为什么不锈钢加工容易缩短刀具寿命？该如何改善？
从工程与加工角度来看，在加工不锈钢时，刀具寿命面临极大挑战，其根本原因在于材料自身的物理特性与切削过程中产生的严苛热—力耦合载荷。不锈钢的高加工硬化率、低导热性、高韧性以及含有硬质碳化物等特征共同导致刀具快速磨损。然而，通过系统化的刀具选择、几何设计与工艺参数控制，可以显著改善刀具寿命与加工效率。
刀具寿命短的根本原因
问题的根源在于不锈钢的冶金结构。其奥氏体组织虽赋予了优异的耐腐蚀性，但也导致了明显的加工硬化效应。当刀具切削材料时，局部应力会引起相变，使切削区前后表层硬化。这种不断“自我硬化”的表面会强烈磨损刀具前刀面与后刀面。此外，不锈钢的导热系数仅约为碳钢的三分之一，热量难以有效传导，导致刀—工界面温度急剧升高（常超过 1000°C），从而加速热软化、扩散磨损与缺口磨损。
再加上材料的高延展性与韧性，切削时容易形成长而连续的切屑。这些切屑可能与刀刃焊接形成“积屑瘤”，脱落时会带走部分涂层，进一步损伤刀具。对于SUS304 不锈钢或SUS316等材料，这些问题尤为突出。而在加工更难切削的材料如Inconel 718 高温合金时，这些效应会进一步放大，需要更专业的应对策略。
提升刀具寿命与加工性能的策略
1. 优化刀具材料与涂层选择
首要防线是选择能够承受高温与磨损的刀具基体与涂层。未涂层或普通涂层刀具不适用。应选用高韧性、超细晶或亚微晶硬质合金基体，并配合先进的物理气相沉积（PVD）涂层，如 TiAlN（氮化钛铝）或 AlCrN（氮化铝铬）。这些涂层可形成坚硬且耐热的屏障，减少磨粒磨损并将热量反射回切屑中。在极端条件下，也可考虑陶瓷或 CBN（立方氮化硼）刀具，但要求机床系统极高的刚性。
2. 合理设计刀具几何与刃口修整
刀具几何形状对降低切削力与控制切屑极为关键。应采用正前角设计，以实现顺畅剪切、减少切削阻力与加工硬化。锋利且轻度钝化的刃口是理想状态，而在粗加工中可采用小倒棱（T-land）或轻微圆刃，以防微崩刃。铣削刀具应具备光滑抛光的排屑槽，车削刀具应设计有效断屑槽，以形成紧密、可控的切屑卷曲，从而高效排热，避免切屑二次切削或粘刀现象。
3. 严格控制切削参数
切削参数的设定应主动抵抗材料特性带来的不利影响。与直觉相反，转速过低反而更易造成问题，因为低速会导致刀具在切削区停留过久，从而诱发加工硬化。保持足够高的表面线速度有助于形成有效剪切所需的热能，但仍需兼顾热量控制。
最关键的参数是进给率。必须保持足够的每齿进给量，确保刀具切削位置位于前一次硬化层以下。若进给过轻，刀具将仅切削在硬化层中，导致极快失效。稳定、连续的切削远优于间断、轻微的切削。
4. 高效冷却与润滑策略
由于不锈钢导热性差，热管理是不可妥协的关键环节。在绝大多数CNC 铣削服务与CNC 车削服务中，应采用高压、大流量冷却系统。冷却液不仅用于降温，还帮助排屑。对于较难加工的材料或深孔应用（如CNC 钻削服务），内冷刀具尤为有效，可将润滑剂直接输送至切削区，并促进断屑。在某些场合下，使用含极压添加剂（EP）的纯油或微量润滑（MQL）可进一步减少摩擦与积屑瘤。
5. 确保系统刚性与稳定性
在不锈钢加工中，任何振动或颤振都会加速刀具失效，因为振动会引发局部加工硬化。确保机床高刚性、夹具稳固、刀具悬伸最短是关键。这不仅可防止刀具偏移，还能允许采用更高效的加工参数，形成稳定可预测的磨损模式，而非突然崩刃。
