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【摘 要】本文論述高效切削刀具在数控加工中的重要性，高效切削刀具的材料及其应用优势，指出高效切削刀具在数控加工中应用需要注意的问题，为生产和实训教学研究提供参考。
【关键词】高效切削刀具 数控加工 可靠性
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2018）09B-0151-02
随着我国科技的飞速发展与进步，机械加工在不断引进先进设备与技术中得到了快速发展，尤其是在数控加工中高速切削刀具所发挥出的优势应用效果，使其得到了广泛而普遍的应用。但在加工过程中也遇到诸多问题，对此必须引起高度重视，并加以优化和改进，以提升数控加工的生产效率与加工精度。笔者在此就高效切削刀具在数控加工中的应用进行分析，希望能提供有益的参考。
一、高效切削刀具在数控加工中的重要性
目前，我国不断引进先进设备与加工技术。数控机床无论是在提升生产品种与批量的生产适应能力方面，还是在促进其生产效率与加工精度上，都体现出越来越优越的特征。在我国的机械加工与制造业中，刀具消耗堪称世界第一，但长期以来高效刀具都依赖国外进口，既未能使生产成本得到有效控制与降低，又难以满足当前我国重大生产装备的国际化发展要求。一般的数控机床的主轴转速高于普通机床的 1 至 2 倍，特殊用途的数控机床，转速高达每分钟数万转，这对切削刀具质量和性能要求很高。我们知道，在数控加工中，高效切削刀具是核心工具，需要具备高性能。近几年来，我国在国产高效切削刀具的研制与开发一直在持续进行，不仅在刀具材料、结构与性能的一体化协同技术上有所突破，而且在复杂型线高速钢刀具的高精密成形与切削超硬刀具刃口成形方面，也得到了创新发展。在数据模块化的应用下，比如金刚石涂层刀具的研制开发为我国的首架 C919 客机的顺利下线提供了可靠技术保障，并已批量应用于航天产品研制中，在有效替代进口刀具的同时，为重大装备研制技术安全提供了保障。另外，在生产中，我们要考虑成本问题，不同的转速与刀具配合，所产生的成本是不同，在这一方面，在选择刀具时，要特别注意。图 1 是机床主轴的加工速度与刀具应用所产生的成本示意图。
二、高效切削刀具材料及其应用优势
首先，超硬材料。金刚石是被广泛应用于高强度与高硬度的材料切削，其中，超硬材料是指与金刚石相比具有更高硬度的材料。当前在超硬材料的使用方面，主要以金刚石与立方氮化硼为主，立方氮化硼是一种人工合成材料，还未在自然界中发现，而更多超硬材料尚处于研制开发中。数控切削刀具在表面改性涂层材料的应用下，可延缓其使用寿命，增强其高硬度切削速度，使加工精度得到有效保障。其次，硬质合金材料。这种材料在使用中具有硬度高、耐磨、耐热、耐腐蚀等优势特征，在 500℃～1000℃ 的高温下也能保持较强硬度。添加多种微量元素后，在达到一定工艺技术要求的前提下，可提高其切削性能，比如，添加一定量的铬可以提升硬质合金的抗腐蚀性。最后，冶金高速钢材料。这是加入了铬、钨、钒等合金元素而构成的一种高合金钢，它不仅具有较为综合的应用性能，而且具有当下最强的使用韧性与强度。在不断优化与改进热压工艺的基础上，添加微量元素制成拉刀、铣刀等刀具，可在摩托车、轿车、汽轮机和航空等行业进行推广使用，加工具有高硬度与高强度的铸铁合金工件。
从当前的机械加工发展形势来看，不仅要求机床的运转越来越快，而且要求高精度与高效度。这就要求数控加工无论在技术上，还是在工程材料方面都要创新发展与进步。伴随着我国科学技术的不断快速发展，对工程所用的材料提出了更加高的要求，各类高强度、高韧性、耐腐蚀及耐高温性的工程材料被普遍应用。有了这合适的刀具后，在机械生产中，还要会合理选用刀具，否则再好的刀具也无法体现它的作用。例如，材料是硬质合金的刀具，其本身具有非常好的断裂韧性及超强的抗拉强度，但是因为其硬度非常低，且高温的稳定性较差，所以最好不要直接用来进行高速硬切削。但是如果用细晶粒及超细晶粒进行优化以后，那么就可获得良好的加工能力，能够让打磨加工的操作变得更加理想。
三、高效切削刀具在数控加工中应用需要注意的问题
（一）切屑的形成
高速切削刀在实际应用当中，因为所用的工件材料不同，所以会使切削的条件也有所不同，从而形成的切屑形状也各有不同，最常见的形状有带状、粒状和节状。这些切屑形成的过程中，长形的切屑会不同程度地对所生产的工件造成破坏，从而会对全过程的生产产生影响，更为严重的是，还会不同程度地使操作工受到伤害。对于这种类型的问题，就需要在具体的操作时，对刀具的切削力度进行深入了解。在实际操作过程中，如果失去对切削力的有效控制，那么不仅会使刀具造成损坏，而且还会使机床产生很大的震动。
（二）刀具的磨损
高速切削刀具结构有刀片，以及刀杆、刀柄等一些细小的附件。检测刀具存不存在磨损，可参照刀具切出的工件毛边、粗糙度及尺寸来进行具体判断。造成刀具磨损的原因非常多，比如，在实施切削的时候，刀具会有热量产生，使刀具的温度升高，造成刀具的性能发生不同程度的改变，使刀具产生磨损。在数控加工中，刀具磨损会直接影响所加工产品的质量，因此需要在实际操作中根据相关参数来进行操作，以便对刀具的磨损情况进行合理控制。
（三）增强切削刀具的可靠性
高速切削刀具在数控加工中的具体应用，必须要思考其可靠性。需要有关单位对切削的工艺进行不断创新，尽量采用较先进的质量佳的刀具。必要的时候，加大刀具的资金投入，以获得更好的刀具，并以此提升加工的效率和加工的质量。也就是说，提高高速切削刀具的可靠性，提高单位刀具的生产量与生产持续时间，可降低生产成本，增强企业的竞争力，节约资源，提高生产力。就具体的条件和定时间内完成一定额定的工作而言，可参照公式 R（t）+F（t）=1 来测定产品的可靠度。公式中的 R（t）表示的是刀具达到指定可靠度 r 时的耐用性，F（t）表示的是多齿刀具的可靠度。除此之外，还可参照刀具的使用情况。通常情况下，高速的驱动器的加速度为 0.4 m/s2 到 l0 m/s2，转速为 10000 r/min 到 50000 r/min。在加工中需要精准地把控好冷却系统，控制好刀柄和主轴间的轴向距离（一般情况下，不可超过 0.0002 英寸）。总而言之，为了充分提升刀具的安全性，还需对材料其各方面的性能进行充分考虑。
（四）确保数据模块的合理性
在数控加工当中，高速切削刀具有其特有的优势。其中刀架模块组是由立轴式的转塔和转位式的刀架等刀架模块组成，不同的刀架模块，其性能、用途和结构都有所不同。程序控制模块属于相对独立的一种模块，其可以有效地提升数控机床的自动化水平和产品的使用期限。传输数控数据时，必须要对最小的不平衡量和径向偏差及精度等因素进行考虑。只有保证各因素的安全，才能控制好刀具，减少磨损。
综上所述，在数控加工中高效切削刀具不仅具有独特的应用优势，而且能在快速的切削技术转换中取得好的切削效果，提高切削速度，保证工作效率，并切实提升切削精度。在数控加工中，高效切削刀具发挥了重要作用。它既解决了刀具材料使用的实际问题，又促进了机械制造生产效率与生产质量的提升，因此在生产和实训教学研究中要充分考虑高效切削刀具的选择与加工的属性。
【参考文献】
[1]李海豹，刘泽林，战中学.数控加工中心刀具和切削用量的选择探讨[J].中国高新技术企业，2016（1）
[2]胡长征.高速切削刀具在数控加工中的应用[J].科技创新导报，2012（7）
[3]裴计达，乔 宇.数控切削中刀具的选择与应用分析[J].华东科技，2013（2）
【关键词】高效切削刀具 数控加工 可靠性
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2018）09B-0151-02
随着我国科技的飞速发展与进步，机械加工在不断引进先进设备与技术中得到了快速发展，尤其是在数控加工中高速切削刀具所发挥出的优势应用效果，使其得到了广泛而普遍的应用。但在加工过程中也遇到诸多问题，对此必须引起高度重视，并加以优化和改进，以提升数控加工的生产效率与加工精度。笔者在此就高效切削刀具在数控加工中的应用进行分析，希望能提供有益的参考。
一、高效切削刀具在数控加工中的重要性
目前，我国不断引进先进设备与加工技术。数控机床无论是在提升生产品种与批量的生产适应能力方面，还是在促进其生产效率与加工精度上，都体现出越来越优越的特征。在我国的机械加工与制造业中，刀具消耗堪称世界第一，但长期以来高效刀具都依赖国外进口，既未能使生产成本得到有效控制与降低，又难以满足当前我国重大生产装备的国际化发展要求。一般的数控机床的主轴转速高于普通机床的 1 至 2 倍，特殊用途的数控机床，转速高达每分钟数万转，这对切削刀具质量和性能要求很高。我们知道，在数控加工中，高效切削刀具是核心工具，需要具备高性能。近几年来，我国在国产高效切削刀具的研制与开发一直在持续进行，不仅在刀具材料、结构与性能的一体化协同技术上有所突破，而且在复杂型线高速钢刀具的高精密成形与切削超硬刀具刃口成形方面，也得到了创新发展。在数据模块化的应用下，比如金刚石涂层刀具的研制开发为我国的首架 C919 客机的顺利下线提供了可靠技术保障，并已批量应用于航天产品研制中，在有效替代进口刀具的同时，为重大装备研制技术安全提供了保障。另外，在生产中，我们要考虑成本问题，不同的转速与刀具配合，所产生的成本是不同，在这一方面，在选择刀具时，要特别注意。图 1 是机床主轴的加工速度与刀具应用所产生的成本示意图。
二、高效切削刀具材料及其应用优势
首先，超硬材料。金刚石是被广泛应用于高强度与高硬度的材料切削，其中，超硬材料是指与金刚石相比具有更高硬度的材料。当前在超硬材料的使用方面，主要以金刚石与立方氮化硼为主，立方氮化硼是一种人工合成材料，还未在自然界中发现，而更多超硬材料尚处于研制开发中。数控切削刀具在表面改性涂层材料的应用下，可延缓其使用寿命，增强其高硬度切削速度，使加工精度得到有效保障。其次，硬质合金材料。这种材料在使用中具有硬度高、耐磨、耐热、耐腐蚀等优势特征，在 500℃～1000℃ 的高温下也能保持较强硬度。添加多种微量元素后，在达到一定工艺技术要求的前提下，可提高其切削性能，比如，添加一定量的铬可以提升硬质合金的抗腐蚀性。最后，冶金高速钢材料。这是加入了铬、钨、钒等合金元素而构成的一种高合金钢，它不仅具有较为综合的应用性能，而且具有当下最强的使用韧性与强度。在不断优化与改进热压工艺的基础上，添加微量元素制成拉刀、铣刀等刀具，可在摩托车、轿车、汽轮机和航空等行业进行推广使用，加工具有高硬度与高强度的铸铁合金工件。
从当前的机械加工发展形势来看，不仅要求机床的运转越来越快，而且要求高精度与高效度。这就要求数控加工无论在技术上，还是在工程材料方面都要创新发展与进步。伴随着我国科学技术的不断快速发展，对工程所用的材料提出了更加高的要求，各类高强度、高韧性、耐腐蚀及耐高温性的工程材料被普遍应用。有了这合适的刀具后，在机械生产中，还要会合理选用刀具，否则再好的刀具也无法体现它的作用。例如，材料是硬质合金的刀具，其本身具有非常好的断裂韧性及超强的抗拉强度，但是因为其硬度非常低，且高温的稳定性较差，所以最好不要直接用来进行高速硬切削。但是如果用细晶粒及超细晶粒进行优化以后，那么就可获得良好的加工能力，能够让打磨加工的操作变得更加理想。
三、高效切削刀具在数控加工中应用需要注意的问题
（一）切屑的形成
高速切削刀在实际应用当中，因为所用的工件材料不同，所以会使切削的条件也有所不同，从而形成的切屑形状也各有不同，最常见的形状有带状、粒状和节状。这些切屑形成的过程中，长形的切屑会不同程度地对所生产的工件造成破坏，从而会对全过程的生产产生影响，更为严重的是，还会不同程度地使操作工受到伤害。对于这种类型的问题，就需要在具体的操作时，对刀具的切削力度进行深入了解。在实际操作过程中，如果失去对切削力的有效控制，那么不仅会使刀具造成损坏，而且还会使机床产生很大的震动。
（二）刀具的磨损
高速切削刀具结构有刀片，以及刀杆、刀柄等一些细小的附件。检测刀具存不存在磨损，可参照刀具切出的工件毛边、粗糙度及尺寸来进行具体判断。造成刀具磨损的原因非常多，比如，在实施切削的时候，刀具会有热量产生，使刀具的温度升高，造成刀具的性能发生不同程度的改变，使刀具产生磨损。在数控加工中，刀具磨损会直接影响所加工产品的质量，因此需要在实际操作中根据相关参数来进行操作，以便对刀具的磨损情况进行合理控制。
（三）增强切削刀具的可靠性
高速切削刀具在数控加工中的具体应用，必须要思考其可靠性。需要有关单位对切削的工艺进行不断创新，尽量采用较先进的质量佳的刀具。必要的时候，加大刀具的资金投入，以获得更好的刀具，并以此提升加工的效率和加工的质量。也就是说，提高高速切削刀具的可靠性，提高单位刀具的生产量与生产持续时间，可降低生产成本，增强企业的竞争力，节约资源，提高生产力。就具体的条件和定时间内完成一定额定的工作而言，可参照公式 R（t）+F（t）=1 来测定产品的可靠度。公式中的 R（t）表示的是刀具达到指定可靠度 r 时的耐用性，F（t）表示的是多齿刀具的可靠度。除此之外，还可参照刀具的使用情况。通常情况下，高速的驱动器的加速度为 0.4 m/s2 到 l0 m/s2，转速为 10000 r/min 到 50000 r/min。在加工中需要精准地把控好冷却系统，控制好刀柄和主轴间的轴向距离（一般情况下，不可超过 0.0002 英寸）。总而言之，为了充分提升刀具的安全性，还需对材料其各方面的性能进行充分考虑。
（四）确保数据模块的合理性
在数控加工当中，高速切削刀具有其特有的优势。其中刀架模块组是由立轴式的转塔和转位式的刀架等刀架模块组成，不同的刀架模块，其性能、用途和结构都有所不同。程序控制模块属于相对独立的一种模块，其可以有效地提升数控机床的自动化水平和产品的使用期限。传输数控数据时，必须要对最小的不平衡量和径向偏差及精度等因素进行考虑。只有保证各因素的安全，才能控制好刀具，减少磨损。
综上所述，在数控加工中高效切削刀具不仅具有独特的应用优势，而且能在快速的切削技术转换中取得好的切削效果，提高切削速度，保证工作效率，并切实提升切削精度。在数控加工中，高效切削刀具发挥了重要作用。它既解决了刀具材料使用的实际问题，又促进了机械制造生产效率与生产质量的提升，因此在生产和实训教学研究中要充分考虑高效切削刀具的选择与加工的属性。
【参考文献】
[1]李海豹，刘泽林，战中学.数控加工中心刀具和切削用量的选择探讨[J].中国高新技术企业，2016（1）
[2]胡长征.高速切削刀具在数控加工中的应用[J].科技创新导报，2012（7）
[3]裴计达，乔 宇.数控切削中刀具的选择与应用分析[J].华东科技，2013（2）