最近的工作中接刀不同客户的反应，称PCD面铣刀刀不能到达设定的寿命。我梳理了一下目前为止对PCD铣刀寿命有重大影响的几个因素列出来，写成一篇科技论文，供参考。
PCD材质：
先从刀具本身的因素说起。最容易想到的就是PCD的颗粒度，其次是PCD的含量，即浓度。用于铰刀的PCD颗粒要细于铣刀和镗刀。数量级 颗粒越小，刀具越耐磨。常见的规格有2micro、10micro、25micro等。有的牌号也以粗细不同颗粒混合，用于加工高硅含量的铝。目前最先进的制备工艺可将PCD颗粒直径到纳米级。
切削参数：
毋庸置疑，切削三要素中线速度对刀具寿命的影响最大。但在PCD刀具这里似乎有点意外。并没有直接的线性或成比例关系。因为想要提高线速度，受限制的一般是机床的主轴转速。还有系统的刚性。刚性不好的情况下就适宜试用密齿的刀盘。这是往往伴随着振动产生均匀覆盖于整个加工表面的振纹。齿数减少或降低切削参数会有所缓解。
另一个是进给量，PCD由于其韧性不强，每齿进给量一般取较小值，最好小于0.2，0.1~0.12比较合适。
切削深度只有在节拍比较充裕的情况下有效。比如0.75mm的切深被分解成0.45mm+0.3mm来完成。如果切深较大而又不能分层铣削，另一个方式就是降低速度和进给。因为节拍不可避免要被牺牲。
材料特性：
虽然名字都是叫铝合金，但差异却很大。有铸铝、铝合金、超硬铝等。有些铸造工艺不好的毛皮供应商，在加工出的表面会出现很多砂眼，每个砂眼中包含一粒沙子，足以引起PCD刃口的崩缺。另外，硅含量增高会对PCD的寿命有很直接的影响。汽车行业用的铝合金，硅含量一般在7%左右，不会太离谱。
虽然被加工材料也会对刀具寿命有很大的影响，但在客户处，想要通过改变工件材质来提高刀具寿命，无异于痴人说梦。因为汽车行业一般都是大批大量生产，毛坯供应商很难改进或改变。强势的客户一般以一句“刀具要适应加工条件”而终止这一讨论。曾见过铸铁缸体改性来提高刀具寿命项目的报道。
冷却液：
关于冷却液使用的几个要素是成份、浓度、流量、压力等。加工铝合金推荐使用乳化液。浓度要求。铰刀由于需要形成油膜。挤压丝锥为了减少发热，形成比较好的工作表面，推荐用油冷却。）
案例：端面内冷改为径向内冷。 小直径（φ40）的PCD铣刀常使用在端面增加专用内冷盖，这样效果不好，PCD刀夹在冷却不充分的情况下很容易崩刃。改成径向内冷，切削刃直接对着切削刀尖，刀具寿命比原来延长了10倍以上。
PCD铣削在MQL工况下也可以使用，前提是要针对这种情况优化冷却出口，使出口处离切削刃更近，冷却效果更好，雾化效果也需要切削前进行检验。φ250面铣刀喷油的用量是50mL/min。
主偏角：
金刚石面铣刀的主偏角一般为75°，侧刃铣削时为90°，外加圆角过渡。变化的主偏角（多重偏角或大圆弧）有利于减少毛刺。这样的案例在孔加工（镗孔）中可避免或推迟孔出口处的飞边或铁环。面铣时使用也有一定的效果。75°用于面铣，过渡处加一个0.1×45° 的过渡而保护刀尖。这相当于把设计上的75°主偏角转变为45°。因为小切深的缘故，75°的刃口根本不会参与切削。经验上证明，这个倒角改成0.3×45°，对于延缓毛刺的产生，往往更有效。在这一案例中，R0.4圆角的刀片的寿命也还在测试中。
在一个案例中试图通过增加修光刃的数量（12+3）来延缓毛刺的出现。但结果证明这根本没有什么效果，直至全部15齿都采用修光刃刀夹。并且改变最后一刀的切深为0.1mm，才能达到设定的寿命目标。
刃口处理：
常见的刃口处理方式有圆化或负倒棱或两者兼而有之。0.05×5°的刃口增强倒角，效果还未验证。02刀片案例中首件就会有很多钢丝刷去不掉的毛刺，宣告倒棱对于PCD棉铣的优化失败。人造金刚石的刃口锋利程度不及天然金刚石。
刀具跳动：
调刀时端面跳动控制在3micro。这个是为了避免因表面质量不好而造成的失效。有资料表明径向跳动也会影响刀具寿命。分析可以得到径向上的跳动会影响每个齿的切削厚度。刀具的动平衡性能也会对刀具寿命造成影响。刀具图纸上G2.5 @3000rpm。使用动平衡机检验的时候需要先称重，刀具调整好以后，运行在工作时使用的转速来判断动平衡是否符合要求。
失效形式：
面铣刀常见的失效形式有崩刃，表面质量（划痕、粗糙度超差），翻边毛刺等。任何一种形式提前出先，都可以宣告本轮刀具寿命的终结。在以毛刺出线为判断标准的情况下，刀具寿命很容易带有主观性。刷子是否工作正常需要仔细评估。对于刷子工作是否有效的几个关键参数是，压刷量，补偿频次和补偿数值。在正式切削后还要观察刷子的长度是否在正常变化，即补偿的指令是否正确下达并执行。
毛刺产生的位置，和走刀路径也有关系。铣刀切入面的边上不会有，但是切出的边上，随着刀具变钝，刷子的去除能力有限，残留的毛刺会越来越多。
结语：
PCD面铣的寿命影响因素主要是以上各种，遇到不能达到寿命要求时，可根据上述八条一一核对，以找到解决问题的思路。以上是我最近一段时间关于PCD面铣刀的思考和总结，希望能对你有用。也欢迎来信交流讨论。
#6792-栾正华-牛约客#橙子学院码字岛第8篇
