金屬切削過程中所產(chǎn)生的功率消耗以切削熱和摩擦的形式表現(xiàn)出來。這些因素使刀具處于惡劣的加工條件下，表面高負(fù)載、高切削溫度。之所以產(chǎn)生高溫是因?yàn)榍行佳氐毒咔暗睹娓咚倩?，對切削刃，產(chǎn)生高壓及強(qiáng)烈的摩擦。
　　
　　加工過程中，刀具遇到部件微結(jié)構(gòu)中的硬質(zhì)點(diǎn)，或進(jìn)行斷續(xù)切削，可導(dǎo)致切削力出現(xiàn)波動(dòng)。因此，對切削刀具有耐高溫、高韌性、高耐磨性、高硬度等特點(diǎn)的要求。
　　
　　在過去的半個(gè)世紀(jì)里，為了持續(xù)提升切削刀具的性能，人們開展了大量的研究工作。
　　
　　影響幾乎所有刀具材料磨損率的一個(gè)關(guān)鍵因素是加工過程中所達(dá)到的切削溫度。遺憾的是，很難界定計(jì)算切削溫度的相關(guān)參數(shù)值，但實(shí)驗(yàn)測定可以為經(jīng)驗(yàn)公式提供依據(jù)。
　　
　　通常假設(shè)切削過程中所產(chǎn)生的所有能量均轉(zhuǎn)換為切削熱，80%的切削熱會(huì)被切屑帶走（這一數(shù)值會(huì)隨著一些因素而變化，切削速度為主要影響因素）。這使得大約20％的熱量進(jìn)入了刀具。即使切削低碳鋼，刀具溫度也可超過550℃，而此溫度值是高速鋼（HSS）保持硬度所能承受的zui高溫度。用立方氮化硼（CBN）刀具切削淬硬鋼時(shí)，刀具和切屑溫度可超過1000℃。
　　
　　刀具磨損和刀具壽命的關(guān)系
　　
　　刀具磨損形態(tài)可分為以下幾類：
　　　　目前業(yè)內(nèi)對于刀具壽命還沒有一種普遍接受的統(tǒng)一定義。人們需要針對工件材料和切削工藝，特別說明刀具壽命。一種量化刀具壽命的方法是定義一個(gè)可以接受的zui大后刀面磨損值，即VB或VBmax。
　　
　　從數(shù)學(xué)的角度，刀具壽命可以由如下公式表示。泰勒公式為刀具壽命預(yù)測提供了一個(gè)很好的近似計(jì)算的方法。
　　
　　VcTn=C
　　
　　這是泰勒公式的通用形式，相關(guān)參數(shù)如下：
　　
　　·Vc=切削速度
　　
　　·T=刀具壽命
　　
　　·D=切削深度
　　
　　·F=進(jìn)給速率
　　
　　·x和y依據(jù)實(shí)驗(yàn)情況確定
　　
　　·n和C是由實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)值確定的常數(shù)；它們因刀具材料、工件材料和進(jìn)給速率的各異而不同。
　　
　　從實(shí)踐的角度來看，為了抑制過度的刀具磨損并克服高溫，應(yīng)注意三個(gè)關(guān)鍵要素：基體、涂層以及切削刃處理。每個(gè)要素都關(guān)系到金屬切削加工成敗。這三個(gè)要素，結(jié)合卷屑槽形制、刀尖圓角半徑，共同決定了每刀具適用的被加工材料及應(yīng)用場合。以上所有相關(guān)參數(shù)共同配合作用，才能保障刀具的長壽命，并zui終體現(xiàn)為加工的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
　　
　　基體
　　
　　兼具耐磨性及韌性的鎢基硬質(zhì)合金刀具，加工適應(yīng)范圍更廣。刀具供應(yīng)商通常通過控制WC晶粒度范圍：0.3微米至5微米，來把握基體的性能。WC晶粒度對刀具切削加工中的表現(xiàn)具有重大影響。WC晶粒度越小，刀具越耐磨；反之，WC晶粒度越大，刀具韌性越佳。超細(xì)晶粒基體所制成的刀片主要用于加工航空航天工業(yè)的被加工材料，譬如：鈦合金，鉻鎳鐵合金，高溫合金等。
　　
　　此外，將鈷含量從6%調(diào)整至12％可以顯著提高基體的韌性。因此，只需調(diào)整基體材料成分，即可滿足金屬加工應(yīng)用中刀具對韌性、耐磨性的需求。
　　
　　基體性能既可以通過毗鄰表層的“富鈷層”進(jìn)行增強(qiáng)，也可以通過選擇性地在硬質(zhì)合金中加入其它類型的合金元素進(jìn)行增強(qiáng)，例如碳化鈦（TiC）、碳化鉭（TaC）、碳化釩（VC）以及碳化鈮（NbC）。富鈷層顯著提高了切削刃強(qiáng)度，使得刀具在粗加工和斷續(xù)加工應(yīng)用中有著優(yōu)異的表現(xiàn)。
　　
　　此外，為了匹配工件材料并滿足特定加工要求，選擇合適的基體時(shí)還要考慮以下五個(gè)物理特性：沖擊韌性、橫向斷裂強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、硬度和熱沖擊韌性。
　　
　　伊斯卡研發(fā)工程師改進(jìn)了新型束魔涂層（SUMOTEC）刀片的基體成份以進(jìn)一步提高性能。用于加工鋼的刀片牌號基體，需具有更強(qiáng)的抗塑性變形能力，以抑制因刀片脆性涂層出現(xiàn)的微裂紋。伊斯卡也對全系列的用于加工鑄鐵的合金基體，進(jìn)行了類似的改進(jìn)。
　　
　　涂層
　　
　　目前市場上主流的涂層材料包括：
　　
　　·氮化鈦（TiN）-通常采用PVD涂層，具有高硬度、抗氧化溫度高的特點(diǎn)。
　　
　　·氮碳化鈦（TiCN）-添加碳有助于提高涂層的硬度和涂層表面自潤滑性。
　　
　　·氮化鋁鈦（TiAlN或AlTiN）-包括一層氧化鋁，在切削溫度高的應(yīng)用中可延長刀具壽命，特別適用于準(zhǔn)干切削/干切削。相對于TiAlN涂層，由于鋁/鈦比例的不同，AlTiN涂層表面硬度更高。此涂層方案非常適合于高速加工應(yīng)用。
　　
　　·氮化鉻（CrN）-具有高硬度、耐磨性高的優(yōu)點(diǎn)，是抗積屑瘤的解決方案。
　　
　　·金剛石（PCD）-具有的非鐵合金材料加工性能，尤其是加工石墨、金屬基復(fù)合材料、高硅鋁合金和其它研磨材料。*不適合加工鋼，因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)會(huì)破壞涂層與基體的結(jié)合。
　　
　　通過對近幾年的涂料材料發(fā)展，市場需求的增長進(jìn)行分析，我們看到，PVD涂層刀具比CVD涂層刀具更受到青睞。CVD涂層的厚度一般在5-15微米之間變化，而PVD涂層厚度一般在2-6微米之間。當(dāng)CVD涂層涂覆在基體上表面時(shí)，CVD涂層會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，而PVD涂層則相反產(chǎn)生壓應(yīng)力。這兩種因素分別對切削刃產(chǎn)生顯著影響，特別是在斷續(xù)切削或連續(xù)加工過程中的刀具性能。在涂層工藝中添加新的合金元素不僅有利于提高涂層的結(jié)合力，而且還能夠改善涂層的特性。
　　
　　伊斯卡zui近公布了*的3P束魔涂層（SUMOTEC）后處理工藝，分別對PVD和CVD涂層的韌性、表面光潔度以及抗崩刃性進(jìn)行了改進(jìn)。束魔涂層技術(shù)還有助于降低加工中的摩擦力，并因此提高了抗積屑瘤性，并zui終降低了功率消耗。
　　
　　該*工藝體現(xiàn)為在CVD涂層后，對刀片冷卻過程特別的工藝控制，有效減少了刀片涂層表面微裂紋。同樣，這一工藝可去除PVD涂層工藝中在表面留下的不良液滴。因此，無論是CVD涂層還是PVD涂層，zui終均可以獲得更光滑的涂層表面，這樣刀片切削熱更低，壽命更長，排屑更流暢，可實(shí)現(xiàn)的切削速度也就越快。
　　
　　伊斯卡的另一個(gè)創(chuàng)新是DO-TEC雙涂層技術(shù)，此技術(shù)基于Al2O3中溫化學(xué)涂層（MTCVD）表面，進(jìn)行TiAlN（PVD）涂層。這一組合為zui終用戶帶來了多重好處，比如以中高速切削不同成分含量的鑄鐵，具有高耐磨性、高抗崩刃性。
　　
　　刀片切削刃刃口處理
　　
　　在許多情況下切削刃處理（鈍化）決定了加工的成敗。鈍化參數(shù)由預(yù)設(shè)定的應(yīng)用決定。例如，鋼的高速精加工所需的切削刃刃口處理*不同于應(yīng)用于粗加工的切削刃刃口處理。
　　
　　一般來說，連續(xù)車削需要對切削刃進(jìn)行鈍化處理，大多數(shù)的鋼和鑄鐵的銑削也是如此。對于苛刻的斷續(xù)加工，還需加大鈍化參數(shù)或?qū)η邢魅羞M(jìn)行T-LAND負(fù)倒棱處理。
　　
　　相比之下，當(dāng)加工不銹鋼或高溫合金時(shí)，需對刀片進(jìn)行鈍化處理以獲得小鈍化半徑，并采納鋒利切削刃，這是因?yàn)榧庸ご祟惐患庸げ牧蠒r(shí)，具有容易產(chǎn)生積屑瘤的特性。同樣，加工鋁時(shí)也需要鋒利切削刃。
　　
　　在幾何方面，伊斯卡提供眾多采用螺旋切削刃的刀片，切削刃輪廓沿軸線方向均勻地圍繞在一個(gè)圓柱面上漸進(jìn)。螺線刃旋向類似于一個(gè)螺旋。螺旋刃設(shè)計(jì)的好處之一是使得切削加工平滑過度，降低振顫，從而獲取更高的表面光潔度。此外，螺旋切削刃可以承受更大的切削載荷，使得在降低切削力的同時(shí)，去除更多的金屬。螺旋切削刃的刀具的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是刀具壽命更長，這是因?yàn)榈毒咔邢髁扒邢鳠岣汀?