俗话说“工欲善其事必先利其器”，这个道理从古至今都被很好地延续并传扬着，然而在机床行业，刀具似乎并不是越“快”越好，很多在初接触到机床刀具的时候，都有着一个疑问“为何好好的刀具要进行钝化处理呢？”今天就让我们一起来了解一下关于“刀具钝化”的那些事儿。

其实，刀具钝化并不是大家字面理解的意思，而是一种有效提高刀具使用寿命的手段。通过平整、抛光、去毛刺等工序达到提高刀具质量的目的。这其实是刀具在精磨之后，涂层之前的一道正常工序。一般来说，刀具钝化抛光的方式分为毛刷、喷砂、拖拽式抛光机，这其中又属毛刷与拖拽式的应用为广泛。

从事金属切削行业的人都知道，刀具在成品前会经过砂轮刃磨，但是刃磨加工会造成不同程度的微观缺口。这就导致数控机床在进行高速切削的同时微观缺口会极易扩展，从而加快刀具的磨损和损坏。现代的切削技术中对刀具的稳定性和精密性都有了严格要求，因此数控刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理，才能保证涂层的牢固性和使用寿命。

刀具钝化的优势与目的

1.抵抗刀具物理磨损

在切削过程中刀具表面会被工件逐渐耗损，切削过程中切削刃在高温高压下也易发生塑性变形。刀具的钝化处理可以帮助刀具提高刚性，避免刀具过早丧失切削性能。

2.保持工件的光洁度

刀具刃口有毛刺会导致刀具磨损，加工工件的表面也会变得粗糙。经钝化处理后，刀具的刃口会变得很光滑，崩刃现象也会相应减少，工件表面光洁度也会提高。

3.方便凹槽排屑

对刀具凹槽抛光处理可以提高表面质量和排屑性能，凹槽表面越平整光滑，排屑就越好，就可实现更连贯的的切削加工。

数控机床的刀具在经过钝化抛光后，表面会留下许多小孔，在加工时这些小孔可以吸附更多的切削液，使得切削时产生的热量大大减少，极大得提高切削加工的速度。

综上所述，刀片刃口钝化十分重要，正如我国古人所说“千里之堤，溃于蚁穴”，刀片刃口微观缺口这个“蚁穴”虽小，却影响刀具性能和寿命这个“千里之提”，是不可小视的大问题。刀片刃口钝化技术是提高刀具寿命减少刀具消耗的有效措施之一。无论在经济和技术两个方面都是可行的、有效的，进一步推动我国切削加工水平的提高，缩小与国外刀具切削性能的差距。

刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/ CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能。特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成成为可能。

现在，许多CAD/ CAM软件包括提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了分析。

一、数控加工常用刀具的种类及性能

数控加工刀具必须适应数控机床高速、和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式。根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢 刃具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④陶瓷刃具等。从切削工艺上可分为：①铣削刀具；②钻削刀具；③镗削刀具；④车削刀具等。

刀具材料应具备的性能：

（1）高硬度刀具材料的硬度应高于工件的硬度

（2）足够的韧性承受切削力、振动和冲击；

（3）高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的能力；

（4）高耐热性刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力；

（5）良好的工艺性

二、数控加工刀具的选择

刀具的选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选镶硬质合金刀片面铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和梯形铣刀等。在进行曲面加工时，应选用球头刀具，并且球头刀具半径应小于曲面的曲率半径。由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很密，而平头刃具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证精度的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平。

在数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先面后孔；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。

三、数控加工切削用量的确定

合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主。半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床性能、切削用量手册，并结合经验面定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者相互适应，以形成切削用量。

（1）背吃刀量 在机床，工件和刀具的刚度允许的情况下，应尽可能使背吃刀量等于加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，应留少量精加工余量，一般留0.2 -0.5mm。

（2）切削宽度L一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。数控加工中，一般L的取值范围为：L= （0.6- 0.9）d。

（3）切削速度切削速度也是提高生产率的一个措施，但切削速度与刀具耐用度的关系比较密切。随着切削速度的增大，刀具耐用度急剧下降，故切削速度的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削45钢时，切削速度可采用26m/ mi左右：而用同样的立铣刀铣削铝合金时，切削速度可选129m/ mi以上。

（4）主轴转速n（r/mi）主轴转速一般根据切削速度来选定。计算公式为：n= 1000/ d，式中d为刀具直径（mm）。数控机床的控制面板上一般配有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行倍率调整。

（5）进给速度F进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。

确定进给速度的原则：

一、当工件的质量要求能够保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100 - 200mm/ mi范围内选取。

第二、在刀断、加工深孔或用高速钢具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20- 50mm/ mi范围内选取。

第三、当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20- 5Omm/ min范围内选取。

在数控加工过程中，进给速度也可通过机床控制面板上的进给倍率修调开关进行人工调整，但是进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。

随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点。

在现代工业出产中，运用数控车床加工螺纹，能大大前进出产功率、保证螺纹加工精度，减轻操作工人的劳动强度。但在高职院校的数控车床实习训练教育中普遍存在如下现象：部分教师和绝大多数学生对螺纹加工感到扎手，特别是加工多头螺纹，更加莫衷一是。下面通过螺纹零件的实践加工分析，阐述多头螺纹的加工步骤和办法。

　　一、螺纹的底子特性

　　在机械制造中，螺纹联接被广泛运用，例如数控车床的主轴与卡盘的联合，方刀架上螺钉对刀具的稳固，丝杠螺母的传动等。它是在圆柱或圆锥外表上沿着螺旋线所构成的具有规定牙型的接连凸起和沟槽，有外螺纹和内螺纹两种。按照螺纹剖面形状的不同，主要有三角螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹和矩形螺纹四种。按照螺纹的线数不同，又可分为单线螺纹和多线螺纹。在各种机械中，螺纹零件的作用主要有以下几点：一是用于联接、紧固;二是用于传递动力，改动运动形式。三角螺纹常用于联接、稳固;梯形螺纹和矩形螺纹常用于传递动力，改动运动形式。由于用处不同，它们的技能要求和加工办法也不一样。

　　二、加工办法

　　螺纹的加工，跟着科学技能的开展，除选用一般机床加工外，常选用数控机床加工。这样既能减轻加工螺纹的加工难度又能前进作业功率，并且能保证螺纹加工质量。数控机床加工螺纹常用G32、G92和G76三条指令。其间指令G32用于加工单行程螺纹，编程任务重，程序复杂;而选用指令G92，可以结束简略螺纹切削循环，使程序修改大为简化，但要求工件坯料事前有必要通过粗加工。指令G76，克服了指令G92的缺点，可以将工件从坯料到制品螺纹一次性加工结束。且程序简捷，可节约编程时间。

　　在一般车床上进行多头螺纹车削一直是一个加工难点：当地一条螺纹车成之后，需求手动进给小刀架并用百分表校正，使刀尖沿轴向准确移动一个螺距再加工第二条螺纹;或许打开挂轮箱，调整齿轮啮合相位，再顺次加工其他各头螺纹。受一般车床丝杠螺距过失、挂轮箱传动过失、小拖板移动过失等多方面的影响，多头螺纹的导程和螺距难以到达很高的精度。并且，在整个加工进程中，不可避免地存在刀具磨损甚至打刀等问题，一旦换刀，新刀有必要准判定位在未结束的那条螺纹线上。这一切都要求操作者具有丰富的经历和高明的技能。可是，在批量出产中，单靠操作者的个人经历和技能是不能保证出产功率和产品质量的。在制造业现代化的今日，数控机床和数控系统的运用使许多一般机床和传统工艺难以操控的精度变得容易结束，并且出产功率和产品质量也得到了很大程度的保证。

　　三、实例分析

　　现以FANUC系统的GSK980T车床，加工螺纹M30×3/2-5g6g为例，阐明多头螺纹的数控加工进程：

　　工件要求：螺纹长度为25mm，两头倒角为2×45°、牙外表粗糙度为Ra3.2的螺纹。选用的材料是为45#圆钢坯料。

　　1.准备作业。通过对加工零件的分析，运用车工手册查找M30×3/2-5g6g的各项底子参数：该工件是导程为3mm纹且螺距为1.5(该参数是查表的重要根据)的双线螺;大径为30，公差带为6g，查得其标准上过失为-0.032、下过失为-0.268、公差有0.236，公差要求较松；中径为29.026，公差带为5 g，查得其标准上过失为-0.032、下过失为-0.150，公差为0.118，公差要求较紧;小径按照大径减去车削深度判定。螺纹的总背吃刀量ap与螺距的联系近经历公式ap≈0.65P，每次的背吃刀量按照初精加工及材料来判定。大径是车削螺纹毛坏外圆的编程根据，中径是螺纹标准检测的规范和调试螺纹程序的根据，小径是编制螺纹加工程序的根据。两头留有必定标准的车刀退刀槽。

　　2、正确挑选加工刀具。螺纹车刀的品种、材质较多，挑选时要根据被加工材料的品种合理选用，材料的商标要根据不同的加工阶段来判定。关于45#圆钢材质，宜选用YT15硬质合金车刀，该刀具材料既适合于粗加工也适合于精加工，通用性较强，对数控车床加工螺纹而言是比较适合的。别的，还需求考虑螺纹的形状过失与磨制的螺纹车刀的视点、对称度。车削45钢螺纹，刃倾角为10°，主后角为6°，副后角为4°，刀尖角为59°16’，左右刃为直线，而刀尖圆弧半径则由公式R=0.144P判定(其间P为螺距)，刀尖圆角半径很小在磨制时要特别仔细。

　　四、多头螺纹加工办法及程序设计

　　多头螺纹的编程办法和单头螺纹相似，选用改动切削螺纹初始位置或初始角来结束。假定毛坯已经按要求加工，螺纹车刀为T0303，选用如下两种办法来进行编程加工。

　　1.用G92指令来加工圆柱型多头螺纹。G92指令是简略螺纹切削循环指令，我们可以运用先加工一个单线螺纹，然后根据多头螺纹的结构特性，在Z轴方向上移过一个螺距，然后结束多头螺纹的加工。程序修改如图。(工件原点设在右端面中心)

　　2.用G33指令来加工圆柱型多头螺纹。用G33指令来编程时，除了考虑螺纹导程(F值)外，还要考虑螺纹的头数(P值)来阐明螺纹轴向的分度角。

　　式中：X、Z――决对标准编程的螺纹结束坐标(选用直径编程)。

　　U、W――增量标准编程的螺纹结束坐标(选用直径编程)

　　F――螺纹的导程

　　P――螺纹的头数

　　3.多头螺纹加工的操控要素。在运用程序加工多头中，要特别注意对以下问题的操控：(1)主轴转速S280的判定。由于数控车床加工螺纹是依托主轴编码器作业的，主轴编码器对不同导程的螺纹在加工时的主轴转速有一个极限识别要求，要用经历公式S 1200/P-80来判定(式中P为螺纹的导程)，S不能超过320r/min，故取S280 r/min。(2)外表粗糙度要求。螺纹加工的终一刀底子选用重复切削的办法，这样可以获得更润滑的牙外表，到达Ra3.2要求。(3)批量加工进程操控。对试件切削运转程序之前除正常要求对刀外，在FANUC数控系统中要设定刀具磨损值在0.3～0.6之间，地一次加工完后用螺纹千分尺进行精细测量并记载数据，将磨损值减少0.2，进行第2次主动加工，并将测量数据记载，今后将磨损补偿值的递减崎岖减少并查询它的减幅与中径的减幅的联系，重复进行，直至将中径标准调试到公差带的中心为止。在今后的批量加工中，标准的改动可以用螺纹环规抽检，并通过更改程序中的X数据，也可以通过调整刀具磨损值进行补偿。

高速车削TC4钛合金硬质合金刀片槽型对刀具磨损的影响

TC4钛合金具有比强度高、高温热强性和耐热功能高、抗腐蚀性好等尤秀功能，因而成为航空航天工业中应用前景极其宽广的资料。一起，因为化学活性大、变形系数小、热传导率低一级特色又使其成为一种典型的难加工资料。现在，硬质合金是切削TC4钛合金的首要刀具资料，且可转位硬质合金刀片的使用越来越广泛。在加工过程中，可转位刀片的槽型对切削过程有很大影响，国内外学者对刀片槽型对切削加工的影响进行了深入的研讨,波兰学者Grzesik对三维槽型刀具切削钢材的切屑折断机理进行了研讨,发现对触摸面的控制是影响切屑折断的一个重要因素。中山一雄以为:切屑受挤压而弯曲是因为断屑槽施加弯矩效果的结果，并以为断屑槽型的不同会导致断屑功能的不同。Worthington等人研讨了棱带宽度在切削过程中的断屑效果,并给出棱带的宽度范围,一起给出了切屑弯曲半径。方宁研讨了刀片槽型对断屑功能的影响,并应用多重线性办法,建立了两种预测新型刀片断屑功能的数学模型。

综上所述，现在对切削加工中槽型对切削影响的研讨首要集中在断屑方向。事实上，刀片的槽型对刀片本身的磨损也有很大影响，特别是高速切削TC4钛合金时刀具磨损很快，此刻，槽型对刀片磨损的影响就显得更为突出。本文选用山特维克可乐满CNMG120408刀片的SM和QM两种槽型进行研讨，通过实验来比照剖析不同切削速度下两种槽型刀片的磨损特色。

1 实验设备及条件

1.1 实验设备

实验选用的是沈阳地一机床厂出产的数控车床CAK6150(如图1)，其主轴蕞大转速为1800r/min。

刀片磨损的观测选用基恩士VHX-1000C型超景深三维显微体系(如图2)。

1.2 刀片的几许参数及槽型特征

实验选用刀片的商标为H13A，它是山特维克可乐满公司针对钛合金及耐热合金切削开发的一种新型细晶硬质合金刀具商标，具有良好的耐磨粒磨损性和韧性，适用于钛合金的车削加工。

刀片型号为CNMG120408，其安装后的刀具几许参数如表1。

实验选用了CNMG120408的两种槽型，即QM槽型和SM槽型刀片进行比照研讨。两种刀片槽型的结构特征如图3所示，它们的前角均为15°，QM槽型选用波涛形槽背，一起它具有较大的棱带宽度，宽深比较小。SM槽型的棱带宽度较小，根本可以忽略，因而刀刃比较尖利，槽型较陡峭，宽深比较大。

1.3 实验方案

TC4钛合金常用切削速度为40～50m/min,为深入研讨高速车削时刀片槽型对刀具磨损的影响规律，实验选择两种不同的切削速度进行比照剖析，其切削速度分别为：95m/min、139m/min。详细切削条件如表2所示。

2 实验结果及剖析

2.1 切削速度为95m/min时刀具磨损的形状

图4为切削速度95m/min时两种槽型刀片的磨损情况。在前刀面上，两种槽型刀片的磨损描摹首要是月牙洼磨损，QM槽型刀片磨损更为严峻，可观察到刀具资料因为高温发生了塑性变形。在后刀面上，因为钛合金的回弹较大，后刀面和工件的触摸应力增大，切削区的温度升高，因而刀具后刀面的磨损比切削其他资料时要相对严峻一些。由图4可知，两种槽型刀片中QM槽型刀片后刀面磨损比SM槽型刀片严峻得多，可以显着观察到刀具资料高温软化后工件资料中的硬质点在刀具上划擦发生的犁沟，一起可见因为高温使刀具资料发生塑性变形引起的粘结磨损。SM槽型刀片的后刀面磨损较轻，仅发生了较小的机械磨损,未见显着犁沟

图5为两种槽型刀片在切削速度95m/min时的磨损曲线，可以看出，在切削初始阶段QM槽型刀片磨损稍大，跟着切削的持续，SM槽型刀片有很长的一段正常磨损阶段，切削旅程到达1400m后，后刀面磨损量仍小于0.15mm。QM槽型刀片的正常磨损阶段要短得多，后刀面磨损量在切削旅程为1300m时到达0.25mm，此后刀具磨损加重，进入急剧磨损阶段，切削旅程到达1400m时后刀面磨损量已超越0.5mm。在切削速度为95m/min时SM槽型刀片的磨损显着小于QM槽型刀片，SM槽型刀片具有更好的切削功能。

2.2 切削速度为139m/min时刀具磨损的形状

图6为切削速度为139m/min时两种槽型刀片的磨损情况。两种槽型刀片在前刀面上的月牙洼磨损均较为严峻，且均可观察到高温引起的塑性变形。在后刀面上，两种槽型刀片均能显着观察到因为高温发生的粘结磨损和刀具资料高温软化后发生的犁沟磨损，且SM槽型刀片的后刀面磨损较重。

图7为两种槽型刀片在切削速度为139m/min时的磨损曲线，可以看出，在切削初始阶段，两种槽型刀片磨损大致相同，跟着切削的持续，两种槽型刀片的磨损均较快，首要原因是高速切削时刀具与工件触摸频率增大，刀尖的散热时刻缩短，导致切削区的温度急剧添加，刀具磨损速度加快。与切削速度为95m/min时不同，此刻QM槽型刀片磨损相对较小，切削旅程到达300m曾经刀具的磨损都比较平稳，为正常磨损阶段，而SM槽型刀片在切削旅程到达250m时就进入了急剧磨损阶段，正常磨损阶段较短。与切削速度为95m/min时相比，两种槽型刀片的磨损均敏捷得多。SM槽型刀片的后刀面磨损量到达0.3mm时，切削旅程不足450m，刀具使用寿命比切削速度为95m/min时大幅下降。QM槽型刀片的后刀面磨损量到达0.3mm时，切削旅程约为500m，刀具使用寿命不及切削速度为95m/min时的一半。在整个磨损过程中QM槽型刀片的磨损小于SM槽型刀片，此刻QM槽型刀片具有更好的切削功能。

2.3 两种切削速度下两种槽型刀片功能差异的剖析

比较图5和图7不难发现，两种槽型刀片在两种切削速度下的切削功能体现恰好相反。在相对较低的95m/min切削条件下，SM槽型要比QM槽型刀片的切削功能好，而在相对较高的139m/min切削条件下，结果相反，QM槽型刀片的磨损一向小于SM槽型刀片。

如图3所示，剖析SM槽型与QM槽型的区别可知，SM槽型刀片刃口尖利，刀尖体积较小，QM槽型刀片刃口粗钝，刀尖体积较大。在切削过程中切削区的温度是影响刀具磨损机理与速率的决定性因素，而切削区的温度又由切削时切削热的发生速率与散出速率一起决定。换言之，切削时单位时刻发生的热量经切屑、刀具、工件和周围介质散出后，留存在切削区内的热量决定了其切削温度，进而决定了刀具的磨损机理与速率。

选用95m/min的切削速度时，因为SM槽型刀片刃口尖利，切屑早年刀面流出更顺畅，摩擦热发生较少，切削区内刀尖处的温度相对较低，因而SM槽型刀片磨损较少。

当选用139m/min的切削速度时，高速切削条件下两种槽型刀片发生切削热的速率均远高于较低的95m/min速度时的切削加工，此刻切削区的散热条件对切削区温度的影响效果凸显出来。在干切削时切削热的传出途径除掉切屑和工件散热外，刀具散热是切削热传出的重要途径，特别是关于导热性不好的钛合金零件，其工件散热较慢，刀具散热就显得更为重要。此刻，SM槽型刀片虽然产热较少，但其散热条件相对更差，QM槽型刀片虽然产热较多，但其粗钝的刃口和较大的刀尖体积大大改善了散热条件，这样，在切削热的发生与散出这对对立中，QM槽型刀片胜出，QM槽型刀片在切削区内刀尖处的温度低于SM槽型。一起，此刻两种槽型刀片的切削温度都远高于95m/min时的切削温度，粘接磨损成为此刻刀具的首要磨损方式。QM槽形刀片刃口粗钝，更有利于抵抗工件资料的粘接，然后减小刀具的磨损。因而，在切削速度为139m/min时，QM槽形刀片体现出更好的切削功能。