PCD刀具加工有色金屬是大規模工業生產的，不同的鋁合金其加工效果也不盡相同。PCD刀具一般采用鋒利切削刃，在刀具使用初期出現表面質量差的現象，隨著刀具使用時間的增加，其加工質量越來越好，數控刀具刀片，這是由于PCD刀具在切削過程中鋒利刃口的逐漸鈍化所致。在切削加工中，刃口鈍化是影響刀具性能和壽命的重要因素。刀具經刃磨后刃口會存在毛刺和微缺口，這種微缺口會影響刀具壽命和加工工件表面質量。刃口鈍化能有效去除小的毛刺和微缺口，得到光滑均勻的切削刃，從而提高工件表面質量。刃口光滑性的提高能有效預防積屑瘤的產生。鈍化能夠提高和改善刀具的抗拉強度和刃口韌性，增加刀具強度，從而提高刀具壽命，減小因峰刃缺陷而引起的初期不穩定磨損。刀具在涂層之前需經過鈍化處理，提高刀具表面光潔度，從而使涂層牢固。

圖1 刀具鈍化實驗裝置

　　目前關于鈍化的研究主要針對硬質合金，而對于PCD刀具鈍化的研究較少。本文探索一種PCD刀具的鈍化方法及其對鋁合金加工表面粗糙度的影響。通過國產小型鈍化機對PCD刀片進行鈍化，并研究了鈍化加工參數對鈍化后刃口的影響，為選擇合理的鈍化加工參數提供參考。通過單因素試驗探究了鈍化對表面粗糙度的影響，研究分析了不同切削參數下鈍化刀具對車削1060鋁合金表面粗糙的影響規律。

刃口鈍化試驗研究

　　如圖1所示，本試驗鈍化設備為2MQ6712D小型可轉位刀片刃口鈍化機，用含金剛石磨料的盤刷對PCD刀具進行鈍化。采用特殊的裝夾方式進行鈍化，可以使鈍化后的刃口成倒圓形。鈍化后的刀片垂直于切削刃磨一個端面，從圖中可以看出鈍化后的刃口呈倒圓形（見圖2）。

圖2 鈍化后切削刃的剖面圖

　　小型可轉位刀片刃口鈍化機主要利用刀具與磨料刷的相對運動形成磨損，從而達到鈍化的目的。磨料刷對切削刃的磨損形式主要為磨料磨損，去除過程中切削刃的加工質量和加工效率取決于尼龍絲對切削刃的碰撞作用。隨著轉速的提高和磨料顆粒的增大，磨料顆粒的動能增大，碰撞過程越劇烈。但過大的轉速和磨料顆粒在鈍化過程中會導致切削刃崩刃或者崩塊，降低了切削刃的表面質量。通過試驗發現，選擇合適的轉速和磨料顆粒在保證加工效率的同時有利于提高切削刃的鈍化質量。因此本試驗選用絲徑4mm含800目金剛石磨料的磨料刷，轉速800r/min，切削刃和磨料刷接觸長度為2mm，在該條件下能夠得到較好表面質量的切削刃。圖2為切削刃鈍化后的微觀形貌，從圖中可以看出選擇上述鈍化加工參數得到的鈍化后的刃口很光滑均勻，隨著鈍化時間的改變可以得到不同大小的鈍化半徑。

　　通過圖2和圖3可以看出，利用國產小型可轉位刀片刃口鈍化機，采用特殊的裝夾方式并選用合理的鈍化加工參數對PCD刀片進行鈍化，泰州數控刀具，可以得到光滑均勻的倒圓刃。

圖3 鈍化后的切削刃的形貌

單因素切削試驗

　　在相同的切削條件下，采用相同切削參數對比鈍化與未鈍化的PCD刀具車削1060鋁合金材料對表面粗糙度的影響規律。為了進一步研究切削深度對鈍化刀具所形成表面粗糙度的影響，選用較小切削深度參數分析切削深度對表面粗糙度的影響。

1.試驗條件

　　機床參數：SK50P/750型數控車床；工件材料：1060鋁合金，工件尺寸Φ70mm×250mm圓棒；刀桿型號：SDJCR2525M11；刀片參數：PCD刀片型號DCMW11T304，粒度約10μm。測量儀器：車削后工件的表面粗糙度的測量采用觸針式表面粗糙度儀（時代TR200），取樣長度2.5mm，取樣數量5，在不同位置取5次樣計算平均值。PCD刀具的主要幾何參數如表1所示。

表1 PCD車刀的主要幾何參數

2.試驗方案

　　采用鈍化和未鈍化兩種PCD車刀車削工件外圓，選取的刀具鈍化值約為18μm。冷卻方式為乳化液冷卻，切削參數及測量結果如表2和表3所示，鈍化和未鈍化刀具均采用此組參數。

試驗結果分析

1.不同切削參數下PCD刀具鈍化對表面粗糙度的影響分析

表2 切削參數及實驗結果

　　根據表2中所得的試驗結果繪制各參數對表面粗糙度影響圖，圖4為鈍化和未鈍化兩種刀具切削速度對表面粗糙度的影響，可見，鈍化刀具加工工件表面粗糙度總體低于未鈍化刀具。鈍化和未鈍化刀具加工工件表面粗糙度都隨切削速度的增大而增大，但增大幅度很小。

圖4 鈍化和未鈍化刀具切削速度對表面粗糙度的影響

　　圖5為鈍化和未鈍化兩種刀具進給量對表面粗糙度的影響。從圖中可以看出，鈍化和未鈍化刀具隨著進給量的增加表面粗糙度呈增大趨勢，且增大的幅度較大。在進給量較小時，鈍化和未鈍化刀具車削所形成表面粗糙度區別不大；隨著進給量的增大，鈍化對表面粗糙度的影響越來越明顯，在進給較大時鈍化刀具車削所形成表面粗糙度明顯小于未鈍化刀具。

圖5 鈍化和未鈍化兩種刀具進給量對表面粗糙度的影響

　　圖6為鈍化和未鈍化兩種刀具切削深度對表面粗糙度的影響。從圖中可以看出，鈍化刀具加工工件表面粗糙度總體低于未鈍化刀具。在0.1-06mm切削深度范圍內，切削深度對表面粗糙度影響不大。

圖6 鈍化和未鈍化兩種刀具切削深度對表面粗糙度的影響

　　由上述分析可知，PCD刀具車削1060鋁合金時進給量對表面粗糙度的影響，速度和切削深度對表面粗糙度的影響較小。在不同切削參數下鈍化后的刀具所形成表面粗糙度低于未鈍化刀具，隨著進給量的增大鈍化對表面粗糙度的影響越來越大。這是由于鈍化后的刀具在刃口處形成了一個光滑均勻的倒圓刃，消除了刃磨后的微缺口，同時由于鈍化半徑的存在對已加工表面起擠壓修光作用，因此鈍化后的刀具車削所形成的工件表面質量更高。

2.鈍化刀具在小切削深度時對表面粗糙度的影響

　　通過分析可知，在所選的切削深度范圍內，切削深度對表面粗糙度基本沒有影響。為了進一步研究切削深度對鈍化刀具車削形成的表面粗糙度的影響規律，采用小切削深度，研究鈍化對車削所形成的表面粗糙度的影響。測量結果見表3。

表3 小切削深度參數對表面粗糙度的影響

　　根據表3中實驗結果繪制切削深度對表面粗糙度影響規律如圖7所示。從圖中可以看出，在切削深度為20μm時，鈍化刀具所形成表面粗糙度比同一條件下其他切削深度所形成的表面粗糙度低，未鈍化刀具沒有此現象?？梢?，當切削深度約為20μm時，鈍化半徑對表面粗糙度的影響比較明顯。

圖7 小切削深度對表面粗糙度的影響

小結

（1）采用特殊的裝夾方式，在合理的加工參數下通過國產小型鈍化機作鈍化處理后，可以得到光滑均勻的正倒圓切削刃。

（2）PCD刀具車削1060鋁合金時，進給量對表面粗糙度的影響，切削速度和切削深度對表面粗糙度的影響較小。在相同切削條件下，使用相同切削參數鈍化刀具車削1060鋁合金所獲得的表面粗糙度低于未鈍化刀具。隨著進給量的增大，鈍化對表面粗糙度的影響越來越大，在進給量較大時鈍化刀具車削所形成表面粗糙度明顯小于未鈍化刀具。刀具經鈍化后消除了刃口毛刺和微刃口，同時在刃口處形成一個倒圓形刃口半徑。刃口半徑的存在對工件已加工表面起到了擠壓修光作用，提高了工件表面質量。

（3）鈍化刀具在切削深度為20μm時加工獲得的表面粗糙度低于其他切削深度，鈍化對表面粗糙度的影響比較明顯。

木匠刀具涂層技能研討

“木匠刀具涂層技能研討”

化學氣相堆積法（CVD)和物理氣相堆積法 (PVD)將較硬的資料涂到硬質合金、髙速剛刀具外表，提髙刀具耐磨性、化學穩定性等性能已在金屬

切削刀具中得到了充分的證實?，F在在發達國家，涂層高速剛刀具的使用率已占金屬切削髙速剛刀具的50p%，涂層硬度合金刀片已占硬質合金

轉位刀片的60p%。我國從八十年代初開端研 究涂層技能，八十年代中期涂層逐漸在工業生產中得到了使用，并開端從工業發達國家引入先進的涂層設備和技能。

1.涂層高速鋼

由于CVD是一種高溫工藝，高速剛刀具經涂層后需求從頭熱處理，這樣就會發作變形，降低刀具的精度。因此.高速鋼涂層常選用PVD涂層。

PVD法的堆積溫度低于髙速鋼回火溫度，可使預先經熱處理的髙速剛刀具機械性能不受影響，還可防止刀具變形。高速剛刀具選用的PVD涂層辦法

包括多弧離子涂、空心陰極離子涂和陰極等離子涂技能。

髙速剛刀具常用涂層資料有TiN和TiC，實際使用證實TiN涂層性能較為明顯，而TiC是金屬成型東西、螺紋滾壓成型模具等作業外表的理想涂層。除此之外，還在研討開發TiCN、CrCN涂層材

料及TiC-TiCN、Ti-TiC-TiN等復合涂層。我國開

發研討的（Ti，Ai)N新型涂層資料，其硬度和耐磨 性均高于TiN涂層，由于（Ti，Ai)N與基體之間有一過渡層（a —Ti FeTD，因此使涂層與基體之間具有較強的結合強度，提髙了涂層的耐磨性。

髙速剛刀具涂層目的是提髙刀具耐磨性和化學穩定性。但TiN和TiC化學穩定性并不令人滿意，TiC涂層在300400C時就開端氧化，TiN涂層在450 C以上時也開端氧化。

2.涂層硬質合金

硬質合金是由硬度和熔點都很髙的碳化物和金屬粘結劑組成，用粉末冶金工藝制成的。硬質合 金的硬度很高，可達HRC7482，耐磨性也較好，

特別是耐熱性，它所答應的作業溫度可達800‰1000C。因此，硬質合金涂層既可選用CVD技能，也可選用PVD技能。等離子輔佐化學氣相堆積

(PCVD)利用CVD和PVD的利益，成功地用于硬質合金涂層。由于涂層溫度（450650 C)低，在硬

質合金基體與涂層資料之間不會發作分散、相變或 交流反響，數控刀具的價格，因此基本上堅持了刀片原有的韌性，具有良好的切削性能。此外，硬質合金刀具還可以采 用CVD和PVD聯合涂層辦法：經CVD涂層后又

進行PVD涂層。其間CVD涂層資料為TiC和TiN，主要目的是提髙刀片刃口的尖利性。

3.涂層木匠刀具

近來研討標明TiN涂層高速剛刀具在切削山毛櫸、棟木、云杉和翠柏時，刀具耐磨性都有不同程 度的提高。但是，關于硬質合金刀具而言，涂層后的

耐磨性，其成果比較復雜。在用TiN涂層硬質合金鋸齒時，鋸齒的耐磨性僅有輕微的改進。用A12Os- TiC復合涂層（CVD法）時，也只有輕微的提髙（涂在鋸齒的前刀面，切削柏樹）。另一研討發現，在銑

削刨花板時，TiN涂層硬質合金刀具（CVD法）的耐磨性改進甚微；TiN涂層鋸齒前刀面，耐磨性有

些改進。以上研討顯示?木匠刀具耐磨性和涂層的 關系并不能闡明涂層的真實價值。

在用PVD法涂層木匠刀具進行切削試驗時，發現T!N涂層的碳化鎢硬質合金鋸片（涂覆前齒面）鋸切硬質纖維板時，鋸齒磨損量降低了，數控刀具參數，但鋸切

刨花板、膠合板時，卻沒有明顯的優越性。

硬質合金刀具通過涂層后，耐磨性之所以改進不明顯，是因為刀具刃口鄰近的涂層資料過早地脫落。CVD法涂層溫度較髙，導致在基體和涂層之間

構成脆性的粘結相。在涂層剩余應力及切削熱、切削力作用下，刃口上的涂層很快地脫落。和CVD法相比，PVD法涂層溫度低得多。因此，PVD法涂層的刀具，可獲得較好涂層結構和髙的涂層硬度，刀具刃口尖利度也改進了。此外，PVD法涂層刀具有較好抗龜裂的能力。

九十年代中期，研討人員在用PVD法涂層木匠刀具方面進行了一些研討，從硬質合金碳化物尺寸、粘結劑含量和涂層資料等方面進行研討。碳化

物顆粒尺寸分別為0.8pm，1.7;im和1.7fxm，對應的鈷含量分別為3%，4%，6%和10%。涂層資料為TiN，TiN-TiCN-TiN和TiAlN2，對應的涂層厚度為3. 5/xm，5.5pm和3/im。涂在刀具的前刀面上。試驗成果標明三種涂層資料均出現涂層剝落，

但TiN和TKN、CN)要比TiAlN2小得多，并且細顆粒和低含鈷量的刀具，耐磨性提髙了10%至30%。但關于含鈷量髙的刀具，涂層反而降低了耐磨性。研討還指出涂層粘結強度是涂層脫落的致命因素。

俗話說“工欲善其事必先利其器”，這個道理從古至今都被很好地延續并傳揚著，然而在機床行業，刀具似乎并不是越“快”越好，很多在最初接觸到機床刀具的時候，都有著一個疑問“為何好好的刀具要進行鈍化處理呢？”今天就讓我們一起來了解一下關于“刀具鈍化”的那些事兒。

其實，刀具鈍化并不是大家字面理解的意思，而是一種有效提高刀具使用壽命的手段。通過平整、拋光、去毛刺等工序達到提高刀具質量的目的。這其實是刀具在精磨之后，涂層之前的一道正常工序。一般來說，刀具鈍化拋光的方式分為毛刷、噴砂、拖拽式拋光機，這其中又屬毛刷與拖拽式的應用最為廣泛。

從事金屬切削行業的人都知道，刀具在成品前會經過砂輪刃磨，但是刃磨加工會造成不同程度的微觀缺口。這就導致數控機床在進行高速切削的同時微觀缺口會極易擴展，從而加快刀具的磨損和損壞?，F代的切削技術中對刀具的穩定性和精密性都有了嚴格要求，因此數控刀具在涂層前必須經過刀口的鈍化處理，才能保證涂層的牢固性和使用壽命。

刀具鈍化的優勢與目的

1.抵抗刀具物理磨損

在切削過程中刀具表面會被工件逐漸耗損，切削過程中切削刃在高溫高壓下也易發生塑性變形。刀具的鈍化處理可以幫助刀具提高剛性，避免刀具過早喪失切削性能。

2.保持工件的光潔度

刀具刃口有毛刺會導致刀具磨損，加工工件的表面也會變得粗糙。經鈍化處理后，刀具的刃口會變得很光滑，崩刃現象也會相應減少，工件表面光潔度也會提高。

3.方便凹槽排屑

對刀具凹槽拋光處理可以提高表面質量和排屑性能，凹槽表面越平整光滑，排屑就越好，就可實現更連貫的的切削加工。

數控機床的刀具在經過鈍化拋光后，表面會留下許多小孔，在加工時這些小孔可以吸附更多的切削液，使得切削時產生的熱量大大減少，極大得提高切削加工的速度。

綜上所述，刀片刃口鈍化十分重要，正如我國古人所說“千里之堤，潰于蟻穴”，刀片刃口微觀缺口這個“蟻穴”雖小，卻影響刀具性能和壽命這個“千里之提”，是不可小視的大問題。刀片刃口鈍化技術是提高刀具壽命減少刀具消耗的有效措施之一。無論在經濟和技術兩個方面都是可行的、有效的，進一步推動我國切削加工水平的提高，縮小與國外刀具切削性能的差距。

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