漫谈数控之刀

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1、谈谈我对数控铣床的兴趣所在谈到我与铣床的第一次接触，记得是在大二上学期的精工实习。那时我们一共学了钳工、车工、铣工三个工种，感觉钳工很无聊、车工很方便，铣工倒真的成了洗工。当时的感觉太肤浅了，以为车工太方便了，完全可以兼并那坑了我们磨了三天铁的钳工和擦了半天、天知道是怎么动的铣机器。（本段大部分摘抄自学生2010.12.10的日记）此后我们似乎一直和铣床没有交集。直到了大三下学期的机械创新设计大赛，那还得从一个貌似钻头的东西说起。加工中心里的那台钻孔机实在是我们各支参赛队伍的抢手货，每天钻头都要换上换下上百次。就在一次我们找不到所需口径的钻头焦头烂额时，我们来到彭总工的办公室左顾右盼，突然发现

2、一个很像钻头却是银白色的东西（因为加工中心的钻头几乎都是黑色的），一看口径，正好。也不管那么多了，赶紧伸手拿了就跑，结果被等在钻头旁的杨学长和旁面没有当过洗工的一专业的同学们狠狠地冷嘲热讽了一顿。那时对铣床的印象稍微有了点改观，觉得它可能就是加工精度高一点的钻孔机吧。（本段大部分摘抄自学生2012.3.28的日记）当然机械创新设计大赛不会让我们错过真正见识铣床威力的机会。那也是在我们制作洗衣机的后半程了。我们最关键的技术：换挡，需要一个双位置固定的槽，相当需要精度。就在我们以为很简单，摩拳擦掌准备拿着尺子找钻头上时（幸亏我们那时候挨骂都挨聪明了，尽管手里拿着尺子，谁也没主动请缨），杨学长却找来

3、了彭总工等好几个精通加工的老师研讨商议，制定了一个用铣床加工它的方案。正如学生在第一次作业所说的，技如人，器也要如人啊！即使是高手出马，铣床加工当然也不可能一帆风顺。原因很简单：刀不如人。铣床用刀的锋利程度往往决定了作品的加工精度。作为一名测控仪器专业的学生，真的对那把老刀无语了，厂家质检员是怎么让它出厂的？（当时纯属知识面狭隘）真感觉还不如钻孔加锉刀呢。几个老师一咬牙，终于决定动用那把缩在铁皮柜里最好的铣床用刀了，可恶的是钥匙他们还没有。最后几个老师左转右传的打电话联系，学生请了一下午的假才好不容易把钥匙借了回来。可惜的是我们没能亲眼看见铣床加工过程，但一看加工的老师都“替我们”挂彩了，就知

4、道那绝对是够艰辛的了。（上面两段大部分摘抄自学生2012.4.16的日记）现在便谈到了本文的主题了。依然是围绕检测与仪器而谈的。先从仪器角度，从那时起学生便养成了个坏习惯：一想起铣床第一关心的仪器便是刀了。便查阅了以下资料。资料来源是2012.4.24的日记，上面写了学生无意间看见了的那把好不容易借来的“宝刀”生产厂家，当天便登陆了它的网站，当时就把它网站上贴的一个有关刀具的word下载了下来作为日记的附件。一刀具磨损的形态及其原因切削金属时，刀具一方面切下切屑，另一方面刀具本身也要发生损坏。刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。前者是连续的逐渐磨损；后者包括脆性破损(如崩刃、碎断、剥落、裂纹破

5、损等)和塑性破损两种。刀具磨损后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并导致切削力加大、切削温度升高，甚至产生振动，不能继续正常切削。因此，刀具磨损直接影响加工效率、质量和成本。刀具磨损的形式有以下几种：1.前刀面磨损2.后刀面磨损3.边界磨损从对温度的依赖程度来看，刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化学磨损。机械磨损是由工件材料中硬质点的刻划作用引起的，热、化学磨损则是由粘结(刀具与工件材料接触到原子间距离时产生的结合现象)、扩散(刀具与工件两摩擦面的化学元素互相向对方、腐蚀等)引起的。二刀具磨损过程、磨钝标准及刀具寿命随着切削时间的延长，刀具磨损增加。根据切削实验，可得图示的刀具正常磨

6、损过程的典型磨损曲线。该图分别以切削时间和后刀面磨损量VB(或前刀面月牙洼磨损深度KT)为横坐标与纵坐标。从图可知，刀具磨损过程可分为三个阶段：1.初期磨损阶段2.正常磨损阶段3.急剧磨损阶段刀具磨损到一定限度就不能继续使用。这个磨损限度称为磨钝标准。一把新刀(或重新刃磨过的刀具)从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具寿命。三刀具的破损刀具破损和刀具磨损一样，也是刀具失效的一种形式。刀具在一定的切削条件下使用时，如果它经受不住强大的应力(切削力或热应力)，就可能发生突然损坏，使刀具提前失去切削能力，这种情况就称为刀具破损。破损是相对于磨损而言的。从某种意义上讲，破损可认为是一

7、种非正常的磨损。刀具的破损有早期和后期(加工到一定的时间后的破损)两种。刀具破损的形式分脆性破损和塑性破损两种。硬质合金和陶瓷刀具在切削时，在机械和热冲击作用下，经常发生脆性破损。脆性破损又分为：1.崩刀2.碎断3.剥落裂纹破损。四刀具的状态监控如前所述，刀具损坏的形式主要是磨损和破损。在现代化的生产系统(如FMS、CIMS等)中，当刀具发生非正常的磨损或破损时，如不能及时发现并采取措施，将导致工