用VC-MD型号六齿TiAlN涂层硬铣刀（φ10mm）高速铣削AlSi H13/JIS SKD61淬硬模具钢（52HRC）时（铣削速度：628m/min；铣削长度：50m；铣削深度：轴向切深10mm，径向切深0.5mm），采用不同冷却方式对刀具磨损形貌的影响结果表明，采用风冷切削时刀具磨损最小；采用干式切削时刀具磨损次之；采用乳化液冷却切削时刀具磨损最大。由于铣刀刃呈间歇切削状态，如切削时将冷却液直接喷淋在刀具上，刀刃时冷时热的温度变化容易引起热裂纹，导致切削刃破裂及刀片破损。因此，高速铣削模具钢时不应使用冷却液，否则会缩短刀具寿命。 刀具的主要失效机理包括月牙洼磨损、热变形、破裂等。切削热和机械振动是刀具失效的重要影响因素。月牙洼磨损通常发生在刀片前刀面上，当高速加工钢件及其它硬质材料时，切屑在高温作用下熔附在刀具表面，并使刀具材料颗粒发生剥离，形成月牙洼磨损。过度的月牙洼磨损会削弱切削刃强度，阻碍切屑流动，增大刀具承受的温度与压力，最终导致刀具破损。对刀具进行涂层可在刀具与工件之间增加一层惰性硬介质，显著减小月牙洼磨损。通过合理应用涂层技术，可使刀片既具有高硬度又具有高韧性。涂层时可根据需要调节基体和涂层的元素分布，使切削刃区域具有较高含钴量，从而将含钴基体的耐冲击性与涂层的耐磨性结合起来，使切削刃具有良好韧性而刀具其余部分保持较高硬度。 用VC-MD型号TiAlN涂层铣刀高速铣削AlSi H13 模具钢（50HRC）时（进给速度：0.10mm/齿；轴向切深10mm，径向切深0.5mm），铣削状态与刀具破损的关系表明：当切削速度V=157m/min时，采用干式切削和风冷切削时的切削长度均可达到300m；采用乳化液冷却切削时在200m处刀刃出现崩裂。当切削速度V=314m/min时，采用干式切削时在150m处刀具出现破碎；采用风冷切削时在300m处仍可正常铣削；采用乳化液冷却切削时在50m处刀具出现崩裂。当切削速度V=471m/min时，采用干式切削时在200m处刀具出现较大磨损；采用风冷切削时在300m处刀具出现较大磨损；采用乳化液冷却切削时在50m处刀具出现崩裂。当切削速度V=628m/min时，采用干式切削时在100m处刀具出现较大磨损，在120m处刀具破碎折断；采用风冷切削时，在150m处刀具折断破碎；采用乳化液冷却切削时刀具很快磨损折断。 风冷切削一般可采用液氮致冷和压缩空气致冷两种方式，并可对切削区辅以油雾润滑，以提高加工表面光洁度。风冷切削可获得较好加工效果，但加工成本较高。干式切削省去了冷却、润滑装置，可降低加工成本，减少环境污染。为实现干式切削，刀具涂层必须具有两个重要功能：①可在刀具与工件之间起到热壁垒的作用，以减小作用于刀具基体的热应力；②可起到固体润滑剂的作用，以减小切削摩擦及切屑对刀具的粘附。TiAlN涂层就是一种可较好满足上述要求的高性能涂层。 许多新型硬质合金刀具牌号（尤其是带涂层牌号）在高速切削时采用干切削方式可获得更高切削效率。事实上，对于间断切削，切削区温度越高，越不适合使用切削液。铣削时加切削液可使刀具承受剧烈的温度变化（铣刀片自工件切出时被冷却，切入工件时温度再次上升）。虽然干切削时也存在类似的加热—冷却循环，但温度变化幅度比加切削液时缓和得多。温度的剧烈变化可导致刀片中产生应力，从而引起裂纹。 涂层厚度（一般为2～18μm）对于刀具性能具有重要影响。对于冲击力较大、刀具快速冷却和加热的间断切削，薄涂层承受温度变化的性能优于厚涂层，其应力较小，不易产生裂纹，因此薄涂层刀片干式切削时的寿命可延长40%。一般来说，PVD工艺可获得比CVD工艺更薄的涂层，且与基体结合较为牢固，因此圆形刀具和铣刀片等常采用PVD涂层。此外，由于PVD涂层的沉积温度较低，因此较多应用于刃口锋利的刀具及大正前角铣刀、车刀等。 TiAlN涂层是目前适用于高速干式切削的性能最佳的PVD涂层，其高温连续切削性能指标比氮化钛（TiN）涂层高4倍，这主要得益于高温切削时涂层表面的铝氧化后在切屑/刀具界面上形成的非结晶氧化铝薄膜。 分别用VC-MD型号TiAlN涂层铣刀、TiN涂层铣刀和未涂层铣刀高速铣削AlSi H13/JIS SKD61模具钢（52HRC）（进给速度：0.10mm/齿；轴向切深10mm，径向切深0.5mm；顺铣，风冷），加工长度达50m后刀具周边后刀面的磨损情况表明：当切削速度V=100m/min时，加工时间为60min，TiAlN涂层铣刀的磨损量仅为其它刀具的1/2～1/3。当V=600m/min时，TiAlN涂层铣刀加工同样长度仅需时10min，磨损量增大2倍；TiN涂层铣刀和未涂层铣刀在V=200m/min时磨损量已较大，V继续增大时则出现剧烈磨损。分析磨损曲线的变化趋势可知，TiAlN涂层铣刀的磨损曲线斜率较小，走势较平坦；其它两种刀具的磨损曲线斜率则较大。表明随着切削速度的增加，TiAlN涂层的磨损量变化很小，非常适合高速切削。
