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刀具的基本術語:刀具角度參考系
 
切削平麵----通過切削刃選定點與切削刃相切並垂直於基麵的平麵。
主切削平麵Ps----通過切削刃選定點與主切削刃相切並垂直於基麵的平麵。它切於過渡表麵，也就是說它

是由切削速度與切削刃切線組成的平麵。
副切削平麵----通過切削刃選定點與副切削刃相切並垂直於基麵的平麵。
基麵Pt----通過切削刃選定點垂直於合成切削速度方向的平麵。在刀具靜止參考系中，它是過切削刃選定

點的平麵，平行或垂直於刀具在制造、刃磨和測量時適合於安裝或定位的一個平麵或軸線，一般說來其方

位要垂直於假定的主運動方向。
假定工作平麵----在刀具靜止參考系中，它是過切削刃選定點並垂直於基麵，平行或垂直於刀具在制造、

刃磨和測量時適合於安裝或定位的一個平麵或軸線，一般說來其方位要平行於假定的主運動方向。
法平麵Pn----通過切削刃選定點並垂直於切削刃的平麵 

精加工刀具如何提高金屬快速切除率

大型零件粗加工時間對於模具廠是具有挑戰性的。通常粗加工耗費大量時間用於切除很大的加工餘量，但

仍然留給精加工刀具去完成大量的工作。這導致加工周期延長和產量下降。B&J Specialty公司(Wawaka,

IN，以下簡稱B&J)是一傢模具制造商。當它需要一種能快速地對零件粗加工並盡可能為精加工刀具留最少

加工餘量的刀具時，也碰到瞭這個問題。

    一種設計用於金屬快速切除的刀盤式銑刀。挑戰 這個任務涉及硬度HRC36-40的P-20模具鋼的粗加工

。模具的設計上需要在粗加工時切除超過2000磅的材料。為瞭完成這個重載粗加工任務，需要大量時間和

資源。 B&J的第一個加工嘗試專註於花費大量時間的大型模具粗加工，在某些場合使用標準的圓刀片麵銑

刀甚至要花數天時間。最初使用直徑4英寸的圓刀片銑刀用於粗加工。刀片的每個切削刃通常僅能連續加

工約15分鐘，對於淬硬的P-20工具鋼的加工參數為切深0.035"、進給速度約為40 ipm。這樣的切削性能表

現遠達不到B&J的要求。它的任務需要對寬30英寸、長48英寸、厚11英寸的工件進行粗加工。更進一步，

這種粗加工刀具具有很大的刀尖圓弧半徑，那意味著精加工刀具最終將要碰到更多的加工量。列舉瞭這些

利害關系，B&J開始尋找能以更短的時間粗加工其模具的刀具，而且還能為精加工刀具留更少的加工餘量

。這能幫助B&J變得更有效率，而且為其客戶生產出更好的產品。解決方案當聽到粗加工有問題時，B&J的

Iscar代表提供瞭一些建議。第一個解決方案是四英寸的仿形銑刀。最初這個方案產生瞭一些驚人的結果

。使用IC908牌號的刀片，B&J在轉速450 rpm、切深0.05"時獲得瞭65 ipm的進給速度。使用這把銑刀時，

每個切削刃的刀片壽命至少是一個小時，為原來的四倍。與原先刀具的每個切削刃15分鐘壽命相比，它有

瞭極大的提高。雖然已經有瞭這些優點，但他們的Iscar代表相信金屬切除率能進一步提高。接下去他建

議用FEEDMILL做試驗，那是一種特別設計用於金屬快速切除(F.M.R.)的刀盤式銑刀。結合瞭非常少的調整

時間、提高瞭的刀具壽命和在極高的進給量下運轉的能力，使得FEEDMILL成為B&J用於其粗加工任務的上

好選擇。

 
刀具的磨損與破損、刀具壽命及刀具狀態監控

一 刀具磨損的形態及其原因
 
 
切削金屬時，刀具一方麵切下切屑，另一方麵刀具本身也要發生損壞。刀具損壞的形式主要有磨損和破損

兩類。前者是連續的逐漸磨損；後者包括脆性破損(如崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損等)和塑性破損兩種。

刀具磨損後，使工件加工精度降低，表麵粗糙度增大，並導致切削力加大、切削溫度升高，甚至產生振動

，不能繼續正常切削。因此，刀具磨損直接影響加工效率、質量和成本。刀具磨損的形式有以下幾種：
 
 
前刀麵磨損
後刀麵磨損
邊界磨損
 
 
從對溫度的依賴程度來看，刀具正常磨損的原因主要是機械磨損和熱、化學磨損。機械磨損是由工件材料

中硬質點的刻劃作用引起的，熱、化學磨損則是由粘結(刀具與工件材料接觸到原子間距離時產生的結合

現象)、擴散(刀具與工件兩摩擦麵的化學元素互相向對方、腐蝕等)引起的。
 
二 刀具磨損過程、磨鈍標準及刀具壽命
 
 
隨著切削時間的延長，刀具磨損增加。根據切削實驗，可得圖示的刀具正常磨損過程的典型磨損曲線。該

圖分別以切削時間和後刀麵磨損量VB(或前刀麵月牙窪磨損深度KT)為橫座標與縱座標。從圖可知，刀具磨

損過程可分為三個階段：
 
 
初期磨損階段
正常磨損階段
急劇磨損階段

 
刀具磨損到一定限度就不能繼續使用。這個磨損限度稱為磨鈍標準。
 
一把新刀(或重新刃磨過的刀具)從開始使用直至達到磨鈍標準所經歷的實際切削時間，稱為刀具壽命。
 
三 刀具的破損
 
 
刀具破損和刀具磨損一樣，也是刀具失效的一種形式。刀具在一定的切削條件下使用時，如果它經受不住

強大的應力(切削力或熱應力)，就可能發生突然損壞，使刀具提前失去切削能力，這種情況就稱為刀具破

損。破損是相對於磨損而言的。從某種意義上講，破損可認為是一種非正常的磨損。刀具的破損有早期和

後期(加工到一定的時間後的破損)兩種。刀具破損的形式分脆性破損和塑性破損兩種。硬質合金和陶瓷刀

具在切削時，在機械和熱沖擊作用下，經常發生脆性破損。脆性破損又分為：
 
 
崩刀
碎斷
剝落
裂紋破損。
 
 
四 刀具的狀態監控
 
 
如前所述，刀具損壞的形式主要是磨損和破損。在現代化的生產系統(如FMS、CIMS等)中，當刀具發生非

正常的磨損或破損時，如不能及時發現並采取措施，將導致工件報廢，甚至機床損壞，造成很大的損失。

因此，對刀具狀態進行監控非常重要。
 
刀具破損監測可分為直接監測和間接監測兩種。所謂直接監測，即直接觀察刀具狀態，確認刀具是否破損

。其中最典型的方法是ITV(Industrial Television， 工業電視)攝像法。間接監測法即利用與刀具破損

相關的其它物理量或物理現象，間接判斷刀具是否已經破損或是否有即將破損的先兆。這樣的方法有測力

法、測溫法、測振法、測主電機電流法和測聲發射法等。

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