車削加工的發(fā)展動(dòng)向

     1.當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展要求交貨期短、加工成本低，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式已難以適應(yīng)，因此，CNC復(fù)合車削中心類的集約型機(jī)床備受關(guān)注。零件已趨于多種復(fù)合形狀一體化的結(jié)構(gòu)，由圓柱面和平面組成、不同側(cè)面上分別有孔等等。要加工這類零件，除了車削以外，還必須具備其它的切削加工能力。如采用CNC復(fù)合車削中心就能在一臺(tái)機(jī)床上完成多項(xiàng)加工工序，實(shí)現(xiàn)集約型加工。隨著這種趨勢(shì)的出現(xiàn)，用于CNC復(fù)合車削中心的車削刀具應(yīng)運(yùn)而生。
    另外，隨著高速銑削的出現(xiàn)，切削速度和進(jìn)給速度越來(lái)越傾向于高速化。雖然車削的切削速度及進(jìn)給速度也在提高，但卻沒(méi)有銑削變化大，其原因在于車削（連續(xù)切削）與銑削（斷續(xù)切削）的切削方式不同，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
    （1）由于車削通過(guò)工件旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，所以保持工件的夾緊剛性、減少不平衡量、提高切削速度較困難。
    （2）與斷續(xù)切削的銑削相比，連續(xù)切削的車削對(duì)于刀具壽命會(huì)產(chǎn)生更為不利的影響。
    因此，車削時(shí)如采用與高速銑削一樣的小切深、高切速、快進(jìn)給的切削條件，則很難實(shí)現(xiàn)高精度及高效率加工。但車削加工也在尋求新的發(fā)展，正在進(jìn)行能使加工集約化、生產(chǎn)快速化、生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單化、加工周期短期化以及成本低廉化所要求技術(shù)的開(kāi)發(fā)。CNC復(fù)合切削是一種發(fā)展趨勢(shì)，它要求可采用車削刀具和回轉(zhuǎn)刀具，且可加工多種形狀的產(chǎn)品。
    本文就如何應(yīng)對(duì)車削加工的最新需求以及高附加值加工工具的最新動(dòng)向作一介紹.
2 車削用刀具的最新動(dòng)向
       用于車削加工的刀片一直以涂層硬質(zhì)合金為主，要求刀片壽命長(zhǎng)、可靠性高、能適應(yīng)高速切削等特性。由于工件毛坯凈成形技術(shù)的發(fā)展，加工余量逐漸減小，使切削更穩(wěn)定，因此刀具壽命就成了選擇刀具的關(guān)鍵。提高刀具使用壽命的方法并不像立銑刀那樣改進(jìn)切削刃形狀，而是針對(duì)刀具材質(zhì)制定對(duì)策，以提高硬質(zhì)合金涂層的耐磨性來(lái)延長(zhǎng)刀具壽命。另外，幾年前就已出現(xiàn)了在不降低切削表面光潔度的情況下提高進(jìn)給量的特殊刀尖形狀（具有銑刀修光刃效果的形狀）的可轉(zhuǎn)位刀片。
    2.1 刀具材料
       車削用可轉(zhuǎn)位刀片以涂層硬質(zhì)合金為主這一點(diǎn)變化不大，但近年來(lái)以高速切削和提高刀具壽命為目的的新型涂層和基體材料的開(kāi)發(fā)有了很大進(jìn)展。涂層硬質(zhì)合金近年來(lái)也有了新的發(fā)展，如金屬陶瓷具有很高的抗粘結(jié)性，在HRC40以下鋼材的精加工時(shí)可進(jìn)行高速切削，且表面粗糙度低；但它在切削時(shí)的耐熱性和抗沖擊性較差，所以適用范圍有限。若使用金屬陶瓷（平滑的PVD TiAlN涂層）涂層，就可以既能保證表面粗糙度低，又能通過(guò)提高耐磨性達(dá)到延長(zhǎng)刀具壽命的目的。
        以前采用CBN刀具加工硬度達(dá)HRC50的高硬度鋼材，現(xiàn)在由于涂層硬質(zhì)合金刀片性能的提高，也完全能夠勝任對(duì)高硬度鋼的切削加工，從而使涂層硬質(zhì)合金刀片的適用范圍日趨擴(kuò)大。
    車削用可轉(zhuǎn)位刀片主要采用CVD涂層工藝提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度和可靠性，其耐磨性和抗崩刃性能等與過(guò)去相比有了大幅度提高，下面作具體介紹：
    （1）耐磨性提高
       在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)細(xì)顆粒的Al2O3平滑涂層的厚膜化來(lái)提高硬質(zhì)合金基體與涂層的附著強(qiáng)度，從而提高耐磨性；也可以通過(guò)提高TiAlN涂層中Al的比例來(lái)增強(qiáng)耐磨性能。
    車削鑄鐵用的可轉(zhuǎn)位刀片通過(guò)除去前刀面的TiN層和添加特殊涂層（提高結(jié)合強(qiáng)度和前刀面耐磨性能），可以滿足高速切削條件，延長(zhǎng)刀具壽命。Si系復(fù)合膜（非結(jié)晶Si-N納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的涂層）具有耐氧化特性（氧化初始溫度為1100℃以上，一般的TiAlN涂層為900℃以上）和高硬度的特征，能夠高速切削鑄鐵（300m/min以上）。
    （2）抗崩刃性提高
        對(duì)硬質(zhì)合金基體（超細(xì)顆粒合金）進(jìn)行表層強(qiáng)韌化處理，能防止切削時(shí)刀片刃口的崩刃及破損等，因此刀具制造商對(duì)涂層基體的改進(jìn)從未間斷過(guò)。同時(shí)，在涂層硬質(zhì)合金方面采用了改善基體與涂層的結(jié)合強(qiáng)度作為提高刀具可靠性和壽命的關(guān)鍵措施。例如，有實(shí)驗(yàn)報(bào)告表明，如果提高硬質(zhì)合金基體的表面粗糙度，就會(huì)加大涂層的結(jié)合強(qiáng)度，因此，有關(guān)硬質(zhì)合金基體表面特性的研究成果指日可待。
    （3）粘結(jié)現(xiàn)象減少
       在質(zhì)軟且韌性高的SCM系鋼材車削加工中，刀片切削刃容易發(fā)生材料粘結(jié)現(xiàn)象，引起涂層剝離及崩刃的發(fā)生。采用特殊Ti化合物使涂層表面平滑的刀片可以抑制崩刃及粘結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生。
    （4）刀片刃口更加鋒利
       為防止涂層硬質(zhì)合金刀片刃部涂層剝離，一般的方法是將刃口做成R形狀。在小零件和溝槽切削時(shí)所用刀片的刀刃很鋒利，所以，PVD涂層厚度控制在3µm最適用。
    2.2 刀刃形狀
       最近，可以減小切削阻力的正前角三維復(fù)雜曲面形狀的斷屑槽增多，主要分為雙面斷屑槽和單面斷屑槽，前者適用于切深小的輕切削，后者適用于切深大的重切削。
       由于刀刃形狀采用三維CAD設(shè)計(jì)方法，開(kāi)發(fā)能力顯著提高，隨著成形技術(shù)的進(jìn)步，已可精確地顯示出自由曲面的形狀。例如，刀尖刀刃部位的倒棱形狀等細(xì)微部分的精確成形更有利于切削性能的提高。
       兩個(gè)角帶有45°角的四角形刀片的獨(dú)特刀刃形狀可滿足中、粗切削中高速快進(jìn)給的切削條件，抑制邊界磨損的發(fā)生，有望在耐熱合金和鈦合金的車削中提高加工效率，延長(zhǎng)工具壽命，提高切屑處理能力。
       為追求車削加工的高效率和高精度，前幾年各切削工具生產(chǎn)廠家就研制出了具有修光刃功能的刀刃形狀，即刀尖R與直線刀刃連接處有一個(gè)類似于銑刀刀片修光刃的刃部。采用修光刃和R形刀尖刀片進(jìn)行精加工時(shí)，在不降低光潔度的情況下，可提高進(jìn)給速度，實(shí)現(xiàn)高效率及高精度的加工。
       采用具有修光功能的刀片進(jìn)行CNC切削時(shí)，由于它與傳統(tǒng)圓角刀片的刀刃位置不同，編程時(shí)需要進(jìn)行修正。
       對(duì)于切槽和切斷刀片，采用壓制成型的獨(dú)立斷屑槽形狀和刀尖部位能承受切削力的凹形。這種用成型技術(shù)制成的形狀復(fù)雜的高性能切槽、切斷刀片，已有專業(yè)切削工具廠家在生產(chǎn)。
3 車削用刀柄的最新動(dòng)向
       在實(shí)現(xiàn)高效率、高精度的切削目標(biāo)中，刀柄的作用越來(lái)越大。
    3.1 充分發(fā)揮刀片性能的刀柄
       眾所周知，車削中通常采用可轉(zhuǎn)位車刀，其刀片裝夾的剛性對(duì)工具壽命的穩(wěn)定、延長(zhǎng)以及加工精度起著決定性作用。如同時(shí)采用固定銷和壓板壓緊的刀片固定方式，這種方式具有很高的剛性及可靠性，用途廣泛。
    3.2 刀柄一體化的車刀
         隨著CNC復(fù)合車削中心的普及，出現(xiàn)了能與加工中心通用的工具設(shè)計(jì)方案，該方案中車削刀具與刀柄集成一體，與加工件的接近性好，能保證穩(wěn)定而精密的切削。尤其是復(fù)合型刀柄，可同時(shí)安裝三把不同的車刀，節(jié)省了換刀時(shí)間，可完成粗車、精車、車外圓、車螺紋等不同工序的連續(xù)加工，從而實(shí)現(xiàn)了高效加工，刀柄配有可同時(shí)向兩把車刀供應(yīng)冷卻液的（噴霧冷卻劑、空氣、切削液）注入孔，能夠順利冷卻。
 4 車削工藝的最新動(dòng)向
    4.1 多功能切削刀具
         用于CNC復(fù)合車削中心的多功能切削刀具由于刀刃形狀及刀具結(jié)構(gòu)的不同，使得切削加工呈現(xiàn)多樣化。使用這種刀具加工零件與使用內(nèi)外徑車刀、內(nèi)外螺紋車刀、立銑刀及鉆頭等通用刀具相比，實(shí)現(xiàn)了多功能刀具的簡(jiǎn)單化。市場(chǎng)上已出現(xiàn)了能適應(yīng)小型零件加工的涂層硬質(zhì)合金整體多功能切削刀具。
    4.2 用于車削加工的銑削刀具
        車削中通常用車刀加工圓柱體，如果采用立銑刀加工圓柱體，則可達(dá)到效率高、斷屑易的效果。眾所周知，與車削的連續(xù)切削相比，立銑刀的斷續(xù)切削在延長(zhǎng)工具壽命方面十分有利。隨著CNC復(fù)合車削中心的普及，采用車削和銑削的復(fù)合切削的加工方式將會(huì)不斷增加。
 5 結(jié)語(yǔ)
        采用立銑刀等銑削工具部分替代車削加工使得切削加工進(jìn)入了一個(gè)多樣化的時(shí)代，CNC復(fù)合車削中心的出現(xiàn)使切削加工的生產(chǎn)方式迎來(lái)了一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)折期。
        車削工具與加工中心的共有化和多功能化等新構(gòu)想正不斷涌現(xiàn)，在品種和產(chǎn)量多變的生產(chǎn)中，CNC復(fù)合切削技術(shù)以其集約性、工期短、成本低的優(yōu)越性而備受關(guān)注。為了完成復(fù)雜的加工工序和合理的切削加工需要很多切削工具，刀庫(kù)的容納能力有限，所以人們期待開(kāi)發(fā)以最少數(shù)量的切削工具、刀片形狀及高壽命的工具材質(zhì)應(yīng)對(duì)多種形狀、尺寸及精度的加工。
       切削工具制造商，刀柄、工具系統(tǒng)制造商，CNC機(jī)床制造商以及用戶應(yīng)該攜起手來(lái)，共同推進(jìn)車削加工技術(shù)的進(jìn)步。