高速干切削对刀具有哪些要求？

高速干切削对刀具有哪些要求？

高速干切削数控刀具要承受比湿切削更高温度，刀具与切屑刀具与工件接触面上摩擦系数也要尽可能小，而且还要求刀具有利于断屑、排屑散热，这就需要从刀具材料、刀具涂层以及刀具结构优化等几个方面来解决。

1.刀具材料
刀具材料迅速发展高速干切削得以实施工艺基础。高速干切削时要求刀具材料与被加工材料化学亲力要小，必须具有良好耐热性，极高红硬性热韧性。目前适用于干式加工刀具材料有超细颗粒硬质合金、PCD(聚晶金刚石)、CBN(立方氮化棚)、陶瓷金属陶瓷等。细晶粒硬质合金特别能承受较高切谢温度，具有较高强度冲击韧度，适用于制作干切削钻头铣刀。PCD(聚晶金刚石)CVD金刚石涂层刀片有很高硬度热导率，适合高速干切削有色金属(如铜合金，铝合金)以及钛合金耐磨高性能复合材料，但不能加工黑色金属。CBN(立方氮化硼)硬度耐磨性仅次于金刚石，有优良红硬性、化学稳定性低摩擦系数，高速干切削HRC50以上淬硬钢冷硬铸铁等黑色金属理想刀具材料。金属陶瓷硬度冲击性好，热硬性差，故多用于精加工半精加工。陶瓷刀具有硬度高、化学稳定性抗粘结性好、摩擦系数低等优点，相对廉价干切削刀具材料，但其强度、韧性抗冲击性能差，适用于灰铸铁钢高速干切削。

2.刀具结构优化
于切削刀具失效形式主要月牙洼磨损，所以一般都采用较大前角以减少切屑与前刀面接触面积。为弥补大前角对刃口强度削弱，常配以加强刃甚至前刀面上带有加强筋。较大正前角、锋利而强有力切削刃有利于断屑。总之，干切削刀具结构设计必须考虑断屑排屑问题。对韧性材料加工来说，断屑非常关键，目前车刀三维曲面断屑槽方面设计制造技术已经比较成熟，可针对不同工件材料切削用量很快设计出相应断屑槽结构与尺寸，并能大大提高切屑折断能力对切屑流动方向控制能力。此外，为了加速刀具冷却以降低切削温度，也可采用热管式刀具或液氮冷却刀具。
用液氮冷却刀具方法，车刀前刀面倒装了一个金属帽状物，其内腔与刀片表面共同组成一个封闭空间。帽状物上有液氮入口出口。干切割过程，液氮封闭空间内不断地流动，吸收刀片上切削热，使刀具不产生过高温升，始终保持良好切削性能，顺利实现于切削。

3.刀具涂层
采用高速干切削，若仅仅使用目前已有热稳定性好刀具材料优化刀具几何形状，仍未能达到很好效果。因此，采用刀面上涂覆隔热性好硬涂层具有固体润滑性能软涂层，使刀具能承受更高切削温度。涂层作用一提供了低摩擦层，减少了刀具与工件表面之间摩擦粘结，相当于切削液润滑作用；二刀具切削之间起到隔热作用，阻止切削热向刀具传播，相当于切削液冷却作用。
涂层材料可分为软涂层硬涂层。基于MoSWL／C软涂层主要用于对涂层滑动性能要求非常高场合。硬涂层主要有TiN、TiCN、TiAlN等，TiAlN具有很好耐热性耐高温性，硬度高达3500HV，工作温度高达799℃，而且因为添加了Al，使刀具抗氧化性能大大提高，高速加工干切削最常用材料。TiN干切削时可作为一种“通用涂层”，主要用于干攻丝(铸铁丝推除外)，TiN涂层用整体硬质合金铣刀上效果很好。
高速干切削刀具常常使用多层复合涂层，把硬涂层软涂层结合一起，即一道涂覆工序采用两种物理气相沉积工艺，先产生硬涂层TIALN，然后再其上面采用溅射法产生WC／C软涂层，可以有效提高刀具寿命。目前新涂层技术如高硬度、高热稳定性金刚石薄膜涂层，CBN薄膜涂层，由多种涂层材料不同组合构成纳米级涂层等，均得到了长足发展，其所具有优异抗磨损及自润滑性能，使其更能适用于多种材料高速干切削。

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