高速切削刀具在数控加工中的应用

张俊权

（哈尔滨第一工具制造有限公司，黑龙江 哈尔滨 150078）

1 高速切削技术和高速切削刀具

高速切削措施的思想是德国人首先提出的。它的工作原理是在普通状态下，切削的温度提升，切削的速度也会随着提升，当速度达到最高转速时，温度反而会渐渐的降低。高速切削技术和传统的切削技术相比，具有很多优点：①提升生产速度，减少费用，效率是传统技术的三到十倍。②不再是一个点承受重力，受力匀称，这样能够提升材质比较薄以及形状比较细长的配件，并且设施也能够长期使用不会发生损坏。③和传统技术相比，能够加工因为热量太高而形状发生改变的工件，因为在高速切削的过程中，百分之九十五的热量会被切削吸收。④震动小，频率稳固，适宜加工精密工件。

伴随着高速切削的思想被提出，这种技术对刀具的要求更严谨。刀具是高速切削技术中主要的工具，一定要确保刀具在以往刀具功能的基础上，更加能够承受热量，抵抗高温，具有优秀的物理性能并且稳固可靠。严格意义上来说，高速切削措施的前进是在具有超硬性能的刀具产生之后提出的。在机床设施中，当使用高速切削措施时，一定要确保刀具品质符合要求，要不然会对工作效率产生不良的影响，还会导致刀具受损，这对数控机床生产制造来讲是没有任何实际意义的。现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）基金属陶瓷、陶瓷、涂层刀具、硬质合金刀具等。

2 高速切削刀具的发展情况

2.1 金刚石刀具材料

金刚石刀具分为两种：一种是纯天然的，另外一种是人造的。因纯天然的价格比较昂贵，切加工较麻烦，所以只在少数机械加工中使用。随着科技的发展，近年来将很多技术工艺与金刚石的开采技术融为一体。使天然的金刚石刀具在制作由复杂变得简单，同时因为其自身的独特优势，如硬度高，抗压抗热性能好，导热快，耐磨性好等，被广泛应用于高速切削的机床数控中。加工效率明显提高，精度也越来越标准，所以在要求高的切削技术中，金刚石发挥了很大作用。人造金刚石分为聚晶金刚石（PCD）、化学气相沉积金刚石（CVD）和高温人工合成的单晶金刚石。PCD和单晶金刚石是高效精密加工有色金属、陶瓷、玻璃、石墨等非金属材料最佳的刀具。

2.2 立方氮化硼刀具材料

和金刚石相比，CBN是人工合成材料。它的生产加工技术和金刚石差不多，其硬度仅次于金刚石而远高于其他材料。一样拥有高硬度、高稳固性、高化学稳定性等特点。现在普遍适用于钢质材料的切割。这种材质要达到氧化程度要1360℃，能够和钢铁材质的原料相容，并且CBN材质的刀具是固结体的结构，拥有高耐磨的性能。生产这种刀具要在持续高温进行加热的方式下掺入催化剂转变来的，它的稳定性比金刚石好。在生产制造硬度原料的时候适合选择这种刀具。此刀具不光抗高温抗热抗磨，并且和铁相比，其惰性很大。随着技术进步，能够代替达不到高速切削刀具标准的黑色金属，或者能够在高难度加工的材料中普遍使用。它适合制作铁、高合金钢、高温合金或者表面具有喷料的工件等。在发达国家汽车生产加工行业中就普遍使用立方氮化硼刀具切割铸铁。立方氮化硼刀具已经成为发达国家汽车生产行业中各个生产流水线中普遍使用的刀具。

2.3 陶瓷刀具

陶瓷刀具韧度不够、比钢刀翠，限制了其普遍使用，因为纳米氧化锆的出现，和陶瓷刀具结合，为陶瓷刀具的普及增加了动力。陶瓷刀具有高潜力的高速切削使用的工具，在加工制造业中有着美好远景，已经受到各国关注。

2.4 涂层刀具

以往的凃层刀具通过了从简单到繁琐的加工技术过程。随着技术进步，涂层刀具得到普遍应用。在发展起来的硬质涂层刀具材料中，Tin措施作为一种新技术得到了普遍使用。金属陶瓷的硬度比陶瓷原料的刀具差，但是比硬质合金的硬度强，水平方向的断裂强度比硬质合金小，但是比陶瓷原料的刀具好，其化学性能稳固，具有强耐氧化性，拥有比较低的粘结性能，以及比较高的刀刃强度。

3 高速切削刀具的具体应用情况

硬质合金刀具具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好，不过因为其耐热性一般，致使其在高速切削中收到了约束。所以在高速切削措施的运用中，要把硬质采用了超细晶粒的梯度硬质合金基体，配以氮碳化钛中温化学涂层和细晶柱状化学涂层，表面则采用消除表面应力的后处理工艺，能够提升硬质合金的使用能力，使其硬度以及耐磨性能更高，能够普遍的在硬切削中运用。实际上最佳的刀具原料不光能够耐磨、硬度高，还要拥有稳定的化学性能，良好的传热功能以及机械功能，这样才符合高速切削措施对刀具的需求。切削过程中，对稳定性要求较高的，就可以使用陶瓷刀具，更能够达到切削设施的工作要求。降低切削的困难，直接受影响的就是其效率以及失误率。不过由于陶瓷刀具拥有强抗断性，因此在续切工作中得到了普遍的运用。

结语

高速切削加工工艺的出现改变了以往传式的切削模式，在很大程度上提高了工作效率，因为切割的速度比较快，传导性能比较优越，大大缩短了工作时间。同时它可以根据不同的施工工艺采取不同切削方式。同时由于加工产生热量的70%～80%都集中在切屑上，而切屑的去除速度很快，传导到工件上的热量大大减少，提高了加工精度。高速切削加工是一种不增加设备数量而大幅度提高加工效率所必不可少的技术，优点主要在于：提高生产效率；提高加工精度和表面质量；降低切削阻力。高速切削措施的研发以及运用转变了人们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质。而且高速切削措施运用到模具制作中，转变了以往模具制作的生产程序。高速切削措施中使用的刀具是这项措施的重点，伴随着措施的持续改善，会推动模具的加工迈向一个全新的发展模式。

[1]李良才.插齿刀前角对刀具耐用度及齿形误差的影响[J].工具技术，2002.

[2]张林.刀具在数控加工中的应用[Z].