隨著數控機床和加工中心等高效設備應用的日漸普及，在航空航天、汽車、高速列車、風電、電子、能源、模具等裝備制造業的空前發展推動下， 萬能滑枕銑床切削加工(gong)已邁(mai)入(ru)了一個以(yi)高速、高效和(he)環保為標志的高速加工(gong)發展的新時(shi)期—現(xian)代切削技術階(jie)段。 

　　高(gao)速切(qie)削(xue)(xue)(xue)、干切(qie)削(xue)(xue)(xue)和(he)硬(ying)切(qie)削(xue)(xue)(xue)作為(wei)當前切(qie)削(xue)(xue)(xue)技術(shu)的重要發(fa)展趨向，其重要地位和(he)角(jiao)色(se)日益凸顯。對這(zhe)些先進切(qie)削(xue)(xue)(xue)技術(shu)的應用(yong)，不僅(jin)令加工(gong)(gong)(gong)效率成倍提高(gao)，亦著實推動了(le)產品開發(fa)和(he)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)創新的進程。例如，精密模具硬(ying)質材料的型腔(qiang)，采用(yong)高(gao)轉速、小進給量和(he)小吃深(shen)加工(gong)(gong)(gong)，既可獲得很(hen)高(gao)的表面質量，又(you)能夠省卻磨削(xue)(xue)(xue)、EDM和(he)手工(gong)(gong)(gong)拋光或減少相(xiang)應工(gong)(gong)(gong)序(xu)的時間，從而縮(suo)短生產工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程，提高(gao)生產率。 

　　過去(qu)一些(xie)企業制(zhi)作(zuo)復雜模(mo)具(ju)時，基本上(shang)都(dou)需要3~4個(ge)月才能交(jiao)付使用，而現在采用高速(su)切削加工(gong)後，半個(ge)月便可(ke)完成(cheng)。據調查(cha)，一般(ban)的工(gong)模(mo)具(ju)，有60%的機加工(gong)量可(ke)用高速(su)加工(gong)工(gong)藝來實現。 

　　高(gao)速(su)加(jia)工時，不但要求刀具可靠性高(gao)、切削(xue)性能(neng)(neng)好、能(neng)(neng)穩定地斷屑(xie)和卷屑(xie)、還要能(neng)(neng)達成(cheng)高(gao)精度，并能(neng)(neng)實現快換或自動(dong)更(geng)換等。因此，對刀具材料、刀具結構、以(yi)及刀具的裝夾都提出了更(geng)高(gao)要求。 

　　對刀具材料的要求 

　　高(gao)速(su)加(jia)(jia)工(gong)刀(dao)具最突出的要求是，既要有(you)高(gao)的硬(ying)(ying)度(du)和(he)高(gao)溫硬(ying)(ying)度(du)，又要有(you)足夠(gou)的斷裂韌性。為此，須選用(yong)細晶(jing)粒硬(ying)(ying)質合金、涂(tu)層(ceng)硬(ying)(ying)質合金、陶瓷、聚(ju)晶(jing)金剛石(shi)(PCD)和(he)聚(ju)晶(jing)立方(fang)氮化硼(peng)(PCBN)等刀(dao)具材(cai)料—它(ta)們各有(you)特(te)點，適(shi)應的工(gong)件(jian)材(cai)料和(he)切削速(su)度(du)范圍(wei)也都不同(tong)。例如(ru)，高(gao)速(su)加(jia)(jia)工(gong)鋁、鎂、銅等有(you)色金屬件(jian)，主(zhu)要采用(yong)PCD和(he)CVD金剛石(shi)膜涂(tu)層(ceng)刀(dao)具。高(gao)速(su)加(jia)(jia)工(gong)鑄件(jian)、淬硬(ying)(ying)鋼(50~67HRC)和(he)冷(leng)硬(ying)(ying)鑄鐵(tie)主(zhu)要用(yong)陶瓷刀(dao)具和(he)PCBN刀(dao)具。 

　　上海大眾汽車有(you)限公司(si)采用(yong)Seco刀(dao)具(上海)公司(si)生(sheng)產(chan)的立方氮化硼(peng)CBN300刀(dao)片(pian)面(mian)銑刀(dao)，在(zai)柔性生(sheng)產(chan)線上高(gao)(gao)速(su)(su)銑削發動機缸體平面(mian)(鑄件)，切(qie)削速(su)(su)度高(gao)(gao)達(da)(da)1600m/min，進給(gei)速(su)(su)度5000mm/min。用(yong)PCD刀(dao)具加(jia)(jia)工鋁合金的切(qie)削速(su)(su)度一(yi)般為3000-4000m/min，最高(gao)(gao)更可達(da)(da)7500m/min。而(er)用(yong)陶瓷和PCBN刀(dao)具加(jia)(jia)工淬硬鋼(gang)和冷硬鑄鐵(tie)時的切(qie)削速(su)(su)度已達(da)(da)200m/min。 

　　1.硬質合金已邁入細晶粒(li)超細晶粒(li)階段 

　　涂層(ceng)硬質(zhi)合金(jin)刀(dao)具(ju)(如TiN、TiC、TiCN、TiAlN等(deng))雖其加(jia)工(gong)工(gong)件(jian)(jian)材料范(fan)圍(wei)廣，但抗氧化(hua)溫度(du)(du)一般不高，所(suo)以通(tong)常只宜在400-500m/min的切削速度(du)(du)范(fan)圍(wei)內(nei)加(jia)工(gong)鋼(gang)鐵件(jian)(jian)。對於Inconel718高溫鎳基合金(jin)可使用陶(tao)瓷(ci)和(he)PCBN刀(dao)具(ju)。據報道，加(jia)拿大學者用SiC晶須(xu)增韌陶(tao)瓷(ci)銑削Inconel718合金(jin)，推薦(jian)最佳的切削條件(jian)(jian)為(wei)(wei)：切削速度(du)(du)700m/min，吃深為(wei)(wei)1-2mm，每齒進給量為(wei)(wei)0.1-0.18mm/z。 

　　目前，硬質合(he)(he)(he)金已進入細晶(jing)粒(li)(1-0.5μm)和超細晶(jing)粒(li)(<0.5μm)的(de)發(fa)展階段，過去細晶(jing)粒(li)多(duo)用於K類(WC+Co)硬質合(he)(he)(he)金，近幾年來(lai)P類(WC+TiC+Co)和M類(WC+TiC+TaC或NbC+Co)硬質合(he)(he)(he)金也向晶(jing)粒(li)細化方向發(fa)展。 

　　以(yi)往，為提(ti)高硬(ying)質(zhi)(zhi)合金的韌性(xing)，通(tong)常是增加鈷(Co)的含量，由此帶來(lai)的硬(ying)度(du)降(jiang)低如今(jin)可以(yi)通(tong)過細化晶粒得到補償，并使硬(ying)質(zhi)(zhi)合金的抗(kang)彎(wan)強度(du)提(ti)高到4.3GPa，已達到并超過普通(tong)高速鋼(HSS)的抗(kang)彎(wan)強度(du)，改(gai)變了人們普遍(bian)認(ren)為P類硬(ying)質(zhi)(zhi)合金適於切鋼、而K類硬(ying)質(zhi)(zhi)合金只(zhi)適於加工(gong)鑄鐵和鋁(lv)等有(you)色金屬的選(xuan)材格局。 

　　采(cai)用(yong)WC基的(de)(de)超(chao)細晶粒(li)K類硬(ying)質合金(jin)(jin)，同(tong)樣可(ke)加工(gong)(gong)各(ge)種鋼(gang)料。細晶粒(li)硬(ying)質合金(jin)(jin)的(de)(de)另一個(ge)優點是刀(dao)具(ju)刃(ren)口鋒利，尤其適(shi)於高速(su)(su)切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)粘而韌的(de)(de)工(gong)(gong)件(jian)材(cai)料。以日本(ben)不二越公司(si)開發的(de)(de)AQUA麻(ma)花鉆為(wei)例，其用(yong)細晶粒(li)硬(ying)質合金(jin)(jin)制造，并涂覆(fu)耐(nai)(nai)熱、耐(nai)(nai)摩(mo)擦(ca)的(de)(de)潤(run)滑涂層，在高速(su)(su)濕式加工(gong)(gong)結構鋼(gang)和合金(jin)(jin)鋼(gang)(SCM)時(shi)，切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)速(su)(su)度(du)200m/min，進(jin)給(gei)速(su)(su)度(du)1600mm/min，加工(gong)(gong)效率提高了2.5倍(bei)，刀(dao)具(ju)壽命提高2倍(bei)；干式鉆孔時(shi)，切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)速(su)(su)度(du)150m/min，進(jin)給(gei)速(su)(su)度(du)1200mm/min。 

　　2.涂層(ceng)提升到開發厚(hou)膜(mo)、復合和多(duo)元涂層(ceng)的新階段&nbsp;

　　現(xian)如今，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)已進(jin)入(ru)到開發(fa)厚(hou)膜、復合和(he)多(duo)(duo)元涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)新階段，新開發(fa)的(de)(de)TiCN、TiAlN多(duo)(duo)元超薄、超多(duo)(duo)層(ceng)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)(有的(de)(de)超薄膜涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)數可多(duo)(duo)達(da)2000層(ceng)，每層(ceng)厚(hou)約1nm)與TiC、TiN、Al2O3等涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)復合，加上新型抗(kang)塑性(xing)變形的(de)(de)基體，在(zai)改善涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)韌(ren)性(xing)、涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)與基體的(de)(de)結合強度、提高涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)的(de)(de)耐磨性(xing)方面有了重大進(jin)展，全面提高了硬(ying)質合金的(de)(de)性(xing)能。 

　　涂層(ceng)刀(dao)(dao)具已(yi)成為(wei)現代切(qie)削刀(dao)(dao)具的(de)(de)標志，在刀(dao)(dao)具中的(de)(de)使用比例達到60%。涂層(ceng)硬質合金刀(dao)(dao)具的(de)(de)產品(pin)(pin)現已(yi)呈現品(pin)(pin)牌化、多樣化和(he)通(tong)用化的(de)(de)趨向。例如，德國施耐爾(Schnell)公司(si)用納(na)米技術推出的(de)(de)一種(zhong)超長壽命LL涂層(ceng)立銑刀(dao)(dao)，用其加工零件(jian)硬度(du)超過(guo)70HRC淬硬模具鋼(gang)材時，刀(dao)(dao)具壽命可延長2-3倍。淘(tao)寶網女(nv)裝瘦腰豐胸紅(hong)血絲(si)抗痘(dou)祛痘(dou)產品(pin)(pin)哪(na)種(zhong)好護膚排毒(du)方法哪(na)種(zhong)好毛孔身體去(qu)皺什么牌子的(de)(de)好 

　　瑞典Sandvik公司新推出的(de)3種涂層刀(dao)片(GC4225、GC4240、GC1030)具有較廣的(de)通用(yong)性，GC4225(突破一號(hao))作為GC4025(P25)牌號(hao)的(de)升(sheng)級產(chan)品，用(yong)其加(jia)工汽車曲軸(zhou)鋼鍛件時，在相(xiang)同切削條件下的(de)刀(dao)具壽命(ming)為每個(ge)切削刃可加(jia)工41個(ge)零(ling)件，而(er)GC4025每個(ge)切削刃能加(jia)工的(de)零(ling)件數目為14個(ge)。 

　　山高(Seco)Jabro全新推(tui)出(chu)的(de)整體硬質(zhi)合金通(tong)用加(jia)(jia)工(gong)銑(xian)刀(dao)(dao)Solid2系列刀(dao)(dao)具(ju)不(bu)僅采用了(le)新材質(zhi)，更(geng)導入新的(de)涂層(ceng)，可適用的(de)加(jia)(jia)工(gong)溫度由(you)普通(tong)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)800攝氏度提高到了(le)現有的(de)1100攝氏度，顯著提高了(le)加(jia)(jia)工(gong)效(xiao)率(lv)和(he)刀(dao)(dao)具(ju)壽命。同時，Solid2系列均采用了(le)刃(ren)口鈍化處(chu)理(li)和(he)徑向全周鏟(chan)背處(chu)理(li)技術，使(shi)得(de)刀(dao)(dao)具(ju)的(de)涂層(ceng)與材質(zhi)結合更(geng)加(jia)(jia)完(wan)美，刀(dao)(dao)具(ju)的(de)可重磨次(ci)數也(ye)大幅提高。 

　　美國(guo)Kennametal公司推出的(de)(de)H7刀(dao)片系TiAlN涂(tu)層(ceng)，專為高速銑削(xue)合(he)(he)金鋼(gang)(gang)、高合(he)(he)金鋼(gang)(gang)和不銹鋼(gang)(gang)而(er)設計。而(er)德(de)國(guo)Guhring公司推出的(de)(de)商(shang)品名(ming)為“Fire”的(de)(de)孔加工刀(dao)具(ju)(ju)涂(tu)層(ceng)，則(ze)是一(yi)種通(tong)用(yong)性的(de)(de)復合(he)(he)涂(tu)層(ceng)—融匯有TiN、TiCN和TiAlN三種涂(tu)層(ceng)，兼具(ju)(ju)這三種涂(tu)層(ceng)材料的(de)(de)優點，既適(shi)(shi)用(yong)於干切削(xue)和硬切削(xue)，也(ye)適(shi)(shi)合(he)(he)普通(tong)切削(xue)。 

　　特別值得(de)強調的(de)是(shi)，近幾年發展(zhan)起來的(de)在硬質合金(jin)表(biao)面涂覆(fu)金(jin)剛石的(de)技(ji)術，使硬質合金(jin)不僅在黑色金(jin)屬(shu)領域，而且(qie)在有色金(jin)屬(shu)領域中的(de)切削效率獲得(de)了全面提高。由此(ci)可知，硬質合金(jin)今(jin)後(hou)仍將是(shi)制(zhi)作高速加(jia)工刀具(ju)的(de)主要(yao)基體材料。 

　　目前，美國(guo)、瑞典和(he)日本(ben)都(dou)相繼推(tui)出了(le)金剛石涂層(ceng)的(de)絲錐、鉆頭、立銑刀和(he)帶斷屑槽可轉位刀片(如Sandvik公司的(de)CD1810和(he)美國(guo)Kennametal公司的(de)KCD25牌號)等產品(pin)，用(yong)於(wu)有色金屬和(he)非金屬材(cai)料的(de)高速精密加(jia)工(gong)。而另一種適於(wu)加(jia)工(gong)鋼鐵材(cai)料的(de)CBN涂層(ceng)也已開發成功，并正走向工(gong)業試用(yong)階段。 

　　對刀具幾何參數和斷屑槽的要求 

　　1.幾何(he)參數 

　　高速切削和干切削時，刀(dao)具的(de)主(zhu)要失效(xiao)原因是月牙洼(wa)磨損和刀(dao)尖處的(de)熱磨損。 

　　這是由於刀具(ju)(ju)與切(qie)屑、以及刀具(ju)(ju)與工件(jian)接觸區界面上溫度較(jiao)高所(suo)引起(qi)的(de)。因此，高速加工比(bi)普通切(qie)削加工時的(de)刀具(ju)(ju)前(qian)角要(yao)取得稍大(da)一些(xie)，以降低切(qie)削區溫度，并在(zai)刃口上作(zuo)出負(fu)倒棱。 

　　為防止刀尖(jian)處熱磨損，主副(fu)切(qie)(qie)削刃(ren)(ren)(ren)連接(jie)處應采用修圓刀尖(jian)或倒角(jiao)刀尖(jian)，以(yi)增大刀尖(jian)角(jiao)，加大刀尖(jian)附近(jin)刃(ren)(ren)(ren)區切(qie)(qie)削刃(ren)(ren)(ren)的(de)長度和(he)刀頭材料的(de)體(ti)積，以(yi)提高刀具(ju)剛(gang)性和(he)減少切(qie)(qie)削刃(ren)(ren)(ren)破損的(de)概率。 

　　美國(guo)Carboloy公(gong)司推出的(de)一(yi)(yi)種(zhong)適於干切(qie)削(xue)用的(de)ME-13新型硬(ying)(ying)質(zhi)(zhi)合(he)金(jin)刀(dao)(dao)片(pian)，其具有大前角(jiao)(達34°)、加強刃并有一(yi)(yi)個(ge)帶筋(jin)的(de)前刀(dao)(dao)面，顯著(zhu)減少了切(qie)屑(xie)與(yu)刀(dao)(dao)片(pian)前刀(dao)(dao)面之間的(de)接觸面積，使產生(sheng)熱量(liang)被切(qie)屑(xie)帶走。據(ju)稱，這(zhe)種(zhong)刀(dao)(dao)片(pian)工(gong)作時(shi)的(de)溫度(du)(du)比傳統刀(dao)(dao)片(pian)要低(di)400℃，能顯著(zhu)減小切(qie)削(xue)力并使刀(dao)(dao)具壽命提高(gao)一(yi)(yi)倍(bei)以上。該公(gong)司用大前角(jiao)的(de)涂(tu)層硬(ying)(ying)質(zhi)(zhi)合(he)金(jin)齒冠立銑刀(dao)(dao)高(gao)速銑削(xue)硬(ying)(ying)度(du)(du)高(gao)達55HRC模具鋼時(shi)，切(qie)削(xue)速度(du)(du)120m/min，進給速度(du)(du)7.6m/min，軸向吃(chi)深(shen)0.51mm，徑向吃(chi)深(shen)0.25mm，采(cai)用干式切(qie)削(xue)，刀(dao)(dao)具使用壽命則(ze)長達1.5h。 

　　國外還(huan)開發(fa)了(le)帶(dai)正(zheng)前(qian)角(jiao)的螺旋(xuan)形切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)刃(ren)銑(xian)削(xue)(xue)(xue)(xue)刀片，使(shi)刀具有更(geng)合理的幾(ji)何(he)參數，刀片沿(yan)切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)刃(ren)幾(ji)乎有恒定不變(bian)(bian)(bian)的前(qian)角(jiao)，背(bei)前(qian)角(jiao)或側前(qian)角(jiao)可由(you)負變(bian)(bian)(bian)正(zheng)或由(you)小變(bian)(bian)(bian)大，切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)更(geng)加輕快平(ping)穩，使(shi)可轉位面(mian)銑(xian)刀、立銑(xian)刀和槽銑(xian)刀的切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)性能提(ti)(ti)高(gao)到一個新的水平(ping)，刀具壽命可提(ti)(ti)高(gao)50%-250%，切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)效率提(ti)(ti)高(gao)30%-40%。 

　　美(mei)國一家公司采(cai)用(yong)這種(zhong)新型刀(dao)片制作的立銑(xian)刀(dao)干銑(xian)削17-4PH不(bu)銹(xiu)鋼的周邊，切(qie)削用(yong)量為(wei)：銑(xian)削速度(du)304m/min，進給速度(du)1270mm/min，每齒進給量為(wei)0.14mm/z，20S去除余量36cm3。 

　　2.斷屑槽型 

　　為能穩定地斷屑和(he)卷屑，刀(dao)片上(shang)(shang)須(xu)作(zuo)出合(he)適的斷屑槽(cao)(cao)型。目前，可轉位刀(dao)片上(shang)(shang)三維曲面斷屑槽(cao)(cao)型的設計和(he)制造技術已(yi)較(jiao)為成熟(shu)，針對不(bu)(bu)同的工(gong)件材料(liao)和(he)不(bu)(bu)同的切(qie)削用量(liang)，業已(yi)開(kai)發出相應的通用斷屑槽(cao)(cao)型系列。 

　　如瑞典Sandvik公(gong)司推出的(de)(de)R、M和F等槽型(xing)系列(lie)(鋼(gang)材粗加(jia)工、半精加(jia)工和精加(jia)工相應采用PR、PM和PF的(de)(de)槽型(xing)，切不銹(xiu)鋼(gang)時用MR、MM和MF的(de)(de)槽型(xing)，切鑄(zhu)件和有(you)色金屬用KR、KM和KF的(de)(de)槽型(xing))，以(yi)及以(yi)色列(lie)Iscar公(gong)司以(yi)“霸王刀”為典型(xing)的(de)(de)槽型(xing)設計都獨樹一幟(zhi)。 

　　這些刀(dao)片上斷屑(xie)槽的(de)斷屑(xie)范圍寬(kuan)，適(shi)應性好。它們都具有空間切(qie)削(xue)刃(ren)和曲面(mian)前刀(dao)面(mian)，切(qie)削(xue)刃(ren)上的(de)法(fa)前角(jiao)可調整(zheng)為零度或負值，而工作前角(jiao)為合適(shi)的(de)正值，所以切(qie)削(xue)力小，刃(ren)口強度高，抗高速時(shi)的(de)磨損能力強，預示著高速加工刀(dao)具刃(ren)形結構發展的(de)方向。

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