切削加工中刀具磨損是最基本的問題。理解刀具磨損的情況和原因，可以幫助刀具制造商以及用戶延長數(shù)控刀具壽命?，F(xiàn)在的數(shù)控刀具都會采用涂層技術(shù)(包括采用新的合金元素)，這進一步有效的延長了刀具的使用壽命，同時可以顯著提高生產(chǎn)率。
一、磨損與刀具壽命
刀具磨損通常包括以下幾種類型：①后刀面磨損;②刻劃磨損;③月牙洼磨損;④切削刃磨鈍;⑤切削刃崩刃;⑥切削刃裂紋;⑦災(zāi)難性失效。
二、改變刀具基體
通過在1-5μm范圍內(nèi)改變碳化鎢的粒度，刀具制造商可以改變硬質(zhì)合金刀具的基體性能?；w材料的粒度對于切削性能和刀具壽命起著重要作用。粒度越小，刀具的耐磨性越好。反之，粒度越大，刀具的強韌性越好。細顆?；w主要用于加工航空牌號材料(如鈦合金、Inconel合金和其他高溫合金)的刀片。
此外，將硬質(zhì)合金刀具材料的鈷含量提高6%-12%，可以獲得更好的韌性。因此，可以通過調(diào)整鈷含量來滿足特定切削加工的要求，無論這種要求是韌性還是耐磨性。
刀具基體的性能還可以通過在接近外表面處形成富鈷層，或者通過在硬質(zhì)合金材料中有選擇性地添加其他合金元素(如鈦、鉭、釩、鈮等)而獲得增強。富鈷層可以顯著提高切削刃強度，從而提高粗加工和斷續(xù)切削刀具的性能。
此外，在選擇與工件材料和加工方式相匹配的刀具基體時，還表現(xiàn)考慮另外5種基體特性——斷裂韌性、橫向斷裂強度、抗壓強度、硬度和耐熱沖擊性能。例如，如果硬質(zhì)合金刀具出現(xiàn)沿切削刃崩刃的現(xiàn)象，就應(yīng)該選用具有較高斷裂韌性的基體材料。而在刀具出現(xiàn)切削刃直接失效或破損的情況下，可能采用的解決方案是選用具有較高橫向斷裂強度或較高抗壓強度的基體材料。對于切削溫度較高的加工場合(如干式切削)，通常應(yīng)該首選硬度較高的刀具材料。在可以觀察到刀具產(chǎn)生熱裂紋的加工場合(在銑削加工中最常見)，建議選用耐熱沖擊性能較好的刀具材料。對刀具基體材料的優(yōu)化改進可以提高刀具的切削性能。
三、正確的選擇涂層
涂層也有助于提高刀具的切削性能：
①氮化鈦(TiN)涂層：這是一種通用型PVD和CVD涂層，可以提高刀具的硬度和氧化溫度。
?、谔嫉?TiCN)涂層：通過在TiN中添加碳元素，提高了涂層的硬度和表面光潔度。
③氮鋁鈦(TiAlN)和氮鈦鋁(AlTiN)涂層：氧化鋁(Al2O3)層與這些涂層的復合應(yīng)用可以提高高溫切削加工的刀具壽命。氧化鋁涂層尤其適合干式切削和近干切削。AlTiN涂層的鋁含量較高，與鈦含量較高的TiAlN涂層相比，具有更高的表面硬度。AlTiN涂層通常用于高速切削加工。
④氮化鉻(CrN)涂層：這種涂層具有較好的抗粘結(jié)性能，是對抗積屑瘤的首選解決方案。
?、萁饎偸繉樱航饎偸繉涌梢燥@著提高加工非鐵族材料刀具的切削性能，非常適合加工石墨、金屬基復合材料、高硅鋁合金和其他高磨蝕性材料。但金剛石涂層不適合加工鋼件，因為它與鋼的化學反應(yīng)會破壞涂層與基體的粘附性能。
近期，PVD涂層刀具的市場份額有所擴大，其價格也與CVD涂層刀具不相上下。CVD涂層的厚度通常為5-15μm，而PVD涂層的厚度約為2-6μm。在涂覆到刀具基體上時，CVD涂層會產(chǎn)生不受歡迎的拉應(yīng)力;而PVD涂層則有助于對基體形成有益的壓應(yīng)力。較厚的CVD涂層通常會顯著降低刀具切削刃的強度。因此，CVD涂層不能用于要求切削刃非常鋒利的刀具。
四、切削刃的應(yīng)對
在許多情況下，刀片切削刃的制備(或稱刃口鈍化)已成為決定加工成敗的分水嶺。鈍化工藝參數(shù)需根據(jù)特定的加工要求而定。例如，用于高速精加工鋼件的刀片對刃口鈍化的要求就與用于粗加工的刀片有所不同。刃口鈍化可應(yīng)用于加工幾乎任何類型碳鋼或合金鋼的刀片，而在加工不銹鋼和特殊合金材料的刀片上，其應(yīng)用則有一定限制。鈍化量可以小至0.007mm，也可以大到0.05mm。為了在條件惡劣的加工中起到增強切削刃的作用，還可以通過刃口鈍化形成微小的T型棱帶。
一般來說，用于連續(xù)車削加工以及銑削大部分鋼和鑄鐵的刀片需要進行較大程度的刃口鈍化。鈍化量取決于硬質(zhì)合金牌號和涂層類型(CVD或PCD涂層)。對于重度斷續(xù)切削加工刀片，對刃口進行重度鈍化或加工出T型棱帶已成為一種先決條件。根據(jù)不同的涂層類型，鈍化量可接近0.05mm。與此相反，由于加工不銹鋼和高溫合金的刀片容易形成積屑瘤，因此要求切削刃保持鋒利，只能進行輕微鈍化(可小至0.01mm)，甚至還可以定制更小的鈍化量。同樣，加工鋁合金的刀片也要求具有鋒利的切削刃。另外，螺旋切削刃能承受更大的切削負荷，獲得更高的金屬去除率，同時還能減小應(yīng)力。由于作用于刀具的切削壓力和切削熱降低，因此螺旋切削刃的另一個優(yōu)勢是可以延長刀具壽命。了解刀具磨損的機理，并采用新技術(shù)與之抗衡，可以提高刀具壽命和加工效率。
