講解數控刀具的（de）發展？

發布日期：2018-08-02 作者：admin 點擊：

講解數控刀具（jù）的發展？

刀具的發展（zhǎn）在人類進步的曆（lì）史上占有重要的地位。中國早在公元前28～前20世（shì）紀，就已出現黃銅錐和紫銅的（de）錐、鑽、刀等銅質刀具。戰國後期(公元前三世（shì）紀)，由於掌握了滲碳技術，製成（chéng）了銅質刀（dāo）具。當時的（de）鑽頭和鋸，與現代的扁鑽和（hé）鋸（jù）已有些相（xiàng）似之處（chù）。

然而，刀具的快速發展是在18世紀後期，伴隨（suí）蒸汽機等機（jī）器的發展而來的。1783年，法國的勒內（nèi）首先製出銑刀。1792年，英國的莫茲利製出絲錐和板牙。有關麻花鑽的發明最早（zǎo）的文獻記（jì）載是在1822年，但直到1864年才作為商品（pǐn）生（shēng）產。

那時的刀具是用（yòng）整體高碳工具鋼製造的，許用的切削速度約為5米/分。1868年，英國的穆舍特製成含鎢的合金工具鋼。1898年，美國的泰勒（lè）和．懷特發明高速（sù）鋼。1923年，德（dé）國的施勒（lè）特爾發明（míng）硬質合金。

在（zài）采用合金工具（jù）鋼時，刀具的切削速度（dù）提高到約8米（mǐ）/分，采用高速鋼時，又（yòu）提高（gāo）兩倍（bèi）以上（shàng），到采用硬（yìng）質合金時，又（yòu）比用（yòng）高速鋼提高兩（liǎng）倍（bèi）以上，切削（xuē）加（jiā）工出的工件表麵（miàn）質量和尺寸精度也大大提高。

由於（yú）高速鋼和硬質（zhì）合（hé）金的價格比較昂貴，刀具出（chū）現焊接和機（jī）械夾固式結（jié）構（gòu）。1949～1950年間,美國開始在車刀上采用可轉位刀片，不久即應用在銑刀（dāo）和其他刀具上。1938年，德國德古薩公司（sī）取得關於陶瓷刀具的zhuanli。1972年，美國通用電氣公司生（shēng）產了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非（fēi）金屬刀具材料可使刀具以更高的速度（dù）切削（xuē）。

1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學氣相沉（chén）積法，生產碳化鈦塗層硬質合金刀片的zhuanli。1972年，美國的邦（bāng）沙和拉（lā）古蘭發（fā）展（zhǎn）了物理氣相沉積法，在硬質合金或（huò）高速（sù）鋼刀具表麵塗覆碳化鈦或（huò）氮化（huà）鈦硬質層。表麵塗（tú）層方（fāng）法把基體材（cái）料的高強度和韌性，與（yǔ）表層的高硬度和耐磨性結合起來，從而使（shǐ）這種複合材料具有更好的切削性能。

刀具按工（gōng）件加工表麵的形式可分為五類。加工各種外表麵的刀（dāo）具，包括車刀、刨刀、銑刀、外表（biǎo）麵拉（lā）刀（dāo）和銼刀等（děng）；孔加工刀具，包括鑽頭、擴（kuò）孔鑽（zuàn）、鏜（táng）刀、鉸刀和內（nèi）表麵拉刀等；螺紋加工工具，包括絲錐、板牙（yá）、自動開合螺紋（wén）切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等（děng）；齒輪加工刀具，包括滾（gǔn）刀（dāo）、插齒（chǐ）刀、剃齒刀、錐齒輪加工（gōng）刀具等；切斷刀具，包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片（piàn）銑刀（dāo）等等。此外（wài），還有（yǒu）組合刀（dāo）具。

按切削運動方式和相應的刀刃形狀，刀（dāo）具又可分（fèn）為三（sān）類（lèi）。通用刀具，如車刀、刨刀、銑刀(不包括成形的車刀、成形刨刀和成形銑刀)、鏜刀、鑽頭、擴孔（kǒng）鑽、鉸刀和鋸等；成形刀具，這類刀具（jù）的刀刃具有與被加工工件（jiàn）斷麵相同或接（jiē）近相（xiàng）同的形狀，如成形車刀、成形刨刀、成形銑刀、拉刀、圓錐鉸刀和各種螺紋加工刀具等；展成刀具是用展成法加工（gōng）齒輪的齒麵或（huò）類似的工（gōng）件，如滾刀、插齒刀、剃齒（chǐ）刀、錐齒輪刨刀和錐齒輪銑刀盤（pán）等。

各種刀具（jù）的結構都由裝夾部分和工作部分組成。整體結構刀具的（de）裝夾部分和工作部分都做在刀體上；鑲齒（chǐ）結構刀具的工作部分(刀齒或刀片)則鑲裝在刀體上。

刀具的裝夾（jiá）部分有帶孔和帶柄兩類。帶孔刀具依靠內孔套裝在機床的主軸或心軸上，借助軸向鍵或端麵鍵傳遞扭轉力矩，如圓柱形銑刀、套式麵銑刀等。

帶柄的（de）刀具通常有矩形柄、圓柱柄和圓錐柄三種。車（chē）刀、刨刀等一般為矩形柄（bǐng）；圓錐柄靠錐（zhuī）度承受軸向推力，並借（jiè）助（zhù）摩擦（cā）力傳（chuán）遞扭矩；圓柱柄一般適（shì）用於較小的麻花鑽、立銑（xǐ）刀（dāo）等刀具，切削時（shí）借助夾（jiá）緊時所產生的摩擦力傳遞扭轉力矩。很多帶柄的刀（dāo）具的柄部用低合金鋼製成，而工作部（bù）分則用高速鋼把兩部分對焊而（ér）成。

刀具的（de）工作部分就是產（chǎn）生和處理切（qiē）屑的部分，包括刀刃、使切屑（xiè）斷碎或卷攏的結構、排屑或容儲切屑（xiè）的空間、切削液的（de）通道等結構要素。有的刀具的工作部分就是切削部分，如車刀、刨刀、鏜刀和銑刀（dāo）等；有的刀具的工作（zuò）部分（fèn）則包（bāo）含切削部（bù）分和校準部分，如鑽頭、擴孔鑽、鉸刀、內表麵拉刀（dāo）和絲錐（zhuī）等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校準部分（fèn）的（de）作用是修光（guāng）已切削的加（jiā）工表麵和引導刀具。

刀具工作部分的結構有整體式、焊接式和機械夾（jiá）固（gù）式三種。整體結構是在刀體上做（zuò）出切削（xuē）刃；焊（hàn）接結構是把刀片釺焊到鋼的刀體上；機械（xiè）夾固結（jié）構又有兩種，一種（zhǒng）是把刀片夾（jiá）固在刀體（tǐ）上，另一種是把釺焊好（hǎo）的刀頭夾固在刀體上。硬質（zhì）合金刀具一般製成焊（hàn）接結構（gòu）或機械夾固結（jié）構；瓷（cí）刀具都（dōu）采用（yòng）機械夾固結構。

刀具切削部分的幾何（hé）參數對切削效率的高低和加工質（zhì）量的好壞有很大影響。增大前角（jiǎo），可減小前刀麵擠壓切削層時的塑（sù）性變形（xíng），減小切屑流經（jīng）前麵的摩擦阻力，從而減小切削力和切削熱。但增大前角，同時會降低切削（xuē）刃的強度，減小刀頭的散熱體（tǐ）積。

在選擇刀具的角度時，需要考慮多種因素的影響，如工件材料、刀具材料、加工性質(粗、精加工)等，必須（xū）根據具體情況合理選擇（zé）。通常講的刀具角度，是指製造和測量用的標注角度在實際工作時（shí），由於刀具的安裝位置不同和切削運動（dòng）方向的改變，實際工作的角度和標注的角度有所不同，但通常相差很小。

製造刀具的材料（liào）必須具（jù）有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強度（dù）、衝擊韌性和化學惰性，良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等)，並不易變形。

通（tōng）常當（dāng）材（cái）料硬度（dù）高時（shí），耐磨性也高；抗彎強度高時，衝擊韌性也（yě）高。但材料硬度越高，其（qí）抗彎強度和衝擊韌性就越低。高速鋼因（yīn）具有很高的抗彎（wān）強度和（hé）衝擊韌（rèn）性（xìng），以及良（liáng）好的可加工性（xìng），現代仍是應用最廣（guǎng）的（de）刀具材料，其（qí）次是硬質合金。

聚晶立方氮化硼（péng）適用（yòng）於切削高硬度淬硬鋼（gāng）和（hé）硬鑄鐵等；聚（jù）晶金剛石適用於（yú）切削不含鐵的金屬，及合（hé）金、塑料和玻璃鋼等；碳素工具鋼和合金工具鋼現在隻用作銼刀、板牙和絲錐等工具。

硬質合金可轉位（wèi）刀片（piàn）現在都已用化學氣相沉積法塗覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或（huò）複（fù）合硬層。正在發展的物理氣相沉積法不僅可（kě）用於硬質合金刀具，也可用於高速鋼刀具，如鑽頭、滾刀、絲錐和銑刀（dāo）等。硬質塗層（céng）作為阻礙（ài）化學擴散和熱傳導的障壁，使刀具在切（qiē）削時的磨損速度減慢（màn），塗層刀片的壽命（mìng）與不塗層的相比大約提高1～3倍以上。

由於在高溫（wēn）、高壓、高（gāo）速下（xià），和在腐（fǔ）蝕性流體介質（zhì）中工作的零件，其應用的難加工材料越（yuè）來越多，切削（xuē）加工的自動化水平和對加工精度的要求越來（lái）越高。為了適應這種情況，刀具（jù）的發展方（fāng）向將是發展和應（yīng）用新的刀具材料；進一步發展刀具的氣相沉積塗層技術，在（zài）高韌性高強（qiáng）度的基體上沉積更高硬度的塗層，更好地解決（jué）刀具材料（liào）硬度與強度間的矛盾；進（jìn）一步發展可（kě）轉位刀具的結構；提高（gāo）刀具的製造（zào）精度，減小產（chǎn）品質量（liàng）的差別，並使刀具的使用實（shí）現最佳化。

刀具材料（liào）大致分如下幾類：高速鋼、硬（yìng）質合金、金屬（shǔ）陶瓷、陶瓷、聚晶立方（fāng）氮化硼以及聚晶金剛石。

這裏主要（yào）提下陶瓷，陶瓷用於切削刀具的時間比（bǐ）硬質合金早，但由於其脆（cuì）性，發展很（hěn）慢（màn）。但自上世紀70年代以後（hòu），還是得到了比較快的發展（zhǎn）。陶瓷刀具材料主要有兩（liǎng）大係，即氧化鋁係和氮化矽係。陶瓷作為刀具，具（jù）有成本低、硬度高（gāo）、耐高溫性（xìng）能好等優點，有很好的前景（jǐng）。