刀具表面涂层技术是应市场需求而发展起来的一种表面改性技术，自上世纪60年代出现以来，该项技术在金属切削刀具制造业内得到了极为广泛的应用。尤其是高速切削加工技术出现之后，涂层技术更是得到了迅猛的发展与应用，并成为高速切削刀具制造的关键技术之一。1. 采用涂层技术可在不降低刀具强度的条件下，大幅度地提高刀具表面硬度，目前所能达到的硬度已接近100GPa；2. 随着涂层技术的飞速发展，薄膜的化学稳定性及高温抗氧化性更加突出，从而使高速切削加工成为可能；3. 润滑薄膜具有良好的固相润滑性能，可有效地改善加工质量，也适合于干式切削加工；4. 涂层技术作为刀具制造的＊终工序，对刀具精度几乎没有影响，并可进行重复涂层工艺。涂层切削刀具所带来的益处：可大幅度提高切削刀具寿命；有效地提高切削加工效率；明显提高被加工工件的表面质量；有效地减少刀具材料的消耗，降低加工成本；减少冷却液的使用，降低成本，利于环境保护。对小型圆形刀具进行正确的表面处理可以提高刀具寿命，减少加工循环时间，提升加工表面质量。但是，根据加工需要正确选择刀具涂层有可能是一件令人困惑和费劲的工作。每一种涂层在切削加工中都既有优势又有缺点，如果选用了不恰当的涂层，有可能导致刀具寿命低于未涂层刀具，有时甚至会引出比涂层以前更多的问题。

1. 线速度线速度对刀具寿命的影响＊大。如果线速度高于样本规定线速度的20％，刀具寿命将降低为原来的1/2；如果提高到50％，刀具寿命将只有原来的1/5。要提高刀具的使用寿命，必须要知道每种被加工工件的材质、状态以及选用刀具的线速度范围。每家公司的刀具，线速度都不相同，可从该公司提供的相关样本中进行初步查找，再在加工时根据具体情况进行调整，即可达到一个比较理想的效果。线速度在粗加工和精加工时的数据并不一致，粗加工以去余量为主，线速度要低；精加工以保证尺寸精度和粗糙度为主，线速度要高。2. 切深切深对刀具寿命的影响没有线速度大。每种槽型都有一个比较大的切深范围。粗加工时，切深尽量加大，保证＊大的余量去除率；精加工时，切深尽量小，保证工件的尺寸精度和表面质量。但切深不能超过槽型的切削范围。如果切深过大，刀具无法承受切削力，导致刀具崩刃；如果切深过小，刀具只是在工件表面进行刮削和挤压，导致后刀面严重磨损，从而降低刀具寿命。3. 进给相比较线速度和切深，进给对刀具寿命的影响＊小，但对工件的表面质量影响＊大。粗加工时，加大进给可以提高余量的去除率；精加工时，降低进给可以提高工件的表面粗糙度。在粗糙度允许的情况下，可以尽量加大进给，提高加工效率。4. 振动振动是除三大切削要素外，对刀具寿命影响＊大的因素。振动产生的原因很多，包括机床刚性、工装刚性、工件刚性、切削参数、刀具槽型、刀尖圆弧半径、刀片后角、刀杆悬伸长度等，但主要是由于系统刚性不够，不能抵抗加工时的切削力，导致加工时刀具在工件表面不停的振动所致。要消除或减小振动必须要综合考虑。5. 刀片材质工件加工时，我们主要考虑的是工件材质、热处理要求以及是否断续加工等。例如：加工钢件的刀片和加工铸铁的刀片、加工硬度为HB215和HRC62的刀片都不一定相同；断续加工和连续加工用的刀片也不会相同。加工钢件要用到钢件刀片，加工铸件要用到铸件刀片，加工淬硬钢要用到CBN刀片等等。6. 刀片使用次数刀具使用过程中会产生大量的热量，使刀片温度大幅度升高，而不加工时或用冷却水冷却，又会使刀片温度降低，因此刀片一直处于一种较高的温度变化范围内，使刀片不停地热胀冷缩，导致刀片出现细小的裂纹。在刀片用第一个刃加工时，刀具寿命正常；但随着刀刃使用的增加，裂纹会扩展到其他刀刃，导致其他刀刃的寿命降低。

衡量刀具性能的重要指标——刀具寿命，不仅影响零件的加工效率，而且对于产品的质量至关重要，针对生产线而言，刀具寿命是质量控制的重点关注对象。在生产线正常加工过程中，都无人干预，如果刀具出现质量问题不能及时被发现，轻则会出现成批性质量问题，重则会造成设备撞击事件。因此，必须严格控制刀具寿命，实时跟踪刀具的切削状态，对刀具的使用状况进行在线控制，对加工过程中出现的刀具磨损或破损现象，及时预警更换，才能更好地保证零件的加工进程，确保零件在加工过程中，不会因刀具寿命出现质量问题。刀具失效是指刀具使用一段时间后，在切削过程中，刀具刃部失去切削能力，常见的刀具失效形式有刀具磨损、破损和刀具品质不良。刀具磨损是刀具的刃部在切削一段时间后，切削能力下降，不能满足所加工的尺寸和表面粗糙度要求，出现此类现象，就需要及时更换刀具，防止刀具出现破损现象，对于壳体加工而言，刀具磨损主要表现在所加工的零件尺寸不合格、加工表面粗糙度不能满足图样要求。刀具破损是刀具磨损到一定程度后，仍继续使用，由于切削力和切削温度周期性冲击，刀具出现剧烈磨损，切削热急剧升高，刀具材料内部应力发生突变，引起切削刃和刀面的破损，常见的表现形式有：崩刃、剥落、裂纹破碎、折断等。这种现象会直接导致刀具、零件报废，甚至会影响设备的加工精度，造成较大的经济损失。因此，在加工过程中，必须重点控制该类现象的发生。刀具品质不良是指刀具厂家所生产的刀具本身质量不能满足加工要求，主要表现在切削性能不能达到使用要求，刀具参数不符合切削要求，容易出现刀具灼伤或断裂的现象，此类刀具在使用过程中，操作人员会根据现场加工的实际要求，提前将此类刀具剔除或限制使用。

对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一。涂层刀具的出现，使刀具切削性能有了重大突破。涂层刀具是在韧性较好刀体上，涂覆一层或多层耐磨性好的难熔化合物，它将刀具基体与硬质涂层相结合，从而使刀具性能大大提高。涂层刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本。⑴ 涂层刀具的种类根据涂层方法不同，涂层刀具可分为化学气相沉积(CVD)涂层刀具和物理气相沉积(PVD)涂层刀具。涂层硬质合金刀具一般采用化学气相沉积法，沉积温度在1000℃左右。根据涂层刀具基体材料的不同，涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、以及在陶瓷和超硬材料(金刚石和立方氮化硼)上的涂层刀具等。根据涂层材料的性质，涂层刀具又可分为两大类，即“硬”涂层刀具和 ‘软”涂层刀具。“硬”涂层刀具追求的主要目标是高的硬度和耐磨性，其主要优点是硬度高、耐磨性能好，典型的是TiC和TiN涂层。⑵ 涂层刀具的特点① 力学和切削性能好：涂层刀具将基体材料和涂层材料的优良性能结合起来，既保持了基体良好的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低摩擦系数。因此，涂层刀具的切削速度比未涂层刀具可提高2倍以上，并允许有较高的进给量。涂层刀具的寿命也得到提高。② 通用性强：涂层刀具通用性广，加工范围显著扩大，一种涂层刀具可以代替数种非涂层刀具使用。③ 涂层厚度：随涂层厚度的增加刀具寿命也会增加，但当涂层厚度达到饱和，刀具寿命不再明显增加。涂层太厚时，易引起剥离；涂层太薄时，则耐磨性能差。④ 重磨性：涂层刀片重磨性差、涂层设备复杂、工艺要求高、涂层时间长。⑤ 涂层材料：不同涂层材料的刀具，切削性能不一样。如：低速切削时，TiC涂层占有优势；高速切削时，TiN 较合适。⑶ 涂层刀具的应用涂层刀具在数控加工领域有巨大潜力，将是今后数控加工领域中＊重要的刀具品种。涂层技术已应用于立铣刀、铰刀、钻头、复合孔加工刀具、齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、成形拉刀及各种机夹可转位刀片，满足高速切削加工各种钢和铸铁、耐热合金和有色金属等材料的需要。

切削刃槽型温度水平和梯度在很大程度上决定了刀具磨损的类型和程度，以及相应的刀具寿命在以铣削加工为主的断续切削工况中，刀具的啮合弧度、进给量、切削速度、切削刃槽型的选择对热量的产生、吸收和控制都有影响。01啮合弧度由于铣削过程的间歇性质，切削齿只在部分加工时间内产生热量。切削齿的切削时间百分比由铣刀的啮合弧决定，而啮合弧则受到径向切削深度和刀具直径的影响。不同铣削工艺的啮合弧也不同。在槽铣中，工件材料包围一半的刀具，啮合弧是刀具直径的 100%。切削刃一半的加工时间都花在切削上，因此热量迅速积聚。在侧铣中，相对较小的刀具部分与工件啮合，切削刃有更多的机会向空气中散热。02切削速度为了保持切削区内的切屑厚度和温度与刀具在满刀切削时的值相等，刀具供应商制定了补偿系数，用于在刀具啮合量百分比减小时增加切削速度。从热负荷角度来看，啮合弧小，切削时间可能不足以产生＊大刀具寿命所需的＊低温度。增加切削速度通常会产生更多的热量，将小啮合弧与更高的切削速度相结合有助于将切削温度提升至所需的水平。更高的同行群：528550242切削速度会缩短切削刃与切屑接触的时间，从而减少传入刀具的热量。总体而言，更高的切削速度会减少加工时间并提高生产率。03切削厚度切屑厚度会对热量和刀具寿命产生极大的影响。切屑厚度过大，造成的重负荷会产生过多的热量和切屑，甚至导致切削刃断裂。切屑厚度过小，切削过程只在切削刃的较小部分上进行，而增加的摩擦和热量会导致迅速的磨损。