用VC-MD型號六齒TiAlN涂層硬銑刀（φ10mm）高速銑削AlSi H13/JIS SKD61淬硬模具鋼（52HRC）時（銑削速度：628m/min；銑削長度：50m；銑削深度：軸向切深10mm，徑向切深0.5mm），采用不同冷卻方式對刀具磨損形貌的影響結(jié)果表明，采用風(fēng)冷切削時刀具磨損最?。徊捎酶墒角邢鲿r刀具磨損次之；采用乳化液冷卻切削時刀具磨損最大。由于銑刀刃呈間歇切削狀態(tài)，如切削時將冷卻液直接噴淋在刀具上，刀刃時冷時熱的溫度變化容易引起熱裂紋，導(dǎo)致切削刃破裂及刀片破損。因此，高速銑削模具鋼時不應(yīng)使用冷卻液，否則會縮短刀具壽命。

刀具的主要失效機(jī)理包括月牙洼磨損、熱變形、破裂等。切削熱和機(jī)械振動是刀具失效的重要影響因素。月牙洼磨損通常發(fā)生在刀片前刀面上，當(dāng)高速加工鋼件及其它硬質(zhì)材料時，切屑在高溫作用下熔附在刀具表面，并使刀具材料顆粒發(fā)生剝離，形成月牙洼磨損。過度的月牙洼磨損會削弱切削刃強(qiáng)度，阻礙切屑流動，增大刀具承受的溫度與壓力，最終導(dǎo)致刀具破損。對刀具進(jìn)行涂層可在刀具與工件之間增加一層惰性硬介質(zhì)，顯著減小月牙洼磨損。通過合理應(yīng)用涂層技術(shù)，可使刀片既具有高硬度又具有高韌性。涂層時可根據(jù)需要調(diào)節(jié)基體和涂層的元素分布，使切削刃區(qū)域具有較高含鈷量，從而將含鈷基體的耐沖擊性與涂層的耐磨性結(jié)合起來，使切削刃具有良好韌性而刀具其余部分保持較高硬度。

用VC-MD型號TiAlN涂層銑刀高速銑削AlSi H13 模具鋼（50HRC）時（進(jìn)給速度：0.10mm/齒；軸向切深10mm，徑向切深0.5mm），銑削狀態(tài)與刀具破損的關(guān)系表明：當(dāng)切削速度V=157m/min時，采用干式切削和風(fēng)冷切削時的切削長度均可達(dá)到300m；采用乳化液冷卻切削時在200m處刀刃出現(xiàn)崩裂。當(dāng)切削速度V=314m/min時，采用干式切削時在150m處刀具出現(xiàn)破碎；采用風(fēng)冷切削時在300m處仍可正常銑削；采用乳化液冷卻切削時在50m處刀具出現(xiàn)崩裂。當(dāng)切削速度V=471m/min時，采用干式切削時在200m處刀具出現(xiàn)較大磨損；采用風(fēng)冷切削時在300m處刀具出現(xiàn)較大磨損；采用乳化液冷卻切削時在50m處刀具出現(xiàn)崩裂。當(dāng)切削速度V=628m/min時，采用干式切削時在100m處刀具出現(xiàn)較大磨損，在120m處刀具破碎折斷；采用風(fēng)冷切削時，在150m處刀具折斷破碎；采用乳化液冷卻切削時刀具很快磨損折斷。

風(fēng)冷切削一般可采用液氮致冷和壓縮空氣致冷兩種方式，并可對切削區(qū)輔以油霧潤滑，以提高加工表面光潔度。風(fēng)冷切削可獲得較好加工效果，但加工成本較高。干式切削省去了冷卻、潤滑裝置，可降低加工成本，減少環(huán)境污染。為實現(xiàn)干式切削，刀具涂層必須具有兩個重要功能：①可在刀具與工件之間起到熱壁壘的作用，以減小作用于刀具基體的熱應(yīng)力；②可起到固體潤滑劑的作用，以減小切削摩擦及切屑對刀具的粘附。TiAlN涂層就是一種可較好滿足上述要求的高性能涂層。

許多新型硬質(zhì)合金刀具牌號（尤其是帶涂層牌號）在高速切削時采用干切削方式可獲得更高切削效率。事實上，對于間斷切削，切削區(qū)溫度越高，越不適合使用切削液。銑削時加切削液可使刀具承受劇烈的溫度變化（銑刀片自工件切出時被冷卻，切入工件時溫度再次上升）。雖然干切削時也存在類似的加熱—冷卻循環(huán)，但溫度變化幅度比加切削液時緩和得多。溫度的劇烈變化可導(dǎo)致刀片中產(chǎn)生應(yīng)力，從而引起裂紋。

涂層厚度（一般為2～18μm）對于刀具性能具有重要影響。對于沖擊力較大、刀具快速冷卻和加熱的間斷切削，薄涂層承受溫度變化的性能優(yōu)于厚涂層，其應(yīng)力較小，不易產(chǎn)生裂紋，因此薄涂層刀片干式切削時的壽命可延長40%。一般來說，PVD工藝可獲得比CVD工藝更薄的涂層，且與基體結(jié)合較為牢固，因此圓形刀具和銑刀片等常采用PVD涂層。此外，由于PVD涂層的沉積溫度較低，因此較多應(yīng)用于刃口鋒利的刀具及大正前角銑刀、車刀等。

TiAlN涂層是目前適用于高速干式切削的性能最佳的PVD涂層，其高溫連續(xù)切削性能指標(biāo)比氮化鈦（TiN）涂層高4倍，這主要得益于高溫切削時涂層表面的鋁氧化后在切屑/刀具界面上形成的非結(jié)晶氧化鋁薄膜。

分別用VC-MD型號TiAlN涂層銑刀、TiN涂層銑刀和未涂層銑刀高速銑削AlSi H13/JIS SKD61模具鋼（52HRC）（進(jìn)給速度：0.10mm/齒；軸向切深10mm，徑向切深0.5mm；順銑，風(fēng)冷），加工長度達(dá)50m后刀具周邊后刀面的磨損情況表明：當(dāng)切削速度V=100m/min時，加工時間為60min，TiAlN涂層銑刀的磨損量僅為其它刀具的1/2～1/3。當(dāng)V=600m/min時，TiAlN涂層銑刀加工同樣長度僅需時10min，磨損量增大2倍；TiN涂層銑刀和未涂層銑刀在V=200m/min時磨損量已較大，V繼續(xù)增大時則出現(xiàn)劇烈磨損。分析磨損曲線的變化趨勢可知，TiAlN涂層銑刀的磨損曲線斜率較小，走勢較平坦；其它兩種刀具的磨損曲線斜率則較大。表明隨著切削速度的增加，TiAlN涂層的磨損量變化很小，非常適合高速切削。