張俊權(quán)

（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(shù)和高速切削刀具

高速切削措施的思想是德國(guó)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(huì)隨著提升，當(dāng)速度達(dá)到最高轉(zhuǎn)速時(shí)，溫度反而會(huì)漸漸的降低。高速切削技術(shù)和傳統(tǒng)的切削技術(shù)相比，具有很多優(yōu)點(diǎn)：①提升生產(chǎn)速度，減少費(fèi)用，效率是傳統(tǒng)技術(shù)的三到十倍。②不再是一個(gè)點(diǎn)承受重力，受力勻稱(chēng)，這樣能夠提升材質(zhì)比較薄以及形狀比較細(xì)長(zhǎng)的配件，并且設(shè)施也能夠長(zhǎng)期使用不會(huì)發(fā)生損壞。③和傳統(tǒng)技術(shù)相比，能夠加工因?yàn)闊崃刻叨螤畎l(fā)生改變的工件，因?yàn)樵诟咚偾邢鞯倪^(guò)程中，百分之九十五的熱量會(huì)被切削吸收。④震動(dòng)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(shù)對(duì)刀具的要求更嚴(yán)謹(jǐn)。刀具是高速切削技術(shù)中主要的工具，一定要確保刀具在以往刀具功能的基礎(chǔ)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(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，高速切削措施的前進(jìn)是在具有超硬性能的刀具產(chǎn)生之后提出的。在機(jī)床設(shè)施中，當(dāng)使用高速切削措施時(shí)，一定要確保刀具品質(zhì)符合要求，要不然會(huì)對(duì)工作效率產(chǎn)生不良的影響，還會(huì)導(dǎo)致刀具受損，這對(duì)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)制造來(lái)講是沒(méi)有任何實(shí)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(zhì)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(jià)格比較昂貴，切加工較麻煩，所以只在少數(shù)機(jī)械加工中使用。隨著科技的發(fā)展，近年來(lái)將很多技術(shù)工藝與金剛石的開(kāi)采技術(shù)融為一體。使天然的金剛石刀具在制作由復(fù)雜變得簡(jiǎn)單，同時(shí)因?yàn)槠渥陨淼莫?dú)特優(yōu)勢(shì)，如硬度高，抗壓抗熱性能好，導(dǎo)熱快，耐磨性好等，被廣泛應(yīng)用于高速切削的機(jī)床數(shù)控中。加工效率明顯提高，精度也越來(lái)越標(biāo)準(zhǔn)，所以在要求高的切削技術(shù)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(xué)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(shù)和金剛石差不多，其硬度僅次于金剛石而遠(yuǎn)高于其他材料。一樣擁有高硬度、高穩(wěn)固性、高化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。現(xiàn)在普遍適用于鋼質(zhì)材料的切割。這種材質(zhì)要達(dá)到氧化程度要1360℃，能夠和鋼鐵材質(zhì)的原料相容，并且CBN材質(zhì)的刀具是固結(jié)體的結(jié)構(gòu)，擁有高耐磨的性能。生產(chǎn)這種刀具要在持續(xù)高溫進(jìn)行加熱的方式下?lián)饺氪呋瘎┺D(zhuǎn)變來(lái)的，它的穩(wěn)定性比金剛石好。在生產(chǎn)制造硬度原料的時(shí)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(shù)進(jìn)步，能夠代替達(dá)不到高速切削刀具標(biāo)準(zhǔn)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(dá)國(guó)家汽車(chē)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(dá)國(guó)家汽車(chē)生產(chǎn)行業(yè)中各個(gè)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?yàn)榧{米氧化鋯的出現(xiàn)，和陶瓷刀具結(jié)合，為陶瓷刀具的普及增加了動(dòng)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(yuǎn)景，已經(jīng)受到各國(guó)關(guān)注。

2.4 涂層刀具

以往的凃?qū)拥毒咄ㄟ^(guò)了從簡(jiǎn)單到繁瑣的加工技術(shù)過(guò)程。隨著技術(shù)進(jìn)步，涂層刀具得到普遍應(yīng)用。在發(fā)展起來(lái)的硬質(zhì)涂層刀具材料中，Tin措施作為一種新技術(shù)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(zhì)合金的硬度強(qiáng)，水平方向的斷裂強(qiáng)度比硬質(zhì)合金小，但是比陶瓷原料的刀具好，其化學(xué)性能穩(wěn)固，具有強(qiáng)耐氧化性，擁有比較低的粘結(jié)性能，以及比較高的刀刃強(qiáng)度。

3 高速切削刀具的具體應(yīng)用情況

硬質(zhì)合金刀具具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好，不過(guò)因?yàn)槠淠蜔嵝砸话?，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(yùn)用中，要把硬質(zhì)采用了超細(xì)晶粒的梯度硬質(zhì)合金基體，配以氮碳化鈦中溫化學(xué)涂層和細(xì)晶柱狀化學(xué)涂層，表面則采用消除表面應(yīng)力的后處理工藝，能夠提升硬質(zhì)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(yùn)用。實(shí)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(xué)性能，良好的傳熱功能以及機(jī)械功能，這樣才符合高速切削措施對(duì)刀具的需求。切削過(guò)程中，對(duì)穩(wěn)定性要求較高的，就可以使用陶瓷刀具，更能夠達(dá)到切削設(shè)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(guò)由于陶瓷刀具擁有強(qiáng)抗斷性，因此在續(xù)切工作中得到了普遍的運(yùn)用。

結(jié)語(yǔ)

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?yàn)榍懈畹乃俣缺容^快，傳導(dǎo)性能比較優(yōu)越，大大縮短了工作時(shí)間。同時(shí)它可以根據(jù)不同的施工工藝采取不同切削方式。同時(shí)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(dǎo)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(shè)備數(shù)量而大幅度提高加工效率所必不可少的技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)主要在于：提高生產(chǎn)效率；提高加工精度和表面質(zhì)量；降低切削阻力。高速切削措施的研發(fā)以及運(yùn)用轉(zhuǎn)變了人們?cè)谝酝邢鞴ぷ髦械乃枷胍约靶问?，在很大程度上提升了制作速度以及制作品質(zhì)。而且高速切削措施運(yùn)用到模具制作中，轉(zhuǎn)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(xiàng)措施的重點(diǎn)，伴隨著措施的持續(xù)改善，會(huì)推動(dòng)模具的加工邁向一個(gè)全新的發(fā)展模式。

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

[2]張林.刀具在數(shù)控加工中的應(yīng)用[Z].