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随着机械工业的发展，现代金属的切削加工广泛采用较高的切削速度和大进刀量的快速切削方法，这就要求刃具材料必须具有较高的红硬性及耐磨性。另外，随着切削速度和进刀量的增大，刃具负荷增加，对于刃具材料的强度和韧性也提出越来越高的要求。碳素工具钢及低合金工具钢已经不能适应对刃具的高要求，而必须使用高碳高合金工具钢及特殊合金来制造刃具。高速工具钢是含有W、Bo、Cr、V等合金元素的高碳高合金工具钢，因其具有较高的硬度、较高的耐磨性和红硬性，被广泛用于制造各种中、高速的切削刀具，成为目前应用最广泛的钢种之一。
而高速工具钢的锻造，对于刃具制造来说，又是十分重要的一道工序，因为其锻造性能的好坏，不但直接影响到刃具的质量，而且还影响到生产成本。高速工具钢低倍组织的优劣，对其锻造性能又将产生较大的影响。因此，对于高速工具钢低倍组织的检验结果的准确与否，就显得尤为重要。
常规试验
高速工具钢低倍组织检验是根据国标GB226-77《钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验法》规定，采用热酸浸蚀法。
酸蚀检验的腐蚀属于电化学腐蚀。钢的化学成分不均匀性和缺陷之所以能用浸蚀来显示，是因为它们以不同的速度与浸蚀剂起反应。表面缺陷、夹杂物、偏析区等被浸蚀剂有选择性的浸蚀，表现出可见的浸蚀特征。
对于高速工具钢而言，最常用的浸蚀剂成分是1:1（溶剂比）的盐酸（相对密度1.19）水溶液，酸蚀温度为（75±5）℃，酸蚀时间为15～40min。
试样经酸蚀实验后，规定不得有肉眼可见的缩孔、气泡、翻皮、内裂及夹杂物等缺陷存在，并且按照国标GB1979-80《结构钢低倍组织缺陷评级图》对照进行评定中心疏松、一般疏松和偏析的级别。
采用这种常规的试验方法对高速工具钢的低倍组织进行检验，操作起来比较容易，设备也比较简单，但是作者认为在实际操作中可能会出现一些问题。
常规试验可能出现的问题
酸蚀试验主要受到以下几个因素的影响^浸蚀剂成分、酸蚀时间、酸蚀温度及试样浸蚀面的光洁度。
1. 酸蚀温度的影响
对于高速工具钢低倍组织检验来说，实验时所采用的加热设备一般都是普通电炉，通常无控温装置，只能依靠试验操作者的经验来控制酸蚀温度，因此，很难控制在（75±5）℃之间，极易造成酸蚀温度不准确。
若酸蚀温度偏高，浸蚀过于激烈，对试样的腐蚀较深，缺陷组织被扩大_若酸蚀温度偏低，则反应迟缓，使缺陷组织不容易暴露出来。无论是酸蚀温度偏低或偏高，都会使暴露出的缺陷组织失真，造成试验结果不准确。
2. 酸蚀时间的影响
在试验的过程中，若酸蚀时间过长，试样存在的缺陷组织被扩大_若酸蚀时间过短，又使试样中存在的缺陷组织不容易显露出来。无论是酸蚀时间过长或过短，都会使显露出的缺陷组织失真，同样会造成试验结果不准确。
3. 浸蚀剂成分的影响
对于高速工具钢低倍组织检验时所使用的酸液而言，应有时间的限定。
对于新配制的酸液，在正常的酸蚀温度、酸蚀时间下，可以显露出试样存在的正常的缺陷组织；而在实际试验中，一般都习惯先将酸液配制好一些，保存起来以备随时使用。若配制好酸液放置的时间较长，或酸液成分不纯、过脏等，都会在试验过程中，使试样存在的缺陷组织不容易显露出来，造成判断失误，导致试验结果不准确。
4. 试样酸蚀面光洁度的影响
对于试样而言，较粗糙的浸蚀面浸蚀时间应稍长些，否则易使试样存在的缺陷显露不充分；若浸蚀面的光洁度较高，浸蚀的时间应较短，否则可能使试样存在的缺陷被扩大，使试验结果不准确。最好在试验接近终了时，经常将试样取出冲洗，观察其是否达到要求的程度。
具体操作方法是：将制好的试样先清除油污、擦洗干净，放入装有浸蚀剂的容器内加热，经检查能清晰地显示出宏观组织后，取出试样并迅速地浸没在热碱水中，同时用毛刷将试样检验面上的腐蚀产物全部刷掉，但要注意不要划伤和沾污浸蚀面，接着将试样放在热水中冲洗干净，最后用热风迅速吹干。
5. 缺陷组织评级困难
按照国标GB1979-80标准图片评定中心疏松、一般疏松和偏析等缺陷组织的级别时，由于低倍组织的标准图片较为模糊，真实感、立体感觉差，暗点和孔隙的大小、几何形状几乎都无法显示出来。同时标准图片的级数只有4级，而高速工具钢低倍组织的合格级别规定为不大于1级，因此级差较小，造成对照标准图片进行对比、评级较困难。
为了保证试验结果的准确性，可以对这种常规的试验方法加以改进，可尝试使用以下的试验方法。
改进后的试验方法
1. 标准试样对比法
可以事先制作两个高速工具钢的低倍组织不合格的“标准试样”，该试样是经过锻造后，证明会导致裂纹产生的高速工具钢的钢棒上截取的。
其中的一个“标准试样”用来作为标准评级用，可长期放置在盛有干燥剂（硅胶）的干燥瓶中保存，应注意其表面不得有锈斑、污迹等缺陷。每次试验后，都将待测试样与这个“标准试样”进行对比，若超出或相当它的评级结果，可视为不合格。
另一个“标准试样”用来检验每次试验结果的准确性，它同时与待测试样一起进行酸蚀试验，待测试样所暴露出来的缺陷应与“标准试样”是一致的。若不一致，待测试样显露出的缺陷过深或过浅，则说明这次试验结果是不可靠的，需要调整试验的加热温度、加热时间，或重新更新酸液，冲洗进行试验。
2. 低倍组织检验与金相组织检验相结合
这里的金相组织检验是指在金相显微镜的放大倍数为100倍情况下进行。
实践证明，高速工具钢的低倍组织与其显微组织之间是有联系的。若高速工具钢的低倍组织中的点状偏析大于1级，在进行金相组织检验其共晶碳化不均匀度时，发现其共晶碳化物级别大约是7级左右，而且带状的碳化物和网状的碳化物的网角上都有严重堆积的大颗粒的碳化物。
在高速工具钢的低倍组织中，其点状偏析主要呈不同形状和大小的暗色斑点。这主要是由于钢材的化学成分偏析，合金碳化物大量聚集在一起，经酸蚀试验的热酸浸蚀后，合金碳化物会脱离其基体而在试样表面留下剥落的凹坑。在锻造时，在碳化物剥落的凹坑处，非常容易聚集扩展成为裂纹。而其点状偏析的严重程度，其实质就是碳化物剥落的轻重程度。对于存在碳化物剥落的试样，其共晶碳化物的不均匀度也是不合格的，因此，我们可以利用低倍组织检验相结合的方法，来进一步保证试验的准确性。
结语
对于高速工具钢的锻造而言，偏析不允许存在缺陷组织，相对而言，疏松对于高速工具钢锻造来说，要求的宽容度就要大一些。一般来说，若其心部疏松为5～2级的高速工具钢，在其锻造时一般不会产生裂纹，而对于不是均匀的一般疏松，又不是中心疏松，不集中在钢材的中心，且呈不规则的偏析分布，则在锻造时非常容易发生锻裂。
高速工具钢低倍组织的优劣，将严重影响其锻造性能。因此要严格把好其低倍组织的检验关，通过对高速工具钢低倍组织检验的常规试验法的改进，可以进一步保证试验结果的准确性。
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2007年5月18日 星期五
高速加工的优势www.tool-tool.com
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高速切削代表着全新的加工方式和刀具性能，因为它采用了不同的工艺来实现加工目标。总之，它不能使你的旧工艺变得更快。(ROGER MARTI) 不是通过采用更快的主轴速度和进刀速度使现有的加工快一些，相反，刀具路径变为轻切削，这样就通过降低铣刀上的轴向和径向力从而形成更为有效的铣削方式。例如：可将径向和轴向的切削深度减少到以前的切削深度的三分之一，并将主轴速度和进刀速度增加到控制系统和刀具所允许的高速度。这就是高速切削的处理方式，可给您带来以下的直接的好处：
通过减少工序数量，缩短了总体的交付时间
衡量高速切削的效率不是通过减少了多少加工时间，而是通过减少了多少整体的工艺时间来衡量。事实上，如果采用轻切削、更多的走刀来取代重切削，那么即便在更高的进刀速度下，加工时间可能会稍长一些。然而，少量增加的加工时间会在日后的工艺中带来大量的节约。这种节约可表现为减少了抛光的时间、降低了花费在 EDM上的时间或通过减少模芯的数量而减少了模具组装的时间。
可加工薄壁件或电极
因为轻切削在铣刀和工件之间施加非常小的压力，所以可在一个工件上加工达0.3mm的薄壁或肋。这就使你开辟了以前想象不到的新的应用领域。
通过加工小的细节降低了芯棒的需求
高速切削提供了使用非常小的精密刀具的有效方式。高的主轴速度使得即便在非常轻的切削负载时，也可以保证较高的切屑去除率。高速铣削加工中心可以加工可能需要模芯的精细花纹。由于能够加工薄壁，从而可以加工带肋的整体电极。这就消除了多次装夹和在多次装夹之间可能产生和累积的位置误差。也就节省了时间并提高了质量。
通过提高加工光洁度，降低了抛光的需要
小的、紧密排列的走刀会产生更为光滑的表面。比如使用相同的刀具，采用较浅的切深（一般为0.025mm）。通过该方法，较浅的切削深度会极大地提高加工表面光洁度，从而缩短手工抛光时间。
提高了加工零件的精度与传统的切削相比，高速切削将大部分热量传送给切屑，仅有少量的热量传送到刀具和工件上。热量没有聚集在工作区，这样就使工件达到了更好的精度，从而保持了理想的几何形状。例如：加工相同电极的一致性，意味着有利于多腔模或加工可互换的注塑件。如果可省去抛光工序，那么工件的精度就会提高。因为人工抛光很难保证一致性。这就是为什么由相同程序生产的两个电极在抛光后会不一样的原因。如果通过高速切削取消抛光，那么复制的每个电极会非常相似。这给有效地放电加工以及多控模带来了真正的好处，因为这意味着加工完全相似的零件。
高效的电极制作
对于石墨加工，已经由传统加工转变为高速加工，对石墨电极，一般降低了80%以上的抛光时间。甚至，电极抛光阶段经常被取消。节省的周期可使车间对最后一刻的设计变理做出反应，而不会对本来紧张的制作时间表带来不利的影响。也可向车间提供在放电加工中使用石墨负极性的好处。即便负极性会提高金属切削速度，但许多车间禁止使用负极性，只是因为电极磨损速度非常快。但是，较短的电极制作时间会改变这种平衡，在放电加工上节省的时间要远远大于加工一个新的电极所需的时间。
更为有效的放电加工
放电加工工艺基本上需要两个电极来加工一个工件。若要更好地进行放电加工，您的车间需要可重复性的电极加工。通过所有表面统一区分粗加工和精加工的电极，一致性好的电极会减少放电加工的时间。手工抛光加工的电极总是包含有缺陷的角半径，而它首先开始放电。这就会放慢金属切削的速度。相比之下，粗加工和精加工电极之间的几近完美的一致性会优化放电加工的效率。
能够使用新的铣刀技术切削硬度超过60 HRC淬硬钢
高速加工开辟了对全硬化材料的加工。通过避开热处理步骤以及去应力操作（在热处理之后需要进行该操作以补偿热处理导致的几何形状的变化），不论粗加工和精加工均可在相同的机床上作为一个连续的过程进行。这对于锻模或硬度超过52的任何材料尤为有用。使用高速切削机床轻松切除的切屑量不超过2把。对于这种切削情况，最经济的作法是在传统铣床上进行粗加工后进行热处理，再在高速铣床上进行精加工。
确实，您会发现该技术给您带来的实惠。重组车间以利用该技术是一件完全可以驾御的事情。
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通过减少工序数量，缩短了总体的交付时间
衡量高速切削的效率不是通过减少了多少加工时间，而是通过减少了多少整体的工艺时间来衡量。事实上，如果采用轻切削、更多的走刀来取代重切削，那么即便在更高的进刀速度下，加工时间可能会稍长一些。然而，少量增加的加工时间会在日后的工艺中带来大量的节约。这种节约可表现为减少了抛光的时间、降低了花费在 EDM上的时间或通过减少模芯的数量而减少了模具组装的时间。
可加工薄壁件或电极
因为轻切削在铣刀和工件之间施加非常小的压力，所以可在一个工件上加工达0.3mm的薄壁或肋。这就使你开辟了以前想象不到的新的应用领域。
通过加工小的细节降低了芯棒的需求
高速切削提供了使用非常小的精密刀具的有效方式。高的主轴速度使得即便在非常轻的切削负载时，也可以保证较高的切屑去除率。高速铣削加工中心可以加工可能需要模芯的精细花纹。由于能够加工薄壁，从而可以加工带肋的整体电极。这就消除了多次装夹和在多次装夹之间可能产生和累积的位置误差。也就节省了时间并提高了质量。
通过提高加工光洁度，降低了抛光的需要
小的、紧密排列的走刀会产生更为光滑的表面。比如使用相同的刀具，采用较浅的切深（一般为0.025mm）。通过该方法，较浅的切削深度会极大地提高加工表面光洁度，从而缩短手工抛光时间。
提高了加工零件的精度与传统的切削相比，高速切削将大部分热量传送给切屑，仅有少量的热量传送到刀具和工件上。热量没有聚集在工作区，这样就使工件达到了更好的精度，从而保持了理想的几何形状。例如：加工相同电极的一致性，意味着有利于多腔模或加工可互换的注塑件。如果可省去抛光工序，那么工件的精度就会提高。因为人工抛光很难保证一致性。这就是为什么由相同程序生产的两个电极在抛光后会不一样的原因。如果通过高速切削取消抛光，那么复制的每个电极会非常相似。这给有效地放电加工以及多控模带来了真正的好处，因为这意味着加工完全相似的零件。
高效的电极制作
对于石墨加工，已经由传统加工转变为高速加工，对石墨电极，一般降低了80%以上的抛光时间。甚至，电极抛光阶段经常被取消。节省的周期可使车间对最后一刻的设计变理做出反应，而不会对本来紧张的制作时间表带来不利的影响。也可向车间提供在放电加工中使用石墨负极性的好处。即便负极性会提高金属切削速度，但许多车间禁止使用负极性，只是因为电极磨损速度非常快。但是，较短的电极制作时间会改变这种平衡，在放电加工上节省的时间要远远大于加工一个新的电极所需的时间。
更为有效的放电加工
放电加工工艺基本上需要两个电极来加工一个工件。若要更好地进行放电加工，您的车间需要可重复性的电极加工。通过所有表面统一区分粗加工和精加工的电极，一致性好的电极会减少放电加工的时间。手工抛光加工的电极总是包含有缺陷的角半径，而它首先开始放电。这就会放慢金属切削的速度。相比之下，粗加工和精加工电极之间的几近完美的一致性会优化放电加工的效率。
能够使用新的铣刀技术切削硬度超过60 HRC淬硬钢
高速加工开辟了对全硬化材料的加工。通过避开热处理步骤以及去应力操作（在热处理之后需要进行该操作以补偿热处理导致的几何形状的变化），不论粗加工和精加工均可在相同的机床上作为一个连续的过程进行。这对于锻模或硬度超过52的任何材料尤为有用。使用高速切削机床轻松切除的切屑量不超过2把。对于这种切削情况，最经济的作法是在传统铣床上进行粗加工后进行热处理，再在高速铣床上进行精加工。
确实，您会发现该技术给您带来的实惠。重组车间以利用该技术是一件完全可以驾御的事情。
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浅析高速切削(HSC)技术www.tool-tool.com
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一、高速切削的原始定义 1931年，德国切削物理学家萨洛蒙（Carl.J.Salomon）博士提出了一个假设，即同年申请了德国专利（Machine with high cutting speeds）的所罗门原理：被加工材料都有一个临界切削速度V0，在切削速度达到临界速度之前，切削温度和刀具磨损随着切削速度增大而增大，当切削速度达到普通切削速度的5～6倍时，切削刃口的温度开始随切削速度增大而降低，刀具磨损随切削速度增大而减小。切削塑性材料时，传统的加工方式为“重切削”，每一刀切削的排屑量都很大，即吃刀大，但进给速度低，切削力大。实践证明随着切削速度的提高，切屑形态从带状、片状到碎屑状演化，所需单位切削力在初期呈上升趋势，而后急剧下降，这说明高速切削比常规切削轻快，两者的机理也不同。
二、现代高速切削技术的概念所罗门原理出发点是用传统刀具进行高速度切削，从而提高生产率。到目前为止，其原理仍未被现代科学研究所证实。但这一原理的成功应该不只局限于此。高速切削技术是切削技术的重要发展方向之一，从现代科学技术的角度去确切定义高速切削，目前还没有取得一致，因为它是一个相对概念，不同的加工方式，不同的切削材料有着不同的高速切削速度和加工参数。这里包含了高速软切削、高速硬切削、高速湿切削和高速干切削等等。事实上，高速切削技术是一个非常庞大而复杂的系统工程，它涵盖了机床材料的研究及选用技术，机床结构设计和制造技术，高性能CNC控制系统、通讯系统，高速、高效冷却、高精度和大功率主轴系统，高精度快速进给系统，高性能刀具夹持系统，高性能刀具材料、刀具结构设计和制造技术，高效高精度测试测量技术，高速切削机理，高速切削工艺，适合高速加工的编程软件与编程策略等等诸多相关的硬件和软件技术。只有在这些技术充分发展的基础上，建立起来的高速切削技术才具有真正的意义。所以要发挥出高速切削的优越性能，必须是CAD/CAM系统、CNC控制系统、数据通讯、机床、刀具和工艺等技术的完美组合。
三、高速切削技术的发展现状与优点自所罗门原理申请专利以来，高速切削技术的发展历经理论探索阶段，应用探索阶段，初步应用阶段和较成熟应用阶段。特别是 20世纪70年代后，各工业发达国家相继投入大量的人力、物力、财力研究开发高速切削技术及相关技术，发展日新月异，德国、美国、瑞典、瑞士、英国和日本等制造强国走在了世界前列。近几年，随着科学技术的突飞猛进和经济发展的强大推动，高速切削机床、刀具技术和相关技术迅速进步，使高速切削（HSC- High Speed Cutting）技术以其高效率、高质量应用于航天、航空、汽车、模具和机床等行业中，各种切削方式、各种材料几乎无所不能，尤其是高速铣削和高速车削发展神速。该技术为“轻切削”方式，每一刀切削排屑量小，切削深度小，即ap与ae很小，但切削线速度大，为传统的3～5倍，进给速度大，为传统的5～10 倍。其优点在于：
(1) 加工时间短，效率高。高速切削的材料去除率通常是常规的3～5倍。
(2) 刀具切削状况好，切削力小，主轴轴承、刀具和工件受力均小。由于切削速度高，吃刀量很小，剪切变形区窄，变形系数ξ减小，切削力降低大概30%~90%。同时，由于切削力小，让刀也小，提高了加工质量。
(3) 刀具和工件受热影响小。切削产生的热量大部分被高速流出的切屑所带走，故工件和刀具热变形小，有效地提高了加工精度。
(4) 刀具寿命长（这里指材质特殊，适合高速切削的刀具）。因刀具受力小，受热影响小，所以破损的机率很小，磨损也慢。
(5) 工件表面质量好。首先ap与ae小，工件粗糙度好，其次切削线速度高，机床激振频率远高于工艺系统的固有频率，因而工艺系统振动很小，十分容易获得好的表面质量。
(6) 高速切削刀具热硬性好，且切削热量大部分被高速流动的切屑所带走，可进行高速干切削，不用冷却液，减少了对环境的污染，能实现绿色加工。
(7) 可完成高硬度材料和硬度高达HRC40-62淬硬钢的加工。如采用带有特殊涂层（TiAlN）的硬质合金刀具，在高速、大进给和小切削量的条件下，完成高硬度材料和淬硬钢的加工，不仅效率高出电加工（EDM）的3~6倍，而且获得十分高的表面质量（Ra0.4），基本上不用钳工抛光。
四、高速切削系统高速切削系统主要由高速切削CNC机床、高性能的刀具夹持系统、高速切削刀具、高速切削CAM系统软件等几部分组成。
1． 高速切削CNC机床
（1）高稳定性的机床支撑部件高速切削机床的床身等支撑部件应具有很好的动、静刚度，热刚度和最佳的阻尼特性。大部分机床都采用高质量、高刚性和高抗张性的灰铸铁作为支撑部件材料，有的机床公司还在底座中添加高阻尼特性的聚合物混凝土，以增加其抗振性和热稳定性，不但保证机床精度稳定，也防止切削时刀具振颤；采用封闭式床身设计，整体铸造床身，对称床身结构并配有密布的加强筋，如德国Deckel Maho公司的桥式结构或龙门结构的DMC系列高速立式加工中心，美国Bridgeport公司的VMC系列立式加工中心，日本日立精机VS系列高速加工中心，使机床获得了在静态和动态方面更大限度的稳定性。一些机床公司的研发部门在设计过程中，还采用模态分析和有限元结构计算，优化了结构，使机床支撑部件更加稳定可靠。
（2）高速主轴系统高速主轴是高速切削技术最重要的关键技术，也是高速切削机床最重要的部件。要求动平衡性很高，刚性好，回转精度高，有良好的热稳定性，能传递足够的力矩和功率，能承受高的离心力，带有准确的测温装置和高效的冷却装置。高速切削一般要求主轴转速能力不小于40000r/min,主轴功率大于 15kW。通常采用主轴电机一体化的电主轴部件，实现无中间环节的直接传动，电机大多采用感应式集成主轴电动机。而随着技术的进步，新近开发出一种使用稀有材料铌的永磁电机，该电机能更高效，大功率地传递扭矩，且传递扭矩大。易于对使用中产生的温升进行在线控制，且冷却简单，不用安装昂贵的冷却器，加之电动机体积小，结构紧凑，所以大有取代感应式集成主轴电动机之势。最高主轴转速受限于主轴轴承性能，提高主轴的dn值是提高主轴转速的关键。目前一般使用较多的是热压氮化硅（Si3N4）陶瓷轴承和液体动、静压轴承以及空气轴承。润滑多采用油-气润滑、喷射润滑等技术。最近几年也有采用性能极佳的磁力轴承的。主轴冷却一般采用主轴内部水冷或气冷。
（3）高精度快速进给系统高速切削是高切削速度、高进给率和小切削量的组合，进给速度为传统的5～10倍。这就要求机床进给系统很高的进给速度和良好的加减速特性。一般要求快速进给率不小于60m/min，程序可编辑进给率小于40m/min，轴向正逆向加速大于10m/s2(1g)。机床制造商大多采用全闭环位置伺服控制的小导程、大尺寸、高质量的滚珠丝杠或大导程多头丝杠。随着电机技术的发展，先进的直线电动机已经问世，并成功应用于CNC机床。先进的直线电动机驱动使CNC 机床不再有质量惯性、超前、滞后和振动等问题，加快了伺服响应速度，提高了伺服控制精度和机床加工精度。不仅能使机床在f=60m/min以上进给速度下进行高速加工，而且快速移动速度达f=120m/min，加速度达2g，提高了零件的加工精度。但直线电动机在使用中存在着承载力小、发热等问题，有待改进。
（4）高效的冷却系统高速切削中机床的主轴、滚珠丝杠、导轨等产生大量的热，如不进行有效的冷却，将会严重影响机床的精度。大多采用强力高压、高效的冷却系统，使用温控循环水或其他介质来冷却主轴电动机、主轴轴承、滚珠丝杠、直线电动机、液压油箱等。Yamazen公司将压力为6.8Mpa的冷却液通过主轴中心孔，对机床主轴、刀具和工件进行冷却。日本日立精机公司研制开发出通过在中空的滚珠丝杠中传输冷却液，达到冷却丝杠稳定加工目的的滚珠丝杠冷却器。为了避免导轨受温升的影响，日立公司和轴承商联合研制出Eeo-Eeo的导轨润滑脂，该润滑脂润滑和冷却效果好，无有害物质，能进行自动润滑及不需专用设备等特点。日立精机机床公司VS系列CNC高速铣就采用此润滑脂，具有良好的使用及经济效果。
（5）高性能CNC控制系统高速切削加工要求CNC控制系统有快速处理数据的能力，来保证高速加工时的插补精度。一般要求程序段传送速率 1.6～20ms，RS232系列数据接口 19.2 Kbit/s(20ms)，Ethernet数据传送 200Kbit/s(1.6ms)。新一代的高性能CNC控制系统采用32位或64位CPU，程序段处理时间短至1.6ms。近几年网络技术已成为CNC 机床加工中的主要通讯手段和控制工具，相信不久的将来，将形成一套先进的网络制造系统，通讯将更快和更方便。大量的加工信息可通过网络进行实时传输和交换，包括设计数据、图形文件、工艺资料和加工状态等，极大提高了生产率。但目前用得最多的还是利用网络改善服务，给用户提供技术支持等等。美国 Cincinati Machine公司研制开发出了网络制造系统，用户只要购买所需的软件、调制解调器、网络摄像机和耳机等，即可上网，无需安装网络服务器，通过网上交换多种信息，生产率得到了提高。日立精机机床公司开发的万能用户接口的开放式CNC系统，能将机床CNC操作系统软件和因特网连接，进行信息交换。
（6）高安全性机床安全门罩高速切削机床普遍采用全封闭式安全门罩，高强度透明材料制成的观察窗等更完备的安全保障措施，来保证机床操作者及机床周围现场人员的安全，避免机床、刀具和工件等有关设施受到损伤。一些机床公司还在CNC系统中开发了机床智能识别功能，识别并避免可能引起重大事故的工况，保证产品的产量和质量。
（7） 高精度、高速度的传感检测技术这包括位置检测、刀具状态检测、工件状态检测和机床工况监测等技术。
2．高性能的刀具夹持系统高速铣床的刀具夹持系统要求其有很高的动平衡性，要求主轴具有30000r/min之上的动平衡能力，且具有绝对的定心性。主轴、刀柄、刀具三者在旋转时应具有极高的同心度，这样才能保证高速、高精度加工。否则转速越高离心力越大，当其达到系统的临界状态将会使刀具系统发生激振，其结果是加工质量下降，刀具寿命缩短，加速主轴轴承磨损，严重时会使刀具与主轴损坏。刀柄系统与主轴锥度穴孔应结合紧密，现在刀柄一般都采用锥部与主轴端面同时接触的双定位锥柄。如日本的BBT刀柄，德国的HSK空心刀柄。刀具夹持装置一般用经动平衡处理的弹簧卡头，不过现在已有效果更好的液压真空装刀，强力铣卡头装刀。
3．高速切削刀具刀具技术和机床制造，从一开始就相辅相成共同发展，可以毫不夸张的说，只有刀具技术和机床技术的不断发展，才推进了高速切削技术。高速切削刀具应具有良好的机械性能和热稳定性，即具有良好的抗冲击、耐磨损和抗热疲劳的特性。其采用的刀具材料主要是硬质合金，并且普遍采用刀具涂层技术，涂层材料为氮化钛（TiN）、氮化铝钛（TiALN）等等。涂层技术由单一涂层发展为多层、多种涂层材料的涂层。这一技术已成为提高高速切削能力的关键技术之一。世界各大硬质合金刀具制造商一般都将销售收入的3～11%投入到研发中，其中相当一部分用于硬质合金和涂层材料的基础研究。高速切削钢材时，刀具材料应选用热硬性和疲劳强度高的P类硬质合金、涂层硬质合金、立方氮化硼（CBN）与CBN复合刀具材料（WBN）等。切削铸铁，应选用细晶粒的K类硬质合金进行粗加工，选用复合氮化硅陶瓷或聚晶立方氮化硼（PCNB）复合刀具进行精加工。精密加工有色金属或非金属材料时，应选用聚晶金刚石PCD或CVD金刚石涂层刀具。选择切削参数时，针对圆刀片和球头铣刀，应注意有效直径的概念。高速铣削刀具应按动平衡设计制造。刀具的前角比常规刀具的前角要小，后角略大。主副切削刃连接处应修圆或导角，来增大刀尖角，防止刀尖处热磨损。应加大刀尖附近的切削刃长度和刀具材料体积，提高刀具刚性。刀具材料与被切削材料应具有较小的化学亲和力。高速铣削大多采用硬质合金刀具。在保证安全和满足加工要求的条件下，刀具悬伸尽可能短，刀体中央韧性要好。刀柄要比刀具直径粗壮，连接柄呈倒锥状，以增加其刚性。尽量在刀具及刀具系统中央留有冷却液孔。球头立铣刀要考虑有效切削长度，刃口要尽量短，两螺旋槽球头立铣刀通常用于粗铣复杂曲面，四螺旋槽球头立铣刀通常用于精铣复杂曲面。
4.高速切削机理对高速切削机理的研究，总的来说还处于一种边探索边应用之中。高速切削机理主要包括高速切削中切削力、切削热变化规律，刀具磨损的规律，切屑的成型机理以及这些规律和机理对加工的影响。目前对铝合金的高速切削机理的研究与应用比较成功，但对黑金属和难加工材料的高速切削机理的研究与应用尚处于不断探索之中，应用也是在不成熟的理论指导下进行。另外，高速切削机理的研究与应用已进入钻铰、攻丝等的切削方式中，但还处于探索阶段。随着科学技术的发展，对高速切削的切削力、切削热、切屑成型、刀具磨损、刀具寿命、加工的精度和表面质量等的变化规律将做更加深入的分析与研究。
5．高速切削的CAM系统软件高速切削有着比传统切削特殊的工艺要求，除了要有高速切削机床和高速切削刀具，具有合适的CAM编程软件也是至关重要的。一个优秀的高速加工CAM编程系统应具有很高的计算速度，较强的插补功能，全程自动过切检查及处理能力，自动刀柄与夹具干涉检查、绕避功能，进给率优化处理功能，待加工轨迹监控功能，刀具轨迹编辑优化功能，加工残余分析功能等等。数控编程可分为几何设计（CAD）和工艺安排（CAM），在使用CAM系统进行高速加工数控编程时，除刀具和加工参数根据具体情况选择外，加工方法的选择和采用的编程策略就成为了关键。一名出色的使用CAD/CAM工作站的编程工程师应该同时也是一名合格的设计与工艺师，他应对零件的几何结构有一个正确的理解，具备对于理想工序安排以及合理刀具轨迹设计的知识和概念。首先要注意加工方法的安全性和有效性；其次要尽一切可能保证刀具轨迹光滑平稳，这会直接影响加工质量和机床主轴等零件的寿命；最后要尽量使刀具载荷均匀，这会直接影响刀具的寿命。
另外，在国内外众多的CAD/CAM软件中并不是都适用于高速切削数控编程。这其中比较成熟适用于高速加工编程的有：英国DelCAM公司的 PowerMill软件模块，日本Makino公司的FFCUT软件（其FF加工模块已集成到美国UGS公司的CAM软件中），以色列的Cimatron 软件，美国PTC公司的Pro/ENGINEER软件，国内北航海尔华正软件有限公司的CAXA-ME软件等。
五、高速切削加工技术的应用目前国际上高速切削加工技术主要应用于汽车工业和模具行业，尤其是在加工复杂曲面的领域，工件本身或刀具系统刚性要求较高的加工领域，显示了强大的功能。其高效、高质量为人们所推崇。国内高速切削加工技术的研究与应用始于20世纪90年代，应用于模具、航空、航天和汽车工业。但采用的高速切削CNC机床、高速切削刀具和CAD/CAM软件等以进口为主。随着我国社会主义市场经济的蓬勃发展，作为制造业的重要基础的模具行业迅速发展，这为高速铣削技术的应用和发展提供了广阔的空间。高速铣削加工技术加工时间短，产品精度高，可以获得十分光滑的加工表面，能有效地加工高硬度材料和淬硬钢，避免了电极的制造和费时的电加工（EDM）时间，大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。同时，模具表面因电加工（EDM）产生白硬层消失了，扭变绝迹了，这样就提高了模具的寿命，减少了返修。因为电极的制造工作不需要了，所以模具改型只需通过CAD/CAM，使改型加快。一些市场上越来越需要的薄壁模具工件，高速铣削可又快又好完成。而且在高速铣削CNC加工中心上，模具一次装夹可完成多工步加工。这些优点在资金回转要求快、交货时间紧急、产品竞争激烈的今天是非常适宜的。所以高速铣削得到了快速而广泛的推广。反过来，这又促进了高速铣削技术的发展。
六、结束语高速切削技术是切削加工技术的主要发展方向之一，它会随着CNC技术、微电子技术、新材料和新结构等基础技术的发展而迈上更高的台阶。但我们也应清醒的看到，高速切削技术自身也存在着一些急待解决的问题，如高硬度材料的切削机理、刀具在载荷变化过程中的破损、建立高速切削数据库、开发适用于高速切削加工状态的监控技术和绿色制造技术等等。同时高速切削所用的CNC机床，车、铣、钻等刀具，CAD/CAM软件等技术含量高，价格昂贵，使得高速切削投资大，这在一定程度上制约了高速切削技术的推广应用。
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, ,,,etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, it’s our pleasure to serve for you. BW product including: utting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、Core drill、Taperd end mills、Metric end mills、Miniature end mills、Pilot reamer、Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angeled carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-noseed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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一、高速切削的原始定义 1931年，德国切削物理学家萨洛蒙（Carl.J.Salomon）博士提出了一个假设，即同年申请了德国专利（Machine with high cutting speeds）的所罗门原理：被加工材料都有一个临界切削速度V0，在切削速度达到临界速度之前，切削温度和刀具磨损随着切削速度增大而增大，当切削速度达到普通切削速度的5～6倍时，切削刃口的温度开始随切削速度增大而降低，刀具磨损随切削速度增大而减小。切削塑性材料时，传统的加工方式为“重切削”，每一刀切削的排屑量都很大，即吃刀大，但进给速度低，切削力大。实践证明随着切削速度的提高，切屑形态从带状、片状到碎屑状演化，所需单位切削力在初期呈上升趋势，而后急剧下降，这说明高速切削比常规切削轻快，两者的机理也不同。
二、现代高速切削技术的概念所罗门原理出发点是用传统刀具进行高速度切削，从而提高生产率。到目前为止，其原理仍未被现代科学研究所证实。但这一原理的成功应该不只局限于此。高速切削技术是切削技术的重要发展方向之一，从现代科学技术的角度去确切定义高速切削，目前还没有取得一致，因为它是一个相对概念，不同的加工方式，不同的切削材料有着不同的高速切削速度和加工参数。这里包含了高速软切削、高速硬切削、高速湿切削和高速干切削等等。事实上，高速切削技术是一个非常庞大而复杂的系统工程，它涵盖了机床材料的研究及选用技术，机床结构设计和制造技术，高性能CNC控制系统、通讯系统，高速、高效冷却、高精度和大功率主轴系统，高精度快速进给系统，高性能刀具夹持系统，高性能刀具材料、刀具结构设计和制造技术，高效高精度测试测量技术，高速切削机理，高速切削工艺，适合高速加工的编程软件与编程策略等等诸多相关的硬件和软件技术。只有在这些技术充分发展的基础上，建立起来的高速切削技术才具有真正的意义。所以要发挥出高速切削的优越性能，必须是CAD/CAM系统、CNC控制系统、数据通讯、机床、刀具和工艺等技术的完美组合。
三、高速切削技术的发展现状与优点自所罗门原理申请专利以来，高速切削技术的发展历经理论探索阶段，应用探索阶段，初步应用阶段和较成熟应用阶段。特别是 20世纪70年代后，各工业发达国家相继投入大量的人力、物力、财力研究开发高速切削技术及相关技术，发展日新月异，德国、美国、瑞典、瑞士、英国和日本等制造强国走在了世界前列。近几年，随着科学技术的突飞猛进和经济发展的强大推动，高速切削机床、刀具技术和相关技术迅速进步，使高速切削（HSC- High Speed Cutting）技术以其高效率、高质量应用于航天、航空、汽车、模具和机床等行业中，各种切削方式、各种材料几乎无所不能，尤其是高速铣削和高速车削发展神速。该技术为“轻切削”方式，每一刀切削排屑量小，切削深度小，即ap与ae很小，但切削线速度大，为传统的3～5倍，进给速度大，为传统的5～10 倍。其优点在于：
(1) 加工时间短，效率高。高速切削的材料去除率通常是常规的3～5倍。
(2) 刀具切削状况好，切削力小，主轴轴承、刀具和工件受力均小。由于切削速度高，吃刀量很小，剪切变形区窄，变形系数ξ减小，切削力降低大概30%~90%。同时，由于切削力小，让刀也小，提高了加工质量。
(3) 刀具和工件受热影响小。切削产生的热量大部分被高速流出的切屑所带走，故工件和刀具热变形小，有效地提高了加工精度。
(4) 刀具寿命长（这里指材质特殊，适合高速切削的刀具）。因刀具受力小，受热影响小，所以破损的机率很小，磨损也慢。
(5) 工件表面质量好。首先ap与ae小，工件粗糙度好，其次切削线速度高，机床激振频率远高于工艺系统的固有频率，因而工艺系统振动很小，十分容易获得好的表面质量。
(6) 高速切削刀具热硬性好，且切削热量大部分被高速流动的切屑所带走，可进行高速干切削，不用冷却液，减少了对环境的污染，能实现绿色加工。
(7) 可完成高硬度材料和硬度高达HRC40-62淬硬钢的加工。如采用带有特殊涂层（TiAlN）的硬质合金刀具，在高速、大进给和小切削量的条件下，完成高硬度材料和淬硬钢的加工，不仅效率高出电加工（EDM）的3~6倍，而且获得十分高的表面质量（Ra0.4），基本上不用钳工抛光。
四、高速切削系统高速切削系统主要由高速切削CNC机床、高性能的刀具夹持系统、高速切削刀具、高速切削CAM系统软件等几部分组成。
1． 高速切削CNC机床
（1）高稳定性的机床支撑部件高速切削机床的床身等支撑部件应具有很好的动、静刚度，热刚度和最佳的阻尼特性。大部分机床都采用高质量、高刚性和高抗张性的灰铸铁作为支撑部件材料，有的机床公司还在底座中添加高阻尼特性的聚合物混凝土，以增加其抗振性和热稳定性，不但保证机床精度稳定，也防止切削时刀具振颤；采用封闭式床身设计，整体铸造床身，对称床身结构并配有密布的加强筋，如德国Deckel Maho公司的桥式结构或龙门结构的DMC系列高速立式加工中心，美国Bridgeport公司的VMC系列立式加工中心，日本日立精机VS系列高速加工中心，使机床获得了在静态和动态方面更大限度的稳定性。一些机床公司的研发部门在设计过程中，还采用模态分析和有限元结构计算，优化了结构，使机床支撑部件更加稳定可靠。
（2）高速主轴系统高速主轴是高速切削技术最重要的关键技术，也是高速切削机床最重要的部件。要求动平衡性很高，刚性好，回转精度高，有良好的热稳定性，能传递足够的力矩和功率，能承受高的离心力，带有准确的测温装置和高效的冷却装置。高速切削一般要求主轴转速能力不小于40000r/min,主轴功率大于 15kW。通常采用主轴电机一体化的电主轴部件，实现无中间环节的直接传动，电机大多采用感应式集成主轴电动机。而随着技术的进步，新近开发出一种使用稀有材料铌的永磁电机，该电机能更高效，大功率地传递扭矩，且传递扭矩大。易于对使用中产生的温升进行在线控制，且冷却简单，不用安装昂贵的冷却器，加之电动机体积小，结构紧凑，所以大有取代感应式集成主轴电动机之势。最高主轴转速受限于主轴轴承性能，提高主轴的dn值是提高主轴转速的关键。目前一般使用较多的是热压氮化硅（Si3N4）陶瓷轴承和液体动、静压轴承以及空气轴承。润滑多采用油-气润滑、喷射润滑等技术。最近几年也有采用性能极佳的磁力轴承的。主轴冷却一般采用主轴内部水冷或气冷。
（3）高精度快速进给系统高速切削是高切削速度、高进给率和小切削量的组合，进给速度为传统的5～10倍。这就要求机床进给系统很高的进给速度和良好的加减速特性。一般要求快速进给率不小于60m/min，程序可编辑进给率小于40m/min，轴向正逆向加速大于10m/s2(1g)。机床制造商大多采用全闭环位置伺服控制的小导程、大尺寸、高质量的滚珠丝杠或大导程多头丝杠。随着电机技术的发展，先进的直线电动机已经问世，并成功应用于CNC机床。先进的直线电动机驱动使CNC 机床不再有质量惯性、超前、滞后和振动等问题，加快了伺服响应速度，提高了伺服控制精度和机床加工精度。不仅能使机床在f=60m/min以上进给速度下进行高速加工，而且快速移动速度达f=120m/min，加速度达2g，提高了零件的加工精度。但直线电动机在使用中存在着承载力小、发热等问题，有待改进。
（4）高效的冷却系统高速切削中机床的主轴、滚珠丝杠、导轨等产生大量的热，如不进行有效的冷却，将会严重影响机床的精度。大多采用强力高压、高效的冷却系统，使用温控循环水或其他介质来冷却主轴电动机、主轴轴承、滚珠丝杠、直线电动机、液压油箱等。Yamazen公司将压力为6.8Mpa的冷却液通过主轴中心孔，对机床主轴、刀具和工件进行冷却。日本日立精机公司研制开发出通过在中空的滚珠丝杠中传输冷却液，达到冷却丝杠稳定加工目的的滚珠丝杠冷却器。为了避免导轨受温升的影响，日立公司和轴承商联合研制出Eeo-Eeo的导轨润滑脂，该润滑脂润滑和冷却效果好，无有害物质，能进行自动润滑及不需专用设备等特点。日立精机机床公司VS系列CNC高速铣就采用此润滑脂，具有良好的使用及经济效果。
（5）高性能CNC控制系统高速切削加工要求CNC控制系统有快速处理数据的能力，来保证高速加工时的插补精度。一般要求程序段传送速率 1.6～20ms，RS232系列数据接口 19.2 Kbit/s(20ms)，Ethernet数据传送 200Kbit/s(1.6ms)。新一代的高性能CNC控制系统采用32位或64位CPU，程序段处理时间短至1.6ms。近几年网络技术已成为CNC 机床加工中的主要通讯手段和控制工具，相信不久的将来，将形成一套先进的网络制造系统，通讯将更快和更方便。大量的加工信息可通过网络进行实时传输和交换，包括设计数据、图形文件、工艺资料和加工状态等，极大提高了生产率。但目前用得最多的还是利用网络改善服务，给用户提供技术支持等等。美国 Cincinati Machine公司研制开发出了网络制造系统，用户只要购买所需的软件、调制解调器、网络摄像机和耳机等，即可上网，无需安装网络服务器，通过网上交换多种信息，生产率得到了提高。日立精机机床公司开发的万能用户接口的开放式CNC系统，能将机床CNC操作系统软件和因特网连接，进行信息交换。
（6）高安全性机床安全门罩高速切削机床普遍采用全封闭式安全门罩，高强度透明材料制成的观察窗等更完备的安全保障措施，来保证机床操作者及机床周围现场人员的安全，避免机床、刀具和工件等有关设施受到损伤。一些机床公司还在CNC系统中开发了机床智能识别功能，识别并避免可能引起重大事故的工况，保证产品的产量和质量。
（7） 高精度、高速度的传感检测技术这包括位置检测、刀具状态检测、工件状态检测和机床工况监测等技术。
2．高性能的刀具夹持系统高速铣床的刀具夹持系统要求其有很高的动平衡性，要求主轴具有30000r/min之上的动平衡能力，且具有绝对的定心性。主轴、刀柄、刀具三者在旋转时应具有极高的同心度，这样才能保证高速、高精度加工。否则转速越高离心力越大，当其达到系统的临界状态将会使刀具系统发生激振，其结果是加工质量下降，刀具寿命缩短，加速主轴轴承磨损，严重时会使刀具与主轴损坏。刀柄系统与主轴锥度穴孔应结合紧密，现在刀柄一般都采用锥部与主轴端面同时接触的双定位锥柄。如日本的BBT刀柄，德国的HSK空心刀柄。刀具夹持装置一般用经动平衡处理的弹簧卡头，不过现在已有效果更好的液压真空装刀，强力铣卡头装刀。
3．高速切削刀具刀具技术和机床制造，从一开始就相辅相成共同发展，可以毫不夸张的说，只有刀具技术和机床技术的不断发展，才推进了高速切削技术。高速切削刀具应具有良好的机械性能和热稳定性，即具有良好的抗冲击、耐磨损和抗热疲劳的特性。其采用的刀具材料主要是硬质合金，并且普遍采用刀具涂层技术，涂层材料为氮化钛（TiN）、氮化铝钛（TiALN）等等。涂层技术由单一涂层发展为多层、多种涂层材料的涂层。这一技术已成为提高高速切削能力的关键技术之一。世界各大硬质合金刀具制造商一般都将销售收入的3～11%投入到研发中，其中相当一部分用于硬质合金和涂层材料的基础研究。高速切削钢材时，刀具材料应选用热硬性和疲劳强度高的P类硬质合金、涂层硬质合金、立方氮化硼（CBN）与CBN复合刀具材料（WBN）等。切削铸铁，应选用细晶粒的K类硬质合金进行粗加工，选用复合氮化硅陶瓷或聚晶立方氮化硼（PCNB）复合刀具进行精加工。精密加工有色金属或非金属材料时，应选用聚晶金刚石PCD或CVD金刚石涂层刀具。选择切削参数时，针对圆刀片和球头铣刀，应注意有效直径的概念。高速铣削刀具应按动平衡设计制造。刀具的前角比常规刀具的前角要小，后角略大。主副切削刃连接处应修圆或导角，来增大刀尖角，防止刀尖处热磨损。应加大刀尖附近的切削刃长度和刀具材料体积，提高刀具刚性。刀具材料与被切削材料应具有较小的化学亲和力。高速铣削大多采用硬质合金刀具。在保证安全和满足加工要求的条件下，刀具悬伸尽可能短，刀体中央韧性要好。刀柄要比刀具直径粗壮，连接柄呈倒锥状，以增加其刚性。尽量在刀具及刀具系统中央留有冷却液孔。球头立铣刀要考虑有效切削长度，刃口要尽量短，两螺旋槽球头立铣刀通常用于粗铣复杂曲面，四螺旋槽球头立铣刀通常用于精铣复杂曲面。
4.高速切削机理对高速切削机理的研究，总的来说还处于一种边探索边应用之中。高速切削机理主要包括高速切削中切削力、切削热变化规律，刀具磨损的规律，切屑的成型机理以及这些规律和机理对加工的影响。目前对铝合金的高速切削机理的研究与应用比较成功，但对黑金属和难加工材料的高速切削机理的研究与应用尚处于不断探索之中，应用也是在不成熟的理论指导下进行。另外，高速切削机理的研究与应用已进入钻铰、攻丝等的切削方式中，但还处于探索阶段。随着科学技术的发展，对高速切削的切削力、切削热、切屑成型、刀具磨损、刀具寿命、加工的精度和表面质量等的变化规律将做更加深入的分析与研究。
5．高速切削的CAM系统软件高速切削有着比传统切削特殊的工艺要求，除了要有高速切削机床和高速切削刀具，具有合适的CAM编程软件也是至关重要的。一个优秀的高速加工CAM编程系统应具有很高的计算速度，较强的插补功能，全程自动过切检查及处理能力，自动刀柄与夹具干涉检查、绕避功能，进给率优化处理功能，待加工轨迹监控功能，刀具轨迹编辑优化功能，加工残余分析功能等等。数控编程可分为几何设计（CAD）和工艺安排（CAM），在使用CAM系统进行高速加工数控编程时，除刀具和加工参数根据具体情况选择外，加工方法的选择和采用的编程策略就成为了关键。一名出色的使用CAD/CAM工作站的编程工程师应该同时也是一名合格的设计与工艺师，他应对零件的几何结构有一个正确的理解，具备对于理想工序安排以及合理刀具轨迹设计的知识和概念。首先要注意加工方法的安全性和有效性；其次要尽一切可能保证刀具轨迹光滑平稳，这会直接影响加工质量和机床主轴等零件的寿命；最后要尽量使刀具载荷均匀，这会直接影响刀具的寿命。
另外，在国内外众多的CAD/CAM软件中并不是都适用于高速切削数控编程。这其中比较成熟适用于高速加工编程的有：英国DelCAM公司的 PowerMill软件模块，日本Makino公司的FFCUT软件（其FF加工模块已集成到美国UGS公司的CAM软件中），以色列的Cimatron 软件，美国PTC公司的Pro/ENGINEER软件，国内北航海尔华正软件有限公司的CAXA-ME软件等。
五、高速切削加工技术的应用目前国际上高速切削加工技术主要应用于汽车工业和模具行业，尤其是在加工复杂曲面的领域，工件本身或刀具系统刚性要求较高的加工领域，显示了强大的功能。其高效、高质量为人们所推崇。国内高速切削加工技术的研究与应用始于20世纪90年代，应用于模具、航空、航天和汽车工业。但采用的高速切削CNC机床、高速切削刀具和CAD/CAM软件等以进口为主。随着我国社会主义市场经济的蓬勃发展，作为制造业的重要基础的模具行业迅速发展，这为高速铣削技术的应用和发展提供了广阔的空间。高速铣削加工技术加工时间短，产品精度高，可以获得十分光滑的加工表面，能有效地加工高硬度材料和淬硬钢，避免了电极的制造和费时的电加工（EDM）时间，大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。同时，模具表面因电加工（EDM）产生白硬层消失了，扭变绝迹了，这样就提高了模具的寿命，减少了返修。因为电极的制造工作不需要了，所以模具改型只需通过CAD/CAM，使改型加快。一些市场上越来越需要的薄壁模具工件，高速铣削可又快又好完成。而且在高速铣削CNC加工中心上，模具一次装夹可完成多工步加工。这些优点在资金回转要求快、交货时间紧急、产品竞争激烈的今天是非常适宜的。所以高速铣削得到了快速而广泛的推广。反过来，这又促进了高速铣削技术的发展。
六、结束语高速切削技术是切削加工技术的主要发展方向之一，它会随着CNC技术、微电子技术、新材料和新结构等基础技术的发展而迈上更高的台阶。但我们也应清醒的看到，高速切削技术自身也存在着一些急待解决的问题，如高硬度材料的切削机理、刀具在载荷变化过程中的破损、建立高速切削数据库、开发适用于高速切削加工状态的监控技术和绿色制造技术等等。同时高速切削所用的CNC机床，车、铣、钻等刀具，CAD/CAM软件等技术含量高，价格昂贵，使得高速切削投资大，这在一定程度上制约了高速切削技术的推广应用。
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加工刀具用数控机床的选择要点www.tool-tool.com
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[摘要] 本文通过对几种典型刀具加工特点的分析，总结出加工刀具用数控机床的选择要点，使用户能够合理经济地从众多数控机床中作出选择。
[关键词] 加工刀具，数控机床 金属切削刀具的种类繁多，加工方法也多种多样，本文不可能对每种刀具的CNC加工设备都进行讨论，仅从以下三个方面进行论述：1.需要几个数控轴；2.需要几个数控轴联动；3.需要什么数控系统。
一． 需要几个数控轴
刀具一般可根据其外形分为回转刀具（如铣刀，钻头）和方形轮廓刀具（如车刀，镗刀），因而一般都需要X，Y，Z三个数控直线轴对其进行加工以保证其外形尺寸，有所区别的是对数控回转轴的要求。加工复杂的可转位刀具体现得较为明显。
以加工可转位立铣刀工序中的数控铣削为例（参见图1）：
绝大多数可转位立铣刀都有数个（条）均布的切削齿，在每个齿加工完毕后都应对其进行分度旋转（如图1所示B轴）进行下一个（条）齿的加工。如果CNC铣床没有数控分度头或数控回转工作台，则应在程序中加入无条件停止指令，机床运动停止后通过人工旋转精密手动分度头实现分度旋转（应注意机床外罩锁的影响），然后继续执行NC程序。精度一般能够满足要求。但这样会增加工人劳动强度，同时影响工作效率。如果CNC铣床有数控分度头或数控回转工作台，则分度旋转运动可通过程序中的数控指令实现，精度和效率都较高，但增加一个CNC回转轴也会使CNC铣床的结构复杂化，CNC系统功能增加，大为增加CNC铣床的价格。
需要指出的是，精密手动分度头的分度能力是有限的，特别是对于非整数的角度往往无法满足要求（可转位成形铣刀此类情况较多），此时只能用CNC回转轴实现。此类CNC回转轴一般用交流伺服电机驱动精密蜗杆副，液压或气动夹紧，高精度编码器作为角度检测元件，因而具备在行程范围内任意角度的旋转功能。而采用端面齿盘定位的CNC回转轴却只能进行等分转度，不适用于此类情况。
某些可转位立铣刀有刃倾角λs，在铣削刀片槽或容屑槽时都应将槽底面转刃倾角λs，使其与CNC铣刀轴线垂直，此时需要一个回转轴（如图1所示A轴）旋转刃倾角λs。
受精密手动分度头的装夹结构和刚性的限制，将其作为A轴效果不佳。因此应选择具有较高刚性的CNC回转轴作为A轴。
可见如果某CNC铣床加工的可转位刀具品种单一且无刃倾角，可以选择3轴CNC（X，Y，Z）铣床加精密手动分度头，可降低加工成本。否则应选择5轴CNC铣床（X，Y，Z，A，B）。
二. 需要几个数控轴联动
CNC系统的若干轴联动插补功能最能体现CNC系统的性能和其档次高低，也往往决定着CNC系统的价格，因此应根据加工刀具产品的具体情况来仔细选择。对于加工一般可转位刀具的CNC铣床而言，具有2个直线轴的直线和圆弧插补功能就可以加工几乎所有的ISO标准刀片槽形式，其它运动都可单轴插补完成。如果也选择多达5-6轴联动的CNC系统则没有必要。要求比较高的是一些螺旋类精加工刀具。以下以加工"等螺旋角等前角锥度立铣刀"为例（参见图2）：
从图2中可以看出，若要加工（含铣削及磨削）这种立铣刀，CNC机床应具备：X轴和A轴联动插补切削螺旋槽；Z轴：X-A插补时也参加插补保证每个截面螺旋角相等；Y轴：由于前角γ0>0且轴向每个截面半径都不相等从而使偏移量e也处处不相等，为保证每个截面前角都相等，X-A-Z联动时Y轴也要参加插补运动。因此CNC机床应具备"X-Y-Z-A" 4轴联动的插补功能。
同理可知："X-Y-Z-A-B" 5轴联动插补可完成同上的球头立铣刀的加工。
三． 需要什么数控系统
加工一般精度的可转位刀具，选择具有间隙补偿和螺距误差补偿的半闭环CNC系统的数控机床就可以满足要求，而对较高精度刀具（如整体材质的精加工刀具）的精加工可以选择闭环CNC系统。需要注意的是：为编程方便，CNC编程软件系统都应具有工件坐标系的平移和旋转功能，并支持几何线性的多种表达方式。
现代CNC系统的编程方法较多，相对而言，以ISO标准G，M代码编程的CNC系统具有较大的灵活性，能满足多品种中小批量的生产要求，但初期编程速度较慢，机床准备工作时间较长。而具有针对某类刀具产品开发的专业化软件包的CNC系统则可以满足某些复杂刀具的大批量加工，生产效率高，对人员素质要求较低，但价格昂贵且需要不断升级软件包以满足出现的新产品。
选择CNC系统时还应注意：现代CNC系统的功能较多，可以根据实际情况去掉一些基本不用或近期很少用到的功能（例如某些用于FMS的接口和软件）以降低购买成本。
以上通过几个例子讨论了针对加工刀具产品的CNC机床选择方法和大概原则，实际情况远不止这些。总之应根据产品具体情况灵活地作出选择，以满足市场对精度和成本的双重要求。
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, ,,,etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, it’s our pleasure to serve for you. BW product including: utting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、Core drill、Taperd end mills、Metric end mills、Miniature end mills、Pilot reamer、Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angeled carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-noseed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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[摘要] 本文通过对几种典型刀具加工特点的分析，总结出加工刀具用数控机床的选择要点，使用户能够合理经济地从众多数控机床中作出选择。
[关键词] 加工刀具，数控机床 金属切削刀具的种类繁多，加工方法也多种多样，本文不可能对每种刀具的CNC加工设备都进行讨论，仅从以下三个方面进行论述：1.需要几个数控轴；2.需要几个数控轴联动；3.需要什么数控系统。
一． 需要几个数控轴
刀具一般可根据其外形分为回转刀具（如铣刀，钻头）和方形轮廓刀具（如车刀，镗刀），因而一般都需要X，Y，Z三个数控直线轴对其进行加工以保证其外形尺寸，有所区别的是对数控回转轴的要求。加工复杂的可转位刀具体现得较为明显。
以加工可转位立铣刀工序中的数控铣削为例（参见图1）：
绝大多数可转位立铣刀都有数个（条）均布的切削齿，在每个齿加工完毕后都应对其进行分度旋转（如图1所示B轴）进行下一个（条）齿的加工。如果CNC铣床没有数控分度头或数控回转工作台，则应在程序中加入无条件停止指令，机床运动停止后通过人工旋转精密手动分度头实现分度旋转（应注意机床外罩锁的影响），然后继续执行NC程序。精度一般能够满足要求。但这样会增加工人劳动强度，同时影响工作效率。如果CNC铣床有数控分度头或数控回转工作台，则分度旋转运动可通过程序中的数控指令实现，精度和效率都较高，但增加一个CNC回转轴也会使CNC铣床的结构复杂化，CNC系统功能增加，大为增加CNC铣床的价格。
需要指出的是，精密手动分度头的分度能力是有限的，特别是对于非整数的角度往往无法满足要求（可转位成形铣刀此类情况较多），此时只能用CNC回转轴实现。此类CNC回转轴一般用交流伺服电机驱动精密蜗杆副，液压或气动夹紧，高精度编码器作为角度检测元件，因而具备在行程范围内任意角度的旋转功能。而采用端面齿盘定位的CNC回转轴却只能进行等分转度，不适用于此类情况。
某些可转位立铣刀有刃倾角λs，在铣削刀片槽或容屑槽时都应将槽底面转刃倾角λs，使其与CNC铣刀轴线垂直，此时需要一个回转轴（如图1所示A轴）旋转刃倾角λs。
受精密手动分度头的装夹结构和刚性的限制，将其作为A轴效果不佳。因此应选择具有较高刚性的CNC回转轴作为A轴。
可见如果某CNC铣床加工的可转位刀具品种单一且无刃倾角，可以选择3轴CNC（X，Y，Z）铣床加精密手动分度头，可降低加工成本。否则应选择5轴CNC铣床（X，Y，Z，A，B）。
二. 需要几个数控轴联动
CNC系统的若干轴联动插补功能最能体现CNC系统的性能和其档次高低，也往往决定着CNC系统的价格，因此应根据加工刀具产品的具体情况来仔细选择。对于加工一般可转位刀具的CNC铣床而言，具有2个直线轴的直线和圆弧插补功能就可以加工几乎所有的ISO标准刀片槽形式，其它运动都可单轴插补完成。如果也选择多达5-6轴联动的CNC系统则没有必要。要求比较高的是一些螺旋类精加工刀具。以下以加工"等螺旋角等前角锥度立铣刀"为例（参见图2）：
从图2中可以看出，若要加工（含铣削及磨削）这种立铣刀，CNC机床应具备：X轴和A轴联动插补切削螺旋槽；Z轴：X-A插补时也参加插补保证每个截面螺旋角相等；Y轴：由于前角γ0>0且轴向每个截面半径都不相等从而使偏移量e也处处不相等，为保证每个截面前角都相等，X-A-Z联动时Y轴也要参加插补运动。因此CNC机床应具备"X-Y-Z-A" 4轴联动的插补功能。
同理可知："X-Y-Z-A-B" 5轴联动插补可完成同上的球头立铣刀的加工。
三． 需要什么数控系统
加工一般精度的可转位刀具，选择具有间隙补偿和螺距误差补偿的半闭环CNC系统的数控机床就可以满足要求，而对较高精度刀具（如整体材质的精加工刀具）的精加工可以选择闭环CNC系统。需要注意的是：为编程方便，CNC编程软件系统都应具有工件坐标系的平移和旋转功能，并支持几何线性的多种表达方式。
现代CNC系统的编程方法较多，相对而言，以ISO标准G，M代码编程的CNC系统具有较大的灵活性，能满足多品种中小批量的生产要求，但初期编程速度较慢，机床准备工作时间较长。而具有针对某类刀具产品开发的专业化软件包的CNC系统则可以满足某些复杂刀具的大批量加工，生产效率高，对人员素质要求较低，但价格昂贵且需要不断升级软件包以满足出现的新产品。
选择CNC系统时还应注意：现代CNC系统的功能较多，可以根据实际情况去掉一些基本不用或近期很少用到的功能（例如某些用于FMS的接口和软件）以降低购买成本。
以上通过几个例子讨论了针对加工刀具产品的CNC机床选择方法和大概原则，实际情况远不止这些。总之应根据产品具体情况灵活地作出选择，以满足市场对精度和成本的双重要求。
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克服淬硬材料加工的难点www.tool-tool.com
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低投资将硬度高达50HRC~68HRC的钢件快速加工到5微米尺寸公差的想法并非高不可攀
与传统观念不同，利用正确的机床和正确的刀具，将淬硬的工件加工到0.005μm并不困难。目前，刀具供应商已开发出能够承受这种加工条件的刀具，机床制造者也已生产出能满足这些新型刀具所需刚度的CNC车床。因此，硬质材料车削就可以从以下诸方面来促进生产：
节约时间 对淬硬材料进行车削比磨削至最终尺寸所需工时要少，这是因为车削的金属切除速经高于磨削，而且，一次装夹中可进行多道工序的加工。操作者只需一次装卸，就能完成全部加工，从而实现了及时（just in time）生产。
降低成本 节约时间就是节约金钱。再说，使用车床来代替磨床，意味着机床的投资费用有较大的下降。
质量较好 淬硬材料的车削在保证尺寸精度和表面粗糙度方面，比磨削要好得多。您可以将大多数硬质材料车削时的总公差带控制在0.005mm以内，表面粗糙度控制在Ra0.4μm以内。当然，这样精密的表面粗糙度需要特殊的措施，但要取得Ra0.4μm~0.8μm则是轻而易举的。
工序较少 淬火硬材料车削可免去许多形式的磨削工序，以及抛光和其他精加工工序。尤其是对复杂型面的加工，车削可以连续走轨迹，不仅省下加工费用，更有意义的是，可以把许多外协加工的活拿回来自己做。
浪费较小 淬硬材料车削的废品极少。因为使用的冷却液与正常车削的相同，不必另选冷却液而造成不必要的浪费。更有甚者，可以选择在不加冷却液状态下进行干车削。使您避免了冷却液和废品工件的浪费。淬硬材料车削 还可以免除费工又费钱的废渣回收与处理问题。
对功率和刚度的要求
为了使淬硬材料车削能获得最大效果，机床和刀具的正确结合是很重要的。例如，我们在一次粗车作业中，当利用陶瓷刀，并采用0.28mm/r的走刀量，和1.9mm的吃刀量时，就需要使15kW电机输出65%的负载。该车床将淬火硬度62HRC、直径50mm钢件的一端车到25mm左右，同时还车削出锥面、圆弧半径以及其他复杂形状。
虽然需要具备高功率进行大吃刀量切削，但很多用户发现，多数情况下并非如此。因为大多数淬硬材料的加工都是精加工。一般可以先在普通车床上粗车，留出0.25mm~0.38mm的余量，然后于热处理后再利用硬质材料车削技术完成精加工。
对淬硬材料车削的另一要求是刚度：包括机床、刀具和工件。机床安装中的任何环节若缺乏刚度，就会引起震颤。为了能够获得能与磨削相比的精度和尺寸公差，机床从床身起就必须具备特别高的刚度。传统的铸铁床身与花岗岩聚合物相比，是不适合进行硬材料车削的。聚合物床身的抗振动能力比铸铁高20倍，使主轴上的振动只有装在铸铁床身上主轴的三分之一以下。
尽量减小悬伸量是减小振动的另一武器。从理论上讲，工件夹持装置应该使所夹工件尽可能靠近主轴前轴承，刀具则应尽可能靠近刀塔本体，而不出现悬臂状态。为此，主轴内能够直接装夹弹簧夹头的车床。夹头座使工件远离主轴前轴承，不但夹持力小，尤其会增加振动的机会。
新品种刀具
用陶瓷刀和立方氮化硼（CBN）刀具加工淬硬材料都很好。这些刀具在短短的时间里得到了飞速发展，有些刀具制造商声称：只要机床使用正确，他们的刀具比磨削可以缩短时间300%，并能提高切削精度。
这些供应商推荐的陶瓷刀具有负前角和较大的T-倒棱，该倒棱只在刀具-工件介面上增加压力。与此相反，CBN按照工件的具体情况，可以有也可以没有这种不利的T-倒棱。例如，用CBN进行断续切削时，就需要较大的T-倒棱来承受振动。
陶瓷刀具的使用会比CBN越来越普遍，这只由于它的成本较低，也因为它们的切削刃较多的缘故。然而，它们极易受热胀裂，此外，如果刀刃修磨不当时，不宜进行断续切削。CBN虽然比陶瓷贵得多，但它的切削性能好得多，加工光洁度高，使用寿命也长些。
在些两种刀具材料之间进行选择，乃是如何使工件材质、几何形状以及切削速度和进给量与其相适应的工作。有些用户通常并不拘泥于逐条地比较，而是以各种刀具对同样的作业所构成的成本，以及能产生多大效益为选择原则。这些用户用价格较低的陶瓷刀粗车热处理经常残留的锈皮和铁鳞等，然后，用更好些的CBN刀具进行精加工。一般而言，如果硬化深度大于欲车去的材料深度，最好选用CBN。
选择正确的作业方法
从实用的立场考虑，淬硬材料车削是一个与工件特性密切相关的过程。它特别适合切削具有错综圆弧、角度、以及半径等几何形状十分复杂的工件。您可以采用单刀尖编程车削的方法，快速又经济地完成作业，而不必为磨床去购买成形砂轮了。根据经验，大多数硬质材料车削是以91-150m/min的切削速度和0.05-0.13mm/r的进给速度进行的。精切吃刀深度一般为0.08-0.5mm。
因此，如何控制好材质的纯度，以及车削以前的热处理、粗车和成形工序，便成为本作业所能达到的精度大小的决定因素了。如果工件硬度波动只有三个洛氏硬度值（举例说），刀具的切削压力就会变化到足以使您保证不了0.005mm的尺寸精度。不稳定的硬度和不均匀的吃刀深度，都会损坏这种加工。因此，应该使用合格的材料，保持恒定的切削力，并保证热处理硬度在±1HRC~2HRC以内。
工件的长径比也会影响机床保持公差精度的能力。典型的固定床头式车床一般不用尾座，对长径比为5：1至6：1的软质工件加工时，能达到相当严格的精度。由于工件的硬度、刀具的负前角和切削硬质材料所必需的T-倒棱，使得刀具压力相当大，因而，当工件无尾座支承时，必须将工件的长径比限制在3：1至4：1。当然，此限制要随作业的不同而变??也就是说，随工件的材质、硬度以及对光洁度和精度要求而主。
尾座能起一定作用，但它并非解决所有问题的灵丹妙药。例如，顶尖不以防止直径25mm、长300mm的工件的震颤。对这种工件，您只能采用磨削的办法。要保证比0.005mm更严格的公差精度，采用磨削工艺也比较好。虽然说淬硬材料车削不能完全取代磨削，但它可以取代相当大一部分，尤其是工件的长径比较小、形状较复杂时，硬车削不愧为是以车代磨的一种好工艺。
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与传统观念不同，利用正确的机床和正确的刀具，将淬硬的工件加工到0.005μm并不困难。目前，刀具供应商已开发出能够承受这种加工条件的刀具，机床制造者也已生产出能满足这些新型刀具所需刚度的CNC车床。因此，硬质材料车削就可以从以下诸方面来促进生产：
节约时间 对淬硬材料进行车削比磨削至最终尺寸所需工时要少，这是因为车削的金属切除速经高于磨削，而且，一次装夹中可进行多道工序的加工。操作者只需一次装卸，就能完成全部加工，从而实现了及时（just in time）生产。
降低成本 节约时间就是节约金钱。再说，使用车床来代替磨床，意味着机床的投资费用有较大的下降。
质量较好 淬硬材料的车削在保证尺寸精度和表面粗糙度方面，比磨削要好得多。您可以将大多数硬质材料车削时的总公差带控制在0.005mm以内，表面粗糙度控制在Ra0.4μm以内。当然，这样精密的表面粗糙度需要特殊的措施，但要取得Ra0.4μm~0.8μm则是轻而易举的。
工序较少 淬火硬材料车削可免去许多形式的磨削工序，以及抛光和其他精加工工序。尤其是对复杂型面的加工，车削可以连续走轨迹，不仅省下加工费用，更有意义的是，可以把许多外协加工的活拿回来自己做。
浪费较小 淬硬材料车削的废品极少。因为使用的冷却液与正常车削的相同，不必另选冷却液而造成不必要的浪费。更有甚者，可以选择在不加冷却液状态下进行干车削。使您避免了冷却液和废品工件的浪费。淬硬材料车削 还可以免除费工又费钱的废渣回收与处理问题。
对功率和刚度的要求
为了使淬硬材料车削能获得最大效果，机床和刀具的正确结合是很重要的。例如，我们在一次粗车作业中，当利用陶瓷刀，并采用0.28mm/r的走刀量，和1.9mm的吃刀量时，就需要使15kW电机输出65%的负载。该车床将淬火硬度62HRC、直径50mm钢件的一端车到25mm左右，同时还车削出锥面、圆弧半径以及其他复杂形状。
虽然需要具备高功率进行大吃刀量切削，但很多用户发现，多数情况下并非如此。因为大多数淬硬材料的加工都是精加工。一般可以先在普通车床上粗车，留出0.25mm~0.38mm的余量，然后于热处理后再利用硬质材料车削技术完成精加工。
对淬硬材料车削的另一要求是刚度：包括机床、刀具和工件。机床安装中的任何环节若缺乏刚度，就会引起震颤。为了能够获得能与磨削相比的精度和尺寸公差，机床从床身起就必须具备特别高的刚度。传统的铸铁床身与花岗岩聚合物相比，是不适合进行硬材料车削的。聚合物床身的抗振动能力比铸铁高20倍，使主轴上的振动只有装在铸铁床身上主轴的三分之一以下。
尽量减小悬伸量是减小振动的另一武器。从理论上讲，工件夹持装置应该使所夹工件尽可能靠近主轴前轴承，刀具则应尽可能靠近刀塔本体，而不出现悬臂状态。为此，主轴内能够直接装夹弹簧夹头的车床。夹头座使工件远离主轴前轴承，不但夹持力小，尤其会增加振动的机会。
新品种刀具
用陶瓷刀和立方氮化硼（CBN）刀具加工淬硬材料都很好。这些刀具在短短的时间里得到了飞速发展，有些刀具制造商声称：只要机床使用正确，他们的刀具比磨削可以缩短时间300%，并能提高切削精度。
这些供应商推荐的陶瓷刀具有负前角和较大的T-倒棱，该倒棱只在刀具-工件介面上增加压力。与此相反，CBN按照工件的具体情况，可以有也可以没有这种不利的T-倒棱。例如，用CBN进行断续切削时，就需要较大的T-倒棱来承受振动。
陶瓷刀具的使用会比CBN越来越普遍，这只由于它的成本较低，也因为它们的切削刃较多的缘故。然而，它们极易受热胀裂，此外，如果刀刃修磨不当时，不宜进行断续切削。CBN虽然比陶瓷贵得多，但它的切削性能好得多，加工光洁度高，使用寿命也长些。
在些两种刀具材料之间进行选择，乃是如何使工件材质、几何形状以及切削速度和进给量与其相适应的工作。有些用户通常并不拘泥于逐条地比较，而是以各种刀具对同样的作业所构成的成本，以及能产生多大效益为选择原则。这些用户用价格较低的陶瓷刀粗车热处理经常残留的锈皮和铁鳞等，然后，用更好些的CBN刀具进行精加工。一般而言，如果硬化深度大于欲车去的材料深度，最好选用CBN。
选择正确的作业方法
从实用的立场考虑，淬硬材料车削是一个与工件特性密切相关的过程。它特别适合切削具有错综圆弧、角度、以及半径等几何形状十分复杂的工件。您可以采用单刀尖编程车削的方法，快速又经济地完成作业，而不必为磨床去购买成形砂轮了。根据经验，大多数硬质材料车削是以91-150m/min的切削速度和0.05-0.13mm/r的进给速度进行的。精切吃刀深度一般为0.08-0.5mm。
因此，如何控制好材质的纯度，以及车削以前的热处理、粗车和成形工序，便成为本作业所能达到的精度大小的决定因素了。如果工件硬度波动只有三个洛氏硬度值（举例说），刀具的切削压力就会变化到足以使您保证不了0.005mm的尺寸精度。不稳定的硬度和不均匀的吃刀深度，都会损坏这种加工。因此，应该使用合格的材料，保持恒定的切削力，并保证热处理硬度在±1HRC~2HRC以内。
工件的长径比也会影响机床保持公差精度的能力。典型的固定床头式车床一般不用尾座，对长径比为5：1至6：1的软质工件加工时，能达到相当严格的精度。由于工件的硬度、刀具的负前角和切削硬质材料所必需的T-倒棱，使得刀具压力相当大，因而，当工件无尾座支承时，必须将工件的长径比限制在3：1至4：1。当然，此限制要随作业的不同而变??也就是说，随工件的材质、硬度以及对光洁度和精度要求而主。
尾座能起一定作用，但它并非解决所有问题的灵丹妙药。例如，顶尖不以防止直径25mm、长300mm的工件的震颤。对这种工件，您只能采用磨削的办法。要保证比0.005mm更严格的公差精度，采用磨削工艺也比较好。虽然说淬硬材料车削不能完全取代磨削，但它可以取代相当大一部分，尤其是工件的长径比较小、形状较复杂时，硬车削不愧为是以车代磨的一种好工艺。
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“软”涂层刀具的发展与应用www.tool-tool.com
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1 引言
刀具涂层将刀具基体和涂层材料的优良性能相结合，既保持了基体良好的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低摩擦系数，从而使刀具的切削性能大大提高。
自硬质涂层刀具问世以来，化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术相继得到发展，刀具涂层技术取得了飞速发展，涂层工艺越来越成熟。西方国家使用的涂层刀片占可转位刀片的比例已由1978年的26% ，增加到1985年的50%～60%。新型数控机床所用切削刀具中有80%左右使用涂层刀具，瑞典山特维克公司和美国肯纳金属公司的涂层刀片的比例已达 80%～85%以上。美国数控机床上使用涂层硬质合金刀片的比例为80%。瑞典和德国车削用涂层刀片已占70%以上。在日本的硬质合金和陶瓷刀片生产总产量中，涂层刀片所占比例超过40 %。涂层刀具将是今后机械加工领域中的重要刀具品种，也是刀具技术的一个重要发展方向。
2 涂层刀具的种类
根据涂层方法不同，涂层刀具可分为化学气相沉积(CVD)涂层刀具和物理气相沉积(PVD)涂层刀具。涂层硬质合金刀具一般采用CVD)法，沉积温度在1000℃左右。涂层高速钢刀具一般采用PVD法，沉积温度在500 ℃左右。
根据涂层刀具基体材料的不同，涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金刚石和立方氮化硼)上的涂层刀具等。
1
单涂层
1
多涂层
(带中间过渡层)
1
多涂层
(纳米结构) 1 梯度涂层
1
超硬涂层
1
软/硬复合涂层
图1 典型的涂层结构
根据涂层材料的性质，涂层刀具又可分为两大类，即：“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具。“硬”涂层刀具追求高的硬度和耐磨性。目前应用最多的刀具硬涂层物质有TiC、TIN、TiC(N)、Al2O3和TiAlN等及其组合。“软”涂层刀具追求低摩擦系数，与工件材料的摩擦系数很低，可减小粘结，减轻摩擦，降低切削力和切削温度。“软”涂层刀具物质主要有MO S2、WS2、TaS2等及其组合。涂层方式有：单涂层、多涂层、梯度涂层、软/硬复合涂层、纳米涂层、超硬薄膜涂层等，如图1 所示。
3 “软”涂层刀具的发展与应用
1. “软”涂层刀具的涂层材料及其作用机理
目前，“硬”涂层刀具技术已经逐渐成熟，应用最为广泛。然而，诸如航空航天工业使用的许多高强度铝合金、钦合金或贵金属材料等都不适合用“硬”涂层刀具加工，仍主要使用无涂层的高速钢或硬质合金刀具。
“软”涂层刀具的开发则可较好地解决此类材料的加工问题。刀具“软”涂层的主要成分为具有低摩擦系数的固体润滑材料，如：MoS2、WS2、BN、CaF2和T aS2等，在特殊使用条件下具有优良的摩擦学特性，如：摩擦系数低、承载极限高、高温下化学稳定性好、物性变化小、能适应1200℃ 以上的工作温度范围和很宽的摩擦副运动速度范围，适于在高温、高速和大载荷等特殊环境条件下使用 。
涂层可在刀具表面形成固体润滑膜，从而使刀具材料具有很低的摩擦系数。由于具有层状结构的固体润滑剂与摩擦表面具有较强的粘结能力，并且各层之间有较低的剪切强度，在切削过程中，存在于刀具表面的固体润滑膜会转移到工件材料表面，形成转移膜，使切削过程中摩擦发生在转移膜和润滑膜之间，在固体润滑膜内部，从而可达到减小摩擦、阻止粘结、降低切削力和切削温度、减小刀具磨损的目的。
表1 MoS2/Ti“软”涂层刀具的适应范围 加工方式 切削条件 结果
车削 V=150～250mm/min, fz=0.125～0.315mm/r, ap=1.5～2.5mm, 断续车削 合适
V>150m/min, fz=0.125～0.315mm/r, ap=1.5～2.5mm, 连续车削 不合适
铣削 V<250m/min, fz=0.25mm/r ap=1.5mm 合适
V>250m/min, fz=0.25mm/r ap=1.5mm 不合适
1
图2 刀具可铁削的材料体积
1
图3 刀具后刀面磨损量对比
2. “软”涂层刀具的应用效果
Renevier等研究表明：MoS2/Ti“软”涂层刀具不适合连续高速车削，这是由于连续高速车削产生的高温往往会导致MoS2/Ti涂层产生严重的氧化磨损；在低速铣削时，MoS2/Ti“软”涂层刀具的寿命比未涂层刀具高1.5～2 倍。总的来说，MoS2/Ti“软”涂层刀具适合于低速断续切削，如表1 所示。图2 为MoS2/Ti“软”涂层刀具、MoS2“软”涂层刀具和非涂层刀具铣削34CrNiMo6 工件时，每个刀具可铣削的工件材料体积，其中，fz=0.1mm/r , a p=1.5mm。可见，MoS2/Ti“软”涂层刀具的寿命远高于MoS2“软”涂层刀具和非涂层刀具。
图3为WC/Co/MoS2“软”涂层刀具和WC/Co硬质合金刀具加工302不锈钢时，刀具后刀面磨损量对比，其中，V=103～180m/min, f=0.1mm/r, ap=0.25mm。可见，WC/Co硬质合金刀具切削1800m时，刀具后刀面磨损量VB达到0.32mm，而WC/Co/MoS2“软”涂层刀具切削4000m时，刀具后刀面磨损量VB只有0.3mm。表2为一些软涂层刀具的一些使用效果。
表2 “软”涂层刀具的使用效果
刀具 试验条件 试验结果
未涂层硬质合金可转位面铣刀
MoS2“软”涂层的硬质合金可转位面铣刀 Al- Cu-Mg合金 “软”涂层铣刀的生产率可比未徐层的铣刀提高3 倍
无涂层丝锥
TiAlN涂层丝锥
MoS2“软”涂层丝锥 Al- Cu-Mg合金 无涂层丝锥能加工20个孔，TiAlN涂层丝锥可加工1000个孔，而MoS2“软”涂层丝锥可加工4000个螺孔
单涂层(TiCN)硬质合金铣刀
TiCN/MoS2/Ti“软”涂层硬质合金铣刀 V=150m/min, f=0.04mm/r, ap=4mm, 工件：AlSi304不锈钢 软涂层铣刀切削力明显减小，加工表面质量显著提高
普通高速钢
TiCN/MoS2/Ti“软”涂层高速钢钻头 V=6000r/min, 工件：AlSi15硅铝合金 “软”涂层钻头钻孔938个后无任何磨损，普通高速钢钻头只能钻100个孔
未涂层高速钢钻头
TiCN/MoS2/Ti“软”涂层高速钢钻头 V=2200r/min, 工件：Ti6Al4V合金 “软”涂层钻头的钻削力比未涂层钻头减小约33% ，钻削性能显著优于未涂层钻头
未涂层Si3N4刀具
Si3N4/MoS2“软”涂层刀具
未涂层Ti(CN)刀具
Ti(CN)/MoS2“软”涂层刀具 V=103～180m/min, f=0.1mm/r, ap=0.25mm, 工件：1045碳钢 “软”徐层刀具寿命比未涂层刀具提高50%以上
4 结语
国内外“硬”涂层刀具技术日趋成熟，其应用已经非常广泛。而“软”涂层刀具技术在国外刚刚起步，而国内尚无这方面的研究报道。“软”涂层刀具的研究开发为提高刀具性能开拓了新的途径，为新型涂层刀具的设计提供了新的思路和新的研究领域。“软”涂层刀具可应用于干切削，对阻止粘结、减小摩擦、降低磨损、提高刀具寿命、降低加工成本等具有重大的理论和实际意义，具有广阔应用前景。
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, ,,,etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, it’s our pleasure to serve for you. BW product including: utting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、Core drill、Taperd end mills、Metric end mills、Miniature end mills、Pilot reamer、Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angeled carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-noseed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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1 引言
刀具涂层将刀具基体和涂层材料的优良性能相结合，既保持了基体良好的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低摩擦系数，从而使刀具的切削性能大大提高。
自硬质涂层刀具问世以来，化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术相继得到发展，刀具涂层技术取得了飞速发展，涂层工艺越来越成熟。西方国家使用的涂层刀片占可转位刀片的比例已由1978年的26% ，增加到1985年的50%～60%。新型数控机床所用切削刀具中有80%左右使用涂层刀具，瑞典山特维克公司和美国肯纳金属公司的涂层刀片的比例已达 80%～85%以上。美国数控机床上使用涂层硬质合金刀片的比例为80%。瑞典和德国车削用涂层刀片已占70%以上。在日本的硬质合金和陶瓷刀片生产总产量中，涂层刀片所占比例超过40 %。涂层刀具将是今后机械加工领域中的重要刀具品种，也是刀具技术的一个重要发展方向。
2 涂层刀具的种类
根据涂层方法不同，涂层刀具可分为化学气相沉积(CVD)涂层刀具和物理气相沉积(PVD)涂层刀具。涂层硬质合金刀具一般采用CVD)法，沉积温度在1000℃左右。涂层高速钢刀具一般采用PVD法，沉积温度在500 ℃左右。
根据涂层刀具基体材料的不同，涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金刚石和立方氮化硼)上的涂层刀具等。
1
单涂层
1
多涂层
(带中间过渡层)
1
多涂层
(纳米结构) 1 梯度涂层
1
超硬涂层
1
软/硬复合涂层
图1 典型的涂层结构
根据涂层材料的性质，涂层刀具又可分为两大类，即：“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具。“硬”涂层刀具追求高的硬度和耐磨性。目前应用最多的刀具硬涂层物质有TiC、TIN、TiC(N)、Al2O3和TiAlN等及其组合。“软”涂层刀具追求低摩擦系数，与工件材料的摩擦系数很低，可减小粘结，减轻摩擦，降低切削力和切削温度。“软”涂层刀具物质主要有MO S2、WS2、TaS2等及其组合。涂层方式有：单涂层、多涂层、梯度涂层、软/硬复合涂层、纳米涂层、超硬薄膜涂层等，如图1 所示。
3 “软”涂层刀具的发展与应用
1. “软”涂层刀具的涂层材料及其作用机理
目前，“硬”涂层刀具技术已经逐渐成熟，应用最为广泛。然而，诸如航空航天工业使用的许多高强度铝合金、钦合金或贵金属材料等都不适合用“硬”涂层刀具加工，仍主要使用无涂层的高速钢或硬质合金刀具。
“软”涂层刀具的开发则可较好地解决此类材料的加工问题。刀具“软”涂层的主要成分为具有低摩擦系数的固体润滑材料，如：MoS2、WS2、BN、CaF2和T aS2等，在特殊使用条件下具有优良的摩擦学特性，如：摩擦系数低、承载极限高、高温下化学稳定性好、物性变化小、能适应1200℃ 以上的工作温度范围和很宽的摩擦副运动速度范围，适于在高温、高速和大载荷等特殊环境条件下使用 。
涂层可在刀具表面形成固体润滑膜，从而使刀具材料具有很低的摩擦系数。由于具有层状结构的固体润滑剂与摩擦表面具有较强的粘结能力，并且各层之间有较低的剪切强度，在切削过程中，存在于刀具表面的固体润滑膜会转移到工件材料表面，形成转移膜，使切削过程中摩擦发生在转移膜和润滑膜之间，在固体润滑膜内部，从而可达到减小摩擦、阻止粘结、降低切削力和切削温度、减小刀具磨损的目的。
表1 MoS2/Ti“软”涂层刀具的适应范围 加工方式 切削条件 结果
车削 V=150～250mm/min, fz=0.125～0.315mm/r, ap=1.5～2.5mm, 断续车削 合适
V>150m/min, fz=0.125～0.315mm/r, ap=1.5～2.5mm, 连续车削 不合适
铣削 V<250m/min, fz=0.25mm/r ap=1.5mm 合适
V>250m/min, fz=0.25mm/r ap=1.5mm 不合适
1
图2 刀具可铁削的材料体积
1
图3 刀具后刀面磨损量对比
2. “软”涂层刀具的应用效果
Renevier等研究表明：MoS2/Ti“软”涂层刀具不适合连续高速车削，这是由于连续高速车削产生的高温往往会导致MoS2/Ti涂层产生严重的氧化磨损；在低速铣削时，MoS2/Ti“软”涂层刀具的寿命比未涂层刀具高1.5～2 倍。总的来说，MoS2/Ti“软”涂层刀具适合于低速断续切削，如表1 所示。图2 为MoS2/Ti“软”涂层刀具、MoS2“软”涂层刀具和非涂层刀具铣削34CrNiMo6 工件时，每个刀具可铣削的工件材料体积，其中，fz=0.1mm/r , a p=1.5mm。可见，MoS2/Ti“软”涂层刀具的寿命远高于MoS2“软”涂层刀具和非涂层刀具。
图3为WC/Co/MoS2“软”涂层刀具和WC/Co硬质合金刀具加工302不锈钢时，刀具后刀面磨损量对比，其中，V=103～180m/min, f=0.1mm/r, ap=0.25mm。可见，WC/Co硬质合金刀具切削1800m时，刀具后刀面磨损量VB达到0.32mm，而WC/Co/MoS2“软”涂层刀具切削4000m时，刀具后刀面磨损量VB只有0.3mm。表2为一些软涂层刀具的一些使用效果。
表2 “软”涂层刀具的使用效果
刀具 试验条件 试验结果
未涂层硬质合金可转位面铣刀
MoS2“软”涂层的硬质合金可转位面铣刀 Al- Cu-Mg合金 “软”涂层铣刀的生产率可比未徐层的铣刀提高3 倍
无涂层丝锥
TiAlN涂层丝锥
MoS2“软”涂层丝锥 Al- Cu-Mg合金 无涂层丝锥能加工20个孔，TiAlN涂层丝锥可加工1000个孔，而MoS2“软”涂层丝锥可加工4000个螺孔
单涂层(TiCN)硬质合金铣刀
TiCN/MoS2/Ti“软”涂层硬质合金铣刀 V=150m/min, f=0.04mm/r, ap=4mm, 工件：AlSi304不锈钢 软涂层铣刀切削力明显减小，加工表面质量显著提高
普通高速钢
TiCN/MoS2/Ti“软”涂层高速钢钻头 V=6000r/min, 工件：AlSi15硅铝合金 “软”涂层钻头钻孔938个后无任何磨损，普通高速钢钻头只能钻100个孔
未涂层高速钢钻头
TiCN/MoS2/Ti“软”涂层高速钢钻头 V=2200r/min, 工件：Ti6Al4V合金 “软”涂层钻头的钻削力比未涂层钻头减小约33% ，钻削性能显著优于未涂层钻头
未涂层Si3N4刀具
Si3N4/MoS2“软”涂层刀具
未涂层Ti(CN)刀具
Ti(CN)/MoS2“软”涂层刀具 V=103～180m/min, f=0.1mm/r, ap=0.25mm, 工件：1045碳钢 “软”徐层刀具寿命比未涂层刀具提高50%以上
4 结语
国内外“硬”涂层刀具技术日趋成熟，其应用已经非常广泛。而“软”涂层刀具技术在国外刚刚起步，而国内尚无这方面的研究报道。“软”涂层刀具的研究开发为提高刀具性能开拓了新的途径，为新型涂层刀具的设计提供了新的思路和新的研究领域。“软”涂层刀具可应用于干切削，对阻止粘结、减小摩擦、降低磨损、提高刀具寿命、降低加工成本等具有重大的理论和实际意义，具有广阔应用前景。
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1 引言
刀具涂层将刀具基体和涂层材料的优良性能相结合，既保持了基体良好的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低摩擦系数，从而使刀具的切削性能大大提高。
自硬质涂层刀具问世以来，化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术相继得到发展，刀具涂层技术取得了飞速发展，涂层工艺越来越成熟。西方国家使用的涂层刀片占可转位刀片的比例已由1978年的26% ，增加到1985年的50%～60%。新型数控机床所用切削刀具中有80%左右使用涂层刀具，瑞典山特维克公司和美国肯纳金属公司的涂层刀片的比例已达 80%～85%以上。美国数控机床上使用涂层硬质合金刀片的比例为80%。瑞典和德国车削用涂层刀片已占70%以上。在日本的硬质合金和陶瓷刀片生产总产量中，涂层刀片所占比例超过40 %。涂层刀具将是今后机械加工领域中的重要刀具品种，也是刀具技术的一个重要发展方向。
2 涂层刀具的种类
根据涂层方法不同，涂层刀具可分为化学气相沉积(CVD)涂层刀具和物理气相沉积(PVD)涂层刀具。涂层硬质合金刀具一般采用CVD)法，沉积温度在1000℃左右。涂层高速钢刀具一般采用PVD法，沉积温度在500 ℃左右。
根据涂层刀具基体材料的不同，涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金刚石和立方氮化硼)上的涂层刀具等。
1
单涂层
1
多涂层
(带中间过渡层)
1
多涂层
(纳米结构) 1 梯度涂层
1
超硬涂层
1
软/硬复合涂层
图1 典型的涂层结构
根据涂层材料的性质，涂层刀具又可分为两大类，即：“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具。“硬”涂层刀具追求高的硬度和耐磨性。目前应用最多的刀具硬涂层物质有TiC、TIN、TiC(N)、Al2O3和TiAlN等及其组合。“软”涂层刀具追求低摩擦系数，与工件材料的摩擦系数很低，可减小粘结，减轻摩擦，降低切削力和切削温度。“软”涂层刀具物质主要有MO S2、WS2、TaS2等及其组合。涂层方式有：单涂层、多涂层、梯度涂层、软/硬复合涂层、纳米涂层、超硬薄膜涂层等，如图1 所示。
3 “软”涂层刀具的发展与应用
1. “软”涂层刀具的涂层材料及其作用机理
目前，“硬”涂层刀具技术已经逐渐成熟，应用最为广泛。然而，诸如航空航天工业使用的许多高强度铝合金、钦合金或贵金属材料等都不适合用“硬”涂层刀具加工，仍主要使用无涂层的高速钢或硬质合金刀具。
“软”涂层刀具的开发则可较好地解决此类材料的加工问题。刀具“软”涂层的主要成分为具有低摩擦系数的固体润滑材料，如：MoS2、WS2、BN、CaF2和T aS2等，在特殊使用条件下具有优良的摩擦学特性，如：摩擦系数低、承载极限高、高温下化学稳定性好、物性变化小、能适应1200℃ 以上的工作温度范围和很宽的摩擦副运动速度范围，适于在高温、高速和大载荷等特殊环境条件下使用 。
涂层可在刀具表面形成固体润滑膜，从而使刀具材料具有很低的摩擦系数。由于具有层状结构的固体润滑剂与摩擦表面具有较强的粘结能力，并且各层之间有较低的剪切强度，在切削过程中，存在于刀具表面的固体润滑膜会转移到工件材料表面，形成转移膜，使切削过程中摩擦发生在转移膜和润滑膜之间，在固体润滑膜内部，从而可达到减小摩擦、阻止粘结、降低切削力和切削温度、减小刀具磨损的目的。
表1 MoS2/Ti“软”涂层刀具的适应范围 加工方式 切削条件 结果
车削 V=150～250mm/min, fz=0.125～0.315mm/r, ap=1.5～2.5mm, 断续车削 合适
V>150m/min, fz=0.125～0.315mm/r, ap=1.5～2.5mm, 连续车削 不合适
铣削 V<250m/min, fz=0.25mm/r ap=1.5mm 合适
V>250m/min, fz=0.25mm/r ap=1.5mm 不合适
1
图2 刀具可铁削的材料体积
1
图3 刀具后刀面磨损量对比
2. “软”涂层刀具的应用效果
Renevier等研究表明：MoS2/Ti“软”涂层刀具不适合连续高速车削，这是由于连续高速车削产生的高温往往会导致MoS2/Ti涂层产生严重的氧化磨损；在低速铣削时，MoS2/Ti“软”涂层刀具的寿命比未涂层刀具高1.5～2 倍。总的来说，MoS2/Ti“软”涂层刀具适合于低速断续切削，如表1 所示。图2 为MoS2/Ti“软”涂层刀具、MoS2“软”涂层刀具和非涂层刀具铣削34CrNiMo6 工件时，每个刀具可铣削的工件材料体积，其中，fz=0.1mm/r , a p=1.5mm。可见，MoS2/Ti“软”涂层刀具的寿命远高于MoS2“软”涂层刀具和非涂层刀具。
图3为WC/Co/MoS2“软”涂层刀具和WC/Co硬质合金刀具加工302不锈钢时，刀具后刀面磨损量对比，其中，V=103～180m/min, f=0.1mm/r, ap=0.25mm。可见，WC/Co硬质合金刀具切削1800m时，刀具后刀面磨损量VB达到0.32mm，而WC/Co/MoS2“软”涂层刀具切削4000m时，刀具后刀面磨损量VB只有0.3mm。表2为一些软涂层刀具的一些使用效果。
表2 “软”涂层刀具的使用效果
刀具 试验条件 试验结果
未涂层硬质合金可转位面铣刀
MoS2“软”涂层的硬质合金可转位面铣刀 Al- Cu-Mg合金 “软”涂层铣刀的生产率可比未徐层的铣刀提高3 倍
无涂层丝锥
TiAlN涂层丝锥
MoS2“软”涂层丝锥 Al- Cu-Mg合金 无涂层丝锥能加工20个孔，TiAlN涂层丝锥可加工1000个孔，而MoS2“软”涂层丝锥可加工4000个螺孔
单涂层(TiCN)硬质合金铣刀
TiCN/MoS2/Ti“软”涂层硬质合金铣刀 V=150m/min, f=0.04mm/r, ap=4mm, 工件：AlSi304不锈钢 软涂层铣刀切削力明显减小，加工表面质量显著提高
普通高速钢
TiCN/MoS2/Ti“软”涂层高速钢钻头 V=6000r/min, 工件：AlSi15硅铝合金 “软”涂层钻头钻孔938个后无任何磨损，普通高速钢钻头只能钻100个孔
未涂层高速钢钻头
TiCN/MoS2/Ti“软”涂层高速钢钻头 V=2200r/min, 工件：Ti6Al4V合金 “软”涂层钻头的钻削力比未涂层钻头减小约33% ，钻削性能显著优于未涂层钻头
未涂层Si3N4刀具
Si3N4/MoS2“软”涂层刀具
未涂层Ti(CN)刀具
Ti(CN)/MoS2“软”涂层刀具 V=103～180m/min, f=0.1mm/r, ap=0.25mm, 工件：1045碳钢 “软”徐层刀具寿命比未涂层刀具提高50%以上
4 结语
国内外“硬”涂层刀具技术日趋成熟，其应用已经非常广泛。而“软”涂层刀具技术在国外刚刚起步，而国内尚无这方面的研究报道。“软”涂层刀具的研究开发为提高刀具性能开拓了新的途径，为新型涂层刀具的设计提供了新的思路和新的研究领域。“软”涂层刀具可应用于干切削，对阻止粘结、减小摩擦、降低磨损、提高刀具寿命、降低加工成本等具有重大的理论和实际意义，具有广阔应用前景。
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1 引言
刀具涂层将刀具基体和涂层材料的优良性能相结合，既保持了基体良好的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低摩擦系数，从而使刀具的切削性能大大提高。
自硬质涂层刀具问世以来，化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术相继得到发展，刀具涂层技术取得了飞速发展，涂层工艺越来越成熟。西方国家使用的涂层刀片占可转位刀片的比例已由1978年的26% ，增加到1985年的50%～60%。新型数控机床所用切削刀具中有80%左右使用涂层刀具，瑞典山特维克公司和美国肯纳金属公司的涂层刀片的比例已达 80%～85%以上。美国数控机床上使用涂层硬质合金刀片的比例为80%。瑞典和德国车削用涂层刀片已占70%以上。在日本的硬质合金和陶瓷刀片生产总产量中，涂层刀片所占比例超过40 %。涂层刀具将是今后机械加工领域中的重要刀具品种，也是刀具技术的一个重要发展方向。
2 涂层刀具的种类
根据涂层方法不同，涂层刀具可分为化学气相沉积(CVD)涂层刀具和物理气相沉积(PVD)涂层刀具。涂层硬质合金刀具一般采用CVD)法，沉积温度在1000℃左右。涂层高速钢刀具一般采用PVD法，沉积温度在500 ℃左右。
根据涂层刀具基体材料的不同，涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金刚石和立方氮化硼)上的涂层刀具等。
1
单涂层
1
多涂层
(带中间过渡层)
1
多涂层
(纳米结构) 1 梯度涂层
1
超硬涂层
1
软/硬复合涂层
图1 典型的涂层结构
根据涂层材料的性质，涂层刀具又可分为两大类，即：“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具。“硬”涂层刀具追求高的硬度和耐磨性。目前应用最多的刀具硬涂层物质有TiC、TIN、TiC(N)、Al2O3和TiAlN等及其组合。“软”涂层刀具追求低摩擦系数，与工件材料的摩擦系数很低，可减小粘结，减轻摩擦，降低切削力和切削温度。“软”涂层刀具物质主要有MO S2、WS2、TaS2等及其组合。涂层方式有：单涂层、多涂层、梯度涂层、软/硬复合涂层、纳米涂层、超硬薄膜涂层等，如图1 所示。
3 “软”涂层刀具的发展与应用
1. “软”涂层刀具的涂层材料及其作用机理
目前，“硬”涂层刀具技术已经逐渐成熟，应用最为广泛。然而，诸如航空航天工业使用的许多高强度铝合金、钦合金或贵金属材料等都不适合用“硬”涂层刀具加工，仍主要使用无涂层的高速钢或硬质合金刀具。
“软”涂层刀具的开发则可较好地解决此类材料的加工问题。刀具“软”涂层的主要成分为具有低摩擦系数的固体润滑材料，如：MoS2、WS2、BN、CaF2和T aS2等，在特殊使用条件下具有优良的摩擦学特性，如：摩擦系数低、承载极限高、高温下化学稳定性好、物性变化小、能适应1200℃ 以上的工作温度范围和很宽的摩擦副运动速度范围，适于在高温、高速和大载荷等特殊环境条件下使用 。
涂层可在刀具表面形成固体润滑膜，从而使刀具材料具有很低的摩擦系数。由于具有层状结构的固体润滑剂与摩擦表面具有较强的粘结能力，并且各层之间有较低的剪切强度，在切削过程中，存在于刀具表面的固体润滑膜会转移到工件材料表面，形成转移膜，使切削过程中摩擦发生在转移膜和润滑膜之间，在固体润滑膜内部，从而可达到减小摩擦、阻止粘结、降低切削力和切削温度、减小刀具磨损的目的。
表1 MoS2/Ti“软”涂层刀具的适应范围 加工方式 切削条件 结果
车削 V=150～250mm/min, fz=0.125～0.315mm/r, ap=1.5～2.5mm, 断续车削 合适
V>150m/min, fz=0.125～0.315mm/r, ap=1.5～2.5mm, 连续车削 不合适
铣削 V<250m/min, fz=0.25mm/r ap=1.5mm 合适
V>250m/min, fz=0.25mm/r ap=1.5mm 不合适
1
图2 刀具可铁削的材料体积
1
图3 刀具后刀面磨损量对比
2. “软”涂层刀具的应用效果
Renevier等研究表明：MoS2/Ti“软”涂层刀具不适合连续高速车削，这是由于连续高速车削产生的高温往往会导致MoS2/Ti涂层产生严重的氧化磨损；在低速铣削时，MoS2/Ti“软”涂层刀具的寿命比未涂层刀具高1.5～2 倍。总的来说，MoS2/Ti“软”涂层刀具适合于低速断续切削，如表1 所示。图2 为MoS2/Ti“软”涂层刀具、MoS2“软”涂层刀具和非涂层刀具铣削34CrNiMo6 工件时，每个刀具可铣削的工件材料体积，其中，fz=0.1mm/r , a p=1.5mm。可见，MoS2/Ti“软”涂层刀具的寿命远高于MoS2“软”涂层刀具和非涂层刀具。
图3为WC/Co/MoS2“软”涂层刀具和WC/Co硬质合金刀具加工302不锈钢时，刀具后刀面磨损量对比，其中，V=103～180m/min, f=0.1mm/r, ap=0.25mm。可见，WC/Co硬质合金刀具切削1800m时，刀具后刀面磨损量VB达到0.32mm，而WC/Co/MoS2“软”涂层刀具切削4000m时，刀具后刀面磨损量VB只有0.3mm。表2为一些软涂层刀具的一些使用效果。
表2 “软”涂层刀具的使用效果
刀具 试验条件 试验结果
未涂层硬质合金可转位面铣刀
MoS2“软”涂层的硬质合金可转位面铣刀 Al- Cu-Mg合金 “软”涂层铣刀的生产率可比未徐层的铣刀提高3 倍
无涂层丝锥
TiAlN涂层丝锥
MoS2“软”涂层丝锥 Al- Cu-Mg合金 无涂层丝锥能加工20个孔，TiAlN涂层丝锥可加工1000个孔，而MoS2“软”涂层丝锥可加工4000个螺孔
单涂层(TiCN)硬质合金铣刀
TiCN/MoS2/Ti“软”涂层硬质合金铣刀 V=150m/min, f=0.04mm/r, ap=4mm, 工件：AlSi304不锈钢 软涂层铣刀切削力明显减小，加工表面质量显著提高
普通高速钢
TiCN/MoS2/Ti“软”涂层高速钢钻头 V=6000r/min, 工件：AlSi15硅铝合金 “软”涂层钻头钻孔938个后无任何磨损，普通高速钢钻头只能钻100个孔
未涂层高速钢钻头
TiCN/MoS2/Ti“软”涂层高速钢钻头 V=2200r/min, 工件：Ti6Al4V合金 “软”涂层钻头的钻削力比未涂层钻头减小约33% ，钻削性能显著优于未涂层钻头
未涂层Si3N4刀具
Si3N4/MoS2“软”涂层刀具
未涂层Ti(CN)刀具
Ti(CN)/MoS2“软”涂层刀具 V=103～180m/min, f=0.1mm/r, ap=0.25mm, 工件：1045碳钢 “软”徐层刀具寿命比未涂层刀具提高50%以上
4 结语
国内外“硬”涂层刀具技术日趋成熟，其应用已经非常广泛。而“软”涂层刀具技术在国外刚刚起步，而国内尚无这方面的研究报道。“软”涂层刀具的研究开发为提高刀具性能开拓了新的途径，为新型涂层刀具的设计提供了新的思路和新的研究领域。“软”涂层刀具可应用于干切削，对阻止粘结、减小摩擦、降低磨损、提高刀具寿命、降低加工成本等具有重大的理论和实际意义，具有广阔应用前景。
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控加工的典型问答www.tool-tool.com
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由于数控加工的复杂性（如不同的机床，不同的材料，不同的刀具，不同的切削方式，不同的参数设定等等），决定了从从事数控加工（无论是加工还是编程）到到达一定水平，必须经过一段比较长的时间，此手册是本实验室的工程师在长期实际生产过程中总结出来的、有关数控加工工艺、工序、常用刀具参数的选择、加工过程中的监控等方面的一些经验总汇，可供大家参考
一 .问：如何对加工工序进行划分？
答：数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：
（1）刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。在用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。
（2）以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。
（3）以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。
综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。
二． 问：加工顺序的安排应遵循什么原则？
答：加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行：
(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。
(2)先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。
(3)以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。
(4)在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。
三．问：工件装夹方式的确定应注意那几方面？
答：在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点：
（1） 力求设计、工艺、与编程计算的基准统一。
（2） 尽量减少装夹次数，尽可能做到在一次定位后就能加工出全部待加工表面。
（3） 避免采用占机人工调整方案。
（4） 夹具要开畅，其定位、夹紧机构不能影响加工中的走刀（如产生碰撞），碰到此类情况时，可采用用虎钳或加底板抽螺丝的方式装夹。
四．问：如何确定对刀点比较合理？工件坐标系与编程坐标系有什么关系？
1．对刀点可以设在被加工零件的上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。其选择原则如下：
1） 找正容易。
2） 编程方便。
3） 对刀误差小。
4） 加工时检查方便、可靠。
2. 工件坐标系的原点位置是由操作者自己设定的，它在工件装夹完毕后，通过对刀确定，它反映的是工件与机床零点之间的距离位置关系。工件坐标系一旦固定，一般不作改变。工件坐标系与编程坐标系两者必须统一，即在加工时，工件坐标系和编程坐标系是一致的。
五． 问：如何选择走刀路线？
走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。加工路线的合理选择是非常重要的，因为它与零件的加工精度和表面质量密却相关。在确定走刀路线是主要考虑下列几点:
1） 保证零件的加工精度要求。
2） 方便数值计算，减少编程工作量。
3） 寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率。
4） 尽量减少程序段数。
5） 保证工件轮廓表面加工后的粗糙度的要求，最终轮廓应安排最后一走刀连续加工出来。
6） 刀具的进退刀（切入与切出）路线也要认真考虑，以尽量减少在轮廓处停刀（切削力突然变化造成弹性变形）而留下刀痕，也要避免在轮廓面上垂直下刀而划伤工件。
六．问：如何在加工过程中监控与调整？
工件在找正及程序调试完成之后，就可进入自动加工阶段。在自动加工过程中，操作者要对切削的过程进行监控，防止出现非正常切削造成工件质量问题及其它事故。
对切削过程进行监控主要考虑以下几个方面：
1．加工过程监控粗加工主要考虑的是工件表面的多余余量的快速切除。在机床自动加工过程中，根据设定的切削用量，刀具按预定的切削轨迹自动切削。此时操作者应注意通过切削负荷表观察自动加工过程中的切削负荷变化情况，根据刀具的承受力状况，调整切削用量，发挥机床的最大效率。
2．切削过程中切削声音的监控在自动切削过程中，一般开始切削时，刀具切削工件的声音是稳定的、连续的、轻快的，此时机床的运动是平稳的。随着切削过程的进行，当工件上有硬质点或刀具磨损或刀具送夹等原因后，切削过程出现不稳定，不稳定的表现是切削声音发生变化，刀具与工件之间会出现相互撞击声，机床会出现震动。此时应及时调整切削用量及切削条件，当调整效果不明显时，应暂停机床，检查刀具及工件状况。
3．精加工过程监控精加工，主要是保证工件的加工尺寸和加工表面质量，切削速度较高，进给量较大。此时应着重注意积屑瘤对加工表面的影响，对于型腔加工，还应注意拐角处加工过切与让刀。对于上述问题的解决，一是要注意调整切削液的喷淋位置，让加工表面时刻处于最佳]的冷却条件；二是要注意观察工件的已加工面质量，通过调整切削用量，尽可能避免质量的变化。如调整仍无明显效果，则应停机检察原程序编得是否合理。
特别注意的是，在暂停检查或停机检查时，要注意刀具的位置。如刀具在切削过程中停机，突然的主轴停转，会使工件表面产生刀痕。一般应在刀具离开切削状态时，考虑停机。
（4）刀具监控刀具的质量很大程度决定了工件的加工质量。在自动加工切削过程中，要通过声音监控、切削时间控制、切削过程中暂停检查、工件表面分析等方法判断刀具的正常磨损状况及非正常破损状况。要根据加工要求，对刀具及时处理，防止发生由刀具未及时处理而产生的加工质量问题。
七．问：如何合理选择加工刀具？切削用量有几大要素？有几种材料的刀具？如何确定刀具的转速，切削速度，切削宽度？
1．平面铣削时应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般铣削时，尽量采用二次走刀加工，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。每次走刀宽度推荐至为刀具直径的60%--75%。
2． 立铣刀和镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。
3． 球刀、圆刀（亦称圆鼻刀）常用于加工曲面和变斜角轮廓外形。而球刀多用于半精加工和精加工。镶硬质合金刀具的圆刀多用于开粗。
八、问：加工程序单有什么作用?在加工程序单中应包括什么内容？
（一）加工程序单是数控加工工艺设计的内容之一，也是需要操作者遵守、执行的规程，是加工程序的具体说明，目的是让操作者明确程序的内容、装夹和定位方式、各个加工程序所选用的刀具既应注意的问题等。
（二）在加工程序单里，应包括：绘图和编程文件名，工件名称，装夹草图，程序名，每个程序所使用的刀具、切削的最大深度，加工性质（如粗加工还是精加工），理论加工时间等。
九、问：数控编程前要做何准备？
答：在确定加工工艺后，编程前要了解：1、工件装夹方式 ；2、工件毛胚的大小----以便确定加工的范围或是否需要多次装夹；3、工件的材料----以便选择加工所使用何种刀具；4、库存的刀具有哪些----避免在加工时因无此刀具要修改程序，若一定要用到此刀具，则可以提前准备。
十、问：在编程中安全高度的设定有什么原则？
答：安全高度的设定原则：一般高过岛屿的最高面。或者将编程零点设在最高面，这样也可以最大限度避免撞刀的危险。
十一、问：刀具路径编出来之后，为什么还要进行后处理？
答：因为不同的机床所能认到的地址码和NC程序格式不同，所以要针对所使用的机床选择正确的后处理格式才能保证编出来的程序可以运行。
十二. 问：什么是DNC通讯？
（一）程序输送的方式可分为CNC和DNC两种，CNC是指程序通过媒体介质（如软盘，读带机，通讯线等）输送到机床的存储器存储起来，加工时从存储器里调出程序来进行加工。由于存储器的容量受大小的限制，所以当程序大的时候可采用DNC方式进行加工，由于DNC加工时机床直接从控制电脑读取程序（也即是边送边做），所以不受存储器的容量受大小的限制。
（二）切削用量有三大要素：切削深度,主轴转速和进给速度. 切削用量的选择总体原则是:
少切削,快进给(即切削深度小,进给速度快)
(三).按材料分类,刀具一般分为普通硬质白钢刀(材料为高速钢),涂层刀具(如镀钛等),合金刀具(如钨钢,氮化硼刀具等).
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一 .问：如何对加工工序进行划分？
答：数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：
（1）刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。在用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。
（2）以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。
（3）以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。
综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。
二． 问：加工顺序的安排应遵循什么原则？
答：加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行：
(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。
(2)先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。
(3)以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。
(4)在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。
三．问：工件装夹方式的确定应注意那几方面？
答：在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点：
（1） 力求设计、工艺、与编程计算的基准统一。
（2） 尽量减少装夹次数，尽可能做到在一次定位后就能加工出全部待加工表面。
（3） 避免采用占机人工调整方案。
（4） 夹具要开畅，其定位、夹紧机构不能影响加工中的走刀（如产生碰撞），碰到此类情况时，可采用用虎钳或加底板抽螺丝的方式装夹。
四．问：如何确定对刀点比较合理？工件坐标系与编程坐标系有什么关系？
1．对刀点可以设在被加工零件的上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。其选择原则如下：
1） 找正容易。
2） 编程方便。
3） 对刀误差小。
4） 加工时检查方便、可靠。
2. 工件坐标系的原点位置是由操作者自己设定的，它在工件装夹完毕后，通过对刀确定，它反映的是工件与机床零点之间的距离位置关系。工件坐标系一旦固定，一般不作改变。工件坐标系与编程坐标系两者必须统一，即在加工时，工件坐标系和编程坐标系是一致的。
五． 问：如何选择走刀路线？
走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。加工路线的合理选择是非常重要的，因为它与零件的加工精度和表面质量密却相关。在确定走刀路线是主要考虑下列几点:
1） 保证零件的加工精度要求。
2） 方便数值计算，减少编程工作量。
3） 寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率。
4） 尽量减少程序段数。
5） 保证工件轮廓表面加工后的粗糙度的要求，最终轮廓应安排最后一走刀连续加工出来。
6） 刀具的进退刀（切入与切出）路线也要认真考虑，以尽量减少在轮廓处停刀（切削力突然变化造成弹性变形）而留下刀痕，也要避免在轮廓面上垂直下刀而划伤工件。
六．问：如何在加工过程中监控与调整？
工件在找正及程序调试完成之后，就可进入自动加工阶段。在自动加工过程中，操作者要对切削的过程进行监控，防止出现非正常切削造成工件质量问题及其它事故。
对切削过程进行监控主要考虑以下几个方面：
1．加工过程监控粗加工主要考虑的是工件表面的多余余量的快速切除。在机床自动加工过程中，根据设定的切削用量，刀具按预定的切削轨迹自动切削。此时操作者应注意通过切削负荷表观察自动加工过程中的切削负荷变化情况，根据刀具的承受力状况，调整切削用量，发挥机床的最大效率。
2．切削过程中切削声音的监控在自动切削过程中，一般开始切削时，刀具切削工件的声音是稳定的、连续的、轻快的，此时机床的运动是平稳的。随着切削过程的进行，当工件上有硬质点或刀具磨损或刀具送夹等原因后，切削过程出现不稳定，不稳定的表现是切削声音发生变化，刀具与工件之间会出现相互撞击声，机床会出现震动。此时应及时调整切削用量及切削条件，当调整效果不明显时，应暂停机床，检查刀具及工件状况。
3．精加工过程监控精加工，主要是保证工件的加工尺寸和加工表面质量，切削速度较高，进给量较大。此时应着重注意积屑瘤对加工表面的影响，对于型腔加工，还应注意拐角处加工过切与让刀。对于上述问题的解决，一是要注意调整切削液的喷淋位置，让加工表面时刻处于最佳]的冷却条件；二是要注意观察工件的已加工面质量，通过调整切削用量，尽可能避免质量的变化。如调整仍无明显效果，则应停机检察原程序编得是否合理。
特别注意的是，在暂停检查或停机检查时，要注意刀具的位置。如刀具在切削过程中停机，突然的主轴停转，会使工件表面产生刀痕。一般应在刀具离开切削状态时，考虑停机。
（4）刀具监控刀具的质量很大程度决定了工件的加工质量。在自动加工切削过程中，要通过声音监控、切削时间控制、切削过程中暂停检查、工件表面分析等方法判断刀具的正常磨损状况及非正常破损状况。要根据加工要求，对刀具及时处理，防止发生由刀具未及时处理而产生的加工质量问题。
七．问：如何合理选择加工刀具？切削用量有几大要素？有几种材料的刀具？如何确定刀具的转速，切削速度，切削宽度？
1．平面铣削时应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般铣削时，尽量采用二次走刀加工，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。每次走刀宽度推荐至为刀具直径的60%--75%。
2． 立铣刀和镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。
3． 球刀、圆刀（亦称圆鼻刀）常用于加工曲面和变斜角轮廓外形。而球刀多用于半精加工和精加工。镶硬质合金刀具的圆刀多用于开粗。
八、问：加工程序单有什么作用?在加工程序单中应包括什么内容？
（一）加工程序单是数控加工工艺设计的内容之一，也是需要操作者遵守、执行的规程，是加工程序的具体说明，目的是让操作者明确程序的内容、装夹和定位方式、各个加工程序所选用的刀具既应注意的问题等。
（二）在加工程序单里，应包括：绘图和编程文件名，工件名称，装夹草图，程序名，每个程序所使用的刀具、切削的最大深度，加工性质（如粗加工还是精加工），理论加工时间等。
九、问：数控编程前要做何准备？
答：在确定加工工艺后，编程前要了解：1、工件装夹方式 ；2、工件毛胚的大小----以便确定加工的范围或是否需要多次装夹；3、工件的材料----以便选择加工所使用何种刀具；4、库存的刀具有哪些----避免在加工时因无此刀具要修改程序，若一定要用到此刀具，则可以提前准备。
十、问：在编程中安全高度的设定有什么原则？
答：安全高度的设定原则：一般高过岛屿的最高面。或者将编程零点设在最高面，这样也可以最大限度避免撞刀的危险。
十一、问：刀具路径编出来之后，为什么还要进行后处理？
答：因为不同的机床所能认到的地址码和NC程序格式不同，所以要针对所使用的机床选择正确的后处理格式才能保证编出来的程序可以运行。
十二. 问：什么是DNC通讯？
（一）程序输送的方式可分为CNC和DNC两种，CNC是指程序通过媒体介质（如软盘，读带机，通讯线等）输送到机床的存储器存储起来，加工时从存储器里调出程序来进行加工。由于存储器的容量受大小的限制，所以当程序大的时候可采用DNC方式进行加工，由于DNC加工时机床直接从控制电脑读取程序（也即是边送边做），所以不受存储器的容量受大小的限制。
（二）切削用量有三大要素：切削深度,主轴转速和进给速度. 切削用量的选择总体原则是:
少切削,快进给(即切削深度小,进给速度快)
(三).按材料分类,刀具一般分为普通硬质白钢刀(材料为高速钢),涂层刀具(如镀钛等),合金刀具(如钨钢,氮化硼刀具等).
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, ,,,etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, it’s our pleasure to serve for you. BW product including: utting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、Core drill、Taperd end mills、Metric end mills、Miniature end mills、Pilot reamer、Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angeled carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-noseed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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高速加工刀具的破坏能力举例分析www.tool-tool.com
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由于高速切削通常会需要较高的转速，由此使刀具在巨大离心力作用下发生破碎、解体的可能性大大增加。
刀片飞脱的可转位铣刀机床的防弹玻璃被击碎
刀片飞脱的可转位铣刀是国内某知名厂商生产的直径100mm的面铣刀。
山东大学在使用该铣刀安装单刀片进行切削试验时，在转速增加到5000r/min时，仅有的一个刀片在离心力超过锲块摩擦力的情况下飞离了刀体，击打在机床的防护钢板上。而苏州的一个用户则比较不幸，他们的刀具破碎后碎片击中了机床的防弹玻璃，结果是玻璃被完全击碎。
那么，高速加工的刀具为什么会有如此大的破坏能力呢？我们作了如下的简要分析。如果一个直径40mm的可转位铣刀以40000r/min的转速进行加工，其线速度为5024m/min，即83.7m/s，以刀片重量0.015kg计算，其动量为1.26 kg·m/s。这一结果与一著名的微声手枪子弹的出膛动量相当(该手枪子弹弹头重量约0.005kg，出膛初速度为230m/s，因此动量为1.20 kg·m/s)。
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