機床業刀具、干切削的相關技術

強化切削刃，減輕載荷

據悉，盡管自從推出后它們的物理性能提高以及應用領域的發展，由金屬陶瓷、陶瓷、CBN、PCD做成的刀具仍然比硬質合金更脆并且不能承受同樣大的應力。因此，由它們做成的刀具需設計成能增強支撐和釋放應力。

一個設計這種刀具的重要部分是切削刃的磨削，它使得切削力偏離刀片刃口改變方向到它的基體。三個這樣的刃口修磨是恰當的：負倒棱、珩磨、珩磨的負倒棱。負倒棱象切削刃的一個倒角狀的平面，它取代薄弱鋒利的刀尖。這里刀具設計人員的目標是發現使保證切削刃足夠的強度和壽命的最小帶寬和角度，因為寬度和角度增大后刀片得到強化但也增加了切削力。

珩磨用于鈍化鋒利的切削刃。雖然它們不提供像負倒棱相同的抗微崩保護作用，但珩磨對由先進材料制作的小切深小進給以保持最小切削力的精加工刀片很有效。珩磨也能強化前、后刀面相交處負倒棱的作用。當用陶瓷粗車鋼件發生微崩時，珩磨能釋放該處的應力、強化刀片而不要加寬負倒棱。

除了指定針對某個加工的最佳刃口修磨，刀具設計人員也必須優化切削角度并能排屑。通過加大后角降低切削力讓刀具上的應力減少并降低切削區的溫度。正前角的數值盡可能大，靠更好的剪切作用也減少切削力并加寬卷屑槽空間靠加大排出路徑幫助切屑排出，特別是在鉆削和螺紋加工時。

保持低的切向切削力的另一種方法是高速切削。在很高主軸轉速下的高進給率降低而不是增加對工件的沖擊多達75%到90%，這取決于刀具和加工參數。更進一步，干加工改善切削過程的熱穩定性；銑刀比五年前至少有更準確的大小；而且現代銑削和車削機床變得剛性越好足以消除過度的振動。所有這些發展都支持使用脆但更硬更耐磨的刀具材料。

使用一種能承受高溫的刀具的好處之一是切屑形成十分有效。舉例來講，加工鑄鐵時熱量增加切削區材料的塑性并降低它的屈服強度。其結果是金屬切除率比傳統粗加工增加3倍。因為進給率高，刀具剪切切屑快以致大部分熱留在切屑里而沒有時間流向工件并引起扭曲。盡管切削溫度很高，但工件的熱穩定性更好而且要比在傳統金屬切除率條件下更精確。

低沖擊的精加工也使工件、夾具和機床以及在高線速度下以每轉更低的進給使用安裝小刀片低密度材料的刀盤的靜態變形達到最小。因為支撐工件只需很低的夾緊力，所以夾具能做得簡單，不需要一個加強筋、工件支撐和夾緊元件的復雜系統。結果是機床對箱體零件的各個面進刀更多。

是不是機床喜歡干加工

指定和裝備合適的機床也是這個戰略的一個重要部分。由于速度通常很快、材料通常很硬、切削溫度很高，所以機床一定要剛性好功率大。因此，對加工中心講使用者應該努力縮短刀具懸伸并除了看速度和功率顯示外還要判斷主軸內在剛性。

在車床上切削接近成型的和淬硬的零件，解決了切削力問題后刀塔能靠機床剛性實現很長的切削行程。一臺設計良好的機床將解決那些沿著短的直接通路的力并且包含盡可能少的移動和支撐刀具的機床零件。在權衡精度和柔性后，你也許認為直接裝在橫刀架的刀具組能消除回轉分度機構。這種設計使刀具懸伸短，平衡作用到導軌上的切削力并使支撐面最小化。

對精度來說熱穩定性也是關鍵的。所以一些機床制造商用軟件補償熱膨脹的辦法改進他們的加工中心的機械部分性能。然而，控制溫度變化將開始有效地外排熱切屑來消除工作系統內部的重要熱源。好的機床設計將沒有積聚切屑的腔和托盤而是有不靠切削液幫助就能排出干切屑螺旋推運器和切屑運送裝置。如果流體的協助是必需的話，考慮使用空氣替代流體。

為了保護滾珠絲杠、導軌和操作工吸入空氣里的灰塵，伸縮蓋、罩、密封和吸塵器也是需要的。從濕式加工轉變到干切削的機床設計是可行的，買一臺干加工的機床總體來講費用較低、問題更少。它的吸塵器和壓縮空氣輸送系統也比相對應濕式加工需要的油霧收集器和冷卻泵便宜。運行成本也由于干加工消除冷卻液管理和處理費用而垂直下降。更進一步，干加工使你從現在和將來的切削液使用責任規章制度解放出來。