切削刀片浅析.pdf

科技创新与应用 2012 年3 月（下） 工业技术 切削刀片浅析 尚志坚 （中国第一重型机械股份公司营销事业部，辽宁 大连 116600） 摘 要：随着科技的进步，高效先进刀具在机械加工领域所占的比重越来越大。通过对切削刀片的材料、涂层的研究，针对不同的 加工材料选择合适的切削刀片，将对提高刀具的加工效率，获得更大的经济效益起到重大作用。 关键词： 切削刀片；硬质合金；涂层；磨损 1 引言 3.2 几种主要的涂层材料 进入21 世纪以来，大量高精度数控机床进入了制造行业，与此同 TiN 涂层：常见的一种通用性涂层，可以提高刀具的硬度和氧化温 时，高效先进刀具也普及到了高端制造领域。认知高效刀具的加工理 度，涂层呈金黄色。 念，合理选择高效刀具，实现加工成本和加工效率的完美结合，成为当 TiCN 涂层：通过在TiN 涂层中添加碳元素，提高了涂层的硬度和 今制造业研究的重点课题之一。了解一些有关切削刀片的制造工艺技 表面光洁度，涂层呈灰黑色。 术、设计理念，对于刀具的正确使用和性能优化将会大有裨益。 TiAlN 涂层：提高了高温切削寿命，适合于干切削，涂层呈紫色。 2 刀具材料 CrN 涂层：这种涂层具有较好的抗粘接性能，是对抗积削瘤的首选 刀具材料的发展是一个历史过程，从碳素工具钢发展到高速钢、高 方案，涂层呈银亮色。 性能高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼，可转位结构刀具的推 金刚石涂层：金刚石涂层可以显著提高加工非铁族材料刀具的切 广，对刀具的材料提出了更高的要求。但新材料的出现并不完全意味着 削性能，目前已经可以实现CVD 方式涂覆。 对原有材料的替代，每一种刀具材料的性能都不可避免的具有局限性， 3.3 复合涂层 只能在一定范围内使用，因此刀具材料和加工工件材料的匹配更是至 为了提高涂层综合性能，采用涂层材料复合、涂层层构复合及涂层 关重要了。 方法复合的手段，弥补单层缺陷，改善涂层整体性能。例如：CVD 涂层 2.1 高速钢刀具材料 TiC-Ti （CN）-TiN，表层的TiN 硬度较TiC 低，与基体结合稍差，但与铁 高速钢刀具材料曾是制造刀具的主流，虽然由于硬质合金的广泛 基金属之间的摩擦系数更小，抗月牙洼磨损的能力更强；最里层的TiC 使用，其份额不断缩减，但通过在元素调配、热处理工艺改进、晶粒细化 硬度高，耐磨性好，线膨胀系数与基体比较接近，结合比较牢固；中间层 等方面的不断完善和提高，高速钢刀具在钻、铰等低速切削领域及镜面 的Ti （CN）过渡，其中TiN 的百分比由内到外递增。 加工领域仍占有重要地位。 4 刀具磨损及对策 高速钢刀具在高效先进刀具中所占的比重较小，但并不代表高速 刀具磨损是切削加工中最基本的问题之一。定义和了解刀具磨损， 钢刀具的制造技术水平低。根据《工具展望》发布的中国机械工业金属 可以帮助刀具制造商和用户延长刀具寿命。此外，当今的刀具涂层技术 切削刀具工业协会调查结果显示，目前国内高性能粉末冶金高速钢刀 提供了进一步延长刀具寿命的有效手段，同时可以显著提高生产率。 具用材主要依靠进口。 4.1 刀具磨损和刀具寿命 2.2 硬质合金刀具材料 刀具磨损包括以下几种类型;后刀面磨损；刻划磨损；月牙洼磨损； 硬质合金刀具是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC）微米级粉 切削刃磨钝；切削刃崩刃；切削刃裂纹；灾难性失效。 末为硬质相，以钴为粘结相的粉末冶金制品。 对于刀具寿命，并没有被普遍接受的统一定义，通常取决