刀具優(yōu)化有多種方式，以下是一些常見的方式，可以輔助提升刀具壽命：優(yōu)化切削參數(shù)：切削參數(shù)是影響刀具壽命的重要因素，優(yōu)化切削參數(shù)可以找到＊佳的切削速度、切削深度和進(jìn)給量等參數(shù)，從而改善刀具的切削性能和耐用度。選擇合適的刀具材料：刀具材料對(duì)刀具的壽命有很大的影響，選擇具有高硬度和耐磨性的刀具材料可以延長刀具的壽命。改善刀具的幾何形狀：改變刀具的幾何參數(shù)，如前角、后角、螺旋角等，可以改善刀具的切削性能和耐用度，從而延長刀具的壽命，可通過刀具的失效形式和工件的表面質(zhì)量的表現(xiàn)，給改善刀具的幾何形狀提供決策依據(jù)。應(yīng)用涂層技術(shù)：涂層技術(shù)可以增強(qiáng)刀具表面的耐磨性和抗腐蝕性，從而延長刀具的壽命，提升被加工零件的表面質(zhì)量。

使用什么樣的方法來分析和評(píng)估刀具壽命，取決于刀具的應(yīng)用場(chǎng)合。幾個(gè)世紀(jì)過去了，生產(chǎn)制造的主要方式已經(jīng)從＊早的手工單件生產(chǎn)方式進(jìn)化為大批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)方式。之后，制造領(lǐng)域的新工藝新技術(shù)帶來了第二階段的產(chǎn)能升級(jí)，大批量單一品種生產(chǎn)場(chǎng)合（High Volume Low Mix，HVLM）成為主流。＊近幾年，數(shù)字化科技已逐步深入到生產(chǎn)流程中，機(jī)床的工具管理和工件處理能力的不斷進(jìn)步，使產(chǎn)能升級(jí)步入第三階段，現(xiàn)在小批量多品種混雜生產(chǎn)場(chǎng)合（High Mix Low Volume，HMLV）逐漸增多。盡管第二階段和第三階段生產(chǎn)技術(shù)所要解決的核心問題是一致的，即以＊低的生產(chǎn)成本和＊高的生產(chǎn)效率達(dá)到既定的質(zhì)量和產(chǎn)量目標(biāo)，但是它們所應(yīng)用的刀具壽命分析方法卻是不同的。在第二階段的HVLM生產(chǎn)場(chǎng)景中，相同的工件由相同的毛坯件通過相同的設(shè)備使用相同的機(jī)加工藝來完成，這樣的生產(chǎn)方式會(huì)持續(xù)幾天、幾個(gè)月、甚至幾年時(shí)間。在這種情況下，刀具的壽命管理也相對(duì)比較簡單。機(jī)床操作人員會(huì)用刀具試加工幾次原型工件，經(jīng)過簡單計(jì)算就能估出刀具的平均壽命，之后還可以計(jì)算出完成預(yù)定的產(chǎn)量目標(biāo)所需要的刀具數(shù)量。這樣估算出的刀具壽命數(shù)值是一個(gè)常量，使用這一常量作刀具的更換計(jì)劃可以讓刀具的利用率＊大化，同時(shí)也可以保證生產(chǎn)進(jìn)程的可靠性和持續(xù)性。但是，HVLM生產(chǎn)方式會(huì)逐步退出工業(yè)制造的主流舞臺(tái)。按照客戶需要平衡成品庫存，適應(yīng)不斷發(fā)生的工程變更的生產(chǎn)方式，會(huì)逐漸取代一成不變、按部就班地加工同一種工件的生產(chǎn)操作方式。

1）刀片牌號(hào)、規(guī)格選擇不當(dāng)，如刀片的厚度太薄或粗加工時(shí)選用了太硬太脆的牌號(hào)。對(duì)策：增大刀片厚度或?qū)⒌镀⒀b，選用抗彎強(qiáng)度及韌性較高的牌號(hào)。2） 刀具幾何參數(shù)選擇不當(dāng)（如前后角過大等）。對(duì)策：可從以下幾方面著手重新設(shè)計(jì)刀具。① 適當(dāng)減小前、后角。② 采用較大的負(fù)刃傾角。③ 減小主偏角。④ 采用較大的負(fù)倒棱或刃口圓弧。⑤ 修磨過渡切削刃，增強(qiáng)刀尖。3）刀片的焊接工藝不正確，造成焊接應(yīng)力過大或焊接裂縫。對(duì)策：①避免采用三面封閉的刀片槽結(jié)構(gòu)。②正確選用焊料。③避免采用氧炔焰加熱焊接，并且在焊接后應(yīng)保溫，以消除內(nèi)應(yīng)力。④盡可能改用機(jī)械夾固的結(jié)構(gòu)4）刃磨方法不當(dāng)，造成磨削應(yīng)力及磨削裂紋；對(duì)PCBN銑刀刃磨后刀齒的振擺過大，使個(gè)別刀齒負(fù)荷過重，也會(huì)造成打刀。對(duì)策：①采用間斷磨削或金剛石砂輪磨削。②選用較軟的砂輪，并經(jīng)常修整保持砂輪鋒利。③注意刃磨質(zhì)量，嚴(yán)格控制銑刀刀齒的振擺量。5） 刀具監(jiān)控系統(tǒng)切削用量選擇不合理，如用量過大，便機(jī)床悶車；斷續(xù)切削時(shí)，切削速度過高，進(jìn)給量過大，毛坯余量不均勻時(shí)，切削深度過?。磺邢鞲咤i鋼等加工硬化傾向大的材料時(shí)，進(jìn)給量過小等。對(duì)策：重新選擇切削用量。6） 機(jī)械夾固式刀具的刀槽底面不平整或刀片伸出過長等結(jié)構(gòu)上的原因。對(duì)策：①修整刀槽底面。②合理布置切削液噴嘴的位置。③淬硬刀桿在刀片下面增加硬質(zhì)合金墊片。7） 刀具磨損過度。對(duì)策：及時(shí)換刀或更換切削刃。8） 切削液流量不足或加注方法不正確，造成刀片驟熱而裂損。對(duì)策：① 加大切削液的流量。② 合理布置切削液噴嘴的位置。③ 采用有效的冷卻方法如噴霧冷卻等提高冷卻效果。④ 采用*切削減小對(duì)刀片的沖擊。9） 刀具安裝不正確，如：切斷車刀安裝過高或過低；端面銑刀采用了不對(duì)稱順銑等。對(duì)策：重新安裝刀具。10） 工藝系統(tǒng)剛性太差，造成切削振動(dòng)過大。對(duì)策：① 增加工件的輔助支承，提高工件裝夾剛性。② 減小刀具的懸伸長度。③ 適當(dāng)減小刀具的后角。④ 采用其它的消振措施。11） 操作不慎，如：刀具由工件中間切入時(shí)，動(dòng)作過猛；尚未退刀，即行停車。對(duì)策：注意操作方法。

與需求同時(shí)增長的，是鉆攻機(jī)床的刀具數(shù)量。面對(duì)越來越精細(xì)、復(fù)雜的加工件，鉆攻機(jī)床需要使用種類繁多的刀具配合進(jìn)行加工，對(duì)此，越來越多的機(jī)床工程師選擇進(jìn)行刀具壽命管理。為什么進(jìn)行刀具壽命管理？對(duì)操作人員而言：提前設(shè)定好相應(yīng)的刀具壽命進(jìn)行管理，不僅省去了測(cè)量刀具磨損量的環(huán)節(jié)，而且不必再對(duì)無法繼續(xù)使用的刀具進(jìn)行人工切換，免去了經(jīng)驗(yàn)判斷；對(duì)加工而言：避免使用超出壽命的刀具進(jìn)行加工，提高了加工產(chǎn)品的合格率，減少了由此引發(fā)的設(shè)備損壞可能；對(duì)整個(gè)生產(chǎn)管理而言：刀具壽命管理可以縮短加工節(jié)拍，提高生產(chǎn)良率，控制了刀具使用成本，這對(duì)大批量生產(chǎn)為主的制造型企業(yè)來說，非常實(shí)用。機(jī)床工程師事先設(shè)定各組刀具的使用壽命，在每次使用刀具時(shí)，便逐一計(jì)算，當(dāng)使用次數(shù)/時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，程式即自動(dòng)使用新刀具。如此，可通過管理刀具的壽命，有效確保加工品質(zhì)；而為實(shí)行該管理系統(tǒng)，提升刀庫備刀數(shù)量，就是必要條件。

1） 切削刃微崩當(dāng)工件材料組織、硬度、余量不均勻，前角偏大導(dǎo)致切削刃強(qiáng)度偏低，工藝系統(tǒng)剛性不足產(chǎn)生振動(dòng)，或進(jìn)行斷續(xù)切削，刃磨質(zhì)量欠佳時(shí)，切削刃容易發(fā)生微崩，即刃區(qū)出現(xiàn)微小的崩落、缺口或剝落。出現(xiàn)這種情況后，刀具將失去一部分切削能力，但還能繼續(xù)工作。繼續(xù)切削中，刃區(qū)損壞部分可能迅速擴(kuò)大，導(dǎo)致更大的破損。2） 切削刃或刀尖崩碎這種破損方式常在比造成切削刃微崩更為惡劣的切削條件下產(chǎn)生，或者是微崩的進(jìn)一步的發(fā)展。崩碎的尺寸和范圍都比微崩大，使刀具完全喪失切削能力，而不得不終止工作。刀尖崩碎的情況常稱為掉尖。3） 刀片或刀具折斷當(dāng)切削條件極為惡劣，切削用量過大，有沖擊載荷，刀片或刀具材料中有微裂，由于焊接、刃磨在刀片中存在殘余應(yīng)力時(shí)，加上操作不慎等因素，可能造成刀片或刀具產(chǎn)生折斷。發(fā)生這種破損形式后，刀具不能繼續(xù)使用，以致報(bào)廢。4） 刀片表層剝落刀具監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于脆性很大的材料，如TiC含量很高的硬質(zhì)合金、陶瓷、PCBN等，由于表層組織中有缺陷或潛在裂紋，或由于焊接、刃磨而使表層存在著殘余應(yīng)力，在切削過程中不夠穩(wěn)定或刀具表面承受交變接觸應(yīng)力時(shí)極易產(chǎn)生表層剝落。剝落可能發(fā)生在前刀面，刀可能發(fā)生在后刀面，剝落物呈片狀，剝落面積較大。涂層刀具剝落可能性較大。刀片輕微剝落后，尚能繼續(xù)工作，嚴(yán)重剝落后將喪失切削能力。5） 切削部位塑性變型具鋼和高速鋼由于強(qiáng)度小硬度低，在其切削部位可能發(fā)生塑性變型。硬質(zhì)合金在高溫和三向壓應(yīng)力狀態(tài)直工作時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生表層塑性流動(dòng)，甚至使切削刃或刀尖發(fā)生塑性變形面造成塌陷。塌陷一般發(fā)生在切削用量較大和加工硬材料的情況下。TiC基硬質(zhì)合金的彈性模量小于WC基硬質(zhì)合金，故前者抗塑性變形能力加快，或迅速失效。PCD、PCBN基本不會(huì)發(fā)生塑性變形現(xiàn)象。6） 刀片的熱裂當(dāng)?shù)毒叱惺芙蛔兊臋C(jī)械載荷和熱負(fù)荷時(shí)，切削部分表面因反復(fù)熱脹冷縮，不可避免的產(chǎn)生交變的熱應(yīng)力，從而使刀片發(fā)生疲勞而開裂。