刀具壽命隨著零部件制造商不斷提高生產(chǎn)率，客戶通常每年都會提出降低加工完成的零部件價格的要求，這就對零部件制造商的利潤率提出了挑戰(zhàn)。為了自己的生存和發(fā)展，零部件制造商必須不遺余力地降低生產(chǎn)成本，改進(jìn)的途徑包括：提高員工勞動生產(chǎn)率、延長刀具壽命、改善耗材管理、降低能源消耗等。＊初的突破源于對攻絲和螺紋質(zhì)量的研究。通過在顯微鏡下對絲錐切削刃進(jìn)行放大檢查，發(fā)現(xiàn)其上粘附有一些微小顆粒。分析結(jié)論是，這些金屬顆粒來自于鋁合金工件材料，盡管它們非常細(xì)小，但仍然會阻礙絲錐有效地切削螺紋。事實(shí)證明，通過提高冷卻液壓力來去除這些金屬顆粒的設(shè)想并不正確。隨后，提出了采用機(jī)械操作方式——用帶有尼龍刷毛的刷子清刷絲錐的方案，而且在每一次攻絲循環(huán)時都必須進(jìn)行這種操作。為了避免在加工中心上清刷絲錐造成攻絲循環(huán)中斷而耗費(fèi)時間，他們將尼龍刷安裝在夾具上，并通過加工編程，使在每次攻絲循環(huán)開始之前，絲錐都緊靠著固定的尼龍刷對切削刃進(jìn)行一次清刷。其結(jié)果是，操作工人反映，對加工后螺紋工件的檢測結(jié)果表明，螺紋質(zhì)量明顯提高，螺紋表面清潔，無缺陷和微小毛刺。甚至在超過了規(guī)定刀具壽命(為便于管理刀具庫存，針對所用每種刀具確定的使用壽命)之后，螺紋質(zhì)量仍能保持合格。通過在每次加工循環(huán)開始時或結(jié)束后清刷切削刃，可使刀具壽命提高2-4倍不等。對可轉(zhuǎn)位陶瓷銑刀片也進(jìn)行了超過6個月的試驗(yàn)。清刷刀具切削刃的優(yōu)勢包括提高零件質(zhì)量、延長刀具壽命、減少刀具庫存，以及因降低了換刀頻率而增加機(jī)床的加工時間。為了進(jìn)一步延長刀具壽命，技術(shù)人員也嘗試過用含有磨料(如氧化鋁或碳化硅磨料)的刷子來清刷切削刃，不過該方法并不成功，在所有情況下，刀具壽命反而有所降低。

金屬加工過程中，刀具監(jiān)控的狀態(tài)對于生產(chǎn)效率和表面加工質(zhì)量有重要影響，對刀具進(jìn)行磨損檢測具有一定的必要性。在傳統(tǒng)行業(yè)中，操作人員一般會通過切屑的顏色變化、振動聲音的變化、加工時間和加工工件的數(shù)量等來判斷刀具的磨損狀態(tài)及破損情況。人工判斷受經(jīng)驗(yàn)等因素影響較大，判斷準(zhǔn)確性不高，會出現(xiàn)以下情況:(1)會造成刀具磨損量尚未超過規(guī)定的磨損標(biāo)準(zhǔn)就被更換，使刀具沒有被充分利用，造成嚴(yán)重浪費(fèi)而使產(chǎn)品成本升高;(2)會造成刀具已嚴(yán)重磨損或破損而不能及時被更換，這不僅影響工件表面加工的質(zhì)量和尺寸精度，還有可能造成人員傷亡事故的發(fā)生。由此可見，在機(jī)加工過程中，對刀具磨損狀態(tài)進(jìn)行檢測是至關(guān)重要的?！?、我國刀具磨損檢測系統(tǒng)的發(fā)展歷史刀具磨損狀態(tài)檢測系統(tǒng)是指在生產(chǎn)加工過程中，通過某種傳感器，將刀具磨損變化量轉(zhuǎn)換成該傳感器的信號變化量。然后，采集傳感器的輸出信號并進(jìn)行分析和處理，從而得到刀具的當(dāng)前磨損狀態(tài)，以便進(jìn)一步預(yù)測刀具未來時刻的可能磨損量。系統(tǒng)的具體模塊是:研究對象、加工條件、信號采集、特征提取、狀態(tài)識別。迄今為止，由于切削過程的多樣性、復(fù)雜性和隨機(jī)性，我國現(xiàn)有的刀具檢測系統(tǒng)不具有通用性。刀具狀態(tài)自動監(jiān)控仍是一項(xiàng)尚未完善解決，是迫切需要進(jìn)一步研究和探索的科研課題。迄今為止，由于切削過程的多樣性、復(fù)雜性和隨機(jī)性，我國現(xiàn)有的刀具檢測系統(tǒng)不具有通用性。刀具狀態(tài)自動監(jiān)控仍是一項(xiàng)尚未完善解決，是迫切需要進(jìn)一步研究和探索的科研課題。間接法測量中，比較有代表性的有切削力檢測、聲發(fā)射檢測、振動檢測、切削溫度檢測及工件表面粗糙度檢測等幾種。完成切削力檢測的設(shè)備較為昂貴，占很大安裝空間，在研究切削力變化時，研究人員難以判斷是切削力自身變化還是由工件材料等物理屬性的變化引起的。聲發(fā)射檢測的傳感器雖安裝方便，當(dāng)安裝位置要求較高，安裝的位置不同對檢測的影響程度不一樣。檢測振動信號通常是使用壓電式加速傳感器，但實(shí)際檢測時檢測工件的垂直面比較難以實(shí)現(xiàn)，很難得到理想的檢測信號。使用熱電效應(yīng)進(jìn)行溫度檢測，但因熱電偶的慣性大響應(yīng)慢，不適用于實(shí)際生產(chǎn)。用已加工出來的工件的表面粗糙度來反映磨損量的變化情況，不能夠及時反映出刀具的磨損量。另外，影響工件表面粗糙度的因素不是單方面引起的，且需要事先采集樣品定標(biāo)，受工況中切削液、切屑、工件材質(zhì)、振動等的影響較大，實(shí)用水平不高。各種間接檢測方法雖然實(shí)施起來比較方便，但其敏感性低，信號變化不大時檢測難度大，且會因?yàn)椴牧蟽?nèi)部分布不均勻受到影響。

隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，冶金技術(shù)的不斷進(jìn)步，大約每隔5年，'＊好的'刀具鋼就會發(fā)生變化。這意味著現(xiàn)在是時候?qū)eyu體育官網(wǎng) 的目光投向冶金學(xué)的前沿，看看接下來有什么新鋼材進(jìn)入用戶視野。M390系列鋼材統(tǒng)治了高端鋼材將近五年。所以，在＊佳刀具鋼方面，隨著時間的推移，M390即將退出＊佳優(yōu)質(zhì)鋼的頭銜，取而代之的是＊新鋼材。目前市場上關(guān)于鋼材、耐腐蝕性、保持鋒利度、韌性和硬度等方面的達(dá)到均衡的鋼材更加受市場歡迎，每個品牌都在研發(fā)新的鋼材試圖通過不同的金屬元素組合提供＊佳的效果。如果您需要深入了解有關(guān)鋼材方面的信息，《Knife Steel Nerds》是一個非常好的資源。由冶金學(xué)家 Larrin Thomas 運(yùn)營，是深入探討鋼材問題的＊＊地點(diǎn)。由于討論的知識較為專業(yè)，如果發(fā)現(xiàn)他們討論的問題無法了解，你可以實(shí)時通過維基百科進(jìn)行專業(yè)知識的了解。在過去，鋼材就像藥物一樣，沒有＊好，只有＊合適。而鋼材同樣也是，沒有＊好的鋼材，只有適合特定工作的鋼材。對于很多用戶來說，這種說法已經(jīng)不再正確。Vanax 和 Magnacut 代表了在各個方面都表現(xiàn)良好且?guī)缀鯖]有任何明顯缺點(diǎn)的鋼材。這些鋼材能夠以相對便宜的價格獲得，且目前較多刀具品牌已經(jīng)采用。因此，在下面leyu體育官網(wǎng) 將詳細(xì)介紹刀具行業(yè)近期出現(xiàn)的新鋼材。S45VN如果把 S45VN 看做是 S35VN 的兒子，那么也可以看作是 S30V 的孫子. Spyderco 公司已經(jīng)在很多型號上采用了S45VN鋼材，收到了眾多好評，與 S30V 相比，它的耐腐蝕性更好，硬度也相對較高，同 Elmax、S35VN甚至 M390 在一起相比，各個方面S45V表現(xiàn)得都相當(dāng)不錯。目前Chris Reeve Knives 和 Spyderco 都對 S45VN 廣泛進(jìn)行采用。M398Bohler 利用其 M390 鋼的品牌認(rèn)可度，在此基礎(chǔ)上對 M390 配方進(jìn)行了優(yōu)化，使其增加了硬度和韌性、但是耐腐蝕性稍低。誕生了 M398，Bohler 官方回應(yīng)M398相對于 M390 和 S90V 具有更高的硬度以及保持性。如果把時間退回到五年前，那么 M390 則代表的就是耐腐蝕性、韌性、硬度等鋼材因素的平衡。目前唯一大量使用該鋼材制作刀具的公司是 Shirogorov，但如果看到 Spyderco Mule 采用 M390 也不會感到意外。CromaxCromax 實(shí)際上是專為工業(yè)用途設(shè)計(jì)的鋼材，主要用于液壓系統(tǒng)活塞。因此它非常堅(jiān)固且易于機(jī)械加工。目前只有 Shirogorov 使用該鋼材，在其Urusus 型號上標(biāo)注為“Cromax PM”。Cromax 擁有極高的耐腐蝕性和韌性。Apex Ultra2021年發(fā)布專門用于鍛造的鋼材，這是一種專為手工刀具開發(fā)的新型鋼材。ApexUltra 是一款真正值得手工制作的刀具鋼材。它是一種低合金設(shè)計(jì)，可鍛造、可鍛焊，其細(xì)小的碳化物使該鋼相對容易精加工和打磨鋒利。憑借其高純度和均衡的合金成分，它在 66+ HRC 范圍內(nèi)具有迄今為止測試的所有刀具鋼中擁有＊高的韌性，并且具有出色的刀刃保持性。這是PM鋼材很難達(dá)到的程度。由兩位鑄劍師 Tobias Hangler 和 Marco Guldimann 開發(fā)，并在KSN's Larrin Thomas 的咨詢下，該鋼材旨在使鍛造鋼材表現(xiàn)更像現(xiàn)代鋼材，具有高邊緣保持力和硬度，其中包含了鎢（W）?？紤]到它專為鍛造而設(shè)計(jì)，不太可能出現(xiàn)在量產(chǎn)刀上，這意味著只有富裕且喜歡單獨(dú)定制鍛造刀具的人才能體驗(yàn) Apex Ultra。Vanax作為“氮交換”系列新一代鋼材之一，在增加耐腐蝕性方面使用氮元素取代碳元素。Shirogorov 的一些型號中有幾把 Vanax 刀片，這種鋼材實(shí)際上是一種全能型鋼材，因?yàn)樗浅?jiān)硬（通常對于氮化鋼來說是一個難題），同時幾乎不生銹，就像 LC200N 一樣，如果你的使用環(huán)境對耐腐蝕性、韌性、保持性要求較高，你可以向任何人推薦這種鋼材。MagnacutMagnacut 由 Larrin Thomas 設(shè)計(jì)，在韌性、耐腐蝕性、硬度、易打磨性各個方面這種鋼材表現(xiàn)的非常出色。在早期實(shí)驗(yàn)中，得到了許多＊＊的刀匠以及品牌方的認(rèn)可，實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人驚艷。目前來說，可以說是＊優(yōu)質(zhì)的刀具鋼材，在各個方面都達(dá)到了均衡。雖然在21年公布出來，在2022年進(jìn)入刀具市場，且 Magnacut 的鋼材價格相對其他高端鋼也較為合理。目前它以＊快的速度占領(lǐng)的市場，要比 M390 進(jìn)入市場的時候更加迅猛。目前已知的知名刀具品牌均采用 Magnacut 鋼材。

涂層技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對刀具性能的改善和切削加工技術(shù)的進(jìn)步發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，而涂層刀具也已成為現(xiàn)代切削刀具的重要標(biāo)志。刀具角度是指刀具切削部分各幾何要素之間，或它們與參考平面之間構(gòu)成的兩面角或線、面之間的夾角。為了保證切削加工的順利進(jìn)行，獲得合格的加工表面，所用刀具的切削部分必須具有合理的幾何形狀。而刀具角度正是用來確定刀具切削部分幾何形狀的重要參數(shù)。01影響刀具使用的幾個因素刀具材料，涂層，刀具角度，冷卻液，切削方式，切削參數(shù)，鐵削控制，刃口處理，刀具結(jié)構(gòu)，機(jī)床剛性02刀具的構(gòu)成要素刀具的切削部分主要由刀面和切削刃兩部分構(gòu)成。刀面用字母A與下角標(biāo)組成的符號標(biāo)記，切削刃用字母S標(biāo)記，副切削刃及相關(guān)的刀面標(biāo)記在右上角加一撇以示區(qū)別。（1）前面（前刀面）Ar：刀具上切屑流出的表面；（2）后面（后刀面）Aα：刀具上與工件過渡表面相對的刀面；（3）副后面（副后刀面）Aα′：刀具上與工件新形成的表面相對的刀面；（4）主切削刃S：前面與后面形成的交線，在切削中承擔(dān)主要的切削任務(wù)；（5）副切削刃S′：前面與副后面形成的交線，它參與部分的切削任務(wù)；（6）刀尖：主切削刃與副切削刃匯交的交點(diǎn)或一小段切削刃。03正交平面參考系中的刀具標(biāo)注角度刀具角度參考平面用于構(gòu)成刀具角度的參考平面主要有：基面、切削平面、正交平面、法平面、假定工作平面和背平面。在基面Pr上刀具標(biāo)注角度有：主偏角κr──主切削平面Ps與假定工作平面Pf間的夾角；副偏角κr′──副切削平面Ps′與假定工作平面Pf間的夾角。在切削平面Ps上刀具標(biāo)注角度有：刃傾角λs──主切削刃S與基面Pr間的夾角。刃傾角λs有正負(fù)之分，當(dāng)?shù)都馓幱谇邢魅校唿c(diǎn)時為正，反之為負(fù)。在正交平面Po上刀具標(biāo)注角度有：前角γO──前面Ar與基面Pr間的夾角。前角γO有正負(fù)之分，當(dāng)前面Ar與切削平面Ps間的夾角小于90時，取正號；大于90時，則取負(fù)號；后角αO──后面Aα與切削平面Ps間的夾角。以上五個角度κr、κr′、λs、γO、αO為車刀的基本標(biāo)注角度。在此，κr、λs確定了主切削刃S的空間位置，κr′、λs′確定了副切削刃S′的空間位置；γO、αO則確定了前面Ar和后面Aα的空間位置，γO′、αO′則確定了副前面Ar′和副后面Aα′的空間位置。04不同刀具角度對加工的影響前角主要影響切屑變形和切削力的大小以及刀具耐用度和加工表面質(zhì)量的高低。前角增大，可以使切削變形和摩擦阻力減小，切削力和切削熱降低，加工表面質(zhì)量提高；但前角過大會使切削刃強(qiáng)度減弱，散熱條件變差，刀具壽命下降，甚至?xí)斐杀廊?。前角減小，刀具強(qiáng)度提高，切屑變形增大，易斷屑；但前角過小，會使切削力和切削熱增加，刀具強(qiáng)度隨之降低。后角主要影響后刀面與過渡表面層之間的摩擦和刀頭的強(qiáng)度。后角越大，摩擦越小，刀具耐用度越高，加工表面質(zhì)量越好；但后角太大會導(dǎo)致刀頭強(qiáng)度減弱，散熱情況變差。主偏角影響刀具的耐用度、已加工表面粗糙度與切削分力。減小主偏角，主刃參加切削的長度增加，負(fù)荷減輕，同時加強(qiáng)了刀尖，增大了散熱面積，使刀具壽命提高；但同時會使吃刀抗力增大，當(dāng)加工剛性較弱的工件時，易引起工件變形和振動。副偏角影響已加工表面的粗糙程度和刀尖強(qiáng)度。減小副偏角，可以使被加工表面光潔，還可提高刀具強(qiáng)度，改善散熱條件；過小，則會使副切削刃與已加工面的摩擦增加，引起震動，降低表面質(zhì)量和刀具耐用度。刃傾角主要影響切屑流向、刀尖強(qiáng)度和抗沖擊能力。刃傾角為正值,切削開始時刀尖與工件先接觸切屑流向待加工表面，可避免纏繞和劃傷已加工表面，對半精加工、精加工有利；刃傾角為負(fù)值，切削開始時刀尖與工件后接觸，切屑流向已加工表面，容易將已加工表面劃傷；在粗加工開始，尤其是在斷續(xù)切削時，可避免刀尖受沖擊，起到保護(hù)刀尖的作用。

刀具斷屑可靠與否，對正常生產(chǎn)與操作者安全都有著重大影響。在切削加工中，崩碎切屑會飛濺傷人，并易研損機(jī)床；而長條帶狀切屑會纏繞在工件或刀具上，易刮傷工件，引發(fā)刀具破損，甚至影響工人安全。對于數(shù)控機(jī)床(加工中心)等自動化加工機(jī)床，由于其刀具數(shù)量較多，刀架與刀具聯(lián)系密切，斷屑問題就顯得更為重要，只要其中—把刀斷屑不可靠，就可能破壞機(jī)床的自動循環(huán)，甚至破壞整條自動線正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以在設(shè)計(jì)、選用或刃磨刀具時，必須考慮刀具斷屑的可靠性。而對于數(shù)控機(jī)床(加工中心)等，并應(yīng)滿足下列要求：切屑不得纏繞在刀具、工件及其相鄰的工具、裝備上；切屑不得飛濺，以保證操作者與觀察者的安全；精加工時，切屑不可劃傷工件的已加工表面，影響已加工表面的質(zhì)量；保證刀具預(yù)定的耐用度，不能過早磨損并竭力防止其破損；切屑流出時，不妨礙切削液的噴注；切屑不會劃傷機(jī)床導(dǎo)軌或其他部件等。在滿足上述要求的基礎(chǔ)上，不同刀具對切屑長度還有不同要求。例如一般粗車鋼料的＊大切屑長度為100mm左右；精車則應(yīng)稍長。要避免過于細(xì)碎的切屑，因?yàn)樗菀浊度霗C(jī)床導(dǎo)軌和刀具裝置的一些重要部位，這樣不僅需要附加防護(hù)裝置，還給清除切屑帶來一定的困難。對于某些不易斷屑的刀具，如成形車刀、切槽車刀和切斷車刀等，在數(shù)控機(jī)床等自動化機(jī)床上，應(yīng)保證其穩(wěn)定的卷屑。一、切屑形狀的分類根據(jù)工件材料、刀具幾何參數(shù)和切削用量等的具體情況，切屑形狀一般有：帶狀屑、C形屑、崩碎屑、寶塔狀卷屑、發(fā)條狀卷屑、長緊螺卷屑、螺卷屑等。（1）帶狀屑：高速切削塑性金屬材料時，如不采取斷屑措施，極易形成帶狀屑，此形屑連綿不斷，常會纏繞在工件或刀具上，易劃傷工件表面或打壞刀具的切削刃、甚至傷人，因此應(yīng)盡量避免形成帶狀屑。但有時也希望得到帶狀屑，以使切屑能順利排出。例如在立式鏜床上鏜盲孔時。（2）C 形屑：車削一般的碳鋼、合金鋼材料時，如采用帶有斷屑槽的車刀則易形成C形屑。C形屑沒有了帶狀屑的缺點(diǎn)。但C形屑多數(shù)是碰撞在車刀后刀面或工件表面而折斷的。切屑高頻率的碰斷和折斷會影響切削過程的平穩(wěn)性，從而影響已加工表面的粗糙度。所以，精加工時一般不希望得到C形屑．而多希望得到長螺卷屑，使切削過程比較平穩(wěn)。（3）發(fā)條狀卷屑：在重型車床上用大切深、大進(jìn)給量車削鋼件進(jìn)，切屑又寬又厚，若形成C形屑則容易損傷切削刃，基至?xí)w崩傷人。所以通常將斷屑槽的槽底圓弧半徑加大，使切屑成發(fā)條狀在加工表面上碰撞折斷，并靠其自重墜落。（4）長緊卷屑：長緊卷屑形成過程比較平穩(wěn)，清理也方便，在普通車床上是一種比較好的屑形。（5）寶塔狀卷屑：數(shù)控加工、機(jī)床或自動線加工時，希望得到此形屑，因?yàn)檫@樣的切屑不會纏繞在刀具和工件上。而且清理也方便。（6）崩碎屑 ：在車削鑄鐵、脆黃銅、鑄青銅等脆性材料時，極易形成針狀或碎片狀的崩碎屑，既易飛濺傷人、又易研損機(jī)床。若采用卷屑措施，則可使切屑連成短卷狀?？傊?，切削加工的具體條件不同，希望得到切屑的形狀也不同，但不論什么形狀的切屑，都要斷屑可靠。