切削加工与刀具技术的发展趋势

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1、切削加工与刀具技术的发展趋势江铃股份公司车桥厂喻爱红摘要：介绍国内外先进制造技术与高速加工的发展趋势，认识刀具在切削加工中的重要性，刀具新材料、刀具新结构、与刀具相关新技术的应用，以及几点启示和建议。关键词：切削加工；刀具技术一、充分认识刀具在切削加工中的重要性1、在机械加工中，金属切削机床和刀具作为切削加工的基础工艺装备，刀具被称为机床的“牙齿”和“孪生兄弟”，无论是什么样的金属切削机床，都必须依靠这个“牙齿”才能发挥作用，离开这个“孪生兄弟”则一事无成。刀具性能和质量直接影响到数百万台机床生产效率的高低和加工质量的好坏，直接影响到整个机械制造工业的生产

2、技术水平和经济效益。2、现实生产说明“刀具虽小、潜力无穷”。如粗加工一根20万千瓦发电机转子轴，净重30吨，锻件毛坯60—70吨，废切屑占了毛重50%以上，如果没有一把高效刀只是不行的。乂如精加工一个重型精密大齿轮，没有一把80万元的高性能高精度的滚刀也是不行的。国际上一位切削与机床方面的权威他对切削刀具的作用作了如下论说：“改进刀具对降低切削成木比其它任何单一过程的改变更只有潜力。合理地选择和应用现代切削刀異是降低生产成木，获得主要经济效益的关键。”乂一位美国专家N.兹拉丁说:“一台价值25万元美元的NC机床，其效率的发挥在很大程度上取决于一把价值30美

3、元立铣刀的性能”。所以常听丙方企业家说：“刀刃下生利”。3、现代科技水平的提高，设备更新换代速度越来越加快，10至15年换一代，在这样短期内赚回设备投资并创造出利润，就要投资研究改进依靠刀具挖潜。据有关资料表明：刀具费用占制造成木2.4—4%,但它却直接影响占制造成木里边20%的机床费用和38%的人工费用。还有一种算法：机床与刀具投入比为9:1到7••3。4、我国数控机床使用率低的原因：国外数控机床在两班制工作下开动率达到60—70%，但国内许多用户往往只能达到20—30%，其原因：①用户盲0选购数控机床，致使“货不对路”；②数控机床冇关技术人员综合素质低

4、；③编程效率低；④维修吋间长、维修工作跟不上；⑤数控机床的工作环境差距（电压波动大、环境温度、湿度变化及强电磁干扰等）；⑥数控机床管理水平低，生产技术准备工作滞后；⑦特别强调指出的是机床与刀具技术含量不匹配，“先进的机床、落后的刀具”，不懂得“门当户对”，“好马配好鞍”，“大材小用”使用不合理，设备潜力没有充分发挥出来，也是造成巨大浪费的重要原因。二、刀具新材料的应用1、涂层刀具材料：有物理涂层（PVD）和化学涂层（CVD）两种，就是在刀具基体上涂覆金属化合物薄膜，以获得远高于基体的表面硬度和优良的切削性能。可在高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、金刚石等材

5、料上单涂层或多涂层，也可以由几种材料复合涂层。2、金属陶瓷刀具材料；金属陶瓷具有较高的室温硬度，高温硬度及良好的耐磨性。金属陶瓷材料主要包括高耐磨性TiC基硬质合金（TiC+Ni或Mo），高韧性TiC基硬质合金（Tic+TaC+WC）,强韧TiN基硬质合金（TiCN+NbC）等。金属陶瓷刀具可在300—500米/分的切削速度范围内高速精车钢和铸铁。3、陶瓷刀具材料：具有更高的硬度，红硬性和耐磨性，其缺点是脆性大，受冲击载荷能力差，这也是几十年来人们不断对其改进的重点。陶瓷刀具材料主要有氧化铝基和氮化硅基两大类，是通过在氧化铝和氮化硅基中分别加入碳化物、氮化

6、物、硼化物、氧化物等得到的，此外还有多相陶瓷材料。4、聚晶金刚石（PCD）刀具材料；PCD材料具有高硬度、高耐磨性、高导热性及低磨擦系数等特点，PCD刀具可实现奋色金属及耐磨非金属材料的高速、高精度、高稳定性加工。此外，高性能高速钢、粉末冶金高速钢、整体硬质合金等己成为制造滚刀、剃齿刀、插齿刀等齿轮刀具的主流刀具材料、可用于齿轮的高速切削，艽切削速度可达150—180米/分，如再对其进行TiAIN涂层处理，则可应用于高速切削。三、刀具新结构的应用I可转位刀具技术是刀具发展史上的一个重要创新，它具有不经焊接，无裂纹等缺陷，充分发挥原有刀片的切削性能，并减少机

7、床停机磨刀、装卸刀具的辅助吋间等优点。2、高速加工要求现代刀具具有高效率、高精度、高可靠性和专、11＜化的所谓“三高一专”特点。特别是对其安全性的要求，切削对刀具结构设计提出了新的要求，近年来，国际标准化组织正在制定和提出标准草案作为ISO的建议，征求各成员国意见。3、刀具技术发展的另一个趋势是开发多功能刀具和高效专用刀具，如以色列依斯卡公司的“霸王刀”，在一个刀头的几个方向上都有切削刃，可在一次装卡工序中完成左右车外园、车端面、切沟槽、倒角、仿形等多道工序，节省刀具数量、减少换刀吋间，提高工效1一3倍。4、孔加工刀具一一钻、扩、镗、铰、滚（挤）压等工艺，

8、品种繁多丰富多彩，仅举钻、铰两类刀具。一般孔采用可转位浅孔钻居多，