刀具與切削加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

單 凱

（哈爾濱匯通電力工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150030）

1 刀具與切削加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 開創(chuàng)了高速切削等新工藝，全面提高了加工效率。高速切削作為一種新的切削工藝顯示出獨特的優(yōu)越性。首先，切削效率有顯著的提高，加工鋁合金缸蓋的PCD面銑刀，銑削速度已達(dá)402lm／rain，進(jìn)給速度5670mm／min；精加工灰鑄鐵缸體的CBN面銑刀，銑削速度已達(dá)2000m／min，比傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金面銑刀提高了1O倍。其次，高速切削對產(chǎn)品質(zhì)量的達(dá)標(biāo)也有積極作用，能夠減少花費，減少生產(chǎn)周期，另外，對此工藝進(jìn)一步深化，開發(fā)了干切削(準(zhǔn)干切削、微量潤滑切削)、硬切削(以車代磨、以銑代磨)等新工藝，使得加工的速度大幅度上升，并打破了傳統(tǒng)切削工藝帶來的差異性，并且提出了綠色制造的口號，注重環(huán)保，現(xiàn)在，硬切削手段已成為汽車齒輪內(nèi)孔精加工、淬硬模具加工實用的高效新工藝。

1.2 刀具的材料選擇了硬度較大的合金材料，使得刀具的能用性不斷增強，使用范圍不斷增大，成為能夠支付應(yīng)用的材料，這對切削的效率有直接的影響，材料顆粒變得越來越細(xì)，合金的硬度和柔韌性得到保證，用它制造的整體硬合金刀具，尤其是通用的量大面廣的中小規(guī)格的鉆頭、立銑刀、絲錐等刀具，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高速鋼刀具，進(jìn)而切削的速率和效果都有絕對性的提高，使得刀具的廣泛使用和高速完工有了有效而密切的結(jié)合，而切削工藝因此進(jìn)入了高效化的階段，為其后來的發(fā)展做出穩(wěn)定的鋪墊。整體硬質(zhì)合金工藝并且在許多復(fù)雜的地方得到了推廣。其次，硬質(zhì)合金加壓燒結(jié)等新工藝的開發(fā)和使用，使得合金的質(zhì)量有所保證，對于各種差異性的加工辦法使用新的專門性的牌號，使得硬質(zhì)合金的性狀和效果都有所提升，一方面使用了化學(xué)涂層的辦法，并且抗塑性變形更強的工藝被制作出來，任性更好，使得涂層的性狀都能符合要求，并符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

在硬度以及彈性上都有所提升，使得應(yīng)用的領(lǐng)域有所增加，其應(yīng)用涉及到了鋼鐵的加工工作，并使硬質(zhì)合金的材料缺陷得到彌補，使得工藝加工的效果和質(zhì)量都有所提升。

1.3 涂層成為提高刀具性能的關(guān)鍵技術(shù)。刀具涂層工作在當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顟B(tài)下有著十分積極的作用，其性狀得到積極地認(rèn)可，并且迅速推廣，特別在這幾年，其廣泛性有了進(jìn)一步提升?；瘜W(xué)涂層(CVD)仍然是可轉(zhuǎn)位刀片的主要涂層工藝，開發(fā)了中溫CVD、厚膜三氧化二鋁、過渡層等新工藝，把新的元素注入原來的原料之中，使得CVD涂層的抗磨能力以及彈性變得更明顯，同時CTD涂層的狀態(tài)也得到改善，表層的平滑干凈程度大大提高，更符合使用標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在，在國外，硬合金轉(zhuǎn)位刀片所用涂料占到超過7/10,這當(dāng)中最讓人關(guān)注的要數(shù)PVD，它在爐子構(gòu)造，施工流程以及掌控方面都有很大成就。不僅開發(fā)了適應(yīng)高速切削、干切削、硬切削的耐熱性更好的涂層，如超級TLAIN，及綜合性能更好的TLMCN通用涂層和DLC、W／C減摩涂層，而且通過對涂層結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，開發(fā)了納米、多層結(jié)構(gòu)，大幅度提高了涂層硬度和韌性。

1.4 創(chuàng)新后的刀具功能上不在單一，特征上也有所變化，隨著制造業(yè)本身的不斷推進(jìn)，交通運輸業(yè)和模具事業(yè)等都對切削的效果給出了更高的要求，使得刀具的發(fā)展方向出現(xiàn)變化。出現(xiàn)了可轉(zhuǎn)位刀具的概念，

而針對于汽車工業(yè)所專門需求的刀具也被重視起來，不再是根據(jù)需要制造刀具的種類和數(shù)量，而有了新的加工辦法和加工需要，使得效率大大提高，而在花費上則變得更少，使其能夠為新的事業(yè)做出推動。

模具工業(yè)講求效率高，單個生產(chǎn)，數(shù)量少，材料的堅硬程度較大，而加工進(jìn)而有一定難度，幾何外觀較為復(fù)雜，時間緊張，它將成為新的可轉(zhuǎn)位刀具的發(fā)展前景。如多功能面銑刀、各種球頭銑刀、模塊式立銑刀系統(tǒng)、插銑刀、大進(jìn)給銑刀等等?；仡櫳鲜兰o(jì)90年代以來切削加工的發(fā)展，模具工業(yè)還是今天高速切削、硬切削、干切削新工藝的發(fā)源地。因為航天事業(yè)對于鋁合金的使用較為普遍，為了迎合材料的選用，專門開發(fā)了鋁合金切割所用的高等級刀具，效果十分明顯。與此同時，也出現(xiàn)了各種可轉(zhuǎn)位刀片的新結(jié)構(gòu)，如用于車削的高效括光刀片、形狀復(fù)雜的帶前角的銑刀刀片、球頭立銑刀刀片、防甩飛的高速銑刀刀片等等。隨著五軸聯(lián)動數(shù)控工具磨床功能的完善及應(yīng)用的普及，使立銑刀、鉆頭等標(biāo)準(zhǔn)通用刀具的幾何參數(shù)更加多樣化，改變了傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)刀具千篇一律的舊格局，可適應(yīng)不同被加工材料和加工條件，切削性能相應(yīng)提高。

2 刀具與切削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1 采用高性能刀具材料制作的刀具，包括整體硬質(zhì)合金刀具、氮化硅陶瓷刀具、CBN和PCD刀具、高性能高速鋼刀具等，對于生產(chǎn)所遇到的新情況不斷考慮到加工進(jìn)程當(dāng)中，穩(wěn)步前進(jìn)，最終得到需要的效果，現(xiàn)在我國的刀具廠對這種產(chǎn)品的還不能充足供應(yīng)。

2.2 涂層刀具的應(yīng)用十分廣泛，但是在我國的使用比例不大，因此說發(fā)展?jié)摿^大，對于加工的客觀條件應(yīng)當(dāng)充分考慮，以達(dá)到最好的效果，推動可轉(zhuǎn)位刀具的應(yīng)用，這種工藝在我國使用的范圍很廣，并且有一段時間，但是因為條件的限制，發(fā)展較為局限，不過這段時間，可轉(zhuǎn)位刀具無論在技術(shù)還是種類方面都有了明顯的進(jìn)步，并更加高效率，適用的能力也更為深遠(yuǎn)。開發(fā)了曲線刃銑刀刀片、帶修光刃的車削刀片和通用性好的圓刀片、八角刀片等產(chǎn)品，應(yīng)用的潛力很大，積極推廣可轉(zhuǎn)位刀具應(yīng)成為企業(yè)技術(shù)改造的重要項目。

2.3 如果想要實現(xiàn)大批量的生產(chǎn)，必須要積極學(xué)習(xí)國外的經(jīng)驗，實現(xiàn)刀具工藝的創(chuàng)新以及專門化的生產(chǎn)，提升效果，減少花費，也可以創(chuàng)新多刀具共同工作的辦法來降低花銷，這種工作必須和機床和刀具的廠商相配合才能得到效果，這也是比較成熟的思路，而對數(shù)量較少，規(guī)模不大的小企業(yè)來說，如果想實現(xiàn)新型刀具的采用，可選擇一刀多能的工具，使得用刀的時間更為緊湊，提升辦事效率。并把多種工具的使用局限打破，通過以銑代鉆、以鉆代銑、以銑代攻(螺紋)、以車代磨等工藝轉(zhuǎn)換取得新的加工效果，另外，有助于新的管理效果的實現(xiàn)，使庫存精簡，減少大量用具帶來的較高花費。

[1]張士孝.高速切削技術(shù)及刀具的發(fā)展現(xiàn)狀綜述，2008.

[2]張德義.對加快刀具生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的探討，2008.