刀具監(jiān)控系統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具，特別是可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具，是數(shù)控加工刀具的主導(dǎo)產(chǎn)品,20世紀(jì)80年代以來，各種整體式和可轉(zhuǎn)位式硬質(zhì)合金刀具或刀片的品種已經(jīng)擴(kuò)展到各種切削刀具領(lǐng)域，其中可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具由簡單的車刀、面銑刀擴(kuò)大到各種精密、復(fù)雜、成形刀具領(lǐng)域。⑴ 硬質(zhì)合金刀具的種類按主要化學(xué)成分區(qū)分，硬質(zhì)合金可分為碳化鎢基硬質(zhì)合金和碳(氮)化鈦(TiC(N))基硬質(zhì)合金。碳化鎢基硬質(zhì)合金包括鎢鈷類(YG)、鎢鈷鈦類(YT)、添加稀有碳化物類(YW)三類，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，主要成分為碳化鎢 (WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)、碳化鈮(NbC)等，常用的金屬粘接相是Co。碳(氮)化鈦基硬質(zhì)合金是以TiC為主要成分(有些加入了其他碳化物或氮化物)的硬質(zhì)合金，常用的金屬粘接相是Mo和Ni。ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)將切削用硬質(zhì)合金分為三類：K類，包括Kl0～K40，相當(dāng)于我國的YG類(主要成分為WC．Co)。P類，包括P01～P50，相當(dāng)于我國的YT類(主要成分為WC．TiC．Co)。M類，包括M10～M40，相當(dāng)于我國的YW類(主要成分為WC-TiC-TaC(NbC)-Co)。各個(gè)牌號分別以01～50之間的數(shù)字表示從高硬度到＊大韌性之間的一系列合金。⑵ 硬質(zhì)合金刀具的性能特點(diǎn)① 高硬度：硬質(zhì)合金刀具是由硬度和熔點(diǎn)很高的碳化物(稱硬質(zhì)相)和金屬粘結(jié)劑(稱粘接相)經(jīng)粉末冶金方法而制成的，其硬度達(dá)89～93HRA，遠(yuǎn)高于高速鋼，在5400C時(shí)，硬度仍可達(dá)82～87HRA，與高速鋼常溫時(shí)硬度(83～86HRA)相同。硬質(zhì)合金的硬度值隨碳化物的性質(zhì)、數(shù)量、粒度和金屬粘接相的含量而變化，一般隨粘接金屬相含量的增多而降低。在粘接相含量相同時(shí)，YT類合金的硬度高于YG類合金，添加TaC(NbC)的合金具有較高的高溫硬度。② 抗彎強(qiáng)度和韌性：常用硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度在900～1500MPa范圍內(nèi)。金屬粘接相含量越高，則抗彎強(qiáng)度也就越高。當(dāng)粘接劑含量相同時(shí)，YG類(WC-Co)合金的強(qiáng)度高于YT類(WC-TiC-Co)合金，并隨著TiC含量的增加，強(qiáng)度降低。硬質(zhì)合金是脆性材料，常溫下其沖擊韌度僅為高速鋼的1／30～1／8。⑶ 常用硬質(zhì)合金刀具的應(yīng)用YG類合金主要用于加工鑄鐵、有色金屬和非金屬材料。細(xì)晶粒硬質(zhì)合金(如YG3X、YG6X)在含鈷量相同時(shí)比中晶粒的硬度和耐磨性要高些，適用于加工一些特殊的硬鑄鐵、奧氏體不銹鋼、耐熱合金、鈦合金、硬青銅和耐磨的絕緣材料等。YW類合金兼具YG、YT類合金的性能，綜合性能好，它既可用于加工鋼料，又可用于加工鑄鐵和有色金屬。這類合金如適當(dāng)增加鈷含量，強(qiáng)度可很高，可用于各種難加工材料的粗加工和斷續(xù)切削。

工件材料的不同導(dǎo)熱性以及其它加工因素，都會對熱量的分布產(chǎn)生顯著影響。當(dāng)加工導(dǎo)熱性較差的工件時(shí)，傳入刀具的數(shù)控課程熱量會增加。加工硬度較高的材料會比加工硬度較低的材料產(chǎn)生更多熱量。在通常下，更高的切削速度會增加熱量的產(chǎn)生，更高的進(jìn)給量會加大切削刃中受高溫影響的區(qū)域。影響切削區(qū)熱量的因素：刀片和工件材料的導(dǎo)熱性、切削速度和進(jìn)給量。切削刃槽型溫度水平和梯度在很大程度上決定了刀具磨損的類型和程度，以及相應(yīng)的刀具壽命。在以銑削加工為主的斷續(xù)切削工況中，刀具的嚙合弧度、進(jìn)給量、切削速度、切削刃槽型的選擇對熱量的產(chǎn)生、吸收和控制都有影響。01嚙合弧度由于銑削過程的間歇性質(zhì)，切削齒只在部分加工時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量。切削齒的切削時(shí)間百分比由銑刀的嚙合弧決定，而嚙合弧則受到徑向切削深度和刀具直徑的影響。不同銑削工藝的嚙合弧也不同。在槽銑中，工件材料包圍一半的刀具，嚙合弧是刀具直徑的 100%。切削刃一半的公眾號：UG編程大本營加工時(shí)間都花在切削上，因此熱量迅速積聚。在側(cè)銑中，相對較小的刀具部分與工件嚙合，切削刃有更多的機(jī)會向空氣中散熱。02切削速度為了保持切削區(qū)內(nèi)的切屑厚度和溫度與刀具在滿刀切削時(shí)的值相等，刀具供應(yīng)商制定了補(bǔ)償系數(shù)，用于在刀具嚙合量百分比減小時(shí)增加切削速度。從熱負(fù)荷角度來看，嚙合弧小，切削時(shí)間可能不足以產(chǎn)生＊大刀具壽命所需的＊低溫度。增加切削速度通常會產(chǎn)生更多的熱量，將小嚙合弧與更高的切削速度相結(jié)合有助于將切削溫度提升至所需的水平。更高的切削速度會縮短切削刃與切屑接觸的時(shí)間，從而減少傳入刀具的熱量?？傮w而言，更高的切削速度會減少加工時(shí)間并提高生產(chǎn)率。另一方面，更低的切削速度會降低加工溫度。加工中產(chǎn)生的熱量過多，降低切削速度可將溫度降至可接受的水平。03切削厚度切屑厚度會對熱量和刀具壽命產(chǎn)生極大的影響。切屑厚度過大，造成的重負(fù)荷會產(chǎn)生過多的熱量和切屑，甚至導(dǎo)致切削刃斷裂。切屑厚度過小，切削過程只在切削刃的較小部分上進(jìn)行，而增加的摩擦和熱量會導(dǎo)致迅速的磨損。

    pcd刀具具有高硬度、高耐熱性、高效率、切屑刃鋒利性和良好的熱傳導(dǎo)性、長壽命等優(yōu)點(diǎn)，pcd刀具可以用來加工鉑、金、銀、鋁、鋁合金、銅合金、合成纖維、碳纖維、玻璃、塑料、復(fù)合材料等材料，所以應(yīng)用廣泛。    比如現(xiàn)在汽車行業(yè)的一些零配件使用的都是鋁、鋁合金材料，PCD銑刀可以滿足汽車零部件加工對高速、高效、高精度、新材料和新形狀的要求。   金剛石pcd刀具壽命是根據(jù)因?yàn)槊考夜S的設(shè)備不一樣，夾具剛性不一樣，材料硬度不一樣、技術(shù)不一樣等特點(diǎn)，這些都會影響使用壽命，所以常無法回答具體的使用壽命，只能是個(gè)預(yù)估。 比如加工鋁合金材料，其含硅量不一樣，加工參數(shù)不一樣，切削深度不一樣，有時(shí)候操作人員不按照參數(shù)來，自然PCD刀具容易損壞。   總結(jié)：PCD刀具的壽命跟廠家的制造技術(shù)有關(guān)；跟銑削的材料有關(guān)；跟人員操作有關(guān)。   但是PCD刀具的壽命是普通刀具的幾倍到十幾倍之間，所以在加工某些材料上有很大的性價(jià)比。

切削刀具與加工對象的力學(xué)性能匹配問題主要是指刀具與工件材料的強(qiáng)度、韌性和硬度等力學(xué)性能參數(shù)要相匹配。具有不同力學(xué)性能的刀具材料所適合加工的工件材料有所不同。①刀具材料的硬度順序?yàn)椋航饎偸毒撸玖⒎降鸬毒撸咎沾傻毒撸居操|(zhì)合金＞高速鋼。②刀具材料的抗彎強(qiáng)度順序?yàn)椋焊咚黉摚居操|(zhì)合金＞陶瓷刀具＞金剛石和立方氮化硼刀具。③刀具材料的韌度大小順序?yàn)椋焊咚黉摚居操|(zhì)合金＞立方氮化硼、金剛石和陶瓷刀具。刀具監(jiān)控系統(tǒng)高硬度的工件材料，必須用更高硬度的刀具來加工，刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度，一般要求在60 HRC以上。刀具材料的硬度越高，其耐磨性就越好。如，硬質(zhì)合金中含鈷增多時(shí)，其強(qiáng)度和韌性增加，硬度降低，適合于粗加工；含鈷量減少時(shí)，其硬度及耐磨性增加，適合于精加工。具有優(yōu)良高溫力學(xué)性能的刀具尤其適合于高速切削加工。陶瓷刀具優(yōu)良的高溫性能使其能夠以高的速度進(jìn)行切削，允許的切削速度可比硬質(zhì)合金提高2—10倍。具有不同物理性能的刀具，如，高導(dǎo)熱和低熔點(diǎn)的高速鋼刀具、高熔點(diǎn)和低熱脹的陶瓷刀具、高導(dǎo)熱和低熱脹的金剛石刀具等，所適合加工的工件材料有所不同。加工導(dǎo)熱性差的工件時(shí)，應(yīng)采用導(dǎo)熱較好的刀具材料，以使切削熱得以迅速傳出而降低切削溫度。金剛石由于導(dǎo)熱系數(shù)及熱擴(kuò)散率高，切削熱容易散出，不會產(chǎn)生很大的熱變形，這對尺寸精度要求很高的精密加工刀具來說尤為重要。①各種刀具材料的耐熱溫度：金剛石刀具為700—8000 ℃、PCBN刀具為13000—15000 ℃、陶瓷刀具為1100—12000 ℃、TiC（N）基硬質(zhì)合金為900—11000 ℃、WC基超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金為800—9000 ℃、HSS為600—7000 ℃。②各種刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)順序：PCD＞PCBN＞W(wǎng)C基硬質(zhì)合金＞TiC（N）基硬質(zhì)合金＞HSS＞Si3N4基陶瓷＞A1203基陶瓷。③各種刀具材料的熱脹系數(shù)大小順序：HSS＞W(wǎng)C基硬質(zhì)合金＞TiC（N）＞A1203基陶瓷＞PCBN＞Si3N4基陶瓷＞PCD。④各種刀具材料的抗熱震性大小順序：HSS＞W(wǎng)C基硬質(zhì)合金＞Si3N4基陶瓷＞PCBN＞PCD＞TiC（N）基硬質(zhì)合金＞A1203基陶瓷。

刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用。這個(gè)磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定后刀面上均勻磨損區(qū)的高度VB值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。理論磨損極限：一、判斷磨損在生產(chǎn)實(shí)際中，經(jīng)常卸下刀具來測量磨損量會影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，因而不能直接以磨損量的大小，而是根據(jù)切削中發(fā)生的一些現(xiàn)象來判斷刀具是否已經(jīng)磨鈍。例如：粗加工時(shí)，觀察加工表面是否出現(xiàn)亮帶，切屑的顏色和形狀的變化，以及是否出現(xiàn)振動(dòng)和不正常的聲音等；精加工可觀察加工表面粗糙度以及測量加工零件的形狀與尺寸精度等，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，就要及時(shí)換刀。二、國際標(biāo)準(zhǔn)在評定刀具材料切削性能和實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，都以刀具后刀面的磨損量作為衡量刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橐话愕毒叩暮蟮睹娑及l(fā)生磨損，而且測量也比較方便。因此，國際標(biāo)準(zhǔn)化ISO統(tǒng)一規(guī)定以1/2背吃刀量處后刀面上測量的磨損帶寬度VB作為刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)化生產(chǎn)中用的精加工刀具，常以沿工件徑向的刀具磨損尺寸作為衡量刀具磨損的標(biāo)準(zhǔn)，稱為刀具徑向磨損量NB。三、刀具壽命的經(jīng)驗(yàn)公式1.刀具的壽命—一把新刀（或重新刃磨過的刀具）從開始切削至磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所經(jīng)歷的實(shí)際切削時(shí)間，稱為刀具的壽命，用T分鐘表示。又稱為刀具耐用度。2.刀具總壽命——從第一次投入使用直至完全報(bào)廢時(shí)所經(jīng)歷的實(shí)際切削時(shí)間。? 重磨刀具總壽命 = T×N? 不重磨刀具總壽命 = T3.刀具壽命的經(jīng)驗(yàn)公式對于某一切削加工，當(dāng)工件、刀具材料和刀具幾何形狀選定之后，切削速度是影響刀具壽命的＊主要因素。提高切削速度，刀具壽命就降低。這是由于切削速度對切削溫度影響＊大，因而對刀具磨損影響＊大。