【導(dǎo)讀】基本身的強(qiáng)度和韌性。硬度和耐磨性，耐熱性等。本文詳細(xì)介紹了金屬切削刀具的常用材。主運動使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運動，促使刀具前刀面接近工件而實現(xiàn)切削。度最高，消耗功率最大。削，獲得具有所需幾何特性的已加工表面。種表面而發(fā)展起來的，因此，也都有其特定的切削運動。有連續(xù)的，也有間歇的。切削用量用來衡量切削運動量的大小。在一般的切削加工中，切削用量包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量三要素。用單齒刀具（如車刀、刨刀。移量來度量，稱為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量或每行程進(jìn)給量，以f表示，單位為mm/r或mm/st。z—刀具的齒數(shù)。動方向測量的切削層尺寸，稱為背吃刀量,單位mm。式中dw—工件待加工表面直徑；

　　

【正文】 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。 常用的涂層材料及性質(zhì) 常用的涂層材料 常用的涂層材料有碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、硼化物、硅化物、金剛石及復(fù) 合涂層八大類數(shù)十個品種。 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。 涂層材料的性質(zhì) 金屬鍵型涂層材料 (如 TiB TiC、 TiN、 VC、 WC 等 )熔點高、脆性低、界面結(jié)合強(qiáng)度高、 交互作用趨勢強(qiáng)、多層匹配性好，具有良好的綜合性能，是最普通的涂層材料。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。而離子鍵型材料化學(xué)穩(wěn)定性好、脆性大、熱脹系數(shù)大、熔點較低、硬度 不太高。 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。 TiC 耐磨性好， 能有效地提高刀具的抗月牙洼磨損能力， 適合于低速切削及磨損嚴(yán)重的場合： TiN 涂層具有低的摩擦系數(shù)，潤滑性能好，能減少切削熱和切削力，適合于產(chǎn)生融合和磨損 的切削： Al2O3 的高溫耐磨性、耐熱性和抗氧化能力比 TiC 和 TiN 好，月牙洼磨損率低 。 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。近十年來，刀具涂層技術(shù)發(fā)展非常迅速，涂層材料多達(dá)１５種，有的刀具在刀體上的涂層多達(dá)１３層。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。２１。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。這類刀具表面硬度高，耐磨性好。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。另一類是 “軟 ”涂層刀具，如：ＭｏＳ２， 18 ＷＳ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。 例如瑞士開發(fā)的 “ＭｏＶＩＣ ”涂層絲錐，刀具表面涂覆有一層ＭｏＳ２。切削實驗表明： 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。高速鋼和硬質(zhì)合金經(jīng)過ＰＶＤ涂層處理后【１４１，可以 用于干切削。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。 實際上，涂層有類似于冷卻液的功能，它產(chǎn)生一層保護(hù)層，把刀具與切削熱隔 離開來，使 熱量很少傳到刀具，從而能在較長的時間內(nèi)保持刀尖的堅硬和鋒利 。 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， 因為在大多數(shù)高速干切削中，高溫對化學(xué)反應(yīng)有很大的催化作用。 ＴｉＡＩＮ涂層和 ＭｏＳ２軟涂層還可交替涂覆，形成一個多涂層刀具，既有硬度高、耐磨性好的特性， 又有摩擦系數(shù)小、切屑易流出的優(yōu)點，有優(yōu)良的替代冷卻液的功能。在干切削技術(shù) 中，刀具涂層發(fā)揮著非常重要的作用。 刀具幾何形狀設(shè)計 千切削刀具通常以月牙洼磨損為主要失效原因，這是因為加工中沒有切削液， 刀具和 切屑接觸區(qū)域的溫度升高所致。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。 在韌性較好的刀具（刀片）基體上進(jìn)行表面涂層，涂覆具有高硬度、高耐磨性、耐高溫材料的薄層（如 TiN、 TiC等），使刀具（刀片）具有全面、良好的綜合性能。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。 ① 由于表面涂層材料具有很 高的硬度和耐磨性，且耐高溫。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。 ② 由于涂層材料與被加工材料之間的摩擦系數(shù)較小，故涂層刀具（刀片）的切削力小于未涂層刀具（刀片）。 ③ 用涂層刀具（刀片）加工，零件的已加工表面質(zhì)量較好。 19 ④ 由于涂層刀具（ 刀片）的綜合性能良好，故涂層硬質(zhì)合金刀片有較好的通用性， 一種涂層硬質(zhì)合金牌號的刀片具有較寬的使用范圍。 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)實驗。茲介紹部分實驗數(shù)據(jù)如下： ① 在相同的切削條件下，涂層刀具刀片的使用壽命比未涂層刀具（刀片）提高3~5 倍。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%。 ② 在相同的切削條件下，涂層刀具（刀片）的切削力小于未涂層者。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。 Al2O3涂層刀片 與切削力的減小效果與 TiN 涂層刀片接近。 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。但用作超精密切削的刀具，其效果不如天然金剛石刀具。 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。在其他高速鋼刀具上 涂覆 CxNy，亦有顯著效果。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。 中國的刀具涂層技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比尚有很大差距，涂層刀具的數(shù)量也差得很遠(yuǎn)，大致只占全部刀具的 20%。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。我們應(yīng)該努力提高刀具涂層技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的水平，大力推 廣應(yīng)用涂層刀具，促進(jìn)切削加工和機(jī)械制造水平的提高 。 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。面對日益增多的難加工材料，刀具行業(yè)必須改進(jìn)刀具材料、研發(fā)新的刀具材料和更合理的刀具結(jié)構(gòu)。 ■ 硬質(zhì)合金材料及涂層應(yīng)用增多。細(xì)顆粒、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金材料是發(fā)展方向；納米涂層、梯度結(jié)構(gòu)涂層及全新結(jié)構(gòu)、材料的涂層將大幅度提高刀具使用性能；物理涂層（ PVD）的應(yīng)用繼續(xù)增多。 ■ 新型刀具材料應(yīng)用增多。陶瓷、金屬陶瓷、氮化硅陶瓷、 PCBN、 PCD 等刀具材料的韌性進(jìn)一步增強(qiáng)，應(yīng)用場合日趨增多。 ■ 切削技術(shù)快速發(fā)展。高速切削、硬切削、干切削繼續(xù)快速發(fā)展，應(yīng)用范圍在迅速擴(kuò) 大。 21 致謝 在畢業(yè)論文完成的過程中，更是走的很困難。完成了這篇論文之時，最深的感觸就是時間緊張，專業(yè)知識很是缺乏，在此感謝幫助過我的人，沒有他們的幫助，我是不可能順利完成論文的。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。老師的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勤奮的工作作風(fēng)、平易近人的處世風(fēng)范，給我留下了深刻的印象，將會在我今后的學(xué)習(xí)和生活中時刻影響我。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)。更多相關(guān)文章閱讀 參考文獻(xiàn) 主編 金屬切削刀具與材料機(jī)械工業(yè)出版社 202111 主編 金屬切削原理與刀具 化學(xué)工業(yè)出版社 202171 ，黃東 主編 常用金屬切削刀具的選用 化學(xué)工業(yè)出版社 202161 4. 陳云 等編 現(xiàn)代金屬切削刀具實用 技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社 202181 主編 金屬切削原理與刀具 機(jī)械工業(yè)出版社 202151 22