的疲劳破裂变形和沿切削刃的细小崩刃。更糟糕的是，这些颗粒通常极硬。即使测到的材料宏观硬度在洛氏20～35度之间，但组成零件的颗粒个体会高达洛氏60度。这些硬颗粒导致严重而快速的刃口磨损。很多P/M零件是可热处理的，热处理后材料硬度和强度更高。最后，由于烧结和热处理技术和所使用的气体，材料表面会含硬且耐磨的氧化物和（或）碳化物。

moaquito · 发表于 2007-1-7 22:28:41

最广泛地使用于P/M行业的刀具是那些在生产良好表面光洁度条件下耐磨、耐刃口破裂和不产生积屑瘤的材料。而这些特性对任何加工操作都是有用的，它们在加工P/M零件时尤其重要。包含在这个种类里的刀具材料有立方氮化硼（CBN）刀具、不涂层和涂层金属陶瓷以及改进的涂层烧结硬质合金。

CBN刀具因其高硬度和耐磨性而有吸引力。这种刀具已经在洛氏硬度45及以上的钢件和铸铁加工中使用多年。但是，由于P/M合金的独特性能和显微硬度和宏观硬度的重大差别，使CBN刀具能用于软到洛氏硬度25的P/M零件。关键的参数是颗粒的硬度。当颗粒的硬度超过洛氏50度时，不管宏观硬度值是多少，CBN刀具是可用的。这种刀具明显的限制是它们的韧性不足。如果是断续切削或含孔率高的话包括负倒棱和较重的珩磨在内的刃口加固是需要的。简单的轻切削用珩磨的切削刃就能完成。

有几种材质的CBN是有效的。韧性最好的材质主要由整体CBN构成。它们韧性极好因此可用作粗加工。它们的限制通常和表面光洁度相关。很大程度上由构成刀具的CBN个体颗粒决定。当颗粒从切削刃上脱落时会在工件材料表面产生影响。而细颗粒刀具脱落一个颗粒则情况不那么严重。

通常使用的CBN材质的CBN含量高，颗粒大小中等。CBN精加工刀片是细颗粒的而且CBN含量低。它们对轻切削和表面光洁度有要求或被加工合金特别硬的场合最有效。

在很多切削应用里刀具寿命和材质种类是独立无关的。换句话说，任何一种CBN材质可取得类似的刀具寿命。在这些情况下，材质的选择主要以每个切削刃的成本最低为依据。一片圆刀片有一整个CBN顶面并能提供四个或更多的切削刃，要比四片镶齿CBN刀片更便宜。

当P/M零件的硬度低于洛氏35度，并且颗粒本身硬度不超出范围，金属陶瓷通常是选择之一。金属陶瓷很硬，能有效阻止积屑瘤且能承受高速。另外，因为金属陶瓷历来用于钢件和不锈钢的高速、精加工，它们通常有适合接近成型零件的理想几何槽形。

今天的金属陶瓷在冶金上是错综复杂的，有多达11种合金元素。通常它们是碳氮化钛（TiCN）颗粒和Ni-Mo粘接剂烧结而成。TiCN提供对成功使用金属陶瓷很重要的硬度、抗积屑瘤和化学稳定性。另外，这些刀具通常有很高的粘接剂含量，这意味着它们有良好的韧性。总而言之，它们具备有效加工P/M合金的所有特性。几种材质的金属陶瓷是有效的，就象碳化钨烧结硬质合金那样，粘接剂含量越高，韧性越好。

已知的相对较新的进展是中温化学气相沉积（MTCVD）也提供P/M行业的优势。MTCVD保留传统的化学气相沉积（CVD）所有的耐磨性和抗月牙洼磨损性能外还很客观地提高韧性。这种韧性的增加主要来自裂纹的减少。涂层在高温下沉积然后在炉内冷却。由于热膨胀不一致，当刀具到达室温时涂层里包含裂纹。和平板玻璃上的划痕类似，这些裂纹降低刀具刃口强度。MTCVD工艺较低的沉积温度导致更低的裂纹频率和韧性较好的切削刃。

当CVD涂层和MTCVD涂层的基体有相同的特性和刃口修磨时，它们的韧性的区别能得到论证。当使用在刃口韧性有要求的应用，MTCVD涂层性能表现超过CVD涂层。通过分析，当加工含多孔结构的P/M零件时，刃口韧性是重要的。MTCVD涂层胜过CVD涂层。

物理气相沉积（PVD）涂层较薄且不如MTCVD或CVD涂层耐磨或耐月牙洼磨损。但是，PVD涂层应用场合是能承受显著冲击。当切削是磨料磨损场合、CBN和金属陶瓷又太脆和需要极好的表面光洁度，PVD涂层会是有效的。

例如，C-2硬质合金的切削刃在线速度每分钟180米和进给每转0.15毫米情况下加工FC0205。在加工20个零件后积屑瘤能引起微崩。当使用PVD氮化钛（TiN）涂层时，积屑瘤被抑制而且刀具寿命延长。当使用TiN涂层做这个测试时，P/M零件的磨料磨损特性预计TiCN涂层会更有效。TiCN有和TiN几乎相同的抗积屑瘤能力但比TiN更硬更耐磨。

多孔结构是重要的而且它影响FC0208合金的可加工性。当多孔结构和特性改变时，各种不同的刀具材料提供相应的优势。当密度低的时候（6.4g/cm3），宏观硬度是低的。在这种情况下，MTCVD涂层硬质合金提供最佳刀具寿命。切削刃的微观疲劳很重要，刃口韧性很受重视。在这个情况下韧性好的金属陶瓷刀片提供最大的刀具寿命。

当生产密度为6.8g/cm3的同样的合金，磨料磨损变得比刃口裂纹更重要。在这种情况下，MTCVD涂层提供最好的刀具寿命。PVD涂层硬质合金对极硬的两种类型的零件都进行测试，碰到刃口破裂。

当速度升高（线速度每分钟300米以上），金属陶瓷甚至涂层金属陶瓷也会产生月牙洼磨损。涂层硬质合金更适合，尤其是当涂层硬质合金的切削刃韧性好时。MTCVD涂层到有富钴区的基体的硬质合金尤其有效。

金属陶瓷最常见用于车削和镗削加工。因为可能期望较低的速度和更多关注积屑瘤，PVD涂层硬质合金对于螺纹加工很理想。

moaquito · 发表于 2007-1-7 22:30:15

刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。

   绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。切削木材用的刀具则称为木工刀具。

   刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28~前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。

   然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。

   那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和．怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。

   在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。

   由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949~1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

   1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。

   刀具按工件加工表面的形式可分为五类。加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等；螺纹加工工具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外，还有组合刀具。

   按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类。通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。

   各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。

   刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。

   带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车刀、刨刀等一般为矩形柄；圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。

   刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。

   刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种。整体结构是在刀体上做出切削刃；焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上；机械夹固结构又有两种，一种是把刀片夹固在刀体上，另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹固结构；瓷刀具都采用机械夹固结构。

   刀具切削部分的几何参数对切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响。增大前角，可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形，减小切屑流经前面的摩擦阻力，从而减小切削力和切削热。但增大前角，同时会降低切削刃的强度，减小刀头的散热体积。

   在选择刀具的角度时，需要考虑多种因素的影响，如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、精加工)等，必须根据具体情况合理选择。通常讲的刀具角度，是指制造和测量用的标注角度在实际工作时，由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变，实际工作的角度和标注的角度有所不同，但通常相差很小。

   制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等)，并不易变形。

   通常当材料硬度高时，耐磨性也高；抗弯强度高时，冲击韧性也高。但材料硬度越高，其抗弯强度和冲击韧性就越低。高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性，以及良好的可加工性，现代仍是应用最广的刀具材料，其次是硬质合金。

   聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等；聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属，及合金、塑料和玻璃钢等；碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。

   硬质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具，也可用于高速钢刀具，如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁，使刀具在切削时的磨损速度减慢，涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1~3倍以上。

   由于在高温、高压、高速下，和在腐蚀性流体介质中工作的零件，其应用的难加工材料越来越多，切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高。为了适应这种情况，刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料；进一步发展刀具的气相沉积涂层技术，在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层，更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾；进一步发展可转位刀具的结构；提高刀具的制造精度，减小产品质量的差别，并使刀具的使用实现最佳化。

moaquito · 发表于 2007-1-7 22:31:08

超硬材料是指以金刚石为代表的具有很高硬度物质的总称。超硬材料的范畴虽没有一个严格的规定，但人们习惯上把金刚石和硬度接近于金刚石硬度的材料称为超硬材料。
金刚石
金刚石是目前世界上已发现的最硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性等性能，在有色金属和非金属加工中得到广泛的应用，尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，如轿车发动机缸体、缸盖、变速箱和各种活塞等的加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具。近年来，由于数控机床的普及和数控加工技术的高速发展，可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具的应用日渐普及。金刚石刀具现在和将来都是数控加工中不可缺少的重要刀具。
立方氮化硼(CBN) 立方氮化硼是氮化硼的同素异构体，其结构与金刚石相似，硬度高达8000～9000HV，耐热度达1400℃，耐磨性好。近年来开发的多晶立方氮化硼(PCBN)是在高温高压下将微细的CBN颗粒通过结合相烧结在一起的多晶材料，既能胜任淬硬钢(45~65HRC)、轴承钢(60~64HRC)、高速钢(63~66HRC)、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削加工。
陶瓷刀具陶瓷刀具是最有发展潜力的刀具之一，目前已引起世界工具界的重视。在工业发达的德国，约70%加工铸件的工序是由陶瓷刀具来完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%~10%。由于数控机床、高效无污染切削、被加工材料硬等因素，迫使刀具材料必须更新换代，陶瓷刀具正是顺乎潮流，不断改革创新，在Al2O3陶瓷基体中添加20%~30%的SiC晶液制成晶须增韧陶瓷材料，SiC晶须的作用犹如钢筋混凝土中的钢筋，它能成为阻挡或改变裂纹扩展方向的障碍物，使刀具的韧性大幅度提高，是一种很有发展前途的刀具材料。为了提高纯氧化铝陶瓷的韧性，加入含量小于10%的金属，构成所谓金属陶瓷，这类刀具材料具有强大的生命力，正以强劲势头向前发展，也许将来会自成一系，成为刀具材料家族新成员。陶瓷刀具的主要原料是Al2O3、SiO2、碳化物等，它们是地壳中最富足的资源，发展此类刀具不存在原料来源问题。因此，开发应用陶瓷刀具有重要的战略意义和深远的历史意义。由于切削加工机床和切削技术的突飞猛进，迫使刀具被动式同步。刀具材料的发展趋势，是向着高效率、高速度、高寿命方向发展。在各种刀具材料的发展中，硬质合金(包括涂层硬质合金)一枝独秀；HSS将进一步萎缩；HSS-E增幅缓慢；HSS-PM将有长足的进步；DH还会继续膨胀扰乱市场，不过好景不长;超硬刀具材料有广阔的发展空间，将继续扩大应用比例。形成了以硬质合金为主线，各种材料既有独特的优点和应用范围，又互相发展、互相竞争，又相互有所取代补充的整体格局。

moaquito · 发表于 2007-1-7 22:32:15

粉末冶金技术是制取现代高技术材料的先进技术，在金属材料、金属陶瓷材料、陶瓷结构材料等领域中正得到越来越广泛的应用。目前，许多高技术新材料采用粉末冶金工艺来制造，如纳米材料、超导材料、生物工程材料、高级磁性材料、超硬材料、超微机械以及功能梯度材料等。粉末冶金涉及的领域相当广泛，其中也包括金属陶瓷材料领域和陶瓷结构材料领域。现在介绍国外金属陶瓷材料粉末冶金技术和陶瓷结构材料粉末冶金技术。　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　（一）金属陶瓷材料粉末冶金技术

　　金属陶瓷材料粉末冶金技术主要包括金属陶瓷材料粉末冶金技术的超细硬质合金、特殊硬质相硬质合金、梯度功能硬质合金、硬质合金热处理、涂层硬质合金、新技术和新工艺及新装备，以及Ti（C，N）基金属陶瓷等内容。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　 1、金属陶瓷材料粉末冶金技术的超细硬质合金

　　为使整体硬质合金材料同时具有良好的韧性与耐磨性，目前主要进行超细直至纳米晶硬质合金材料的研究。细化晶粒的主要方法是添加限制晶粒长大的抑制剂。特别是控制小部分WC晶粒的疯长，它是裂纹源之一。　　　　　　　　　　　　　　　　

　　 2、金属陶瓷材料粉末冶金技术的特殊硬质相硬质合金

　　金属陶瓷材料粉末冶金技术的特殊硬质相硬质合金主要包括盘状硬质相强化硬质合金与双峰结构硬质合金。盘状硬质相强化硬质合金是指将普通硬质合金中呈三棱柱体或多棱柱体的WC晶粒的底面（0001）面择优长大，从而转变为三角板状。　　　　　　　　　　　　　　　　

　　 3、金属陶瓷材料粉末冶金技术的梯度功能硬质合金

　　为改善工具的切削性能，将梯度功能材料的功能设计概念引入硬质合金工具材料领域，以实现材料表面区域具有良好的耐磨性，内部具有良好的断裂韧性，梯度组成层内获得压缩残余应力。尽管涂层硬质合金作为兼具两种特性的材料，但因需要进行陶瓷涂层的特别工艺，存在着成本居高不下的问题。研究表面，这种新的材料具有比均匀组成的普通金属涂层高的耐磨性、断裂韧性和抗热裂纹性。　　　　　　　　　　　　

　　 4、金属陶瓷材料粉末冶金技术的硬质合金热处理

　　硬质合金热处理由于使硬质合金制品整个体积内部发生结构与性能的变化，从而可提高合金的整体性能。研究表明，由于热处理明显改善了力学性能、耐磨性能和疲劳强度，从而使硬质合金的使用寿命大幅度提高。　　　　　　　　　　　　　

　　 5、金属陶瓷材料粉末冶金技术的涂层硬质合金

　　金属陶瓷材料粉末冶金技术的硬质合金制品表面涂覆——涂层技术是近年来发展起来的一项先进技术，是硬质合金领域中具有划时代意义的重要技术突破。硬质合金制品表面涂覆——涂层技术的出现为解决硬质合金耐磨性和韧性相互矛盾的问题提供了一条较为有效的途径。目前，提高涂层效果的研究与研制工作基本上沿着两个方向进行：一是完善制取耐磨涂层的设备与工艺方法；二是研制涂层的新成分，探索耐磨涂层的新材料。　　　　　　　　　　　

　　 6、金属陶瓷材料粉末冶金技术的新技术和新工艺及新装备

　　为适应硬质合金提高产品质量和增加产品品种的需要，在进一步改进与完善硬质合金的生产工艺与装备同时，也开发出新技术和新工艺及新装备。如高温自蔓延合成技术、等离子体制粉技术、流化床制粒技术、注射成形技术及其他的新型成形技术、等离子体烧结技术、微波烧结技术、各种新型化学和物理气相沉积技术及各种强化处理技术等。　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　 7、金属陶瓷材料粉末冶金技术的Ti(C，N)基金属陶瓷

　　金属陶瓷材料粉末冶金技术的Ti(C，N)基金属陶瓷是在TiC基金属陶瓷基础上发展起来的，使得Ti(C，N)基金属陶瓷具有优良高温和耐磨性能、良好的韧性和强度的新型金属陶瓷。奥地利维也纳工业大学Kieffer发现TiN在TiC-Ni系材料中的显著作用后，才出现了TiC基金属陶瓷中引入TiN的报道。　　　　　　　　　　

　　（二）陶瓷结构材料粉末冶金技术

　　陶瓷结构材料粉末冶金技术主要包括陶瓷结构材料粉末冶金技术的基础研究、高韧性/高硬度陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、新型层状碳化物/氮化物陶瓷、复相陶瓷、陶瓷涂层，以及先进陶瓷的批量生产技术、加工技术、可靠性与性能评价技术等内容。　　　　　　

　　 1、陶瓷结构材料粉末冶金技术的基础与应用研究

　　陶瓷结构材料粉末冶金技术的基础与应用研究主要集中在：

　　（1）界面化学和界面调整，如陶瓷/陶瓷、陶瓷/金属、陶瓷/有机物；

　　（2）以连续介质“宏观—亚微观—原子级”层次的“统一断裂观”设计陶瓷材料；

　　（3）陶瓷材料的磨损与润滑；

　　（4）环境影响下的陶瓷材料腐蚀与断裂问题；

　　（5）非均质材料的高温稳定性；

　　（6）复杂体系的陶瓷相图。

　　 2、陶瓷结构材料粉末冶金技术的高韧性/高硬度α-Sialon陶瓷

　　通常使用α-Si3N4为原料，可获得由细长的β- Si3N4晶体穿插在等轴状α-Si3N4晶体中所组成的自增韧陶瓷。美国原密歇根大学的I-W.Chen教授和澳大利亚M0nash大学的程一兵博士几乎同时研制出具有高长径比的α-Sialon材料，他们所研制出的具有高长径比的α-Sialon材料具有高硬度和高断裂韧性。

　　 3、陶瓷结构材料粉末冶金技术的氧化物陶瓷

　　乌克兰国家科学院材料学问题研究所研发出来的细晶氧化锆陶瓷平均晶粒尺寸为0.2μm。

　　 4、陶瓷结构材料粉末冶金技术的非氧化物陶瓷

　　乌克兰国家科学院材料学问题研究所的一个研究室研制了一系列高纯超细的高熔点化合物粉末，如TiB2、SiC、B4C、CrB2、B4C-TiB2、TiC、BN、AlN、Si3N4、MoSi2、WSi2等高熔点化合物粉末。

　　 5、陶瓷结构材料粉末冶金技术的新型层状碳化物和氮化物陶瓷研究

　　新型层状碳化物和氮化物陶瓷是最新发现的碳化物和氮化物陶瓷材料，如Ti3SiC2,Ti2AlC,Ti2AlN等材料。

　　 6、陶瓷结构材料粉末冶金技术的高性能复相陶瓷及陶瓷基复合材料

　　为克服陶瓷材料的脆性，材料科学家根据自然界生物材料的结构特点对陶瓷复合材料从材料设计、制备工艺等各方面进行了研究，制成了仿生复相陶瓷。

　　 7、陶瓷结构材料粉末冶金技术的高性能、低成本、高可靠性陶瓷涂层的制备技术

　　 8、陶瓷结构材料粉末冶金技术的高性能、低成本、批量化先进陶瓷的制备和加工技术、性能评价技术。

moaquito · 发表于 2007-1-7 22:33:08

高速切削技术是近十多年来发展最为迅速的先进制造技术之一。文章在论述高速切削技术发展历程和特点的基础上，着重研究了高速切削技术中的刀柄结构，包括HSK、KM及CAPTO，并比较了常用的BT刀柄与HKS、KM刀柄的拉紧特性。对高速旋转所带来的特殊的动平衡问题及其执行标准也作了叙述。

1、概述

高速切削是一个相对概念，并且随着时代的进步而不断变化。一般认为高速切削或超高速切削的速度为普通切削加工的5～10倍。可以从不同的角度对切削速度进行划分，如从加工工艺的角度看，高速切削加工范围为：车削700~7000m/min；铣削300~6000m/min；钻削200~1100m/min；磨削150~360m/min。也可以根据被加工材料来确定高速切削的范围，如加工钢材达到380m/min以上、铸铁700m/min以上、铜材1000m/min以上、铝材1100m/min以上。也可以根据主轴转速、功率、锥孔大小、和平衡标准来划分，如按主轴的Dn值划分，高速主轴的Dn值一般为500000~2000000；对于加工中心，可按主轴锥孔的大小来划分：50号锥——10000~20000r/min；40号锥——20000~40000r/min；30号锥——25000~40000r/min；HSK锥——20000~40000r/min；KM锥——35000r/min以上。而根据ISO—1940，高速主轴的转速至少要超过8000r/min。1978年CIRP切削委员会将高速切削定为500～7500 m/min[1][2][3]。

研究表明：随着切削速度的提高，切削力会降低15～30％以上，切削热量大多被切屑带走，加工表面质量可提高1～2级，生产效率的提高，可降低制造成本20％～40％。所以高速切削意义不仅仅是得到较高的表面切削质量[2]。

国外对高速切削技术的研究比较早，可以追溯到20世纪60年代。目前已应用于航空、航天、汽车、模具等多种工业中的钢、铸铁及其合金、铝、镁合金、超级合金（镍基、铬基、铁基和钛基合金）及碳素纤维增强塑料等复合材料的加工，其中以加工铸铁和铝合金最为普遍。加工钢和铸铁及其合金可达到500～1500 m/min，加工铝及其合金可达到3000～4000 m/min[3]。

国家自然科学基金项目(50575150)、北京市教委项目（05001011200401）

我国在高速切削领域方面的研究起步较晚，20世纪80年代才开始研究高速硬切削。刀具以高速钢、硬质合金为主，切削速度大多在100～200 m/min，高速钢在40 m/min以内。切削水平和加工效率都比较低。近年来，虽然对高速切削技术已有比较深的认识，进口的部分数控机床和加工中心中也能达到高速切削加工的要求，但由于刀具等原因，高速切削技术应用也较少。目前主要在模具、汽车、航空、航天工业应用高速切削技术稍多，一般采用进口刀具，以加工铸铁和铝合金为主[3]。

高速切削技术主要分为两方面，一方面是高速切削刀具技术，包括刀具材料、刀柄和刀夹系统、刀具动平衡技术、高速切削数据库技术、检测与监控系统等；另一方面是高速数控机床技术，包括机床整机结构的静动热态特性、电主轴、直线电机进给系统、数控与伺服系统的高速及高加速度性能、轴承润滑系统、刀具冷却系统等。本文重点谈谈高速切削技术中的刀柄结构。

moaquito · 发表于 2007-1-7 22:34:51

对刀具几何参数的要求加工不锈钢时，刀具切削部分的几何形状，一般应从前角、后角方面的选择来考虑。在选择前角时，要考虑卷屑槽型、有无倒棱和刃倾角的正负角度大小等因素。不论何种刀具，加工不锈钢时都必须采用较大的前角。增大刀具的前角可减小切屑切离和清出过程中所遇到的阻力。对后角选择要求不十分严格，但不宜过小，后角过小容易和工件表面产生严重摩擦，使加工表面粗糙度恶化，加速刀具磨损。并且由于强烈摩擦，增强了不锈钢表面加工硬化的效应；刀具后角也不宜过大，后角过大，使刀具的楔角减小，降低了切削刃的强度，加速了刀具的磨损。通常，后角应比加工普通碳钢时适当大些。

对刀具切削部分表面粗糙度的要求提高刀具切削部分的表面光洁度可减少切屑形成卷曲时的阻力，提高刀具的耐用度。与加工普通碳钢相比较，加工不锈钢时应适当降低切削用量以减缓刀具磨损；同时还要选择适当的冷却润滑液，以便降低切削过程中的切削热和切削力，延长刀具的使用寿命。

对刀杆材料的要求加工不锈钢时，由于切削力较大，故刀杆必须具备足够的强度和刚性，以免在切削过程中发生颤振和变形。这就要求选用适当大的刀杆截面积，同时还应采用强度较高的材料来制造刀杆，如采用调质处理的45号钢或50号钢。

对刀具切削部分材料的要求加工不锈钢时，要求刀具切削部分的材料具有较高的耐磨性，并能在较高的温度下保持其切削性能。目前常用的材料有：高速钢和硬质合金。由于高速钢只能在600°C以下保持其切削性能，因此不宜用于高速切削，而只适用于在低速情况下加工不锈钢。由于硬质合金比高速钢具有更好的耐热性和耐磨性，因此用硬质合金材料制成的刀具更适合不锈钢的切削加工。

硬质合金分钨钴合金(YG)和钨钴钛合金(YT)两大类。钨钴类合金具有良好的韧性，制成的刀具可以采用较大的前角与刃磨出较为锋利的刃口，在切削过程中切屑易变形，切削轻快，切屑不容易粘刀，所以在一般情况下，用钨钴合金加工不锈钢比较合适。特别是在振动较大的粗加工和断续切削加工情况下更应采用钨钴合金刀片，它不象钨钴钛合金那样硬脆，不易刃磨，易崩刃。钨钴钛合金的红硬性较好，在高温条件下比钨钴合金耐磨，但它的脆性较大，不耐冲击、振动，一般作不锈钢精车用刀具。

2 刀具材料牌号的选择

刀具材料的切削性能关系着刀具的耐用度和生产率，刀具材料的工艺性影响着刀具本身的制造与刃磨质量。宜选择硬度高、抗粘结性和韧性好的刀具材料，如YG类硬质合金，最好不要选用YT类硬质合金，尤其是在加工1Gr18Ni9Ti奥氏体不锈钢应绝对避免选用YT类硬质合金，因为不锈钢中的钛(Ti)和YT类硬质合金中的Ti产生亲合作用，切屑容易把合金中的Ti带走，促使刀具磨损加剧。生产实践表明，选用YG532、YG813及YW2三种牌号材料加工不锈钢具有较好的加工效果（见附表）。
三种硬质合金牌号的性能比较
牌号密度
g/cm³ 抗弯强度
Mpa 硬度
HRA 性能即用途相当于
ISO
YG532 14 ≥1760 ≥91.5 红硬性高，韧性好，抗粘能力强，适用于奥氏体、马氏体不锈钢、无磁钢、高温合金钢等大型工件的粗、精加工；合金耐用度高，高温性好，被加工工件表面质量高。 K10~K20
M20
YG813 14.05~14.1 ≥1570 ≥91 耐磨性好，有较高的抗弯强度和抗粘结能力，适于高温合金钢；对容易产生加工冷作硬化现象的奥氏体不锈钢、高锰钢等，加工效果优于YW2。 K10~K20
M20
YW2 12.4~13.5 ≥1320 ≥90.5 使用强度高，红硬性较好，能承受较大的冲击载荷。适用于耐热钢、高锰钢、不锈钢等材料的粗、精加工。 M20

3 刀具几何参数的选择

前角的选择从切削热的产生和散热方面说，增大前角可减小切削热的产生，切削温度不致于太高，但前角过大则因刀头散热体积减小，切削温度反而升高。减小前角可改善刀头散热条件，切削温度有可能降低，但前角过小，则切削变形严重，切削产生的热量不易散掉。实践表明，取前角go=15°~20°最为合适。

后角的选择粗加工时，对强力切削的刀具则要求切削刃口强度高，则应取较小的后角；精加工时，其刀具磨损主要发生在切削刃区和后刀面上，对于不锈钢这种易出现加工硬化的材料，其后刀面摩擦对加工表面质量及刀具磨损影响较大，合理的后角应为：加工奥氏体不锈钢(185HB以下)，其后角可取6°~8°；加工马氏体不锈钢(250HB以上)，其后角取6°~8°；加工马氏体不锈钢(250HB以下)，其后角为6°~10°为宜。

刃倾角的选择刃倾角的大小和方向，确定了流屑的方向，合理选择刃倾角ls，通常取-10°~20°为宜。在微量精车外圆、精车孔、精刨平面时，应采用大刃倾角刀具：应取ls45°~75°。

4 切削用量的选择

为了抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高表面质量，用硬质合金刀具进行加工时，切削用量要比车削一般碳钢类工件稍低些，特别是切削速度不宜过高，一般推荐切削速度Vc=60~80m/min，切削深度为ap=4~7mm，进给量f=0.15~0.6mm/r为宜

moaquito · 发表于 2007-1-7 22:35:40

钛合金的弹性模数小，如TC4的弹性模量E=110GPa，约为钢的一半，因而由切削力所引起的被加工件弹性变形大，将降低工件精度，为此要改善加工系统的刚性。工件必须很牢固地装夹，刀具对工件支承点的刀矩减到最小。刀具必须锋利，否则将发生振动、磨擦，使刀具耐用度缩短，工件精度下降。

切削钛合金时，仅在切削速度1~5mm/min的范围内，才有积屑瘤形成。因此在一般生产条件下切削钛合金时，不会产生积屑瘤。工件与刀具之间的磨擦系数并不很大，容易得到良好的表面质量。采用冷却润滑液对于改善钛合金表面微观几何形状是没有效果的，切削钛合金时已加工表面粗糙度较低是由于刀具上没有积屑瘤的缘故。

但是，为了改善切削条件，降低切削温度，提高刀具寿命，同时为了消除火灾的危险，加工时使用大量可溶性冷却剂也是必要的。

通常钛合金零件加工时没有发火燃烧的现象，可是在微切削状态下加工时有发火燃烧现象，为了避免这种危险性，应该：①大量使用冷却液；②及时从机床上扫除切屑；③备有灭火器材；④及时更换用钝的刀具；⑤工件表面污染时易引起火花，此时必须降低切削速度；⑥比薄切屑相比，厚切屑不易产生火花，因此要加大走刀量，加大走刀量不会象加大切削速度那样使温度迅速升高。

加工钛合金切削用量的选用准则：应从降低切削温度的观点出发，采用较低的切削速度和较大的走刀量。由于高的切削温度使钛合金从大气中吸收氧和氢造成工件表面硬脆，使刀具剧烈磨损，因此在加工过程中，须使刀尖温度保持在合适的温度，避免温度过高。

在断续切削的条件下用YG8车刀车削带硬皮的钛合金工件时，推荐的切削用量为：v=15~28m/min，f=0.25~0.35mm/r，ap=1~3mm。

在连续切削的条件下用YG3车刀精车钛合金工件时，推荐的切削用量为：v=50~70m/min，f=0.1~0.2mm/r，ap=0.3~1mm。表2为车削加工钛合金时可供选用的切削用量。

表2.车削钛合金时的切削用量

工序性质－钛合金材料－硬度－切削余量(mm)－切削速度(mm/min)－走刀量(mm/r)

荒车－TA1~7，TC1~2－软－＞氧化皮厚度－18~36－0.1~0.25

荒车－TA8，TC3~8－中－＞氧化皮厚度－12~27－0.08~0.15

荒车－TC9~10，TB1~2－硬－＞氧化皮厚度－7.2~18－0.06~0.12

粗车－TA1~7，TC1~2－软－＞2－30~54－0.2~0.4

粗车－TA8，TC3~8－中－＞2－24~54－0.15~0.3

粗车－TC9~10，TB1~2－硬－＞2－15~30－0.1~0.2

精车－TA1~7，TC1~2－软－0.07~0.75－37.5~60－0.07~0.15

精车－TA8，TC3~8－中－0.07~0.75－30~48－0.07~0.12

精车－TC9~10，TB1~2－硬－0.07~0.75－18~36－0.05~0.12

用YG6X车刀车削TC4(硬度为HB320~360)，ap=1mm、f=0.1mm/r时的最佳切削速度为60mm/min。在此基础上不同走刀量和切削深度下的切削速度见表3。

表3.车削钛合金TC4的切削速度

ap－1mm－2mm－3mm

F(mm/r)－0.1,0.15,0.2,0.3－0.1,0.15,0.2,0.3－0.1,0.2,0.3

V(mm/min)－60,52,43,36－49,40,34,28－44,30,26

加工钛合金的典型车刀具有如下特点：①刀片材料为YG6X，YG10HT；②前角较小，一般γ0=4°~6°，增强刀头强度；③有f=0.05~0.1mm的负倒棱，以增强刀刃的强度；④后角较大，一般α0=14°~16°，以减少后面的磨擦，提高刀具耐用度；⑤一般不允许磨出尖角或过渡刃，而磨出刀尖圆角r=0.5mm左右，粗车时可达r=1~2mm，以增强刀尖强度；⑥精车或车削薄壁件时，刀具主偏角要大，一般为75°~90°。

切削用量：

粗车：v=40~50m/min，f=0.2~0.3mm/r，ap=3~5mm。

半精车：v=40~45m/min，f=0.2~0.3mm/r，ap=1~2mm。

精车：v=50~55m/min，f=0.1~0.15mm/r，ap=0.2~0.5mm。

使用乳化液冷却，可有效地提高刀具耐用度。在保证刀头强度的前提下使刀头具有高的耐磨性和硬度是合理加工钛合金的关健。因此选用的YG6X刀片在刃磨后应当用金刚石或碳化硅油石背刀(背出倒棱)，达到消除刃磨锯口、增强刀刃强度的目的。

粗车不规则黑皮工件时，一般将刀片磨出3°~+5°刃倾角；精车时，一般无刃倾角，此时的刀具磨损主要为前刀面粘附(粘结)磨损。

这种典型车刀能较合理地解决加工钛合金时材料活性随温度升高而增加及导热性差的问题，因而刀具耐用度大为提高。

3.2 钻削

钛合金的钻削加工比较困难，常在加工过程中出现烧刀和断钻现象，其主要原因是钻头刃磨不良、排屑不及时、冷却不佳以及工艺系统刚性差等。

(1)钻头的选择：直径大于5mm的钻头，最好选用硬质合金YG8作为刀具材料；加工小于5mm的孔时，可用硬度大于63HRC的高速钢钻头(如M42或B201)；当孔深小于直径两倍时，采用斜槽(短型)的钻头；当孔深大于直径两倍时，采用麻花钻头。钻头的几何参数：λ=0°~3°，αc=13°~15°，2φ=120°~130°。

为了易于形成切屑、减少磨擦并改善钻头的切削能力，可根据钻头直径减少导向刃带的宽度至0.1~0.3mm，修磨横刃到0.1D，并双重刃磨顶角2φ=130°~140°，2φ=70°~80°。表4列出了双重锋角式钻头的几何参数。

表4.双重锋角式钻头几何参数

钻头直径(mm)－顶角2φ－第二顶角2φ0－第二锋刃后角α－b(mm)－c(mm)

>3~6－130°~140°－80°~140°－12°~18°－~1.5－0.4~0.8

>6~10－130°~140°－80°~140°－12°~18°－1.5~2.5－0.6~1

>10~18－125°~140°－80°~140°－12°~18°－2.5~4－0.8~1

>18~30－125°~140°－80°~140°－12°~18°－4~6－1~1.5

(2)切削用量

硬质合金钻头：v=9~15m/min，f=0.05~0.2mm/r；高速钢钻头v=4~5m/min，f=0.05~0.3mm/r。

(3)钻削深孔或小直径孔时，可采取手动进给。钻孔时必须周期性地从孔中退出钻头，以便清除切屑。为了避免钻头强烈磨损，不能让钻头停留在孔中不进不退，否则钻刃会摩擦加工表面，造成加工硬化，使钻头变钝。钻孔时必须充沛地供给冷却润滑液。一般用豆油，必要时可加法国OLTIP钻孔攻丝专用油。尽可能提高工艺系统刚性，将钻模固定在工作台上，钻模宜贴近加工表面，尽量使钻头缩短。

取钻头后面转角处的磨损h后=0.4~0.5mm作为钻头磨钝标准。

(4)钻削实例：用钼高速钢钻头在α+β型TC4钛合金工件上进行钻削加工，钻头直径D=6.35mm，孔深H=12.7mm。选切削参数v=11.6m/min、f=0.127mm/r，使用乳化液冷却。刀具耐用度T以磨损宽度h后=0.38mm为标准，每根钻头可钻260个孔，效果极佳。

moaquito · 发表于 2007-1-7 22:36:41

1.引言
表面涂层技术的发展与应用对刀具性能的改善和切削加工技术的进步起到了十分关键的作用，涂层刀具已成为现代刀具的重要标志。常用的刀具涂层材料主要有TiC、TiN、Al2O3、TiCN、TiAlN、CBN等。TiAlN作为一种新型涂层材料，具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小、导热率低等优良特性，尤其用于高速切削时性能优异。在日本和我国台湾地区，TiAlN涂层刀具的应用已相当广泛。本文介绍的新型TiAlN涂层铣刀采用超细颗粒（直径约1μm）碳化钨—钴硬质合金基体，表面采用特殊的低温物理气相沉积（PVD）法涂覆高硬度的TiAlN单层涂层（厚度约6μm）。TiAlN涂层表面生成高强度的氧化物（刚玉），涂层中的Ti含量控制在37%左右，Al含量控制在10%～13%之间，以保证刃口的锋利性。新型TiAlN涂层与TiN涂层的主要性能比较见表1。
表1 新型TiAlN涂层与TiN涂层主要性能比较
涂层性能－TiAlN涂层－TiN涂层
维氏硬度Hv（kgf/m2）－2720－1930
氧化温度（℃）－840－620
划痕测试临界负荷粘附力（N）－80.3－60.3
结构特征－细柱状面心立方结构－面心立方结构
摩擦性能－与钢摩擦系数0.30－与钢摩擦系数0.41
2．高速铣削技术在模具制造中的应用
近年来，高速切削技术发展迅猛，如铣削机床转速已高达30000～50000r/min。高速铣削在模具制造等精密、超精密加工中具有良好的应用前景。由于有些模具的过渡棱边尖锐薄弱，转角处易发生塌角现象，采用普通铣削难以保证模具廓形交界处的加工精度，而采用高速铣削可切削出形状锐利的轮廓尖角，可实现精密模具的高精度、高效率加工。
近年来，国外模具制造商开发了多项模具高速加工先进技术，如：①形状预识别控制技术：该技术可在高速加工模具自由曲面时实现高精度加工控制功能，以避免尖角部位因切削冲击、机械滞后等引起路径误差。②SF技术：用球形铣刀加工模具自由曲面时，因工件和刀具的切削点在不断变化，使实际切削点的切削速度不断发生变化，影响表面加工质量。采用SF技术可从NC数据中预先读出时刻变化的切削点信息，通过控制主轴回转速度使切削点切削速度保持一定；同时控制每转相当进给量，使进给速度保持稳定。③区域加工技术：在模具加工面上预先设定一定区域，应用区域加工技术可在不改变原
加工程序的情况下，对设定区域内或区域外实现可改变切深及其它切削条件的加工。④直角邻边圆弧内角铣削技术：采用三面铣刀柄嵌三角刀片进行加工，可将圆弧内角直接铣削成直角，加工效率比电火花线切割可提高约20倍。⑤利用特殊数控代码G260指令，可实现在平面上加工斜孔。加工时，铣刀杆利用万向节偏转要求的角度，可免除常规加工时需重新装夹工件及使用专用夹具的麻烦。⑥控制系统采用NURBS（Non-uniform Rational B Spline）补偿，从而解决了控制系统数据传输存在等待现象，在微小进给（1μm）加工时机床不能移动等问题。
采用高速铣削技术对模具进行直接成型加工，可减少电加工及相关工序流程，显著提高加工效率，加工时间可缩短1/3～1/4。为实现模具的高速铣削加工，开发及应用先进的高速铣削刀具尤为重要，TiAlN涂层铣刀就是目前高速铣削淬硬模具钢最常用的理想刀具。
3．TiAlN涂层铣刀高速铣削模具钢的磨损与破损性能
用VC-MD型号六齿TiAlN涂层硬铣刀（φ10mm）高速铣削AlSi H13/JIS SKD61淬硬模具钢（52HRC）时（铣削速度：628m/min；铣削长度：50m；铣削深度：轴向切深10mm，径向切深0.5mm），采用不同冷却方式对刀具磨损形貌的影响结果表明，采用风冷切削时刀具磨损最小；采用干式切削时刀具磨损次之；采用乳化液冷却切削时刀具磨损最大。由于铣刀刃呈间歇切削状态，如切削时将冷却液直接喷淋在刀具上，刀刃时冷时热的温度变化容易引起热裂纹，导致切削刃破裂及刀片破损。因此，高速铣削模具钢时不应使用冷却液，否则会缩短刀具寿命。
刀具的主要失效机理包括月牙洼磨损、热变形、破裂等。切削热和机械振动是刀具失效的重要影响因素。月牙洼磨损通常发生在刀片前刀面上，当高速加工钢件及其它硬质材料时，切屑在高温作用下熔附在刀具表面，并使刀具材料颗粒发生剥离，形成月牙洼磨损。过度的月牙洼磨损会削弱切削刃强度，阻碍切屑流动，增大刀具承受的温度与压力，最终导致刀具破损。对刀具进行涂层可在刀具与工件之间增加一层惰性硬介质，显著减小月牙洼磨损。通过合理应用涂层技术，可使刀片既具有高硬度又具有高韧性。涂层时可根据需要调节基体和涂层的元素分布，使切削刃区域具有较高含钴量，从而将含钴基体的耐冲击性与涂层的耐磨性结合起来，使切削刃具有良好韧性而刀具其余部分保持较高硬度。
用VC-MD型号TiAlN涂层铣刀高速铣削AlSi H13 模具钢（50HRC）时（进给速度：0.10mm/齿；轴向切深10mm，径向切深0.5mm），铣削状态与刀具破损的关系表明：当切削速度V=157m/min时，采用干式切削和风冷切削时的切削长度均可达到300m；采用乳化液冷却切削时在200m处刀刃出现崩裂。当切削速度V=314m/min时，采用干式切削时在150m处刀具出现破碎；采用风冷切削时在300m处仍可正常铣削；采用乳化液冷却切削时在50m处刀具出现崩裂。当切削速度V=471m/min时，采用干式切削时在200m处刀具出现较大磨损；采用风冷切削时在300m处刀具出现较大磨损；采用乳化液冷却切削时在50m处刀具出现崩裂。当切削速度V=628m/min时，采用干式切削时在100m处刀具出现较大磨损，在120m处刀具破碎折断；采用风冷切削时，在150m处刀具折断破碎；采用乳化液冷却切削时刀具很快磨损折断。
风冷切削一般可采用液氮致冷和压缩空气致冷两种方式，并可对切削区辅以油雾润滑，以提高加工表面光洁度。风冷切削可获得较好加工效果，但加工成本较高。干式切削省去了冷却、润滑装置，可降低加工成本，减少环境污染。为实现干式切削，刀具涂层必须具有两个重要功能：①可在刀具与工件之间起到热壁垒的作用，以减小作用于刀具基体的热应力；②可起到固体润滑剂的作用，以减小切削摩擦及切屑对刀具的粘附。TiAlN涂层就是一种可较好满足上述要求的高性能涂层。
许多新型硬质合金刀具牌号（尤其是带涂层牌号）在高速切削时采用干切削方式可获得更高切削效率。事实上，对于间断切削，切削区温度越高，越不适合使用切削液。铣削时加切削液可使刀具承受剧烈的温度变化（铣刀片自工件切出时被冷却，切入工件时温度再次上升）。虽然干切削时也存在类似的加热—冷却循环，但温度变化幅度比加切削液时缓和得多。温度的剧烈变化可导致刀片中产生应力，从而引起裂纹。
涂层厚度（一般为2～18μm）对于刀具性能具有重要影响。对于冲击力较大、刀具快速冷却和加热的间断切削，薄涂层承受温度变化的性能优于厚涂层，其应力较小，不易产生裂纹，因此薄涂层刀片干式切削时的寿命可延长40%。一般来说，PVD工艺可获得比CVD工艺更薄的涂层，且与基体结合较为牢固，因此圆形刀具和铣刀片等常采用PVD涂层。此外，由于PVD涂层的沉积温度较低，因此较多应用于刃口锋利的刀具及大正前角铣刀、车刀等。
TiAlN涂层是目前适用于高速干式切削的性能最佳的PVD涂层，其高温连续切削性能指标比氮化钛（TiN）涂层高4倍，这主要得益于高温切削时涂层表面的铝氧化后在切屑/刀具界面上形成的非结晶氧化铝薄膜。
分别用VC-MD型号TiAlN涂层铣刀、TiN涂层铣刀和未涂层铣刀高速铣削AlSi H13/JIS SKD61模具钢（52HRC）（进给速度：0.10mm/齿；轴向切深10mm，径向切深0.5mm；顺铣，风冷），加工长度达50m后刀具周边后刀面的磨损情况表明：当切削速度V=100m/min时，加工时间为60min，TiAlN涂层铣刀的磨损量仅为其它刀具的1/2～1/3。当V=600m/min时，TiAlN涂层铣刀加工同样长度仅需时10min，磨损量增大2倍；TiN涂层铣刀和未涂层铣刀在V=200m/min时磨损量已较大，V继续增大时则出现剧烈磨损。分析磨损曲线的变化趋势可知，TiAlN涂层铣刀的磨损曲线斜率较小，走势较平坦；其它两种刀具的磨损曲线斜率则较大。表明随着切削速度的增加，TiAlN涂层的磨损量变化很小，非常适合高速切削。
4．TiAlN涂层铣刀高速铣削钛合金的切削性能
用VC-2MS型号TiAlN涂层铣刀（φ10mm）铣削钛合金材料（Ti-6Al-4V）时（铣削深度：径向切深0.2mm，轴向切深10mm，侧面铣削；冷却压力：4.4M），铣削速度与刀具后刀面磨损的关系表明：钛合金属于难加工材料，当TiAlN涂层铣刀低速铣削时，刀具磨损量很小，磨损曲线较平坦。随着切削速度不断增大，刀具磨损量缓慢增加。但当切削速度超过10000r/min后，刀具磨损量快速增加。断续切削钛合金材料产生的高温会使刀片的切削刃与其它部分之间产生较大温差，导致切削刃产生裂纹，裂纹的扩展将导致切削刃破裂及刀片破损。
用六刃TiAlN涂层铣刀（φ10mm）铣削Ti-6Al4V，当改变铣削速度与铣削深度时（进给速度：0.10mm/齿；轴向切深10mm，侧面铣削），铣刀转速与径向切深的关系曲线表明：铣削钛合金材料时，切削速度越高，可保证正常铣削的径向切深量就越小。如在临界转速（10000r/min）时，径向切深量取0.1mm可保证正常铣削，如径向切深量取0.2mm则刀具磨损量较大，当转速进一步增加时磨损将迅速增大。选取5000r/min的转速较为安全，可在0.4～0.6mm的径向切深量范围内实现正常加工，排屑量为15cc/min。排屑量通常随径向切深量的减小而减少，切屑排出量越大，所需加工功率也越大。根据切削试验结果，铣削钛合金时，选取转速5000r/min、径向切深量0.4～0.6mm较为合理，此时铣刀磨损小、寿命长，铣削功率大，加工效率高。
5．两种高效铣削方法
（1）圆弧铣槽
铣削键槽时，选用铣刀直径应小于键槽宽度，否则铣削阻力较大，影响铣刀寿命。如选用φ10铣刀加工槽宽10mm的键槽，每次切深为1mm，需来回铣削10次才能完成加工。为提高加工效率，可采用圆弧铣槽方法。采用φ6铣刀沿一定弧度进行旋转铣削，可高效完成切深10mm的加工。圆弧铣槽的尺寸计算公式为：
θ=arccos［1-2Rd（t-Rd）/φ（t-φ）］
式中：θ为最大铣削角度，Rd为径向切深，t为被加工槽宽，φ为铣刀直径。
采用VC-MD型号TiAlN涂层端铣刀（φ12mm）对AlSi H13/JIS SKD61模具钢材料（52HRC）进行圆弧铣槽加工（槽深10mm）（铣削速度：313m/min（8300r/min）；进给速度：5000mm/mi（0.10mm/齿）；风冷）。加工槽宽分别为18mm、16mm、15mm的槽时的铣削参数和加工效果见表2。
表2 圆弧铣槽铣削参数与加工效果
铣削参数：
t（mm）：18，16，15
Rd（mm）：0.6，0.3，0.27
X（mm）：1.74，1.48，0.89
θ：44.8°，41.0°，31.5°
槽长度（m）：0.26，0.33，0.35
加工效果：
铣削长度（m）：24，28，33
刀刃磨损量：较大，较小，较小
由表2可知，径向切深Rd对圆弧铣槽时的刀具磨损影响较大，Rd越大，刀刃磨损就越明显。圆弧铣槽的优势在于大的轴向切深、减小铣削力、减轻机械振动、提高铣刀耐用度。
（2）螺旋铣孔
用TiAlN涂层球头铣刀以螺旋铣削方式加工孔可获得较高的加工效率和较长的刀具使用寿命。用VC-2MB R3型TiAlN涂层球形铣刀对AlSi H13 / JIS SKD61模具钢材料（52HRC）工件进行螺旋铣孔加工（孔深：9mm；X、Y向进给速度：1500mm/min；铣削速度：283m/min，相当于15000r/min）时，被加工孔径与螺旋式铣削的轴向进给率（螺旋前进一周的轴向移动量）Fa取值的关系表明：Fa取值较小时可加工较大的孔径。当被加工孔径为φ9mm时，Fa最大可取值0.6mm，如超过该值则铣刀磨损将加剧。以轴向进给率Fa=0.3mm加工φ7mm孔径时的铣孔数量与铣刀磨损量的关系表明：铣100个孔的后刀面磨损量约为0.03mm，铣500个孔的后刀面磨损量约为0.05mm，可见随铣孔数量的增加，TiAlN涂层铣刀的磨损量变化不大，其耐用度较高。
6．结语
TiAlN涂层具有优于TiC、TiN、TiCN等涂层的机械物理性能，并可与其它涂层配合组成多元多层复合涂层。切削试验及加工实践表明，TiAlN 涂层刀具化学稳定性好，抗氧化磨损能力强，高速加工高合金钢、不锈钢、钛合金、镍合金等难加工材料时，其工作寿命可比TiN涂层刀具提高3～4倍。TiAlN涂层中具有较高Al浓度，切削加工时涂层表面会生成一层极薄的非晶态Al2O3，从而形成硬质惰性保护膜，非常适合应用于高速切削加工。TiAlN 涂层刀具的普及应用将大大提高刀具耐用度，减少加工辅助时间，降低切削加工成本，提高企业经济效益。
（摘自《工具技术》作者：江苏大学宋昌才）

zuidigongzi · 发表于 2007-1-7 23:25:20

好文章，我已收藏下来，谢谢你，特别是有关高速铣的知识是对我很有帮助的！

萧萧下 · 发表于 2007-1-9 22:15:02

好东西，多上论坛真长见识啊，胜在车间呆10天。

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