金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的＊硬的一种材料。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。刀具监控系统尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。⑴ 金刚石刀具的种类：① 天然金刚石刀具；② PCD金刚石刀具；③ CVD金刚石刀具⑵ 金刚石刀具的性能特点：① 极高的硬度和耐磨性；② 具有很低的摩擦系数；③ 切削刃非常锋利；④ 具有很高的导热性能；⑤ 具有较低的热膨胀系数⑶ 金刚石刀具的应用及非金属材料进行精细切削及镗孔。适合加工各种耐磨非金属，如玻璃钢粉末冶金毛坯，陶瓷材料等；各种耐磨有色金属，如各种硅铝合金；各种有色金属光整加工。金刚石刀具的不足之处是热稳定性较差，切削温度超过700℃～800℃时，就会完全失去其硬度；此外，它不适于切削黑色金属，因为金刚石(碳)在高温下容易与铁原子作用，使碳原子转化为石墨结构，刀具极易损坏。

1）对于失效极限的确定，也就是说，刀具使用到什么情况下不能用了。除了崩刃、破裂等极端状况。主要是指磨损，特别是精加工时，一般认为精加工刀片后刀面磨损0.2毫米以内是正常的。但是如果是定径刀具，后刀面磨损会造成工件直径变化，一旦出现径向尺寸变化达到危险情况就要换刀了。又如，对表面粗糙度有特殊要求，刀具略有磨损，表面粗糙度略有下降即不能满足要求时，也必须换刀。估算时就必须按一定比例酌情降低估算值。如果径向尺寸有调整或可补偿的时候、表面粗糙度要求比较低的加工，则可按比例提高估算值。2）切削速度对刀具的磨损有相当大的影响，一般的来说，线速度越快，刀具寿命越短，但是线速度太低的话，一方面影响加工效率，同时也不一定对刀具寿命有利，所以切削速度的选择，必须参考刀具制造厂提供的切削参数，再结合现场情况确定一个＊合理的速度。3）被加工工件的材料，对刀具寿命也有相当大的影响。看似相同的材料，内部所含材料成分比例略有不同，可能切削性能就有很大的区别。即使完全相同的材料，如部件结构不同、成型方法不同、热处理设备或工艺不同、前道工序加工刀具不同，都会造成刀具寿命有显著差别。如不锈钢件加工，如前道工序粗加工的刀具不锋利，在工件表面因冷作硬化效应，形成一层硬化层，致使后道工序的精加工刀具急剧磨损，对精加工刀具寿命造成严重的影响。4）合理、准确使用切削液，能明显提高刀具寿命。首先切削液必须准确、干净、充分、有效。不同的刀具材料、不同的工件、不同的加工形式，应该根据目的要求，如粗加工时的冷却、精加工时的润滑，加注不同的切削液。5）地基、机床、夹具、工件、刀具等所有一切，构成一个系统，整个系统的刚性对刀具寿命的影响，也非常大。因为微小的震动使刀具和工件产生非正常微距位移，而使刀具无谓的增加了无效摩擦，＊后导致刀具磨损，刀具寿命迅速下降。

钻削中心由于刀具数量多、刀具破损快等特点，往往出现因未能及时更换刀具，而因刀具破损导致工件报废，或过早更换刀具而使刀具成本增高。因此，由CNC 系统来进行刀具寿命的统计和警告是解决上述问题的＊佳办法。刀具寿命管理功能由刀具组号、刀具号、刀具寿命值、刀具补偿量指定代码组成。刀具寿命管理的设定有两种方法：一种是界面手动配置，一种是程序自动配置。对于相同刀库配置的批量机台，我们推荐使用程序自动配置。可参考文档中的步骤，独立完成刀具寿命管理功能的配置。1.配置参数设置刀具组数6800#1#0=116813=16（可修改，此处设定刀库刀具组数）设置刀具寿命管理忽略号6810=0（钻攻机上务必设为0）设置寿命记数的M 代码6811=6设置刀具寿命管理功能有效8132#0=16805#4=02. 修改换刀宏程序在宏程序中，找到Z 轴返回第二参考点的程序段，在此程序段后增加M6。3.修改PMC 程序在PMC 程序中，将M6 的译码信号，直接导通G4.3，结束应答。将刀具寿命报警信号（F64.0）接通外部报警地址（A 地址），并编辑报警信息，如“刀具寿命已到”。

对于不同地层的开挖，盾构的刀具采用不同型式：开挖地层为硬岩时，采用盘形滚刀；地层为较软岩石时，采用齿刀；地层为软土或破碎软岩时，可采用切刀（或刮刀）。不同类型刀具的工作原理如下：滚刀工作原理安装在刀盘上的盘形滚刀在盾构千斤顶的作用下紧压在岩面上，随着刀盘的旋转，盘形滚刀一方面绕刀盘中心轴公转，同时绕自身轴线自转。盘形滚刀在刀盘的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圆。当推力超过岩石的强度时，盘形滚刀刀尖下的岩石直接破碎，刀尖贯入岩石，掌子面上岩石被盘形滚刀挤压碎裂而形成多道同心圆沟槽。随着刀具寿命沟槽深度的增加，岩体表面裂纹加深扩大，当刀具压力超过岩石的剪切和拉伸强度时，相邻同心圆沟槽间的岩石成片崩落，完成盘形滚刀的破岩过程。齿刀工作原理在岩石较软的情况下掘进时，如果盘形滚刀与岩石掌子面之间不能产生一定的附着力，使滚刀产生滚动，滚刀将会产生弦磨。滚刀不能滚动，将失去有效的破岩功能，此时在较软的岩层中可以采用齿刀进行破岩，齿刀安装方式同滚刀。由于齿刀上装有二个切削刃，因此刀盘正反转时齿刀都能进行破岩。切刀（刮刀）工作原理在软土地层或滚刀破碎后的渣土通过切刀（刮刀）进行开挖，渣土随切刀（刮刀）正面进入渣槽，因此切刀（刮刀）既具有切削的功能也具有装载的功能。

涂层也有助于提高刀具的切削性能。目前的涂层技术包括：氮化钛（TiN）涂层：这是一种通用型PVD和CVD涂层，可以提高刀具的硬度和氧化温度。碳氮化钛（TiCN）涂层：通过在TiN中添加碳元素，提高了涂层的硬度和表面光洁度。氮铝钛（TiAlN）和氮钛铝（AlTiN）涂层：氧化铝（Al2O3）层与这些涂层的复合应用可以提高高温切削加工的刀具寿命。氧化铝涂层尤其适合干式切削和近干切削。AlTiN涂层的铝含量较高，与钛含量较高的TiAlN涂层相比，具有更高的表面硬度。AlTiN涂层通常用于高速切削加工。氮化铬（CrN）涂层：这种涂层具有较好的抗粘结性能，是对抗积屑瘤的＊＊解决方案。金刚石涂层：金刚石涂层可以显着提高加工非铁族材料刀具的切削性能，非常适合加工石墨、金属基复合材料、高硅铝合金和其他高磨蚀性材料。但金刚石涂层不适合加工钢件，因为它与钢的化学反应会破坏涂层与基体的粘附性能。近年来，PVD涂层刀具的市场份额有所扩大，其价格也与CVD涂层刀具不相上下。CVD涂层的厚度通常为5－15μm，而PVD涂层的厚度约为2－6μm。在涂覆到刀具基体上时，CVD涂层会产生不受欢迎的拉应力；而PVD涂层则有助于对基体形成有益的压应力。较厚的CVD涂层通常会显着降低刀具切削刃的强度。因此，CVD涂层不能用于要求切削刃非常锋利的刀具。切削刃制备在许多情况下，刀片切削刃的制备（或称刃口钝化）已成为决定加工成败的分水岭。钝化工艺参数需根据特定的加工要求而定。例如，用于高速精加工钢件的刀片对刃口钝 化的要求就与用于粗加工的刀片有所不同。刃口钝化可应用于加工几乎任何类型碳钢或合金钢的刀片，而在加工不锈钢和特殊合金材料的刀片上，其应用则有一定限制。钝化量可以小至0.007mm，也可以大到0.05mm。为了在条件恶劣的加工中起到增强切削刃的作用，还可以通过刃口钝化形成微小的T型棱带。一般来说，用于连续车削加工以及铣削大部分钢和铸铁的刀片需要进行较大程度的刃口钝化。钝化量取决于硬质合＊＊号和涂层类型（CVD或PCD涂层）。对于重度断续切削加工刀片，对刃口进行重度钝化或加工出T型棱带已成为一种先决条件。根据不同的涂层类型，钝化量可接近0.05mm。与此相反，由于加工不锈钢和高温合金的刀片容易形成积屑瘤，因此要求切削刃保持锋利，只能进行轻微钝化（可小至0.01mm），甚至还可以定制更小的钝化量。同样，加工铝合金的刀片也要求具有锋利的切削刃。