【正文】 削性能方面的數(shù)據(jù)。 為此，各國研制了品種繁多的在線檢測刀具磨損和破損的傳感器，其中大多數(shù)是利用 13 切削力或扭矩、切削溫度、刀具磨損作為傳感信號。 刀具可靠性分析在規(guī)定的切削條件和時間內(nèi)完成額定工作的能力 （具有統(tǒng)計特征和隨機(jī)特征） 刀具耐用度 在規(guī)定的條件 和時間內(nèi)完成額定工作的概率 R（ t） +F(t)=1 指刀具能達(dá)到規(guī)定的可靠度 r時的耐用度，即 可靠耐用度 R(tr)=r 則 tr=R175。要實(shí)現(xiàn)高速切削、干切削、硬切削必須有好的刀具材料。 2021年全國高速鋼產(chǎn)量 ，其中低合金高速鋼（鎢當(dāng)量 6%~12%）占 40%左右，刀具的生產(chǎn)、銷售情況和 2021年差不多。 HSS 已占高速鋼總量 60%以上。 以 M3 M42為代表的 HSSE產(chǎn)量逐年在增加， 501是我國自產(chǎn)的高性能高速鋼，在成形銑刀、立銑刀等方面應(yīng)用十分普遍，在復(fù)雜刀具方面應(yīng)用也比較成功。我國在上世紀(jì) 70年代曾研 15 制出多種牌號的 HSSPM,并投入市場，但不知何故夭折，現(xiàn)在各工具廠所用材料均系進(jìn)口。2021年 DH 占高速鋼的 40%,2021年、 2021年仍呈增長勢頭。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和刀具技術(shù)的進(jìn)步，硬質(zhì)合金的性能得到很大改善：一是開發(fā)了提高韌性的 1~2μ m 細(xì)顆粒硬質(zhì)合金；二是開發(fā)了涂層硬質(zhì)合金。超硬材料的范疇雖沒有一個嚴(yán)格的規(guī)定，但人們習(xí)慣上把金剛石和硬度接近于金剛石硬度的材料稱為超硬材料。金剛石刀具現(xiàn)在和將來都是數(shù)控加工中不可缺少的重要刀具。在工業(yè)發(fā)達(dá)的德國，約 70%加工鑄件的工序是由陶瓷刀具來完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具總量的 8%~10%.由于數(shù)控機(jī)床、高效無污染切削、被加工材料硬等因素，迫使刀具材料必須更新?lián)Q代，陶瓷刀具正是順乎潮流，不斷改革創(chuàng)新，在 Al2O3陶瓷基體中添加 20%~30%的 SiC晶液制成晶須增韌陶瓷材料， SiC 晶須的作用猶如鋼筋混凝土中的鋼筋，它能成為阻擋或改變 裂紋擴(kuò)展方向的障礙物，使刀具的韌性大幅度提高，是一種很有發(fā)展前途的刀具材料。 由于切削加工機(jī)床和切削技術(shù)的突飛猛進(jìn)，迫使刀具被動式同步。 17 涂層材料 在切削加工中，刀具性能對切削加工的效率、精度、表面質(zhì)量有著決定性的影響。 目前工業(yè)發(fā)達(dá)國家涂層刀具已占 80%以上， CNC 機(jī)床上所用的切削刀具 90%以上是涂層刀具。但是刀具在現(xiàn)有的涂層工藝進(jìn)行涂層后，因 基體材料和涂層材料性質(zhì)差別較大， 涂層殘留內(nèi)應(yīng)力大， 涂層和基體之間的界面結(jié)合強(qiáng)度低， 涂層易剝落，而且涂層過程中還造成基體強(qiáng)度下降、涂層刀片重磨性差、涂層設(shè)備復(fù)雜、昂 貴、工藝要求高、涂層時間長、刀具成本上升等缺 點(diǎn)。共價鍵型涂 層材料 (如 B4C、 SiC、 BN、金剛石等 )硬度高、熱脹系數(shù)低、與基體界面結(jié)合強(qiáng)度差、穩(wěn)定 性和 多層匹配性差。 涂層材料對于刀具切可靠性的影響 對刀具進(jìn)行涂層處理，是提高刀具性 能的重要途徑。涂層刀具分兩大類：一類是 “硬 ”涂層刀具，如ＴｉＮ，ＴｉＣ和Ａ１２０３ 等涂層刀具。這類涂層刀具也稱為 “自潤滑刀具【ｌ ３Ｊ＂， 它與 工件材料的摩擦系數(shù)很低，只有０．０１左右，能有效減少切削力和降低切削溫度。原來只適用于進(jìn)行鑄鐵干切削的ＣＢＮ刀具，在經(jīng)過涂層處理后也可用 來加工鋼、鋁合金和其他超硬合金。在干切削技術(shù) 中，刀具涂層發(fā)揮著非常重要的作用。未涂層高速鋼的硬度僅為 62~68HRC（ 760~960HV），硬質(zhì)合金的硬度僅為 89~（ 1300~1850HV）；而涂層后的表面硬度可達(dá) 2021~3000HV 以上。 ③ 用涂層刀具（刀片）加工，零件的已加工表面質(zhì)量較好。在相同的切削條件下，相同刀具壽命時，涂層刀具的切削速度比未涂層刀具提 高 20~30%。 ③ 筆者曾用 CVD 涂層金剛石厚膜刀具，加工過硅鋁合金、各種硬鋁、鉛黃銅、無氧銅、碘化 鈦以及纖維增強(qiáng)和顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料等，均取得較好效果。又曾在硬質(zhì)合金刀片上涂覆 CxNy，用以車削鋼料，效果尚不夠理想，其使用壽命不超過普通 TiC 涂層 硬質(zhì)合金刀片。 20 結(jié)束語 根據(jù)制造業(yè)發(fā)展的需要，多功能復(fù)合刀 具、高速高效刀具將成為刀具發(fā)展的主流。 ■ 新型刀具材料應(yīng)用增多。 21 致謝 在畢業(yè)論文完成的過程中，更是走的很困難。值此論文完稿之際，特此向老師致以衷心的感謝 ! 同時，也感謝各位評審老師在百忙之中抽出寶貴時間來審閱我的論文，謝謝 各位老師的指導(dǎo)。特別是感謝指導(dǎo)老師在完成整個畢業(yè)論文的過程中，給予我悉心的指導(dǎo)和幫助。 ■ 切削技術(shù)快速發(fā)展。 ■ 硬質(zhì)合金材料及涂層應(yīng)用增多。其中數(shù) 控機(jī)床和加工中心上使用得多一些，在普通的非數(shù)控機(jī)床上則少得可憐，原因是認(rèn)識問題和價格等因素。 ④ 筆者曾用 CxNy 涂層高速鋼鉆頭在高強(qiáng)度鋼上鉆孔，與未涂層鉆頭相比，涂層鉆頭的使用壽命提高 7~9 倍。筆者用涂覆TiC 硬質(zhì)合金刀片車削鋼材與未涂層刀 片對 比，主切削力 Fc 可減小 3%~4%， TiN 或TiC/TiN 涂層刀片的 Fc約可減小 6%，進(jìn)給力 Ff與切深力 Fp 的減小尤為顯著。 對涂層高速鋼和硬質(zhì)合金刀具（刀片）的切削性能進(jìn)行了長期的研究，進(jìn)行了很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)。故與未涂層的刀具（刀片）相比，涂層刀具允許采用較高的切削速度，從而提高了切削加工效率；或能在相同的切削速度下，提高刀 具壽命。因此，通常應(yīng)使刀具有大的前角和刃傾角， 但前角增大后，刀刃強(qiáng)度會受影響，此時應(yīng)配以適宜的負(fù)倒棱或前刀面加強(qiáng)單元，這樣使刀尖和刃口會有足夠體積的材料和較合理的方式承受切削熱和切削力，同時減輕了沖擊和月牙洼擴(kuò)展對刀具的不利影響，使刀尖和刃口可在較長的切削時間里．保持足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 表面光滑的涂層還可以減少摩擦來降低切削熱，保持刀具材料不受化學(xué)反應(yīng)的作用， 因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)高速干切削中，高溫對化學(xué)反應(yīng)有很大的催化作用。切削實(shí)驗(yàn)表明： 未涂層絲錐只能加工２０個螺孔；用ＴｉＡＩＮ涂層絲錐時可加工１０００個螺孔，而ＭｏＳ２ 涂層的絲錐可加工４０００個螺孔。其中ＴｉＣ涂層刀具抗后刀面磨損的 能力特別強(qiáng)，而ＴｉＮ涂層刀具則有較高的抗 “月牙洼＂磨損能力。涂層工藝也越來越成熟，隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已解決了涂層與基體材料結(jié)合強(qiáng)度低的技術(shù)難題 168。 在這些涂層材料中，用的最多的是 TiC、 TiN、 Al2O金剛石以及復(fù)合涂層。 根據(jù)化學(xué)鍵的特征，可將這些涂層材料分成金屬鍵型、共價鍵型 和離子鍵型。涂層刀具通用性廣，加工范圍顯著擴(kuò)大，使用涂層刀具可以獲得明顯 的經(jīng)濟(jì)效益。 在較軟的刀具基體上涂覆一層或多層 硬度高、耐磨性好的金屬或非金屬化合物薄膜 (如 TiC、 TiN、 Al2O3 等 )組成的涂層刀具，較 好的解決了刀具存在的強(qiáng)度和韌性之間的矛盾，是切削刀具發(fā)展的一次革命。在各種刀具材料的發(fā)展中，硬質(zhì)合金（包括涂層硬質(zhì)合金）一枝獨(dú)秀； HSS 將進(jìn)一步萎縮； HSSE增幅緩慢； HSSPM將有長足的進(jìn)步； DH 還會繼續(xù)膨脹擾亂市場，不過好景不長；超硬刀具材料有廣闊的發(fā)展空間，將繼續(xù)擴(kuò)大應(yīng)用比例。 陶瓷刀具的主要原料是 Al2O SiO碳化物等，它們是地殼中最富足的資源，發(fā)展此類刀具不存在原料來源問題。近年來開發(fā)的多晶立方氮化硼（ PCBN）是在高溫高壓下將微細(xì)的 CBN顆粒通過結(jié)合相燒結(jié)在一起的多晶材料，既能勝任淬硬鋼（ 45~65HRC）、軸承鋼（ 60~64HRC）、高速鋼（ 63~66HRC）、冷硬鑄鐵的粗車和精車，又能勝任高溫 合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削加工。金剛石刀具具有高硬度、高耐磨性和 16 高導(dǎo)熱性等性能，在有色金屬和非金屬加工中得到廣泛的應(yīng)用，尤其在鋁和硅鋁合金高速切削加工中，如轎車發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋、變速箱和各種活塞等的加工中，金剛石刀具是難以替代的主要切削刀具。 現(xiàn)代切削刀具，硬質(zhì)合金大展其威，展望未來，刀具材料無疑 是硬質(zhì)合金的天下。 硬質(zhì)合金不僅具有較高的耐磨性，而且韌性也較高（和超