切削（共7篇）
切削 篇1
先进制造技术
学 院： 机械工程学院
专 业： 机 械 工 程
2013年 1 月 5日
难切削材料切削加工技术
摘要：本文阐述了难切削加工材料的定义，简单地介绍了几类难加工材料，从切削力、切削温度、刀具磨损等方面介绍了难加工材料的加工特点，并对其产生原因进行了分析。针对难加工材料在加工过程中出现的问题，本文描述了改善难加工材料的切削加工性的方法及其机理，具体对改变材料本身特性、选择刀具材料、润滑冷却方式进行详细介绍。关键词：难加工；材料；加工性；加工技术
Difficult cutting material machining
technology
Wang Xuebin(Guizhou university mechanical engineering institute Guiyang guizhou 550025）
Abstract：This paper expounds the definition of material to cutting processing, and difficult-to-machine materials processing features was reviewed ,Simply introduce several kind of difficult processing materials, from the sides of cutting force, cutting temperature, tool wear , etc, and its reasons were analyzed.For these problems that exist in the process of machining difficult-to-machine materials , this paper describes the method that improve difficult-to-machine materials processing cutting features and its mechanism, the concrete is introduced about changing materials itself characteristics, choiceing of cutting tool materials and lubrication cooling way.Key words: difficult processing;Materials;Machining;Processing technology
从某种意义上说，它们对加工的特殊要求起引言 到了促进加工技术发展的作用。现在，人们然而长期以来难加工材料如钛合金、高已经掌握了很有效的难加工材料加工方法。
温合金、不锈钢等其切削加工性极差，给生产带来效率低、质量差、刀具损耗等问题，难加工材料的定义 一直是加工中的难题。随着制造业的发展，难加工材料是指难以进行切削加工的21世纪这些材料的用量迅速增加，加工的矛材料，即切削加工性差的材料。切削加工性盾将变得突出。与此同时，产品的材料构成等级代号5级以上的材料均属于难加工材也不断优化，新的工程材料也不断问世，而料。从材料的物理力学性能看，硬度高于每一种切削材料的采用都对切削加工提出
250HBS、强度b0.98GPa、延伸率大于了新的要求。如在切削加工比较集中的汽车工业，其发动机、传动器零件中硅铝合金的30%、冲击值ak9.8105J/m2、热比例在逐渐增加，并开始引入镁合金和新的高强度铸铁以减轻汽车重量，节省能耗。又o系数k41.9W/(mC)的均属于难加工如在航空航天工业，钛合金、镍合金以及超耐热合金、陶瓷等难加工材料的应用比例和材料之列，如钛合金、高温合金、不锈钢、加工难度都将进一度的增加，能否高效加工高强度钢和超高强度钢、复合材料以及硬脆这些材料，直接关系到我国汽车、航空航天、材料。
难加工材料的分类： 能源等重要工业的发展速度和制造业整体（1）钛合金
o钛是同素异构体，熔点为1720C，在水平，也是对切削技术的最大挑战。但低于882oC时呈密排六方晶体结构，称为钛；在高于882oC时呈密排六方晶体结构，称为钛。利用钛的上述两种结构特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及其相分含量改变而得到不同类型的钛合金。
钛合金的性能特点如下：比强度高、热强度高、抗蚀性好、低温性好、化学活性大、导热性差、弹性模量小。
（2）高温合金
高温合金又称耐热合金或热强合金，它是多组元的复杂合金，以铁、镍、钴、钛等为基础，能在600—1000度的高温氧化环境及燃气腐蚀条件下工作，而且还可以在一定应力作用下长期工作，具有良好的热强行能热稳定性能和热疲劳性能。
（3）不锈钢
不锈钢是指在大气中或在某些腐蚀性介质中具有一定的耐腐蚀能力的钢种。不锈钢种类很多，按其成分可分为钴不锈钢和钴镍不锈钢两大类。
（4）高强度钢与超高强度钢
高强度钢和超高强度钢为具有一定合金含量的合金钢。他们的原始强度、硬度并不高，但经过调质处理（一般为淬火和中温回火），可获得较高或很高的强度。
（5）复合材料
复合材料是指两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质人工制成的多相组成固体材料，是由增强相和基体相复合而成的，并形成界面相。增强相主要是承载相，基体相主要是连接相，界面相的主要作用是传递载荷，三者的不同成分和不同复合工艺使复合材料具有不同的性能。
（6）硬脆性材料
硬脆性材料具有高强度、高硬度、高脆性、耐腐蚀和腐蚀、隔热、低密度和膨胀系数及化学性能好等特点，是一般金属材料无法比拟的。硬脆性材料由于这些独特性能而广泛应用于光学、计算机、汽车、航空航天、化工、纺织、冶金、机械和军事等领域。
难加工材料的加工特点
难加工材料的切削加工性差一般有以下几个方面： 高强度： 2 高硬度； 高塑性和高韧性； 4 低塑性和脆性； 5 低导热性； 有大量微观硬质点或夹杂物； 7 化学性质活泼
这些性质一般都能使切削过程中切削力加大、切削温度升高，刀具磨损严重，刀具使用寿命缩短，加工表面质量恶化，切削难以控制，最终导致加工效率和加工质量降低，加工成本升高。下面详细介绍难加工材料的切削加工性及其产生机理。（1）切削力大
凡是硬度和强度高、塑性和韧性大、加工硬化严重、亲和力大的材料，切削功率消耗大，切削力大。这就要求加工设备功率大，刀具有较高的强度和硬度。表1.1是几种典型难加工材料的切削力的对比。（2）切削温度高
由于难加工材料呢往往加工硬化严重，强度高，塑性和韧性大，亲和力大而导热系数小，切削过程中会产生较大的热量，但散热性能差，因此切削温度较高。如钛合金的传导率只有45钢的1/6左右，且刀-屑接触长度短，切削热集中在切削刃附近，因此切削温度很高，往往是45钢的一倍以上。（3）刀具磨损严重，使用寿命短
凡是硬度高或有磨粒性质的硬质点多或加工硬化严重的材料，刀具的磨料磨损都很严重。另外，导热系数小或刀具材料易亲和、黏结也会造成切削温度高，从而使得黏结磨损和扩散磨损严重。因此难加工材料切削过程中使用寿命铰短。
（4）加工表面粗糙，不以达到进度要求
加工表面硬化严重、亲和力大、塑性和韧性大的材料，其加工表面粗糙度大，表面质量和精度均不易达到要求。（5）切屑难于处理
强度高、塑性和韧性大的材料，切屑连绵不绝、难以处理。切削过程中，切削应得到很好地控制，不能任其缠绕在工件或刀具上，划伤已加工表面、损坏刀具，甚至伤人。
难加工材料切削加工性的改善 1.改变材料本身的切削加工性
改善材料本身的切削加工性首先可以采用适当的热处理方法。在被加工材料化学成分已定的情况下，经过不同的热处理工艺可得到不同的金相组织，材料的力学、物理性能机加工性将出现很大的差别。故应当采用适当的热处理方法，并合理安排热处理加工工序。如低碳钢的热塑性很大，可进行冷拔或正火以降低塑性，提高硬度，使切削加工性得到改善；马氏体不锈钢也经常进行调质处理，以降低塑性，减少以加工表面粗糙度，使其较易加工；高强度钢在退火、正火状态下，切削加工并不太困难，粗加工躲在这时进行；经过调质，高强度钢的硬度、强度大为提高，变得难加工，此时可进行精加工或半精加工。
其次是可以改变材料的化学成分。在保证材料力学、物理性能的前提下，在钢中适当添加一些元素，如S、Pb、Ca等，其加工性可得到显著改善，这样的钢称为“易切钢”。易切钢可以使刀具耐用度提高，切削力减小，容易断屑，提高以加工表面的质量。易切钢的添加元素几乎都不能与钢基体固溶，而已金属或非金属夹杂物的状态分布，从而改变了钢材的内部结构与加工时的变形状况，使其加工性得到改善。在奥氏体不锈钢中添加S元素会降低不锈钢的抗腐蚀性，可在奥氏体不锈钢中添加Se元素，所形成的硒化物可提高切削加工性而不影响抗腐蚀性。合理的选用刀具材料
刀具材料的切削性能对切削加工技术的水平影响很大。切削难加工材料时，必须尽可能采用高性能的刀具材料。由于难加工材料种类繁多，性质迥异，在选用刀具时，必须注意刀具材料与被加工材料在力学、物理性能和化学性能之间的合理匹配。
常用于难加工材料切削的刀具材料有高性能高速钢、粉末冶金高速钢、添加TaC和NbC的硬质合金、细晶粒和超细晶粒硬
质合金、TiC硬质合金、添加稀土元素的硬质合金、各种陶瓷材料以及CBN和金刚石等超硬材料。
在韧性较好的刀具基体上，进行表面涂层，涂覆具有高硬度、高耐磨性、耐高温材料的薄层是提高刀具切削性能的有效途径。与未涂层刀具相比，刀具经过涂层后，可以采用更高的切削速度，或在同样的切削速度下大幅度地提高刀具使用寿命，也可以减少刀具与工件材料之间的摩擦系数，从而减少切削力，改善被加工材料的表面质量。
采用PVD方法在高速钢基体上可涂覆一层致密、坚硬、厚度为几微米的氮化物或碳化物，使高速钢刀具的寿命和切削性能得到大幅度地提高。这种加工方法适用于麻花钻、立铣刀、丝锥、齿轮滚刀和插齿刀等重磨前刀面的刀具。采用PVD和CVD的方法在韧性较好的硬质合金基体上涂覆一层或多层的高硬度和高耐磨性的材料，可获得高韧性又有高耐磨性的刀具材料。3.合理的适用润滑冷却方式
在难加工材料切削过程中，合理使用切削液尤为重要。切削液基本上分为三类：切削油、乳化液、合成切削液。切削油的组要成分是矿物油；乳化液系用乳化油加水稀释而成；而乳化油则由矿物质油、乳化剂及其他物质配成；合成切削液是水基，再加入其他成分构成。以上三类切削液均需加入各种添加剂。切削液具有冷却作用和润滑作用，能够有效的降低切削区刀具表面和工件表面的温度，改善刀具与切屑、工件表面之间的摩擦状态，从而减小刀具磨损并提高以加工表面质量；切削液有清洗作用，能将碎屑（如切铸铁）和粉屑（如磨削）冲走；切削液还能防锈，工作性能稳定，且不污染环境，并对人体无害。同时，在金属切削加工领域也可采用低温雾化切削、油雾冷却、低温冷风切削、MQL微量润滑等绿色切削技术。4.采用其他加工方法 1 热处理渗入可逆元素 对于某些材料还可以通过热处理渗入可逆元素来改善切削加工性，加工完成后去除可逆元素，保持工件的原有特性，如钛合金渗氢处理切削加工性显著改善，切削加工后在进行去氢处理。局部加热切削加工 在切削加工中，局部加热工件切削区域可使材料切削变形区的应力降低，切削力则相应降低，有利于提高刀具使用寿命，切削速度可提高。但加热切削法对被加工表面和表层的物理力学性能有影响，选用时应谨慎。低温切削加工 切削过程中通过一定的强制冷却手段使得工件保持低温状态，工件的力学性能向有利于切削加工的趋势变化，刀具则因低温环境切削加工性能更好，寿命提高。磁化切削加工 使工件和刀具两者之一被磁化，切削过程中带磁切削，切削加工性可得到改善。振动切削加工 低频振动切削具有很好的断屑效果，可不断用断屑装置，使刀刃强度增加，切削时总功率消耗比带有断屑装置的普通切屑降低40%左右。高频振动切削也称超声波振动切削，有助于减小刀具与工件之间的摩擦，降低切削温度，减少刀具的粘着磨损，从而提高切削效率和加工表面质量，刀具寿命约可提高40%。
结束语：
难加工材料加工技术是机械加工工业的关键技术，它的发展体现着国家制造业的制造水平。目前难加工材料加工技术发展日趋成熟，已经实现了对钛合金、高温合金、不锈钢等多种难加工材料的加工。但随着科学技术的发展，必将对产品零部件的性能提出新的和特殊的要求，会有更多难加工材料需要加工，难加工材料加工技术也将会得到更加广泛的应用。
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切削 篇2
关键词：金属切削加工,切削液,水溶性切削液
金属切削液,即金属及其合金在切削加工过程中使用的工艺润滑油。金属切削加工是指用具有一定几何形状的刀具,通过刀具与工件间的相对运动,从工件表面切除金属层以获得具有一定几何形状,尺寸和表面质量的工艺过程。
金属的加工方法繁多,其中金属切削加工是金属加工中最常见、应用最广泛的一种。根据工件的形状、精度及表面质量的不同要求,金属切削加工可分为车、铣、钻、刨、镗、铰、拉削、齿轮切削、螺纹加工及磨削等。现在主要讲述金属切削液中水溶性金属切削液的性能和选取。
一般习惯地把金属去切屑加工所用的润滑剂称为切削液,而把金属变形用的润滑剂称为金属加工工艺用液体。金属加工液则是泛指上述两类加工、作业用润滑剂。
而金属的去除和金属的变形是金属的机械加工通常的两种类型。
1 金属切削液的种类
金属切削液通常可分为以冷却为主的水溶性金属切削液和以润滑为主的纯油性金属切削液;水溶性金属切削液又可细分为可溶性油(乳化液)、半合成切削液(微乳化液)和合成切削液三种。在所有润滑油中,金属切削液的用量视各国的具体情况不同,约占其润滑油总用量的2%~3%,我国金属切削液的年用量约为6万吨左右,其中水溶性金属切削液和纯油性金属切削液各占50%左右的份额。
大部分金属切削需要使用切削液,甚至在可以正常进行干切削的作业,如果选用适当的冷却润滑剂也可增加工效。早在1883年,F.W.泰勒(Taylor)曾证明用冲洗刀具和加工件可使切削速度提高30%~40%。
金属切削液的品种繁多。ASTM D2881把金属加工用的液体划为三类:(1)油和油基液体;(2)水基乳液及分散体;(3)化学溶液(真溶液及胶体溶液)。近年来,金属切削液的发展和变化主要是在水溶性液体领域(2、3类)。由于这类液体以水为基质,其传热速度高(水的传热速度为油的2.5倍)。等量的水吸收一定热量后,比油的温升要慢得多,从而提高了冷却效果,且可减少油雾,因此水基切削液的用量增大。以英国为例,水基切削液在整个切削液市场中约占60%。但是水基切削液与油相比存在着润滑性差,其次是锈蚀、胶体稳定性、化学稳定性、生物稳定性、可滤性、泡沫性等问题。这些问题对切削液在机床应用时的“油池寿命(Sum p Life)”至关重要。合理选择、应用、监控和维护,对使用水基切削液特别重要。
水溶性切削液的主要性能。我们使用水溶性金属切削液的主要目的是:(1)延长刀具的使用寿命;(2)保证和提高工件的加工尺寸精度;(3)改善工件表面的光洁度;(4)及时排除金属屑,确保切削过程顺利进行;(5)及时带走切削热,迅速均匀冷却刀具和工件等;(6)防止机床和工件产生腐蚀和锈蚀;(7)提高切削加工效率,降低成本。为实现上述目的,要求水溶性金属切液必须具备下列几方面主要性能:冷却性能;润滑性能;清洗性能;防锈性能。
2 金属切削液的成分与选择
根据我国目前市场情况,切削液的主要成分如下:
(1)油或油基液体;(2)乳液;(3)合成液体;(4)化学溶液。
3 水溶性金属切削液的选取
选取金属切削液,首先要根据切削加工的工艺条件及要求,初步判断选取纯油性金属切削液或水溶性金属切削液。通常我们可以根据机床供应商的推荐来选择;其次,还可以根据常规经验进行选取,如使用高速钢刀具进行低速切削时,通常采用纯油性金属切削液,使用硬质合金刀具进行高速切削时,通常可以采用水溶性金属切削液;对于供液困难或切削液不易达到切削区时采用纯油性金属切削液(如攻丝、内孔拉削等),其他情况下通常可采用水溶性金属切削液等。总之,要根据具体切削加工条件及要求,根据纯油性金属切削液和水溶性金属切削液的不同特点,同时考虑各个工厂的不同实际情况,如车间的通风条件、废液处理能力及前后道工序的切削液使用情况等,来选取具体的切削液类型。
其次,在选取了切削液类型后,还要根据切削加工工艺、被加工件材质及对工件的加工精度和粗糙度的要求等,初步选取切削液的品种。如选取磨削加工切削液时,我们不但要考虑普通切削加工的条件,更要考虑磨削加工工艺本身的特点:我们都知道,磨削加工实际上是多刀同时切削的加工工艺,磨削加工的进给量较小,切削力通常也不大,但磨削速度较高(30~80m/s),因此磨削区域的温度通常都较高,可高达800~1000℃,容易引起工件表面局部烧伤,磨削加工热应力会使工件变形,甚至使工件表面产生裂纹;同时,因为磨削加工过程中会产生大量的金属磨屑和砂轮砂末,会影响加工工件的表面粗糙度等;因此,在选取磨削加工的水溶性金属切削液时,我们更要求该切削液具有良好的冷却性、润滑性和清洗冲刷性。而根据工件材质的不同,在选取水溶性金属切削液时也要从不同材质的不同特性选取不同的切削液产品,如切削高硬度不锈钢,就要根据其硬度高、强度大、难切削等特点,选取极压性能好的极压型水溶性金属切削液,来满足切削过程中对切削液的极压润滑性能要求;而对于如铝合金、铜合金等材质时,由于其材质本身的韧性大、活性大等特点,在选取水溶性金属切削液时,则更要求切削液的润滑性、清洗性等,同时,不能腐蚀工件。
在上述初步选取了金属切削液后,还应该从切削液产品对人身的刺激性/毒性、使用寿命、废液处理等方面综合考虑,最终选取正确的金属切削液的品种及使用浓度。在选取水溶性金属切削液时,我们首先要考虑产品的低刺激性、低毒性,以确保操作人员的人身安全;同时,各个使用厂家都强调切削液产品的使用寿命的长短,都要求所选水溶性金属切削液具有一个相对长的使用寿命,来满足工厂降低综合成本的要求,而且,较长的切削液使用寿命,不但降低了水溶性金属切削液的使用量,更减少了换液次数,减少机床停机时间,降低了人工费用,以及减少水溶性金属切削液的废液处理次数和处理以及由此而产生的大量废液处理费用;第三,随着各国对环境环保要求的不断提高,要求水溶性金属切削液的废液必须经过废液处理并达到国家及地方的三废排放标准,方可进行排放,因此,各工厂在选取水溶性金属切削液时,也把其废液处理难易程度列入选取标准之一。
同时,由于水溶性金属切削液中通常都含有表面活性剂、油性剂、矿物油及少量水分,这要求水溶性金属切削液的储存周期不能太长;因此,为确保水溶性金属切削液产品的新鲜,供应商的生产能力、供货周期也应在水溶性金属切削液选取时加以考虑。
在金属切削液的选取中,水溶性金属切削液的选取因其使用特点则更显重要。
4 切削液的使用和维护
配制(稀释)只有水基切削液需要配制,即按一定比例加水稀释。水基切削液特别是乳化型的,在用水稀释时要注意以下几个方面:
(1)水质
(2)稀释
(3)劳动卫生与环境
5 切削液使用中的问题及其对策
5.1 切削波变质发臭的问题
切削液变质发臭的主要原因是:切削液中含有大量细菌,切削液中的细菌主要有耗氧菌和厌氧菌。耗氧菌生活在有矿物质的环境中,如水、切削液的浓缩液和机床漏出的油中,在有氧条件下,每20~30min分裂为二。而厌氧菌生存在没有氧气的环境中,每小时分裂为二,代谢释放出SO2,有臭鸡蛋味,切削液变黑。当切削液中的细菌大于106时,切削液就会变臭。
5.1.1 细菌主要通过以下渠道进入到切削液中
(1)配制过程中有细菌侵入,如配制切削液的水中有细菌。
(2)空气中的细菌进入切削液。
(3)工件工序间的转运造成切削液的感染。
(4)操作者的不良习惯,如乱丢脏东西。
(5)机床及车间的清洁度差。
5.1.2 控制细菌生长的方法
(1)使用高质量、稳定性好的切削液。
(2)用纯水配制浓缩液,不但配制容易,而且可改善切削液的润滑性,且减少被切屑带走的量,并能防止细菌侵蚀。
(3)使用时,要控制切削液中浓缩液的比率不能过低,否则易使细菌生长。
(4)由于机床所用油中含有细菌,所以要尽可能减少机床漏出的油混入切削液。
(5)切削液的p H值在8.3~9.2时,细菌难以生存,所以应及时加入新的切削液,提高p H值。
(6)保持切削液的清洁,不要使切削液与污油、食物、烟草等污物接触。
(7)经常使用杀菌剂。
(8)保持车间和机床的清洁。
(9)设备如果没有过滤装置,应定期撇除浮油,清除污物。
5.2 切削液的腐蚀问题
5.2.1 产生腐蚀的原因
(1)切削液中浓缩液所占的比例偏低。
(2)切削液的p H值过高或过低。例如PH>9.2时,对铝有腐蚀作用。所以应根据金属材料选择合适的p H值。
(3)不相似的金属材料接触。
(4)用纸或木头垫放工件。
(5)零部件叠放。
(6)切削液中细菌的数量超标。
(7)工作环境的湿度太高。
5.2.2 防治腐蚀的方法
(1)用纯水配制切削液,并且切削液的比例应按所用切削液说明书中的推荐值使用。
(2)在需要的情况下,要使用防锈液。
(3)控制细菌的数量,避免细菌的产生。
(4)检查湿度,注意控制工作环境的湿度在合适的范围内。
(5)要避免切削液受到污染。
(6)要避免不相似的材料接触,如铝和钢、铸铁(含镁)和铜等。
5.3 产生泡沫的问题
在使用切削液时,有时切削液表面会产生大量泡沫。
5.3.1 产生泡沫的主要原因
(1)切削液的液面太低。
(2)切削液的流速太快,气泡没有时间溢出,越积越多,导致大量泡沫产生。
(3)水槽设计中直角太多,或切削液的喷嘴角度太直。
5.3.2 避免产生泡沫的方法
(1)在集中冷却系统中,管路分级串联,离冷却箱近的管路压力应低一些。
(2)保证切削液的液面不要太低,及时检查液面高度,及时添加切削液。
(3)控制切削液流速不要太快。
(4)在设计水槽时,应注意水槽直角不要太多。
(5)在使用切削液时应注意切削液喷嘴角度不要太直。
5.4 操作者皮肤过敏的问题
5.4.1 产生操作者皮肤过敏的主要原因
(1)p H值太高。
(2)切削液的成分。
(3)不溶的金属及机床使用的油料。
(4)浓缩液使用配比过高。
(5)切削液表面的保护性悬浮层,如气味封闭层、防泡沫层。杀菌剂及不干净的切削液。
5.4.2 在工作中,为了避免操作者皮肤过敏,应该注意以下几点
(1)操作者应涂保护油,穿工作服,带手套,应注意避免皮肤与切削液直接接触。
(2)切削液中浓缩液比例一定要按照切削液的推荐值使用。
(3)使用杀菌剂要按说明书中的剂量使用。
还有,氟橡胶、脂橡胶受切削液影响变形较小,在用作机床密封件时,可优先考虑。为了防止变形,机床密封件所用橡胶含脂量一般应大于35%。另外,为了有效防止切削液引起机床油漆脱落,可选择环氧树脂漆或聚腔酯漆。
如何提高刀具切削效率？ 篇3
尽管中国已经成为世界加工厂，但作为国民经济支柱产业的制造业，其劳动生产率与美、欧、日等工业发达国家和地区相比还有很大的差距，仅为其1/20左右，刀具和切削技术落后是机械制造业劳动生产率低下的重要原因之一。为了把我国从制造大国变成制造强国，中国刀协从中国切削工作者的历史责任的高度提出了“发展切削技术、建设制造强国”的宏伟目标。并从起在团体会员单位开展“中国刀协20工程”活动，即要求会员单位通过对切削应用技术的培训和先进刀具的推广，用2年左右的时间率先实现提高切削效率20%的目标。这个目标的实现，需要各界的共同努力，为此，我们也必须清醒地认识到切削理念的三次进步。
一、加大刀具投入：
当前切削刀具及相关技术的发展日新月异，近年来在数控技术和刀具技术的共同推动下,切削加工进入了高速切削的阶段。近年来刀具材料和涂层技术有了很大的发展，如PCD、CBN超硬刀具和陶瓷刀具的使用范围不断扩大，作为当前高速切削主力军的涂层硬质合金刀具的切削性能大幅提高等。近来切削速度提高了 5~10倍，生产效率提高了50%~100%。高速切削有一个特点，就是当切削速度上升到一定程度时，由于材料软化等原因随着切削速度的增加切削力反而下降，同时由于切屑带走了大部分热量甚至工件的温升也会减小。不过受刀具材料性能限制,后一现象目前只在用PCD刀具加工铝合金和软质材料中才能观察到。高速切削还适用于硬切削、干切削和重切削，是提高切削效率的有效手段。
现代加工中刀具费用一般只占制造成本的3%～4%，但它对总制造成本的影响却要大得多。计划经济时代,机械加工企业从控制加工成本出发,制订刀具消耗定额、进行成本控制，我们也曾提到有些企业高效率的进口设备使用低性能的焊接刀具，不能发挥设备性能反而造成更大浪费的事实。有人计算过生产效率提高20% 会使制造成本降低15%。现在多数企业都算过这笔账来了，加大刀具投入，用高速切削提高生产效率以降低总生产成本，是切削理念的一次进步。
二、创新刀具结构：
先进刀具有三大技术基础：材料、涂层和结构创新。高速切削刀具主要依赖的是刀具材料和涂层技术的进步，
高速切削可提高切削效率但不是惟一的手段。刀具的结构创新也是提高切削效率的有效手段。例如Iscar公司的大走刀量铣刀每齿走刀量达到3.5mm，Seco公司的复合孔加工刀具一次走刀就能完成钻、镗孔和端面倒角等。曲轴加工的工艺进步更具有说服力，曲轴车拉刀的发明使曲轴加工效率提高了10倍。现在又出现了效率更高的曲轴高速铣刀，一次走刀就可完成7个主轴颈的加工。东风汽车公司量刃具厂已经成功地为国内汽车厂开发了曲轴车拉刀和高速铣刀并成功用于生产。上世纪八九十年代成都工具研究所在涂层、材料等单项技术都不占优势的情况下，凭借自主知识产权的刀具设计和工艺技术，加上涂层、材料和刀具结构创新技术的综合运用，在高强度石油管螺纹刀具上实现了对国外知名企业的一次成功超越。还有许多例子都说明刀具结构创新往往更能有效地提高切削效率。要提高切削效率不能只盯着用最好的(也常常是最贵的)刀具来进行高速切削。在目前我们刀具材料和涂层技术与国外还有较大差距的情况下，注重刀具的结构创新往往是提高切削效率的更有效和更可行的手段。采用包括高速切削和刀具结构创新在内的各种手段实现高效切削，是切削理念的又一次进步。
三、优化加工过程：
常凸显出两类新问题：一是切削效率提高的效果被大量的非切削时间所冲淡，二是在加工设备不太先进的情况下先进刀具的费用不堪重负。日本MARZAK公司称他们的加工中心只有30%的时间在为公司创造效益。东方汽轮机厂进口的瑞士加工中心，其自动纪录的切削时间也只有30%左右。切削技术在不断发展，人们的认识在不断深化：在提高加工效率的努力中只靠高性能的刀具是远远不够的，通过切削应用技术提高切削生产效率的潜力还很大。
前面说过要进一步提高切削加工效率只靠先进刀具是不够的。我们还应该掌握和运用与切削过程相关的技术，全面提高生产效率。进行刀具结构创新，改善刀具使用条件，合理选用刀具材料和涂层;另外，工艺方式的改革，还有管理手段和相关技术，他们同样是提高生产效率的有效手段。说得更明确一点就是不要只盯着用最好的刀具这一条道，当前更要重视切削应用技术，向70%的时间要效率。
难加工材料的切削加工技术 篇4
潘 飞
（常州铁道高等职业技术学校机械工程系
江苏
常州
213011）
摘 要：随着社会的不断发展，对材料的要求也越高，对切削加工也提出了更高的要求。本文针对这一问题，着重讲述切削难加工材料应考虑的几个方面。
关键词：难加工材料；切削加工
近年来，机械产品多功能、高功能化的发展势头十分强劲，要求零件必须实现小型化、微细化。为了满足这些要求，则所用材料必须具有高硬度、高韧性和高耐磨性，而具有这些特性的材料其加工难度也特别大，因此又出现了新的难加工材料。难加工材料就是这样随着时代的发展及专业领域的不同而出现，其特有的加工技术也随着时代及各专业领域的研究开发而不断向前发展。另一方面，随着信息化社会的到来，难加工材料切削技术信息也可通过因特网互相交流，因此，今后有关难加工材料切削加工的数据等信息将会更加充实，加工效率也必然会进一步提高。难加工材料的界定及具体品种，随时代及专业领域而各有不同。
一、切削领域中的难加工材料
在切削加工中，通常出现的刀具磨损包括如下两种形态：(1)由于机械作用而出现的磨损，如崩刃或磨粒磨损等；(2)由于热及化学作用而出现的磨损，如粘结、扩散、腐蚀等磨损，以及由切削刃软化、溶融而产生的破断、热疲劳、热龟裂等。切削难加工材料时，在很短时间内即出现上述刀具磨损，这是由于被加工材料中存在较多促使刀具磨损的因素。例如，多数难加工材料均具有热传导率较低的特点，切削时产生的热量很难扩散，致使刀具刃尖温度很高，切削刃受热影响极为明显。这种影响的结果会使刀具材料中的粘结剂在高温下粘结强度下降，WC(碳化钨)等粒子易于分离出去，从而加速了刀具磨损。另外，难加工材料中的成分和刀具材料中的某些成分在切削高温条件下产生反应，出现成分析出、脱落，或生成其他化合物，这将加速形成崩刃等刀具磨损现象。在切削高硬度、高韧性被加工材料时，切削刃的温度很高，也会出现与切削难加工材料时类似的刀具磨损。如切削高硬度钢时，与切削一般钢材相比，切削力更大，刀具刚性不足将会引起崩刃等现象，使刀具寿命不稳定，而且会缩短刀具寿命，尤其是加工生成短切屑的工件材料时，会在切削刃附近产生月牙洼磨损，往往在短时间内即出现刀具破损。在切削超耐热合金时，由于材料的高温硬度很高，切削时的应力大量集中在刃尖处，这将导致切削刃产生塑性变形；同时，由于加工硬化而引起的边界磨损也比较严重。由于这些特点，所以要求用户在切削难加工材料时，必须慎重选择刀具品种和切削条件，以获得理想的加工效果。
二、难加工材料在切削加工中应注意的问题
切削加工大致分为车削、铣削及以中心齿为主的切削(钻头、立铣刀的端面切削等)，这些切削加工的切削热对刃尖的影响也各不相同。车削是一种连续切削，刃尖承受的切削力无明显变化，切削热连续作用于切削刃上；铣削则是一种间断切削，切削力是断续作用于刃尖，切削时将发生振动，刃尖所受的热影响，是切削时的加热和非切削时的冷却交替进行，总的受热量比车削时少。铣削时的切削热是一种断续加热现象，刀齿在非切削时即被冷却，这将有利于刀具寿命的延长。日本理化研究所对车削和铣削的刀具寿命作了对比试验，铣削所用刀具为球头立铣刀，车削为一般车刀，两者在相同的被加工材料和切削条件(由于切削方式不同，切削深度、进给量、切削速度等只能做到大体一致)及同一环境条件下进行切削对比试验，结果表明，铣削加工对延长刀具寿命更为有利。利用带有中心刃(即切削速度=0m/min的部位)的钻头、球头立铣刀等刀具进行切削时，经常出现靠近中心刃处工具寿命低下的情况，但仍比车削加工时强。在切削难加工材料时，切削刃受热影响较大，常常会降低刀具寿命，切削方式如为铣削，则刀具寿命会相对长一些。但难加工材料不能自始至终全部采用铣削加工，中间总会有需要进行车削或钻削加工的时候，因此，应针对不同切削方式，采取相应的技术措施，提高加工效率。
三、切削难加工材料用的刀具材料
立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)的高温硬度是现有刀具材料中最高的，最适合用于难加工材料的切削加工。新型涂层硬质合金是以超细晶粒合金作基体，选用高温硬度良好的涂层材料加以涂层处理，这种材料具有优异的耐磨性，也是可用于难加工材料切削的优良刀具材料之一。难加工材料中的钛、钛合金由于化学活性高，热传导率低，可选用金刚石刀具进行切削加工。CBN烧结体刀具适用于高硬度钢及铸铁等材料的切削加工，CBN成分含量越高，刀具寿命也越长，切削用量也可相应提高。据报道，目前已开发出不使用粘结剂的CBN烧结体。金刚石烧结体刀具适用于铝合金、纯铜等材料的切削加工。金刚石刀具刃口锋利，热传导率高，刃尖滞留的热量较少，可将积屑瘤等粘附物的发生控制在最低限度之内。在切削纯钛和钛合金时，选用单晶金刚石刀具切削比较稳定，可延长刀具寿命。涂层硬质合金刀具几乎适用于各种难加工材料的切削加工，但涂层的性能(单一涂层和复合涂层)差异很大，因此，应根据不同的加工对象，选用适宜的涂层刀具材料。据报道，最近已开发出金刚石涂层硬质合金和DLC(Diamond Like Carbon)涂层硬质合金，使涂层刀具的应用范围进一步扩大，并已可用于高速切削加工领域。
四、切削难加工材料的刀具形状
在切削难加工材料时，刀具形状的最佳化可充分发挥刀具材料的性能。选择与难加工材料特点相适应的前角、后角、切入角等刀具几何形状和对刃尖进行适当处理，对提高切削精度和延长刀具寿命有很大的影响，因此，在刀具形状方面决不能掉以轻心。但是，随着高速铣削技术的推广应用，近来已逐渐采用小切深以减轻刀齿负荷，采用逆铣并提高进给速度，因此，对切削刃形状的设计思路也有所改变。对难加工材料进行钻削加工时，增大钻尖角，进行十字形修磨，是降低扭矩和切削热的有效途径，它可将切削与切削面的接触面积控制在最小范围之内，这对延长刀具寿命和提高切削条件十分有利。钻头在钻孔加工时，切削热极易滞留在切削刃附近，而且排屑也很困难，在切削难加工材料时，这些问题更为突出，必须给以足够的关注。
为了便于排屑，通常在钻头切削刃后侧设有冷却液喷出口，可供给充足的水溶性冷却液或雾状冷却剂等，使排屑变得更为顺畅，这种方式对切削刃的冷却效果也很理想。近年来，已开发出一些润滑性能良好的涂层物质，这些物质涂镀在钻头表面后，用其加工3～5D的浅孔时，可采用干式钻削方式。孔的精加工历来采用镗削方式，不过近来已逐渐由传统的连续切削方式改变为采用等高线切削这类间断切削方式，这种方式对提高排屑性能和延长工具寿命均更为有利。因此，这种间断切削用的镗削刀具设计出来后，立即被应用于汽车零件的CNC切削加工。在螺纹孔加工方面，目前也采用螺旋切削插补方式，切螺纹用的立铣刀已大量投放市场。如上所述，这种由原来连续切削向间断切削的转换，是随着对CNC切削理解的加深而进行的，这是一个渐进的过程。采用此种切削方式切削难加工材料时，可保持切削的平稳性，且有利于延长工具寿命。
五、难加工材料的切削条件
难加工材料的切削条件历来都设定得比较低，随着刀具性能的提高，高速高精度CNC机床的出现，以及高速铣削方式的引进等，目前，难加工材料的切削已进入高速加工、刀具长寿命化的时期。现在，采用小切深以减轻刀具切削刃负荷，从而可提高切削速度和进给速度的加工方式，已成为切削难加工材料的最佳方式。当然，选择适应难加工材料特有性能的刀具材料和刀具几何形状也极为重要，而且应力求刀具切削轨迹的最佳化。例如，钻削不锈钢等材料时，由于材料热传导率很低，因此，必须防止切削热大量滞留在切削刃上，为此应尽可能采用间断切削，以避免切削刃和切削面摩擦生热，这将有助于延长工具寿命和保证切削的稳定。用球头立铣刀对难加工材料进行粗加工时，工具形状和夹具应很好配合，这样可提高刀具切削部分的振摆精度和夹持刚性，以便在高速回转条件下，保证将每齿进给量提高到最大限度，同时也可延长工具寿命。
面向高速切削加工的数控编程技术 篇5
面向高速切削加工的数控编程技术
分析高速切削加工所具有的特殊性及优点,并说明高速切削对数控编程方法的`限制.针对传统编程方法,提出了满足高速切削加工的刀位轨迹特殊处理关键技术,并对其实现方法进行了较详尽的论述.同时,对高速切削数控编程中刀具载荷分析与速率优化、毛坯残留量自动分析等新技术的实现方法也进行了探讨.
作 者：孟月梅 Meng Yuemei 作者单位：北京航空制造工程研究所刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY年，卷(期)：2007“”(z1)分类号：V2关键词：高速切削 数控编程 刀位轨迹 载荷分析
切削 篇6
1 机械加工中的切削加工分析
1.1 切削加工在机械加工生产中的重要作用
在机器制造程序中, 开展机器制造的零件商品, 大都是生产行业制造中关键制造的配件。一般来讲, 开展机器零配件的制作程序中, 针对机器零配件的制作技术方式, 大多是铸造与锻造, 亦或是焊接, 这些机器制造技术方式关键是在机器零配件商品的半成品制作。伴随着机器制造技术措施的持续提升, 在开展机器商品的制造程序中, 制造手段也随之前进, 例如, 精铸造与精锻造制造技术等, 都能够采用来开展机器零配件商品毛坯的制作使用中。除此之外, 在机器制作制造中, 迅速原型生产技术, 也是开展机器零配件模子生产中经常使用的技术方式, 一般来讲, 经常和别的机器生产制作措施一起使用, 在机器商品的制作制造中使用。在开展机器商品的生产制作中, 除了会运用到经常见的切削以及磨削技术, 还能够运用到激光束、电化学、电子束等机器生产技术, 在这些机器制造技术中, 切削技术是机器生产制作中最经常使用到的同时也是最基本的制作措施之一。所以, 切削制作在机器生产制作中很普通、常见, 同时针对机器制造也有着关键的影响。
1.2 机械切削加工与切削应用刀具的分析
在使用切削制造措施开展机器商品的生产制作程序中, 刀具的运用对制造的技术水准与切削品质有着十分重要的意义。一般来讲, 切削生产中切削运用的刀具功能以及品质状况, 对切削生产的速度以及切削生产品质有着关键的作用以及意义, 进而对机器生产制作的速度以及品质也有着影响。在机器制造中切削制造就是经过实用切削刀具把制作的配件中不需要的物料金属切削掉, 以便取得想要的金属商品大小以及样式、外观品质等一种生产制作方式。在开展机器切削生产中, 关键就是使用切削刀具的切削位置和开展切削生产金属配件的切削外层产生功效, 来完成切削制作制造的程序, 这种功效就是刀具具有的切削功效与切削生产配件的反切削功效, 两种功效下开展金属配件的机器切削制作制造, 也是机器切削制作中的关键程序, 通过这些就能够得知刀具在切削制作制造中的关键位置。伴随着机器生产制造业的持续前进, 在开展机器制作制造的程序中, 不光对刀具的生产制作品质关注程度日益提升, 并且伴随着工件生产制作措施的持续提升, 刀具制造品质也在慢慢的改善。在开展切削生产程序中, 珍贵切削使用的刀具, 不光要求其具有高度的可靠性, 同时针对切削功能越高越好。除此之外, 对刀具进行稳固固定的夹具、刀具生产物料以及构造等, 在切削生产使用中对其需求也都是很高的。
2 切削加工中的切削颤振与影响分析
在使用机器制作制造程序中, 加工设备的颤动会给设备制作制造产生非常不良的作用, 不光会使操纵设备的工作人员产生疲惫, 减少制作制造作用速度以及产生生产品质, 并且对于设备制作制造程序中的安全也存在很大的威胁。除此之外, 设备制作制造程序中的设备颤动情况, 还有可能对设备设施与生产工件等带来一定程度的损害, 降低机床设施以及工件的工作时间。
切削颤振是进行切削加工生产过程中, 产生的一种由于动态周期性作用力引发的、并且维持颤振不进行衰减的振动现象, 它对于机械切削加工的工艺技术、产品加工质量、加工生产效率等都有着十分不利的影响。通常情况下, 在进行机械切削加工生产过程中, 切削颤振现象在切削加工的多余切削金属材料的剥离切削加工过程中, 与切削加工中的切削以及进给、切入等操作动作进行叠加出现, 切削颤振对于切削加工中的刀具以及机床使用寿命有着很大的影响。并且在进行切削加工生产的过程中, 一旦出现切削颤振问题, 为了避免切削颤振对于切削加工的不利影响, 通常需要停止切削或者是控制切削用量等, 来对于切削颤振的影响作用进行控制, 这样一来就会对于切削加工的工作效率等产生影响, 而且强烈的切削颤振还容易造成机械加工制造的噪声污染, 对于周围的环境与人们正常生活、健康状况等, 都有十分不利的影响。
3 切削加工中切削颤振的控制措施
根据上述切削加工过程中切削颤振以及影响的分析, 在进行切削加工中的切削颤振的控制中, 首先需要对于切削颤振出现的相关理论进行分析认识, 在此基础上, 结合切削颤振的发生原理, 采取有效的措施对于切削颤振进行控制避免。
在对于切削颤振发生原理的研究中, 认为切削颤振问题发生的物理原因, 主要是由于两次不同切削加工过程中, 切削加工形成的振纹与振动位移之间的相位差, 造成在切削加工过程中由于切削刀具的切削厚度不同引起的颤振问题, 这种切削颤振与原理被称为值再生颤振理论。此外, 在不存在再生颤振条件的切削加工过程, 切削颤振产生的原理现象被称为是振型耦合颤振理论。比如, 切削加工中, 由于切削螺纹在前后两次切削动作中没有重合, 导致的颤振现象就是振型耦合颤振。
总之, 根据上述切削颤振产生的原因以及颤振理论, 在进行切削颤振控制中, 可以通过对于切削加工中切削加工机床主轴运转速度以及切削进给量、切削宽度、切削刀具的安装角度等, 进行适当的调整以满足切削加工的需求, 避免切削颤振问题的发生。其中, 以调整切削加工机床主轴运转速度对于切削颤振的控制效果最为明显。
4 结束语
总而言之, 针对机器切削生产和其在制作制造程序中存在的颤动毛病开展解析研究, 能够使用相关有用的技术改善与防治切削制造中的颤动毛病与风险, 并且还能够提升机器设备切削生产的措施水准、确保切削制造品质等, 也都有着积极主动的影响。
参考文献
[1]张玲, 田守仁.浅谈机械加工中切削加工及切削颤振[J].企业文化, 2012 (2) .
[2]张向慧, 贺建芸, 徐红娟.非线性颤振对切削加工过程影响初探[J].机械工程师, 2002 (3) .
[3]傅惠南, 李锻能, 王成勇, 王晓红.纳米机械加工与材料表面性质研究[J].电子显微学报, 2003 (3) .
提高数控加工中心切削效率的途径 篇7
1.国内外加工中心切削水平的差异
目前先进国家的车削和铣削的切削速度已达到5000～8000m/min以上;机床主轴转数在30000r/min(有的高达10万r/min)以上。例如：在铣削平面时，国外的切削速度一般大于1000～m/min，而国内只相当于国外的1/12～1/15，即国内干12～15个小时的活相当于国外干1个小时。据调查，许多加工中心的实际切削时间不到工作时间的55%。因此，如何提高加工效率，降低废品率成了众多企业共同探讨的问题。对国内数控加工中心切削效率部分调查发现，普遍存在如刀具精度低、刀片跳动量大、加工光洁度低、工艺设备不配套等诸多问题。
2.提高切削效率的途径
(1)合理选择切削用量
当前以高速切削为代表的干切削、硬切削等新的切削工艺已经显示出很多的优点和强大的生命力，成为制造技术提高加工效率和质量、降低成本的主要途径。
实践证明，当切削速度提高10倍，进给速度提高20倍，远远超越传统的切削“禁区”后，切削机理发生了根本的变化。其结果是：单位功率的金属切除率提高了30%～40%，切削力降低了30%，刀具的切削寿命提高了70%，大幅度降低了留在工件上的切削热，切削振动几乎消失;切削加工发生了本质性的飞跃。根据目前机床的情况来看，要充分发挥先进刀具的高速加工能力，需采用高速加工，增大单位时间材料被切除的体积(材料切除率Q)。
在选择合理切削用量的同时，尽量选择密齿刀(在刀具每英寸直径上的刀齿数≥3)，增加每齿进给量，提高生产率及刀具寿命。有关试验研究表明：当线速度为165m/min，每齿进给为0.04mm时，进给速度为341m/min，刀具寿命为30件。如果将切削速度提高到350m/min，每齿进给为0.18mm，进给速度则达到2785m/min，是原来加工效率的817%，而刀具寿命增加到了117件。
(2)选择性能好的刀具材料
在数控机床切削加工中，金属切削刀具的作用不亚于瓦特发明的蒸气机。制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性
数控加工作为现代制造业先进生产力的代表，在机械、航空航天和模具等行业发挥着极为重要的作用。90年代以来，欧、美、日各国竞相开发和应用新一代高速数控机床，加快了机床高速化发展步伐。高速主轴单元中电机主轴转速15000～100000r/min，高速且高加/减速度的进给运动部件的快移速度60～120m/min，切削进给速度高达60m/min，高速加工中心进给速度可达80m/min，空运行速度可达100m/min左右。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，主轴转速已达60000r/min。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。而新一代高速数控机床特别是高速加工中心的开发应用与超高速切削紧密相关。
1.国内外加工中心切削水平的差异
目前先进国家的车削和铣削的切削速度已达到5000～8000m/min以上;机床主轴转数在30000r/min(有的高达10万r/min)以上。例如：在铣削平面时，国外的切削速度一般大于1000～2000m/min，而国内只相当于国外的1/12～1/15，即国内干12～15个小时的活相当于国外干1个小时，
据调查，许多加工中心的实际切削时间不到工作时间的55%。因此，如何提高加工效率，降低废品率成了众多企业共同探讨的问题。对国内数控加工中心切削效率部分调查发现，普遍存在如刀具精度低、刀片跳动量大、加工光洁度低、工艺设备不配套等诸多问题。
2.提高切削效率的途径
(1)合理选择切削用量
当前以高速切削为代表的干切削、硬切削等新的切削工艺已经显示出很多的优点和强大的生命力，成为制造技术提高加工效率和质量、降低成本的主要途径。
实践证明，当切削速度提高10倍，进给速度提高20倍，远远超越传统的切削“禁区”后，切削机理发生了根本的变化。其结果是：单位功率的金属切除率提高了30%～40%，切削力降低了30%，刀具的切削寿命提高了70%，大幅度降低了留在工件上的切削热，切削振动几乎消失;切削加工发生了本质性的飞跃。根据目前机床的情况来看，要充分发挥先进刀具的高速加工能力，需采用高速加工，增大单位时间材料被切除的体积(材料切除率Q)。
在选择合理切削用量的同时，尽量选择密齿刀(在刀具每英寸直径上的刀齿数≥3)，增加每齿进给量，提高生产率及刀具寿命。有关试验研究表明：当线速度为165m/min，每齿进给为0.04mm时，进给速度为341m/min，刀具寿命为30件。如果将切削速度提高到350m/min，每齿进给为0.18mm，进给速度则达到2785m/min，是原来加工效率的817%，而刀具寿命增加到了117件。
(2)选择性能好的刀具材料
在数控机床切削加工中，金属切削刀具的作用不亚于瓦特发明的蒸气机。制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性
(切削加工、锻造和热处理等)，并不易变形。
目前国内外性能好的刀具材料主要有：金属陶瓷、硬质合金涂层刀具、陶瓷刀具、聚晶金刚石(PCD)和立方氮化硼(CBN)刀具等。它们各具特点，适应的工件材料和切削速度范围各不相同。CBN适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等，如加工高硬钢件(50～67HRC)和冷硬铸铁时主要选用陶瓷刀具和CBN刀具，其中加工硬度60～65HRC以下的工件可用陶瓷刀具，而65HRC以上的工件则用CBN刀具进行切削;PCD适用于切削不含铁的金属，及合金、塑料和玻璃钢等，加工铝合金件时,主要采用PCD和金刚石膜涂层刀具;碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具;硬质合金涂层刀具(如涂层TiN、TiC、TiCN、TiAIN等)虽然硬度较高，适于加工的工件范围广，但其抗氧化温度一般不高，所以切削速度的提高也受到限制，一般可在400～500m/min范围内加工钢铁件，而Al2O3涂层的高温硬度高，在高速范围内加工时，其耐磨性较TiC、TiN涂层都好。
此外，刀具切削部分的几何参数对切削效率的高低和加工质量有很大影响，高速切削时的刀具前角一般比普通切削时小10°，后角大5°～8°。为防止刀尖处的热磨损，主、副切削刃连接处应采用修圆刀尖或倒角刀尖，以增大局部刀尖角，增大刀尖附近切削刃的长度和刀具材料体积，以提高刀具刚性和减少刀具破损率。
(3)加快涂层技术的开发
刀具涂层技术自从问世以来，对刀具性能的改善和加工技术的进步起着非常重要的作用，涂层刀具已经成为现代刀具的标志，在刀具中所占比例已超过50%。在21世纪初，涂层刀具的比例将进一步增加，有望在技术上突破CBN涂层技术，使CBN的优良性能在更多的刀具和切削加工中得到应用(包括精密复杂刀具和成形刀具)，这将全面提高加工黑色金属的切削水平。此外，纳米级超薄超多层和新型涂层材料的开发应用的速度将加快，涂层将成为改善刀具性能的主要途径。
(4)选择高精度刀片
刀片精度低，跳动量太大，面铣刀加工的平面光洁度将降低，甚至出现沟状。高精度数控机床上刀片的跳动量应控制在2～5μm。随着数控机床的发展，相应出现刀片的表面改性涂层处理(基体为高速钢、WCo类硬质合金、Ti基类金属陶瓷)，很大程度上提高了刀片精度。与此同时，出现了各种新型可转位刀片结构，如用于车削的高效刮光刀片、形状复杂的带前角铣刀刀片、球头立铣刀刀片、防甩飞的高速铣刀刀片等。可转位刀片进入了材料、涂层、槽型综合开发的新阶段，可根据加工材料和加工工序合理组合材料、涂层、槽型的功能，开发出具有最佳加工效果的刀片，以满足高速、高寿命切削加工生产技术的不同要求。
(5)提高加工表面质量