现代数控铣削对刀具系统的要求

1 前言

　　从1952年第一台数控机床问世至今，数控机床已经历了六次更新换代，总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性，其中“高速”一直是数控加工领域中十分关注并为之不懈努力的重要目标。在发达国家，高速加工已成为现代数控加工的主流。

　　与传统切削加工相比，高速加工具有很多优越性：切削力大致降低25％一30％以上，切削过程中的切削温度增加缓慢；加工表面粗糙度值降低l一2级；生产效率提高、生产成本降低。侧如，传统模具加工采用的“退火—铣削加工—热处理一磨削”或“电火花加工一手工打磨、抛光”等复杂冗长的工艺流程，而用高速加工可替代上述的全部工序。

　　高速加工包含几项关键的技术：刀具材料、刀柄系统、高速数控编程、安全问题等，下面主要从刀具系统技术作分析。

2 数控高速加工用的刀具系统

　　2.1 数控加工用的刀具

　　刀具是高速切削加工中最活跃重要的因素之一，它直接影响着加工效率、制造成本和产品的加工精度。刀具在高速加工过程中要承受高温、高压、摩擦、冲击和振动等载荷，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。高速切削加工的刀具技术发展速度很快，应用较多的刀具材料如硬质合金、涂层、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、金刚石(PCD)。

　　(1)硬质合金

　　在各种刀具材料中，硬质合金占主导作用。细颗粒、超细颗粒硬质合金材料的开发显著提高了硬质合金的强度和韧性，用它制造的整体硬质合金刀具，如钻头、立铣刀、丝锥等，相比传统的高速钢刀具，切削速度和加工效率大幅度提高。

　　(2)涂层

　　涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而获得的。涂层的作用是使刀具和所切削的工件材料分隔开来，起到减小刀具磨损、粘结和隔热的作用，从而延长刀具的使用寿命。氮碳化钛(TiCN)涂层和氮铝钛(TiAlN)涂层是高速铣削模具钢时最常用的两种刀具涂层。

　　(3)超硬刀具材料

　　陶瓷、立方氮化硼(CBN)和聚晶金刚石(PCD)越来越成为“普通的”刀具材料。其中，PcD具有特别高的硬度和耐磨性，用于加工铝合金等非铁材料有很高的生产率和过程可靠性。CBN的硬度仅次于PCD，由于热稳定性好而适合于加工淬硬钢、冷硬铸件和喷焊材料。