加工（High Performance Machining，硬质合金刀具材料，HPM）是在确保零件精度和质量的前提下，通过对加工进程的优化和进步单位时间资料切除量来进步加工效率和设备使用率、下降生产成本的一种高功用加工技能。在某些程度上，可以以为加工涵盖了高速加工。
在加工体系中，刀具是完结切削加工的东西，直触摸摸工件并从工件上切去一部分资料，使工件得到契合技能要求的形状、尺度精度和外表质量。在整个加工进程中，刀具直接与工件触摸，会呈现严重的刀具磨损现象，因而刀具也是加工进程中的一大消耗品。刀具技能的内在包含刀具资料技能、刀具结构规划和成形技能、刀具外表涂层技能等，也包含了上述单项技能归纳交叉构成的高速刀具技能、刀具可靠性技能、绿色刀具技能、智能刀具技能等。刀具作为机械制作工艺配备中重要的一类根底部件，其技能开展又构成智能制作、精细与微纳制作、仿生制作等根底机械制作技能，以及液密气密、齿轮、轴承、模具等根底部件技能的支撑技能。
刀具在切削进程中承受深重的负荷，包含高的机械应力、热应力、冲击和振荡等，如此恶劣的工作条件对刀具功用提出了高要求。在现代切削加工中，率的寻求以及大量难加工资料的呈现，对刀具功用提出了进一步的应战。因而，挑选刀具资料、规划刀具结构、开展刀具涂层和高功用刀具技能成为进步切削加工水平的要害环节。
加工刀具
刀具资料
刀具资料对刀具寿数、加工效率和加工质量等有着重要影响。目前，刀具资料首要有高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬资料等。
高速钢（HSS）是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的东西钢，其热处理工艺较为杂乱，有必要通过淬火、回火等一系列进程。高速钢合金元素含量较多，总量可达10%~25%。
按所含合金元素不同可分为：钨系高速钢、钨钼系高速钢、高钼系高速钢、钒高速钢和钴高速钢。含钴高速钢一般是在通用高速钢的根底上参加5%~8% 钴，可显著进步钢的硬度、耐热性和耐性。粉末冶金高速钢安排均匀，晶粒细微，消除了熔铸高速钢难以避免的偏析，因而比相同成分的熔铸高速钢具有更高的耐性和耐磨性，一起还具有热处理变形小、锻轧功用和磨削功用良好等优点。高速钢资料首要用于制备各种成形拉刀（整体式、组合式）、高速滚刀、剃（插）齿刀、轮槽刀等，大量应用在轿车、航空发动机、发电设备等制作职业，加工高强度、高硬度铸铁（钢）合金。
陶瓷资料首要是离子键和共价键结合，其结合力是比较强的正负离子间的静电引力或共用电子对，所以熔点高、硬度高，具有优异的绝缘性和化学安稳性。
按化学成分，淘瓷刀具资料可分为氧化物基陶瓷、碳化物基陶瓷、碳氮化物基陶瓷和硼化物基陶瓷。因为具有高的硬度、强度与耐磨性，淘瓷刀具可用来加工淬火钢、高强度钢、不锈钢以及各种合金钢和碳钢，还可以加工各种高硬度的合金铸铁。可是淘瓷刀具具有一个共性，就是易崩刃，故而应用规模比较局限。
聚晶金刚石（PCD）、聚晶立方氮化硼（PCBN）、立方氮化硼（CBN）、单晶金刚石等超硬资料具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点，已敏捷应用于高硬度、高强度、难加工有色金属（合金）及有色金属- 非金属复合资料零部件的高速、、干（湿）式机械切削加工职业中。
天然金刚石作为超精细加工刀具不行代替的资料，应用于各种精细仪器透镜、反射镜、计算机磁盘等工件的精细（超精、纳米级）车削加工。
PCD 刀具与天然金刚石刀具功用挨近，具有优异的耐磨性，可用来加工有色金属和非金属资料，还可用来精加工难加工资料，如硬质合金和归吕合金。
立方氮化硼（CBN）是硬度仅次于金刚石的超硬资料。它不但具有金刚石的许多尤秀特性，而且有更高的热安稳性和对铁族金属及其合金的化学惰性，可用于加工金刚石刀具不能加工的黑色金属及其合金资料。
刀具结构规划
刀具结构包含刀具自身及各功用部件外部形状、装夹办法、切削刃区几许角度和截形。
刀具许规划首要针对刀刃强度，刀具的容屑、断屑，刀具可靠性、安全性等基本刀具几许功用，也是刀具规划的首要打破方向。
未来开展中，在结构上呈现了针对难加工资料的变螺旋角规划、变齿距规划以及可下降切削振荡的消振棱规划技能，而刃口钝化处理技能和负倒棱规划技能可显著进步刀刃强度，且随着微纳制作研讨领域的打破逐步构成产业化技能。
刀具物理规划方面目前以刀具资料功用的改进为主，并逐步开端朝着针对特定加工条件、工件资料进行定制化规划刀具物理功用的方向开展。
现代刀具技能的开展，应一起满足刀具功用和绿色、低耗的要求，刀具几许规划和物理规划都趋于精细化、专用化、智能化、柔性化。在确保刀具功用的前提下，有利于完成刀具收回再使用的规划与成形技能将受到重视。
刀具涂层
刀具外表涂层以增效和延寿为意图，是将耐高温、耐磨损的资料涂覆在刀具基体资料外表。涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，然后减少了刀具的月牙槽磨损。涂层刀具具有外表硬度高、耐磨性好、化学功用安稳、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性。
目前，常用的刀具涂层办法有化学气相堆积法（CVD）、物理气相堆积法（PVD）、等离子体化学气相堆积法（PCVD）、热喷涂法和离子束辅佐堆积法（IBAD），其间以PVD 和CVD 应用为广泛。
刀具的涂层技能目前现已成为进步刀具功用的要害技能。在涂层工艺方面，CVD 仍然是可转位刀片的首要涂层工艺，开发了中温CVD、厚膜Al2O3 等新工艺，在基体资料改进的根底上，使CVD 涂层刀具的耐磨性和耐性都得到进步。CVD涂层技能的未来开展方向是高功用CVD 刀具涂层工艺技能及配备制作技能，包含制备厚膜α-Al2O3 的要害工艺技能、微粒润滑的Al2O3 膜的制备技能；防腐真空获得体系及气体输入体系的研讨开发；洁净反应源的研讨及废弃（气）物后处理技能。PVD 同样取得了重大进展，开发了适应高速切削、干切削、硬切削的耐热性更好的涂层，如纳米、多层结构等，从早的TiN 涂层到TiCN、TiAlN、A l2O3、C r N、Z r N、C r A l N、T i S i N、TiAlSiN、AlCrSiN 等硬涂层及超硬涂层资料。PVD 涂层技能的未来开展方向是类金刚石涂层、CBN 涂层、大面积等离子涂层技能。等离子体化学气相堆积法（PCVD）是将高频微波导入含碳化物气体发生高频高能等离子，或许通过电极放电发生高能电子使气体电离成为等离子体，由气体中的活性碳原子或含碳基团在合金的外表堆积的一种涂层制备办法。等离子体对化学反应有促进作用，使等离子体化学气相堆积法可以把堆积温度降至600℃以下。在该温度下，刀具基体与涂层资料之间不会发生扩散、交换反应或相变，刀具基体可以坚持原有的强耐性。
刀具涂层技能向物理涂层附加大功率等离子体方向开展；功用薄膜向着多元、多层膜的方向开展；并研讨集硬度、化学安稳性、抗痒化性于一体且具有低内应力和高附着力的薄膜制备技能。图5（a）为多层涂层，其内层的TiCN 与基体有较强的结合力和强度，中心的Al2O3 作为一种有用的热屏障可答应有更高的切削速度，外层的TiCN 确保抗前刀面和后刀面磨损能力，外一薄层金黄色的TiN 使得简单区分刀片的磨损状态；图5（b）中纳米涂层与传统涂层相比，具有超硬度、超模量和高红硬性效应，硬质合金刀具修磨，而且显微硬度可超过40GPa ；图5（c）纳米复合结构涂层（nc-Ti1-xAlxN）/（α-Si3N4）在强等离子体作用下，纳米TiAlN 晶体被镶嵌在非晶态的Si3N4 体内，当TiAlN晶体尺度小于10nm 时，位错增殖源难于启动，而非晶态相又可阻止晶体位错的搬迁，即便在较高的应力下，位错也不能穿越非晶态晶界。这种结构薄膜的硬度可以到达50GPa 以上，硬质合金刀具价格，并可坚持相当优异的耐性，且当温度到达900~1100℃时，其显微硬度仍可坚持在30GPa 以上。
C
刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/ CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能。特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成成为可能。
现在，许多CAD/ CAM软件包括提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，镇江硬质合金刀具，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了分析。
一、数控加工常用刀具的种类及性能
数控加工刀具必须适应数控机床高速、和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式。根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢 刃具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④陶瓷刃具等。从切削工艺上可分为：①铣削刀具；②钻削刀具；③镗削刀具；④车削刀具等。
刀具材料应具备的性能：
（1）高硬度刀具材料的硬度应高于工件的硬度
（2）足够的韧性承受切削力、振动和冲击；
（3）高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的能力；
（4）高耐热性刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力；
（5）良好的工艺性
二、数控加工刀具的选择
刀具的选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选镶硬质合金刀片面铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和梯形铣刀等。在进行曲面加工时，应选用球头刀具，并且球头刀具半径应小于曲面的曲率半径。由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很密，而平头刃具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证精度的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平。
在数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先面后孔；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
三、数控加工切削用量的确定
合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主。半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床性能、切削用量手册，并结合经验面定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者相互适应，以形成切削用量。
（1）背吃刀量 在机床，工件和刀具的刚度允许的情况下，应尽可能使背吃刀量等于加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，应留少量精加工余量，一般留0.2 -0.5mm。
（2）切削宽度L一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。数控加工中，一般L的取值范围为：L= （0.6- 0.9）d。
（3）切削速度切削速度也是提高生产率的一个措施，但切削速度与刀具耐用度的关系比较密切。随着切削速度的增大，刀具耐用度急剧下降，故切削速度的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削45钢时，切削速度可采用26m/ mi左右：而用同样的立铣刀铣削铝合金时，切削速度可选129m/ mi以上。
（4）主轴转速n（r/mi）主轴转速一般根据切削速度来选定。计算公式为：n= 1000/ d，式中d为刀具直径（mm）。数控机床的控制面板上一般配有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行倍率调整。
（5）进给速度F进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。
确定进给速度的原则：
一、当工件的质量要求能够保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100 - 200mm/ mi范围内选取。
第二、在刀断、加工深孔或用高速钢具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20- 50mm/ mi范围内选取。
第三、当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20- 5Omm/ min范围内选取。
在数控加工过程中，进给速度也可通过机床控制面板上的进给倍率修调开关进行人工调整，但是进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。
随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点。
俗话说“工欲善其事必先利其器”，这个道理从古至今都被很好地延续并传扬着，然而在机床行业，刀具似乎并不是越“快”越好，很多在初接触到机床刀具的时候，都有着一个疑问“为何好好的刀具要进行钝化处理呢？”今天就让我们一起来了解一下关于“刀具钝化”的那些事儿。
其实，刀具钝化并不是大家字面理解的意思，而是一种有效提高刀具使用寿命的手段。通过平整、抛光、去毛刺等工序达到提高刀具质量的目的。这其实是刀具在精磨之后，涂层之前的一道正常工序。一般来说，刀具钝化抛光的方式分为毛刷、喷砂、拖拽式抛光机，这其中又属毛刷与拖拽式的应用为广泛。
从事金属切削行业的人都知道，刀具在成品前会经过砂轮刃磨，但是刃磨加工会造成不同程度的微观缺口。这就导致数控机床在进行高速切削的同时微观缺口会极易扩展，从而加快刀具的磨损和损坏。现代的切削技术中对刀具的稳定性和精密性都有了严格要求，因此数控刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理，才能保证涂层的牢固性和使用寿命。
刀具钝化的优势与目的
1.抵抗刀具物理磨损
在切削过程中刀具表面会被工件逐渐耗损，切削过程中切削刃在高温高压下也易发生塑性变形。刀具的钝化处理可以帮助刀具提高刚性，避免刀具过早丧失切削性能。
2.保持工件的光洁度
刀具刃口有毛刺会导致刀具磨损，加工工件的表面也会变得粗糙。经钝化处理后，刀具的刃口会变得很光滑，崩刃现象也会相应减少，工件表面光洁度也会提高。
3.方便凹槽排屑
对刀具凹槽抛光处理可以提高表面质量和排屑性能，凹槽表面越平整光滑，排屑就越好，就可实现更连贯的的切削加工。
数控机床的刀具在经过钝化抛光后，表面会留下许多小孔，在加工时这些小孔可以吸附更多的切削液，使得切削时产生的热量大大减少，极大得提高切削加工的速度。
综上所述，刀片刃口钝化十分重要，正如我国古人所说“千里之堤，溃于蚁穴”，刀片刃口微观缺口这个“蚁穴”虽小，却影响刀具性能和寿命这个“千里之提”，是不可小视的大问题。刀片刃口钝化技术是提高刀具寿命减少刀具消耗的有效措施之一。无论在经济和技术两个方面都是可行的、有效的，进一步推动我国切削加工水平的提高，缩小与国外刀具切削性能的差距。
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