金屬切削刀具對機械加工效率的影響探討

丁琪

山西汾西重工有限責任公司 山西太原 030027

1 常用難加工材料加工刀具

1.1 傳統硬質合金刀具

傳統硬質合金刀具主要包括YT（鎢鈷鈦合金）類、YW（鎢鈷鈦鉭合金）類、YG（鎢鈷合金）類，硬度在85HRA以上，抗彎強度、沖擊韌性較好，可承受850－1000℃高溫，具有優越的綜合性能，在切削加工中得到廣泛應用，是目前應用最廣泛的刀具。

1.2 涂層硬質合金刀具

涂層硬質合金刀具是通過化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）等方法，在硬質合金刀具基體上覆蓋一層高硬度材料。涂層硬質合金刀具比傳統硬質合金刀具擁有更高的表面硬度。因此，加工高硬度難加工材料時，具有更好的切削性能，在一定程度上改善了傳統硬質合金刀具性能，延長了刀具使用壽命，但涂層磨損后，修復困難，成本較高，不適宜在大規模常用件的加工中使用。

1.3 陶瓷刀具

陶瓷刀具興起于20世紀80年代，比傳統硬質合金刀具擁有更高的硬度、紅硬性及耐磨性，且化學性質穩定，不與工件材料反應，但其韌性不足。在加工塑性較高的材料（如含碳量較低的鋼材和塑料）時，具有良好的切削性能和使用壽命，因此在加工塑性材料中得到廣泛應用。

1.4 金剛石刀具及立方氮化硼刀具

金剛石刀具（PCB）材料在目前已知刀具材料中硬度最高，同時具有高的導熱性和彈性模量，低的膨脹系數和摩擦系數。因碳元素易與鐵元素發生反應，因此，金剛石刀具無法加工鐵及其合金材料，但對鋁合金材料具有良好的切削性能，切削速度可達2500－5000m/min。立方氮化硼（CBN）刀具興起于20世紀50年代，硬度稍次于金剛石刀具。

1.5 無粘結相硬質合金刀具

無粘結相硬質合金刀具比傳統硬質合金刀具擁有更高的硬度和紅硬性，更優異的耐腐蝕性、抗氧化性、耐磨性，比陶瓷刀具具有更好的韌性，力學性能介于傳統硬質合金刀具和陶瓷刀具之間，在加工一些發熱量大、硬度高的難加工金屬材料（如鈦合金）時，具有更好的切削性能和更長的刀具使用壽命。圖1為不同刀具材料硬度隨溫度變化的關系曲線。

圖1 各種刀具材料硬度與溫度的關系曲線

2 金屬切削刀具對機械加工效率的影響

2.1 容易形成切屑

在某些應用過程中，金屬切削工具為工件的不同材料產生不同的切削條件，使得切屑的形狀變化并且最常見的是條帶，顆粒和結。一旦形成這些芯片，長芯片會損壞制造工件，這會影響整個制造過程并對操作者造成更嚴重的損壞。為了解決這樣的問題，需要仔細理解特定加工工具的切削力。如果在某個操作中切削力控制丟失，則刀具將被損壞并且機器將振動。

2.2 刀具磨損

除刀片外，金屬切削刀具還包括刀柄和刀柄等附件。具體地，可以通過切割工件的狀態，粗糙度和尺寸來確定工具是否磨損。該工具磨損的原因有很多。例如，在切割過程中，工具產生恒定的熱量，這會升高工具的溫度，這會導致工具性能的不斷變化，這會導致工具隨著時間的推移而磨損。在數控加工中，刀具磨損會嚴重影響特定工件的質量，因此為了合理地管理刀具磨損，有必要將數據管理結合到特定的工作過程中。

3 對策

3.1 “兼顧”策略

考慮到生產中要兼顧切削效率、刀具耐用性、切削條件，以達到高生產率和保證刀具耐用性。切割量的三個要素與生產率成正比。為了在保證特定工具的耐久性的前提下實現最高的生產效率，只有刀具數量，進給速度和切削速度的產品值可以最大化以滿足要求。由于切削量的三個因素對刀具壽命的影響最小，后刀的數量是第二，第二是進給速度和最大切削速度，所以選擇三個元素的合理順序是選擇最大可能的刀。然后根據所選擇的反饋量和進給率，在工藝系統剛度，刀具壽命和機床力條件下選擇相對較大的進給速度和最終合理的切削速度選擇。

3.2 “舍、得”策略

切削用量三要素與生產效率成正比。切削用量三要素越小對車床的損耗越小，加工精度越高，但是這和提高生產效率是相矛盾的。在生產中可以用“舍、得”的策略來嘗試解決這對矛盾。粗車的作用是提高勞動生產率，盡快將毛坯上的余量切除。精車的作用是使工件達到規定的技術要求。教師通常把加工過程分為粗加工階段和精加工階段，粗加工和精加工兩個階段確定后，生產率被視為第一優先級。粗加工切削參數選擇 ：加工精度不高，首先考慮生產效率。所以粗加工時可以選擇最大的背吃刀量和進給量，但要在工藝系統允許的剛度和強度下。然后選擇最大切削速度時也不超過機床的有效功率，從而確保某些工具的耐用性。精加工切削參數的選擇：精度主要由表面粗糙度和加工精度決定。選擇較小的背吃刀量和進給量，在允許的范圍內，保證加工精度。背吃刀量和進給量確定后需要一個更高的切削速度來達到工件表面質量要求，從而提高了生產率，降低了表面粗糙度。

3.3 數據模塊控制在合理范圍內

金屬切削刀具在數控加工具有得天獨厚的優勢。相比于常規或手動沖孔機，數控切削工具具有更高的生產技術，是一種更先進的技術的產品。它主要在數控控制柜和機械沖孔機。數控控制柜，還有一個控制組件高級語言。在數值控制數據的特定傳輸過程中，動態不平衡，最小徑向偏差的最小值，必須考慮各種因素，如精度。只有當各種要素的安全保障，可以有效地控制刀具的磨損。要控制在合理的范圍內，這些數據模塊，可以有效地提高數控加工的質量。

總之，金屬切削技術可以成功開發，關鍵是金屬切削刀具。因此，在某些應用中，提高刀具的使用壽命，加強刀具的使用，為特定的模具制造帶來新的創新，以便使用更復雜的工具將其應用于各種環境 為了始終更新技術。