pcd刀具加工有色金属是---工业生产的，不同的铝合金其加工效果也不尽相同。pcd刀具一般采用锋利切削刃，在刀具使用初期出现表面差的现象，随着刀具使用时间的增加，其加工越来越好，这是由于pcd刀具在切削过程中锋利刃口的逐渐钝化所致。在切削加工中，刃口钝化是影响刀具性能和寿命的重要因素。刀具经刃磨后刃口会存在毛刺和微缺口，这种微缺口会影响刀具寿命和加工工件表面。刃口钝化能有效去除小的毛刺和微缺口，得到光滑均匀的切削刃，从而提高工件表面。刃口光滑性的提高能有效预防积屑瘤的产生。钝化能够提高和---刀具的抗拉强度和刃口韧性，增加刀具强度，从而提高刀具寿命，减小因峰刃缺陷而引起的初期不稳定磨损。刀具在涂层之前需经过钝化处理，提高刀具表面光洁度，从而使涂层牢固。
图1 刀具钝化实验装置
目前关于钝化的研究主要针对硬质合金，而对于pcd刀具钝化的研究较少。本文探索一种pcd刀具的钝化方法及其对铝合金加工表面粗糙度的影响。通过国产小型钝化机对pcd刀片进行钝化，并研究了钝化加工参数对钝化后刃口的影响，为选择合理的钝化加工参数提供参考。通过单因素试验探究了钝化对表面粗糙度的影响，研究分析了不同切削参数下钝化刀具对车削1060铝合金表面粗糙的影响规律。
刃口钝化试验研究
如图1所示，本试验钝化设备为2mq6712d小型可转位刀片刃口钝化机，用含金刚石磨料的盘刷对pcd刀具进行钝化。采用特殊的装夹方式进行钝化，可以使钝化后的刃口成倒圆形。钝化后的刀片垂直于切削刃磨一个端面，从图中可以看出钝化后的刃口呈倒圆形（见图2）。
图2 钝化后切削刃的剖面图
小型可转位刀片刃口钝化机主要利用刀具与磨料刷的相对运动形成磨损，从而达到钝化的目的。磨料刷对切削刃的磨损形式主要为磨料磨损，去除过程中切削刃的加工和加工效率取决于尼龙丝对切削刃的碰撞作用。随着转速的提高和磨料颗粒的增大，磨料颗粒的动能增大，碰撞过程越剧烈。但过大的转速和磨料颗粒在钝化过程中会导致切削刃崩刃或者崩块，降低了切削刃的表面。通过试验发现，选择合适的转速和磨料颗粒在---加工效率的同时有利于提高切削刃的钝化。因此本试验选用丝径4mm含800目金刚石磨料的磨料刷，转速800r/min，切削刃和磨料刷接触长度为2mm，在该条件下能够得到较好表面的切削刃。图2为切削刃钝化后的微观形貌，从图中可以看出选择上述钝化加工参数得到的钝化后的刃口很光滑均匀，随着钝化时间的改变可以得到不同大小的钝化半径。
通过图2和图3可以看出，利用国产小型可转位刀片刃口钝化机，采用特殊的装夹方式并选用合理的钝化加工参数对pcd刀片进行钝化，螺纹刀片，可以得到光滑均匀的倒圆刃。
图3 钝化后的切削刃的形貌
单因素切削试验
在相同的切削条件下，采用相同切削参数对比钝化与未钝化的pcd刀具车削1060铝合金材料对表面粗糙度的影响规律。为了进一步研究切削---对钝化刀具所形成表面粗糙度的影响，选用较小切削---参数分析切削---对表面粗糙度的影响。
1.试验条件
机床参数：sk50p/750型数控车床；工件材料：1060铝合金，工件尺寸φ70mm×250mm圆棒；刀杆型号：sdjcr2525m11；刀片参数：pcd刀片型号dcmw11t304，粒度约10μm。测量仪器：车削后工件的表面粗糙度的测量采用触针式表面粗糙度仪（时代tr200），取样长度2.5mm，取样数量5，在不同位置取5次样计算平均值。pcd刀具的主要几何参数如表1所示。
表1 pcd车刀的主要几何参数
2.试验方案
采用钝化和未钝化两种pcd车刀车削工件外圆，选取的刀具钝化值约为18μm。冷却方式为乳化液冷却，切削参数及测量结果如表2和表3所示，钝化和未钝化刀具均采用此组参数。
试验结果分析
1.不同切削参数下pcd刀具钝化对表面粗糙度的影响分析
表2 切削参数及实验结果
根据表2中所得的试验结果绘制各参数对表面粗糙度影响图，图4为钝化和未钝化两种刀具切削速度对表面粗糙度的影响，可见，钝化刀具加工工件表面粗糙度总体低于未钝化刀具。钝化和未钝化刀具加工工件表面粗糙度都随切削速度的增大而增大，但增大幅度很小。
图4 钝化和未钝化刀具切削速度对表面粗糙度的影响
图5为钝化和未钝化两种刀具进给量对表面粗糙度的影响。从图中可以看出，钝化和未钝化刀具随着进给量的增加表面粗糙度呈增大趋势，且增大的幅度较大。在进给量较小时，钝化和未钝化刀具车削所形成表面粗糙度区别不大；随着进给量的增大，钝化对表面粗糙度的影响越来越明显，在进给较大时钝化刀具车削所形成表面粗糙度明显小于未钝化刀具。
图5 钝化和未钝化两种刀具进给量对表面粗糙度的影响
图6为钝化和未钝化两种刀具切削---对表面粗糙度的影响。从图中可以看出，钝化刀具加工工件表面粗糙度总体低于未钝化刀具。在0.1-06mm切削---范围内，切削---对表面粗糙度影响不大。
图6 钝化和未钝化两种刀具切削---对表面粗糙度的影响
由上述分析可知，pcd刀具车削1060铝合金时进给量对表面粗糙度的影响，速度和切削---对表面粗糙度的影响较小。在不同切削参数下钝化后的刀具所形成表面粗糙度低于未钝化刀具，随着进给量的增大钝化对表面粗糙度的影响越来越大。这是由于钝化后的刀具在刃口处形成了一个光滑均匀的倒圆刃，消除了刃磨后的微缺口，同时由于钝化半径的存在对已加工表面起挤压修光作用，因此钝化后的刀具车削所形成的工件表面更高。
2.钝化刀具在小切削---时对表面粗糙度的影响
通过分析可知，在所选的切削---范围内，切削---对表面粗糙度基本没有影响。为了进一步研究切削---对钝化刀具车削形成的表面粗糙度的影响规律，采用小切削---，研究钝化对车削所形成的表面粗糙度的影响。测量结果见表3。
表3 小切削---参数对表面粗糙度的影响
根据表3中实验结果绘制切削---对表面粗糙度影响规律如图7所示。从图中可以看出，在切削---为20μm时，钝化刀具所形成表面粗糙度比同一条件下其他切削---所形成的表面粗糙度低，未钝化刀具没有此现象。可见，当切削---约为20μm时，钝化半径对表面粗糙度的影响比较明显。
图7 小切削---对表面粗糙度的影响
小结
（1）采用特殊的装夹方式，在合理的加工参数下通过国产小型钝化机作钝化处理后，可以得到光滑均匀的正倒圆切削刃。
（2）pcd刀具车削1060铝合金时，进给量对表面粗糙度的影响，切削速度和切削---对表面粗糙度的影响较小。在相同切削条件下，使用相同切削参数钝化刀具车削1060铝合金所获得的表面粗糙度低于未钝化刀具。随着进给量的增大，钝化对表面粗糙度的影响越来越大，在进给量较大时钝化刀具车削所形成表面粗糙度明显小于未钝化刀具。刀具经钝化后消除了刃口毛刺和微刃口，同时在刃口处形成一个倒圆形刃口半径。刃口半径的存在对工件已加工表面起到了挤压修光作用，石油螺纹刀片，提高了工件表面。
（3）钝化刀具在切削---为20μm时加工获得的表面粗糙度低于其他切削---，钝化对表面粗糙度的影响比较明显。
刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工。cad/ cam技术的发展，使得在数控加工中直接利用cad的设计数据成为可能。---是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成成为可能。
现在，许多cad/ cam软件包括提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成nc程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了分析。
一、数控加工常用刀具的种类及性能
数控加工刀具必须适应数控机床高速、和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式。根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢 刃具；硬质合金刀具；金刚石刀具；陶瓷刃具等。从切削工艺上可分为：铣削刀具；钻削刀具；镗削刀具；车削刀具等。
刀具材料应具备的性能：
（1）高硬度刀具材料的硬度应高于工件的硬度
（2）足够的韧性承受切削力、振动和冲击；
（3）高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的能力；
（4）高耐热性刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力；
（5）---的工艺性
二、数控加工刀具的选择
刀具的选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，---度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选镶硬质合金刀片面铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，数控螺纹车刀片，可选取镶硬质合金刀片的铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和梯形铣刀等。在进行曲面加工时，应选用球头刀具，并且球头刀具半径应小于曲面的曲率半径。由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为---加工精度，切削行距一般取得很密，而平头刃具在表面加工和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在---精度的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平。
在数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先面后孔；---行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
三、数控加工切削用量的确定
合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主。半精加工和精加工时，应在---加工的前提下，---切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床性能、切削用量手册，并结合经验面定。同时，使主轴转速、切削---及进给速度三者相互适应，以形成切削用量。
（1）背吃刀量 在机床，工件和刀具的刚度允许的情况下，应尽可能使背吃刀量等于加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了---零件的加工精度和表面粗糙度，应留少量精加工余量，一般留0.2 -0.5mm。
（2）切削宽度l一般l与刀具直径d成正比，旋风切削螺纹刀片，与切削---成反比。数控加工中，一般l的取值范围为：l= （0.6- 0.9）d。
（3）切削速度切削速度也是提高生产率的一个措施，但切削速度与刀具---度的关系比较密切。随着切削速度的增大，刀具---度急剧下降，故切削速度的选择主要取决于刀具---度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削45钢时，切削速度可采用26m/ mi左右：而用同样的立铣刀铣削铝合金时，切削速度可选129m/ mi以上。
（4）主轴转速n（r/mi）主轴转速一般根据切削速度来选定。计算公式为：n= 1000/ d，式中d为刀具直径（mm）。数控机床的控制面板上一般配有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行倍率调整。
（5）进给速度f进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。
确定进给速度的原则：
一、当工件的要求能够---时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100 - 200mm/ mi范围内选取。
第二、在刀断、加工深孔或用高速钢具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20- 50mm/ mi范围内选取。
第三、当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20- 5omm/ min范围内选取。
在数控加工过程中，进给速度也可通过机床控制面板上的进给倍率修调开关进行人工调整，但是进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的---。
随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而---零件的加工和加工效率，充分发挥数控机床的优点。
刀具刃口钝化是一个不被普遍重视，而又十分重要的问题。它之所以重要就在于：经钝化后的刀具能有用进步刃口强度、进步刀具寿数和切削进程的稳定性。
大家知道刀具是机床的“牙齿”，影响刀具切削功能和刀具寿数的首要因素，除了刀具资料、刀具几许参数、刀具结构、切削用量优化等，通过很多的刀具刃口钝化试验显现：一个好的刃口型式和刃口钝化也是刀具能否多快好省进行切削加工的条件。
何谓刀具刃口钝化？
刀具钝化是指刀具或刀片在精磨之后，涂层之前的一道工序，通过对刀具进行去毛刺、平整、抛光的处理，从而进步刀具和延伸使用寿数。其名称现在---尚不一致，有称“刃口钝化”、“刃口强化”、“刃口珩磨”、“刃口准备”或“er（edge
radiusing）处理”等。
为什么要进行刀具刃口钝化？
经一般砂轮或金刚石砂轮刃磨后的刀具刃口，存在程度不同的微观缺口(即细小崩刃与锯口)。前者可用肉眼和一般放大镜观察到，后者用100倍(带0.010mm刻线)显微镜能够观察到，其微观缺口一般在0.01-0.05mm，---者---0.1mm以上。在切削进程中刀具刃口微观缺口极易扩展，加快刀具磨损和损坏。
现代高速切削加工和自动化机床对刀具功能和稳定性提出了更高的要求，---是涂层刀具在涂层前必须通过刀口的钝化处理，才干---涂层的牢固性和使用寿数。
刀具钝化的意图
刃口钝化技术，其意图就是处理刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺点，使其锋值削减或消除，到达圆滑平整，既尖利坚固又经用的意图。
常见刃口方式
锐刃
锐刃刃磨前、后刀---交而自然构成的税刃，其刃口尖利、强度差、易磨损。一般用于精加工刀具。
倒棱刃
倒棱刃在刃口邻近前刀面上，刃磨出很窄的负前角棱边，---进步了刃口的强度。用于粗加工和半精加工等刀具。
消振棱刃
消振棱刃在刃口邻近的后刀面上磨出一条很窄的负后角棱边，切削时增大刀具与工件的触摸面积，消除切削进程振荡。用于工艺体系刚性不足时所用的---刀具。
百刃
百刃在刃口邻近的后刀面上磨有一条后角为0°的窄边或刃带，可起到支撑导向和挤压光整作用，用于铰刀、拉刀等多刃刀具。
倒圆刃
倒圆刃在对口上刃磨或钝化成必定参数的圆角，添加刃口强度，进步刀具寿数，用于各种粗加工和半精加工的可转位刀具。
刃口钝化形状
刃口钝化几许形状，对刀具寿数有很大影响：一种为圆弧刃，一种为瀑布型刃。
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圆弧形刃口
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瀑布型刃口
圆弧型刃口在刃口转角处构成对称圆弧，占80%以上的刀具所采用，适用于粗精加工。
瀑布型刃口在刃口转角处的顶面与侧面比率一般为2:1，为不对称圆弧，适用于---的冲击性加工。
刀具钝化的首要效果
刃口的圆化：去除刃口毛刺、到达准确一致的倒圆加工。
刃口毛刺导致刀具磨损，加工工件的表面也会变得粗糙，经钝化处理后，刃口变得很润滑，---削减崩刃，工件表面光洁度也会进步。
对刀具凹槽均匀的抛光，进步表面和排削功能。
槽表面越平整润滑，排屑就越好，就可完成更高速度的切削。一起表面进步后，也减小了刀具与加工资料咬死的危险性。并可削减40%的切削力，切削更流通。
钝化参数的选择
通过刀片刃口钝化机的研制和生产使用实践，开始掌握了一些规则。针对不同加工条件，选择刃口型式和钝化参数十分重要。由于刀片材质不同，加工条件不同，所选用的刃口型式和刃口钝化形状的参数也不同，否则达不到延伸刀具寿数的预期效果。见如下参数表：
与国外刃口钝化参数相对照，占70%刀具钝化值是在0.0254-0.0762之间。蕞大值：0.127-0.2032mm。蕞小值： 0.0127mm。即使钝化那么小，也明显地强化了刀具刃口。
从很多的刃口钝化实践经验证实：
1）刃口不必定越尖利越好，也不必定是越钝越好。针对不同加工条件确定不同钝化值才是蕞好。
2）刃口钝化与刃口型式相结合，是普遍有用进步刃口强度和进步刀具寿数下降刀具费用的办法。
3）用微粉砂轮刃磨负倒棱，其微观缺口小(可达0.005-0.010mm)，加上小钝化参数(0.010-0.030mm)，使刃口即尖利坚固又经用。
涂层的抛光
去除刀具涂层后发生的杰出小滴，进步表面光洁度、添加润滑油的吸附。
涂层后的刀具表面会发生一些细小的杰出小滴，进步了表面粗糙度，使得刀具在切削进程简单发生较大的摩擦热，下降切削速度。通过钝化抛光后，小滴被去除，一起留下了许多小孔，在加工时可以吸附更多的切削液，使得切削时发生的热量---削减，可以---得进步切削加工的速度。
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