机械加工中刀具的使用技术探析

纪红艳（沈阳机床股份有限公司，辽宁沈阳　110142）



机械加工中刀具的使用技术探析

纪红艳
（沈阳机床股份有限公司，辽宁沈阳110142）

【摘 要】刀具是机床的重要组成部分，是机床对基体材料进行加工制作的直接执行部分。机床在对零部件加工制造的过程中，刀具的材料、安装、使用对零部件的加工质量和加工精度都有着直接的影响。在现代制造业对加工要求日益提高的情况下，机床的刀具使用技术就更显得尤其重要。本文对机械加工中刀具的使用技术从基本要求、性能提升、基本原则三方面进行研究和探讨。

【关键词】机床刀具使用技术

刀具是机床的重要组成部分，直接执行生产加工任务，是完成零部件加工的重要工具。从刀具材料的选择，到刀具的装配再到刀具的使用，都与加工质量和加工精度紧密相关。在加工制造业飞速发展的今天，各种新材料、新工艺层出不穷，刀具的材料和工艺也在不断的变化更新中。面临日益提高的加工要求，如何正确使用刀具，使刀具与机场的匹配更加优化，更好的配合完成生产加工任务，是现代机械加工领域普遍关心的重要问题。

1　刀具使用的基本要求

刀具与机床之间是相互依存的关系，没有刀具的机床是不完整的，机床又是刀具加工工件的载体。刀具使用的基本要求不仅仅是要与安装的基础相匹配，同时也要与被加工工件相匹配。

外形的匹配、尺寸的匹配是刀具能够安装在机床上的基础条件，但这只是最基础的一部分，更重要的是机床安装刀具是要利用刀具完成特定的加工任务的。而在执行加工任务的过程中，刀具不仅仅要保证工件加工的及高难度，更要对切削力、切削扭矩、切削热度能够承受、传递和导出，这是刀具所应该具有的基本性能。刀具与被加工工件之间的匹配包含较多的内容。其中刀尖是刀具的重要部分，是刀具与工件接触的最常用点位，也是最重要的点位。刀尖的切削性能受三方面因素的影响，即基体材料特性、刀尖表面形状以及刀尖的几何形状。三者之间配合的程度决定了它们之间交互作用的大小，进而决定了刀尖的性能。基体材料承受着加工过程中大部分的切削力和热度。现今基体材料分为多种类型，其中应用频率最高的为硬质合金。以钨基硬质合金为例，钨钴类硬质合金中，基体含钴量越高，抗冲击能力就越强。而基体含碳化钨等硬质向越多，其硬度也就越高。也正是因为基体材料的特性在加工中，如果冲击较小，则可选用基体材料含钴较少的硬质合金的刀具，这种刀具会有良好的耐磨性。如果冲击较大，则可选用基体材料中含钴量较高的硬质合金的刀具，这种刀具硬度高，可有效防止加工过程中出现崩刀的状况。

2　刀具使用的性能提升

刀具性能的提升与刀具涂层和刀具几何参数有直接的关系。从现今机械加工中使用的切削刀具来看，70%以上的刀具都添加的涂层。刀具涂层的应用不仅对刀具起到保护的作用，更有效促进了刀具基体材料性能的提升。刀具表面添加涂层主要有以下作用：能够提高刀具的抗磨损能力，有效增加刀具的使用寿命；能够抗月牙洼磨损，防止刀具产生积屑瘤；能够有效提高工件表面加工的质量，提高机械加工的效率。刀具涂层主要分为量大类别，及CVD涂层和PVD涂层。在对刀具做正式涂层时，一定要做好刀具的涂前处理工作。刀具表面处理工作做到位，可以使涂层与刀具表面更好的附着，不仅使涂层与刀具基体之间粘合度更强，而且有效减少了切削流动对刀具的损害，降低微崩刀的发生率。良好的涂层处理能够大幅度提升硬质合金刀具的性能，同样的，涂层对于刀体也具有良好的保护租用，刀体上附着的硬涂层能够到高速运动过程中与高温和切削接触的刀体减少磨损，加上刀体表面因为涂层的原因，润滑度条，是容屑槽内的加工产生的切削更加顺畅的流动。另外，刀具的前角、后角、断屑槽形，还有其它细部结构都属于刀具几何形状的范畴。刀具基体材料的不足以及涂层处理的缺陷在很多时候能够利用刃口的几何形状来进行弥补。其中以刀具几何槽型对刀具性能的影响最为明显，对其要特别加以重视。

3　刀具使用的基本原则

3.1正确的夹持力

刀具在安装过程中，将刀片转位后采用螺钉进行紧固夹持的过程中，要注意对扭矩值进行准确的测量，不能单纯依靠经验随意处置。过小的加持力会影响刀片的紧固性，难以保证加工精度符合工件加工的要求；过大的夹持力会使刀片承受紧固压力过重而造成碎裂。为了保证施加正确的加持力，可利用扭矩扳手来对螺钉进行紧固，使用这种扳手工具的好处在于可对夹持力水平值进行设定，当达到设定值时，能够发出信号提示。

3.2控制和消除振动

机械加工中刀具的切削力的控制非常重要，控制乃至消除振动可更好的控制切削力，保证刀具加工保持稳定的切削性能。因此，控制振动是任何一个机床刀具配置加工方案优化的前提条件。减小或消除振动可有效的延长刀具的生命周期，而且对于机床主轴也具有保护作用。

3.3充分发挥冷却液的作用

机械加工中，冷却液的合理使用关系到加工的成败，特别是在进行孔加工的过程中，冷却液更显得尤其重要。对于机床刀具中可供冷却液的钻头来说，其任务不仅仅是向切削刃输送冷却液，还包括向孔外将加工产生的切屑排出。要使冷却液充分发挥作用，就要同时考虑到冷却液传输和切削传输两种因素。

3.4采用新工艺、新技术

积极进行多功能刀具的开发，满足多轴机床对加工刀具的需要，采用模块化刀柄，以能够与多种硬质合金切削刀具相匹配。对可转位切削刃加以充分的利用，才用组合加工方式，尽可能的减少加工过程中所需刀具的数量。

3.5重视功率消耗

在机械加工的过程中，尽可能选择使用机床功率需求小的刀具。使用这种刀具，可以有效的节省能源消耗，在大力提倡节能减排的今天，更加提倡能够降低能耗的加工方法。重视机床功率消耗，使用恰当的刀具，可以延长刀具使用寿命，而且会有效减轻对于机床的主轴和导轨的损伤，相应的也会减小切削中引起的振动。

综上所述，机械加工中刀具的使用不仅要充分考虑到与机床和加工任务的匹配度，还要做好刀具的保护措施，提升刀具性能。遵循刀具使用的基本原则，科学使用刀具，减少不必要的磨损，延长刀具使用寿命，从而节约的成本投入，获取更大的经济效益。

参考文献：

［1］卢敬利.牛素清.机械加工中超硬材料刀具的发展与应用［J］.中国科技博览，2011（6）.

［2］王继明.浅谈超硬材料刀具在机械加工中的应用［J］.黑龙江科技信息，2011（18）.

［3］汤敏星.浅谈超硬刀具材料发展［J］.致富时代（下半月），2010（9）.