机械加工刀具发展现状与对策

机械加工刀具发展现状与对策

浙江大学城市学院张润晨

摘要：众所周知，机械加工离不开机床。在目前的科技水平，机床又离不开刀具，刀具虽小，作用巨大。随着科技的进步和生产的发展，机械产品金额机械制造技术的内涵正在不断地发生变化。这对刀具的要求也越来越精密。

关键词：刀具；精密；涂层；发展

我国的刀具制造业已有较长的历史，并已发展到相当大的规模，不仅有数量较多的专业刀具厂，而且还有大量的机械制造厂工具车间也生产刀具。我国现在的生产总值和制造业规模，仅次于美国、日本，最近又超过了德国。但是技术方面我们还差的很远，我们是要向德国学习的，不仅仅是学习他们的技术，最重要的是学习德国人严谨的思维和精神。由于技术和材料的原因，我国年消耗刀具近20亿美元，其中很多都是浪费了的。据估计，切削加工约占机械制造工作量的30%～40%，全世界每年约有1亿吨钢料通过刀具切削而成为切屑，全世界每年切削加工耗资约2500 亿美元。与世界先进水平相比，目前我国的切削加工技术水平还是比较低，所以要努力研究和开发高速切削、硬切削、干切削、精密切削、虚拟切削等先进切削加工技术，还有新刀具的研发，这些对于提高我国机械制造技术水平和机电产品性能、质量及市场竞争力，推动先进制造技术的发展都具有重要意义。目前我们学习的刀具主要有：车刀、刨刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、数控刀具、成形齿轮刀具、齿轮滚刀、加工蜗轮用刀具、插齿刀及梳齿到、剃齿刀、直齿锥齿轮加工刀具、曲线锥齿齿轮加工刀具、非渐开线齿轮刀具。现在的数控加工主要有数控铣床和数控车床。数控铣床的刀具种类有立铣刀、球铣刀、环形铣刀、机夹可转位铣刀。数控车床一般都有自动回转刀架，，而且都采用6到12工位转塔式刀架。数控车床的刀具一般分为三类，尖形车刀、圆弧车刀和成形车刀。

在世界切削刀具的近代发展中，上世纪70年代在西方广泛应用的硬质合金刀具方面发生了刀具结构与工艺的两次“革命”，一次起源于美国，将焊接刀片变革为机夹可转位刀片；另一次起源于欧洲，诞生了刀具涂层工艺。两项新技术的推广应用，不仅成倍的增长了刀具的使用寿命，而且使刀具技术与自动化加工得以更好的匹配与发展，促进了切削加工自动化水平的进一步提高。

刀具的结构形式很多，有整体式、焊接式、机夹不重磨式等。目前一般整体式的多为高速钢车刀，结构简单，制造、使用均方便。而对于贵重刀具材料，如硬质合金等，可采用焊接式和机夹不重磨式。焊接式车刀结构简单、紧凑、刚性好，可磨出各种所需

角度，应用广泛，但硬质合金刀片经高温焊接和刃磨后会产生内应力和裂纹，影响其可加工性和耐用度。机夹不重磨刀具是将压制成具有一定几何形状、切削角度、断屑槽和装夹孔德硬质合金刀片，用机械夹固的方法，装夹在特制的刀杆上。使用时一般不需要重磨，当一个切削刃钝后，松来夹紧机构，将刀片换一个新的切削刃，即可继续进行切削。当全部切削刃都用钝后再换上新的刀片。

现在的机床基本上的有刀具库的，而且换刀很方面，编程时调用刀具即可。所以，机夹可转位刀具的应用，不仅打破了高硬，难加工材料及某些精度、超高精度加工是切削加工工艺禁区的神话，而且为刀具新材料的开发，刀具新结构的改进及新涂层刀具的问世，开辟了广阔的前景。近年来，我国的机夹可转位刀具及刀具涂层技术在发展、引进、生产、出口及推广应用方面都取得显著成就，但与工业发达国家相比，我们还是有差距的，特别是自主研发上。我国是个制造大国，不是制造强国。我国的技术大部分还是靠引进，所以我国的技术发展还是受到极大地限制，德国、美国对我国的技术引进有极大地限制，有些就不卖给我们，我们也没有办法。

刀具材料的优质是非常重要的，要高硬度、高耐磨性、高耐热性、足够的强度和韧性、良好的工艺性和经济性。目前好没有又好又经济的刀具。

刀具技术水平的高低直接影响机械加工水平，因此，近年来人们对一些新型的刀具及其设计理论进行了大量研究，提出了许多新的刀具设计计算方法。在这里要说明一下，刀具的精度可分为设计精度和制造精度，它直接影响零件的加工质量和生产效率的高低。当刀具的制造精度到达一定程度时，要想进一步提高刀具的精度，只有靠提高刀具的设计精度来减小理论设计误差来达到。

我觉得刀具的发展已经快到瓶颈了，就刀具的材料上看，地球上最硬的也被加工成刀具的形状了。有可能有一天人类能得到地球以外的超硬物质。比如火星上的超硬物质。比金刚石的硬度要高几个数量级，这样才可能在刀具产品上有重大的突破。

参考文献

【1】袁哲俊、刘华明：《金属切削刀具设计手册》，机械工业出版社

【2】刘杰华：《刀具精确设计理论与实践》，国防工业出版社

【3】北京联合大学机械工程学院：《机夹可转位刀具手册》，机械工业出版社

【4】袁哲俊、刘华明：《刀具设计手册》，机械工业出版社