浅谈数控加工刀具的发展趋势
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Ａ 元 素的涂层 ，有适 用于 硬切 削的ＴＳＮ １ ｉ 涂层 ；有润 滑性 的Ｃ Ｓ 涂 ｉ ｒｉ Ｎ 层 ，在ｃ 中添￣ Ｓ 涂层细 微化进 一步降低摩擦系数 ，更适用于铝 、 ｒ ｌｉ ｌ使
通过对 数控 切削刀 具在材料 、涂层 、复合 刀具开发 等方 面的分 析 ，对数控加工刀具提出了更高的要求 ， 使得刀具专用数控技术和装 备的开发和应用已经成为现 代刀具企业的—个重要工作 内容 。
超精加工的新 牌号，适用于高效干切 削或湿切削 。
特征。现 代刀具企业最响亮的竞 争口号 ，就是为制造业提供效率最高 的切削刀具。制造业也认识到通过采用高效率刀具提高劳动生产率来 降低成本 ，比单纯节省刀具费用更加有利 。所以 ，在现代刀具的制造 和使用领 域 ， “ 效率 优先” 已经代替 了传 统的 “ 性能价 格比”老观
２ ０ ０ ５
（ 稿 日期 ：２ １— ７ ２ 收 ０ ０ ０ — １）
３ 复 合 刀具 是 进 展 的 趋 势
技术也 得到迅速发展 。大量高速 、高效 、柔性 、 复合 、环 保的数控加 工刀具及应用新技术不断涌现 ， 使传统 的切 削加工技术发生了根本的 变化 。如今 ，硬切 削 、 干式切削 、高速高效 加工 已成 为现 代切削技术 的重要标志 ，并带动着切削加工技术 水平 的全面提高 ，已成为数控加
不 同被 加工材料的车 削加工牌号就有 ：加工 钢材的Ｋ ９ １ 、加 工不 Ｃ １０ 锈钢 的Ｋ ９ ２ 、加工铸铁 的Ｋ ３ ０ Ｃ２５ Ｙ １ １ 、加工耐 热合金 的Ｋ ５ １ 、加 Ｃ ４０ 工淬硬材料 的Ｋ ５ １ 、加工非铁材料的Ｋ １ １ ，新牌号 比原 牌号平 Ｃ ５０ Ｙ ６５ 均可提高切削效率１ ％～ ０ ５ ２ ％。 同时在新牌号的开发中重视基体和涂层的优化组合。对于适 合高
４ 两肛 技 ２１年第１ ３… ０ｏ ｏ 期
｛ 一 ｊ 。 。 … 一 一
浅 谈 数 控 加 工 刀 具 的 发 展 趋 势
张 虎
（ 充 职 业技 术 学 院 ） 南
摘 要 文章通过对数控切 削刀具的发展 现状调 查，并就数控切 削刀具在刀具材料 、涂层技术 、复合 刀具等方面进行 了分析 ，总 结 了数控切 削刀具的发展趋势： 关 键 词 数 控 切 削 刀具 材 料 涂层 随着新 兴的制造技术——数字化制造技术的出现 ， 数控加工技术 得到了广泛的应用 ，同时 以制造业为主要服务对 象的刀具制造及应用 不锈钢等粘附性强的材料的加工 ；有超 强耐氧化能力的Ａ Ｃ Ｓ 涂层 Ｉ ｒｉ Ｎ 和在 高温 下具有低摩擦系数的ＴＢ Ｎ ｉ Ｏ 涂层。纳米涂层的开发和推广应 用，将进一步提高切削加工的效率。
工 的关 键 技 术 。
开发多功能的复合 刀具是当前刀具结构发展中的一个趋势。为了 发 挥以车削加工 中心和镗铣 类加工 中心 为代表 的数控加工技术的优 势 ，对复杂零件在 一次安装 中进行多工序的集 中加工 ，并淡化传统 的
１ 数控切 削刀具材料的发展状况
刀具材料发展的主要特点表现在 以下两个方面 ，一方面硬质合金 取代高速钢成为主要的刀具材料 ；另一方面超硬刀具材料使用比重大 幅增加 。 （） １ 硬质合 金新牌号的开发越来越 具有 很强的针对性 。随着技
２ 刀具涂层技术取得较大发展 先进 的 涂层 设 备为 涂层 技术 的发 展 创造 了重 要 条件 ，尤 其是 ＰＤ Ｖ 涂层工艺技术 ，一方面 ，在改进控制技术 ，提高等离子体 密度、 提高磁场强度、改进 阴极靶 的形状 、实现过程的计算机全 自 动控制等 关键技术上取得了全面的进展 ，从而使涂层与基体的结合强度 、涂层 的性能有显著 的提高 。￣ Ｃ ｍ Ｃ ｎ ｌ ｃ ｅ ｏ 公司开发的Ｃ ８０９ ｌ Ｃ ０／涂层设备采用 磁控溅射技术 ，从根本 上避免 多弧工艺的 “ 液滴”问题 ，为解 决磁控 溅 射沉 积速 率低 、结 合力 低的缺 陷 ，开 发了 Ｈ Ｓ高 电离化 溅射 ） Ｉ（ 技
果 ，是使国际刀具工业的发展 日趋集 中化 ，那些具有强大研发能力和 经济实力 的企业在竞 争中脱颖而 出 ，成为推动 和领导行业发 展的主
力。 ５ 结 语
术 ，并在此基础上开发了ＨＩ （ ． 高电离化脉 冲） ，推 出了能 同时具 ． Ｐ 技术 有氧化 物涂层 的化 学稳定性及 硬质涂层 的物理 特性 的Ｓｐｍｉｉ ｓ ｕｅ ｔｄ 系 ｒｅ 列涂层 。另一方面 ，涂层 的品种也从常规 的ＴＮ ｉ Ｎ、ＴＡ Ｎ ｉ 、ＴＣ ｉ Ｉ 迅速 扩展到特殊ＴＡＮ、ＡＴＮ、ＴＡＣ ｉ１ Ｉｉ ｉ１Ｎ、ＣＮ、 Ｂ （Ｌ ） ｒ Ｃ ＣＤ Ｃ等涂层 以及各 种复合涂层和纳米涂层 ， 能对涂层 的组分 、百分比 、结构在更 大范 并 围内加以控制和改变 ，以适 应不同的被加工材料和不同的切削条件 ， 从而显著地提 高了刀具的切 削性 能。 日立公司开发的９ 种涂层 自成体 系 ．除 了常 规 的ＴＮ、ＴＣ ｉ ｉＮ、Ｔ ＡＮ以外 ，还 开发 了 以ｓ元素 代替 ｉ１ ｉ
Ｇ ３ １为Ｃ Ｄ 层硬质合金 ，分别 用于灰铸铁的高速 加工 、球 墨铸 Ｃ ２５ Ｖ 涂 铁的高速加工 、各种铸铁的 中低速 的断续切 削加工 ，这３ 种牌号分 别 采用不同的硬质 合金基体和不 同厚度的Ａ Ｉ 、ＭＴ一 ｉＮ Ｏ 一ＴＣ 涂层。 （ ） ２ 超硬 刀具材料 的应用 。在生产上 大多采 用人造聚晶金刚石 （Ｃ ） Ｐ Ｄ 、聚 晶立 方氮化硼 （Ｃ Ｎ ，以及它 们的复合 材料 。随着干切 ＰＢ ） 削、硬切削的发展 ， 年来 国外各公司都推出了陶瓷及超 硬刀具材料 近 的新牌号 。例如ｓｎｖ 公司的Ｃ ５０无镍金属陶 瓷车刀片 ，是用于 ａｄｉ ｋ Ｔ ０５
念。
现代刀具发展的重要特征之一是专业化、复合化和多功能化 ，导 致刀具结构 日趋复杂 ，形状变得十分特异 。传统的刀具工艺技术 一一 普通机床和卡具 已经无法保证刀具和刀片 的安装基准和切削单元之间 的空间位置精度 。因此 ，多轴联 动的数控 加工技术已经成为现代刀具 企业不可缺少的手段 。由于刀具制造工艺 的特殊性 ，刀具制造 的专用 数控机床 通常 由刀具企业 自行研究开发 ，机床企业协作制造 。所 以， 刀具专用数控技术和装备的开发和应用已经成为现代工具企业 的—个 重要工作 内容 。 由此可见 ， “ 三高一专”刀具产品的研究 、生产和推广服 务，成 为企业竞争 的焦点 。谁发展慢一点 ， 就要被淘汰 出局。这种竞争的结
艺在制造技 术中的紧密关系 ，甚至是开 发新工艺 、设计新的生产线的 前提 。
４ 数控切削技 术的发展对刀具行 业提 出了更高的要求
高精度、高效率 、高可靠性和专用化 是先进数控加工技术 的基本
速加工的牌号，其基体应有较高抗塑性变形的能力和富钴的表层及抗 月牙磨损的涂层； 对于适合断续切 的牌号， 基体和涂层都要有较好 的韧 性 。例如Ｓｎｖｋ， ａｄｉｚ司车 削铸铁 的专用 牌号Ｇ ３０ 、Ｇ ３１、 ／ ￣ Ｃ ２５ Ｃ ２０
车 、铣、镗 、螺纹 加工等 不同切削工艺的界限 ，是当前提高数控机床 效率 、加快产品开发 的重要途径 。为此 ，也对 刀具提 出了新的要求 ， 除了刀具模块化 以外 ，还要求一种刀具要尽可能 多地完成对零件不 同
工序的加工 。减少换 刀次数 ，节约频繁换刀时间；同时 ，还可以减少
术的发展 ，新材料的品种也越来越 多，各种材料的加工性能也 是各有
千秋 ，针对现代加工分工越 来越细 ，刀具的使用也越来越有针对 性 ， 各个刀具公司也开发 出相应 的刀具 。例如美国Ｋ ｎ ａ ｅ ｌ 司仅针对 ｅｎ ｍ ｔ 公 ａ
刀具的数量和库存量 ，有利于管理和降低制造成本 这类专用高效 刀具 已经成为现代 自动生产 线的特色 ，对减少投资 费用 、保证生产节拍和产品质量发挥了重要作用 ，也反映出刀具与工
参考支献
… 方啸 虎． 材料科 学与技 术［ ． １ 超硬 ＭＪ 北京 ：中国建材 工业 出版
社 ．１９ ９８
［ ２ 】太原 市金属切 削刀具协会 ． 属切 削实用刀具技 术【 北京： 金 Ｉ 川．
机 Βιβλιοθήκη Baidu 工 业 出版 社 ，２ ０ ０２
【 邓建新． ３ 】 数控 刀具材料选用手册【 ． Ｍ】 北京：机械 工业 出版社 ，
通过对 数控 切削刀 具在材料 、涂层 、复合 刀具开发 等方 面的分 析 ，对数控加工刀具提出了更高的要求 ， 使得刀具专用数控技术和装 备的开发和应用已经成为现 代刀具企业的—个重要工作 内容 。
超精加工的新 牌号，适用于高效干切 削或湿切削 。
特征。现 代刀具企业最响亮的竞 争口号 ，就是为制造业提供效率最高 的切削刀具。制造业也认识到通过采用高效率刀具提高劳动生产率来 降低成本 ，比单纯节省刀具费用更加有利 。所以 ，在现代刀具的制造 和使用领 域 ， “ 效率 优先” 已经代替 了传 统的 “ 性能价 格比”老观
２ ０ ０ ５
（ 稿 日期 ：２ １— ７ ２ 收 ０ ０ ０ — １）
３ 复 合 刀具 是 进 展 的 趋 势
技术也 得到迅速发展 。大量高速 、高效 、柔性 、 复合 、环 保的数控加 工刀具及应用新技术不断涌现 ， 使传统 的切 削加工技术发生了根本的 变化 。如今 ，硬切 削 、 干式切削 、高速高效 加工 已成 为现 代切削技术 的重要标志 ，并带动着切削加工技术 水平 的全面提高 ，已成为数控加
不 同被 加工材料的车 削加工牌号就有 ：加工 钢材的Ｋ ９ １ 、加 工不 Ｃ １０ 锈钢 的Ｋ ９ ２ 、加工铸铁 的Ｋ ３ ０ Ｃ２５ Ｙ １ １ 、加工耐 热合金 的Ｋ ５ １ 、加 Ｃ ４０ 工淬硬材料 的Ｋ ５ １ 、加工非铁材料的Ｋ １ １ ，新牌号 比原 牌号平 Ｃ ５０ Ｙ ６５ 均可提高切削效率１ ％～ ０ ５ ２ ％。 同时在新牌号的开发中重视基体和涂层的优化组合。对于适 合高
４ 两肛 技 ２１年第１ ３… ０ｏ ｏ 期
｛ 一 ｊ 。 。 … 一 一
浅 谈 数 控 加 工 刀 具 的 发 展 趋 势
张 虎
（ 充 职 业技 术 学 院 ） 南
摘 要 文章通过对数控切 削刀具的发展 现状调 查，并就数控切 削刀具在刀具材料 、涂层技术 、复合 刀具等方面进行 了分析 ，总 结 了数控切 削刀具的发展趋势： 关 键 词 数 控 切 削 刀具 材 料 涂层 随着新 兴的制造技术——数字化制造技术的出现 ， 数控加工技术 得到了广泛的应用 ，同时 以制造业为主要服务对 象的刀具制造及应用 不锈钢等粘附性强的材料的加工 ；有超 强耐氧化能力的Ａ Ｃ Ｓ 涂层 Ｉ ｒｉ Ｎ 和在 高温 下具有低摩擦系数的ＴＢ Ｎ ｉ Ｏ 涂层。纳米涂层的开发和推广应 用，将进一步提高切削加工的效率。
工 的关 键 技 术 。
开发多功能的复合 刀具是当前刀具结构发展中的一个趋势。为了 发 挥以车削加工 中心和镗铣 类加工 中心 为代表 的数控加工技术的优 势 ，对复杂零件在 一次安装 中进行多工序的集 中加工 ，并淡化传统 的
１ 数控切 削刀具材料的发展状况
刀具材料发展的主要特点表现在 以下两个方面 ，一方面硬质合金 取代高速钢成为主要的刀具材料 ；另一方面超硬刀具材料使用比重大 幅增加 。 （） １ 硬质合 金新牌号的开发越来越 具有 很强的针对性 。随着技
２ 刀具涂层技术取得较大发展 先进 的 涂层 设 备为 涂层 技术 的发 展 创造 了重 要 条件 ，尤 其是 ＰＤ Ｖ 涂层工艺技术 ，一方面 ，在改进控制技术 ，提高等离子体 密度、 提高磁场强度、改进 阴极靶 的形状 、实现过程的计算机全 自 动控制等 关键技术上取得了全面的进展 ，从而使涂层与基体的结合强度 、涂层 的性能有显著 的提高 。￣ Ｃ ｍ Ｃ ｎ ｌ ｃ ｅ ｏ 公司开发的Ｃ ８０９ ｌ Ｃ ０／涂层设备采用 磁控溅射技术 ，从根本 上避免 多弧工艺的 “ 液滴”问题 ，为解 决磁控 溅 射沉 积速 率低 、结 合力 低的缺 陷 ，开 发了 Ｈ Ｓ高 电离化 溅射 ） Ｉ（ 技
果 ，是使国际刀具工业的发展 日趋集 中化 ，那些具有强大研发能力和 经济实力 的企业在竞 争中脱颖而 出 ，成为推动 和领导行业发 展的主
力。 ５ 结 语
术 ，并在此基础上开发了ＨＩ （ ． 高电离化脉 冲） ，推 出了能 同时具 ． Ｐ 技术 有氧化 物涂层 的化 学稳定性及 硬质涂层 的物理 特性 的Ｓｐｍｉｉ ｓ ｕｅ ｔｄ 系 ｒｅ 列涂层 。另一方面 ，涂层 的品种也从常规 的ＴＮ ｉ Ｎ、ＴＡ Ｎ ｉ 、ＴＣ ｉ Ｉ 迅速 扩展到特殊ＴＡＮ、ＡＴＮ、ＴＡＣ ｉ１ Ｉｉ ｉ１Ｎ、ＣＮ、 Ｂ （Ｌ ） ｒ Ｃ ＣＤ Ｃ等涂层 以及各 种复合涂层和纳米涂层 ， 能对涂层 的组分 、百分比 、结构在更 大范 并 围内加以控制和改变 ，以适 应不同的被加工材料和不同的切削条件 ， 从而显著地提 高了刀具的切 削性 能。 日立公司开发的９ 种涂层 自成体 系 ．除 了常 规 的ＴＮ、ＴＣ ｉ ｉＮ、Ｔ ＡＮ以外 ，还 开发 了 以ｓ元素 代替 ｉ１ ｉ
Ｇ ３ １为Ｃ Ｄ 层硬质合金 ，分别 用于灰铸铁的高速 加工 、球 墨铸 Ｃ ２５ Ｖ 涂 铁的高速加工 、各种铸铁的 中低速 的断续切 削加工 ，这３ 种牌号分 别 采用不同的硬质 合金基体和不 同厚度的Ａ Ｉ 、ＭＴ一 ｉＮ Ｏ 一ＴＣ 涂层。 （ ） ２ 超硬 刀具材料 的应用 。在生产上 大多采 用人造聚晶金刚石 （Ｃ ） Ｐ Ｄ 、聚 晶立 方氮化硼 （Ｃ Ｎ ，以及它 们的复合 材料 。随着干切 ＰＢ ） 削、硬切削的发展 ， 年来 国外各公司都推出了陶瓷及超 硬刀具材料 近 的新牌号 。例如ｓｎｖ 公司的Ｃ ５０无镍金属陶 瓷车刀片 ，是用于 ａｄｉ ｋ Ｔ ０５
念。
现代刀具发展的重要特征之一是专业化、复合化和多功能化 ，导 致刀具结构 日趋复杂 ，形状变得十分特异 。传统的刀具工艺技术 一一 普通机床和卡具 已经无法保证刀具和刀片 的安装基准和切削单元之间 的空间位置精度 。因此 ，多轴联 动的数控 加工技术已经成为现代刀具 企业不可缺少的手段 。由于刀具制造工艺 的特殊性 ，刀具制造 的专用 数控机床 通常 由刀具企业 自行研究开发 ，机床企业协作制造 。所 以， 刀具专用数控技术和装备的开发和应用已经成为现代工具企业 的—个 重要工作 内容 。 由此可见 ， “ 三高一专”刀具产品的研究 、生产和推广服 务，成 为企业竞争 的焦点 。谁发展慢一点 ， 就要被淘汰 出局。这种竞争的结
艺在制造技 术中的紧密关系 ，甚至是开 发新工艺 、设计新的生产线的 前提 。
４ 数控切削技 术的发展对刀具行 业提 出了更高的要求
高精度、高效率 、高可靠性和专用化 是先进数控加工技术 的基本
速加工的牌号，其基体应有较高抗塑性变形的能力和富钴的表层及抗 月牙磨损的涂层； 对于适合断续切 的牌号， 基体和涂层都要有较好 的韧 性 。例如Ｓｎｖｋ， ａｄｉｚ司车 削铸铁 的专用 牌号Ｇ ３０ 、Ｇ ３１、 ／ ￣ Ｃ ２５ Ｃ ２０
车 、铣、镗 、螺纹 加工等 不同切削工艺的界限 ，是当前提高数控机床 效率 、加快产品开发 的重要途径 。为此 ，也对 刀具提 出了新的要求 ， 除了刀具模块化 以外 ，还要求一种刀具要尽可能 多地完成对零件不 同
工序的加工 。减少换 刀次数 ，节约频繁换刀时间；同时 ，还可以减少
术的发展 ，新材料的品种也越来越 多，各种材料的加工性能也 是各有
千秋 ，针对现代加工分工越 来越细 ，刀具的使用也越来越有针对 性 ， 各个刀具公司也开发 出相应 的刀具 。例如美国Ｋ ｎ ａ ｅ ｌ 司仅针对 ｅｎ ｍ ｔ 公 ａ
刀具的数量和库存量 ，有利于管理和降低制造成本 这类专用高效 刀具 已经成为现代 自动生产 线的特色 ，对减少投资 费用 、保证生产节拍和产品质量发挥了重要作用 ，也反映出刀具与工
参考支献
… 方啸 虎． 材料科 学与技 术［ ． １ 超硬 ＭＪ 北京 ：中国建材 工业 出版
社 ．１９ ９８
［ ２ 】太原 市金属切 削刀具协会 ． 属切 削实用刀具技 术【 北京： 金 Ｉ 川．
机 Βιβλιοθήκη Baidu 工 业 出版 社 ，２ ０ ０２
【 邓建新． ３ 】 数控 刀具材料选用手册【 ． Ｍ】 北京：机械 工业 出版社 ，