刀具與切削加工技術的發展現狀與趨勢

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的發展現狀

1.1 開創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402lm／rain，進給速度5670mm／min；精加工灰鑄鐵缸體的CBN面銑刀，銑削速度已達2000m／min，比傳統的硬質合金面銑刀提高了1O倍。其次，高速切削對產品質量的達標也有積極作用，能夠減少花費，減少生產周期，另外，對此工藝進一步深化，開發了干切削(準干切削、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，注重環保，現在，硬切削手段已成為汽車齒輪內孔精加工、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，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格的鉆頭、立銑刀、絲錐等刀具，用來代替傳統的高速鋼刀具，進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合，而切削工藝因此進入了高效化的階段，為其后來的發展做出穩定的鋪墊。整體硬質合金工藝并且在許多復雜的地方得到了推廣。其次，硬質合金加壓燒結等新工藝的開發和使用，使得合金的質量有所保證，對于各種差異性的加工辦法使用新的專門性的牌號，使得硬質合金的性狀和效果都有所提升，一方面使用了化學涂層的辦法，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，并符合應用標準。

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

1.3 涂層成為提高刀具性能的關鍵技術。刀具涂層工作在當前的發展狀態下有著十分積極的作用，其性狀得到積極地認可，并且迅速推廣，特別在這幾年，其廣泛性有了進一步提升。化學涂層(CVD)仍然是可轉位刀片的主要涂層工藝，開發了中溫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涂層的狀態也得到改善，表層的平滑干凈程度大大提高，更符合使用標準。現在，在國外，硬合金轉位刀片所用涂料占到超過7/10,這當中最讓人關注的要數PVD，它在爐子構造，施工流程以及掌控方面都有很大成就。不僅開發了適應高速切削、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，而且通過對涂層結構的創新，開發了納米、多層結構，大幅度提高了涂層硬度和韌性。

1.4 創新后的刀具功能上不在單一，特征上也有所變化，隨著制造業本身的不斷推進，交通運輸業和模具事業等都對切削的效果給出了更高的要求，使得刀具的發展方向出現變化。出現了可轉位刀具的概念，

而針對于汽車工業所專門需求的刀具也被重視起來，不再是根據需要制造刀具的種類和數量，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做出推動。

模具工業講求效率高，單個生產，數量少，材料的堅硬程度較大，而加工進而有一定難度，幾何外觀較為復雜，時間緊張，它將成為新的可轉位刀具的發展前景。如多功能面銑刀、各種球頭銑刀、模塊式立銑刀系統、插銑刀、大進給銑刀等等。回顧上世紀90年代以來切削加工的發展，模具工業還是今天高速切削、硬切削、干切削新工藝的發源地。因為航天事業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，也出現了各種可轉位刀片的新結構，如用于車削的高效括光刀片、形狀復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。隨著五軸聯動數控工具磨床功能的完善及應用的普及，使立銑刀、鉆頭等標準通用刀具的幾何參數更加多樣化，改變了傳統標準刀具千篇一律的舊格局，可適應不同被加工材料和加工條件，切削性能相應提高。

2 刀具與切削加工技術的發展趨勢

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，對于生產所遇到的新情況不斷考慮到加工進程當中，穩步前進，最終得到需要的效果，現在我國的刀具廠對這種產品的還不能充足供應。

2.2 涂層刀具的應用十分廣泛，但是在我國的使用比例不大，因此說發展潛力較大，對于加工的客觀條件應當充分考慮，以達到最好的效果，推動可轉位刀具的應用，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，發展較為局限，不過這段時間，可轉位刀具無論在技術還是種類方面都有了明顯的進步，并更加高效率，適用的能力也更為深遠。開發了曲線刃銑刀刀片、帶修光刃的車削刀片和通用性好的圓刀片、八角刀片等產品，應用的潛力很大，積極推廣可轉位刀具應成為企業技術改造的重要項目。

2.3 如果想要實現大批量的生產，必須要積極學習國外的經驗，實現刀具工藝的創新以及專門化的生產，提升效果，減少花費，也可以創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，而對數量較少，規模不大的小企業來說，如果想實現新型刀具的采用，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)、以車代磨等工藝轉換取得新的加工效果，另外，有助于新的管理效果的實現，使庫存精簡，減少大量用具帶來的較高花費。

[1]張士孝.高速切削技術及刀具的發展現狀綜述，2008.

[2]張德義.對加快刀具生產技術發展的探討，2008.