高速切削刀具及接口技术 (1) - 副本

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1、高速切削刀具及接口技术（沈阳理工大学机械学院110159）【摘要】高速切削是切削加工的发展方向，已成为切削加工的主流。它是先进制造技术的重要共性关键技术。推广应用高速切削技术将大幅度提高生产效率和加工质量并降低成本。刀具是实现高速切削加工的关键，本文阐述了高速切削刀具材料的要求、高速切削加工刀具材料的未来，并分析了适应高速切削加工的刀具系统的接口技术。【关键词】高速切削刀具材料高速切削刀具技术接口技术High-speed cuttingtools andinterfacetechnologyWANGFengPeng(M

2、echanicalEngineering,Shenyang UniversityofTechnology110159)【Abstract】Thedevelopmentdirectionofhighspeedcuttingisthemachining,hasbecomethemainstreamofmachining.Itisanimportantcommonkeytechnologiesofadvancedmanufacturingtechnology.Applicationofhigh-speedcuttingtec

3、hnologywillgreatlyimprovethemachiningqualityandproductionefficiencyandreducecost.Toolisthekeytorealizehighspeedmachining,thispaperexpoundstherequirementsofhighspeedcuttingtoolmaterial,thefutureofthehigh-speedcuttingprocessingcuttingtoolmaterial,andanalyzestheada

4、pttotheinterfacetechnologyofhigh-speedcuttingprocessingcuttingtoolsystem.【Keywords】HighspeedcuttingtoolmaterialsHighspeedcuttingtooltechnologyInterfaceTechnology0前言高速切削理论由德国物理学家Carl.J.Salomon在上世纪三十年代初提出的。他通过大量的实验研究得出结论：在正常的切削速度范围内，切削速度如果提高，会导致切削温度上升，从而加剧了切削刀具的磨损

5、；然而，当切削速度提高到某一定值后，只要超过这个拐点，随着切削速度提高，切削温度就不会升高，反而会下降，因此只要切削速度足够高，就可以很好的解决切削温度过高而造成刀具磨损不利于切削的问题，获得良好的加工效益。 　　随着制造工业的发展，这一理论逐渐被重视，并吸引了众多研究目光，在此理论基础上逐渐形成了数控高速切削技术研究领域，数控高速切削加工技术在发达国家的研究相对较早，经历了理论基础研究、应用基础研究以及应用研究和发展应用，目前已经在一些领域进入实质应用阶段。 高速切削技术是在机床结构及材料、机床设计、制造技术、高速主

6、轴系统、快速进给系统、高性能CNC系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件和软件技术均得到充分发展基础之上综合而成的。因此，高速切削技术是一个复杂的系统工程，是一个随相关技术发展而不断发展的概念。 1高速切削刀具材料发展现状 1.1涂层刀具材料 涂层刀具是通过在刀具基体上涂覆金属化合物薄膜，以获得远高于基体的表面硬度和优良的切削性能。常用的刀具基体材料主要有高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷等；涂层既可以是单涂层、双涂层或多涂层，也可以是由几

7、种涂层材料复合而成的复合涂层。硬涂层刀具的涂层材料主要有氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)、氮化铝钛(TiAlN)、碳氮化铝钛(TiAlCN)等，其中TiAlN在高速切削中性能优异，其最高工作温度可达800℃。近年来相继开发的一些新型PVD硬涂层材料，如CBN、氮化碳(CNx)、Al2O3、氮化物(TiN/NbN，TiN/VN)等，在高温下具有良好的热稳定性，十分适合用于高速切削。金刚石膜涂层刀具主要适用于加工有色金属。软涂层刀具(如采用硫族化合物MoS2、WS2作为涂层材料的高速钢刀具)主要用于加工高强度铝合金、

8、钛合金或贵重金属材料。此外，最新开发的纳米涂层刀具材料在高速切削中也具有广阔的应用前景，如日本住友公司已开发出纳米TiN/AIN复合涂层铣刀片，涂层共达2000层，每层涂层厚度为2.5nm。 1.2金属陶瓷刀具材料金属陶瓷具有较高的室温硬度、高温硬度及良好的耐磨性。金属陶瓷材料主要包括高耐磨性TiC基硬质合金(TiC+Ni或Mo)