浅谈机械的发展与刀具材料现状

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1、我国在金属切削方面有着悠久的历史。古代加工石质、木质、骨质和其他非金属器物是今天金属加工的序曲。在旧石器时代就有石砍砸器，到了新石器时代，人们再与大自然的搏斗中生产工具得到了不断的改进，如：石斧、石刀、石镰等。并且以能在石器上钻孔。甚至把坚硬的石刃镶嵌或粘接在骨把上制成夹固式石刃骨刀。　　人类从这时候起，在生产实践中逐步认识了刀刃的作用。可以这样说，一个原始的切削加工过程形成了。基本上具备了切削的基本条件：刀具(带刃口的石器)，被加工对象(生产和生活用品)，切削运动。　　我国的金属切削加工工艺，从青铜器时代开始萌芽的，并逐渐形成和发展。从殷商到

2、春秋时期已经有了相当发达的青铜冶铸业出现了各种青铜工具，如：青铜刀、青铜锉、青铜锯等等。同时有出土文物与甲骨文记录表明，这个时期的生产的青铜工具和生活工具，在制造过程中大都要经过切削加工或研磨。我国的冶铸技术比西欧早一千多年。渗碳、淬火、和炼钢技术的发明，为制造坚硬锋利的工具提供了便利的条件。铁质工具的出现，表明金属切削加工进入了一新的阶段。有记载表明早在三千多年前的商代已经有了旋转的琢玉工具，这也就是金属切削机床的前身。70年代在河北满城一号汉墓出土的五铢钱，其外圆上有经过车削的痕迹，刀花均匀，切削振动波纹清晰，椭圆度很小。有可能将五铢钱穿在

3、方轴上然后装夹在木质的车床上，用手拿着工具进行切削。　　八世纪的时候我国就有了金属切削车床。到了明代，手工业有了很大的发展，各种切削方法，有了较细的分工。如：车、铣、钻、磨等等。从北京古天文台上的天文仪器可以看出当时采用了与五、六十年代类似的加工方法。这也就说明当时就有较高精度的磨削、车削、铣削、钻削等等。其动力是畜力和水力。　　清末，由于政府腐败和外国的侵略使我国的科学技术发展停滞不前，金属加工也处于落后的状态。解放前，我国的工业已经十分落后，根本没有自己的机床，工具制造业。就连高速钢这样的工具材料，麻花钻这样的普通工具都不能制造。　　解放后

4、，我国的机床也有了长足的发展。机床和工具制造业也从无到有，从小到大。七八十年代，工具材料进一步得到发展，硬质合金和高速钢的规格和品种不断增加。如：涂层硬质合金、立方碳化硼，陶瓷等等。到了八十年代数控、数显设备也开始发展起来了。由于受当时电子设备、微机、传输等影响，没有太大的发展空间。随着电子设备、微机、传输速率的快速发展，数控、数显设备也快速发展起来了。　　现今，我国机床制造也已基本上成熟了，特别是在普通机床上。准确来讲机床是先进制造技术的载体，机械产品质量、更新速度、应变能力、效率在相当程度上取决于机床。我国现在对机床的需求将是中档数控机床、

5、加工中心和专用机床为主。其他机床相对要少得多了。而我国的尖端数控机床和自动化生产线的制造还不能与世界强手相比。　　但是，我国在军事，航空等方面还需要精密、复合、智能的设备。这也就要求我们奋发图强赶上他们，在这样的环境下也确定了我国数控机床的发展方向，向复合、高速、智能、精密、环保等方面的发展，完善我国自主知识产权的开放式数控系统平台及技术规范，开发数控机床的智能化和网络化技术；进一步研究并联加工技术和集车、磨、铣、钻、铰、镗等工序于一身的集成技术，减少加工中的装夹次数；攻克高水平电主轴、直线电机、高速滚珠丝杠等功能部件制造技术，提高产品性能和技

6、术水平；推广机械加工中的无冷却、无润滑、无气味等技术，减少机床使用中对环境的污染。而普通机床也不能少，在小规模的生产厂家普通机床是必不可少的，这些厂家主要以修配和小批量生产为主，一些民品的精度不是很高，普通机床完全可以满足他们的需要。刀具材料的发展及现状　　在现代机械加工中，刀具材料以硬质合金和高速钢用得最多，几乎各占一半。高速钢的发明和应用，已有整整一个世纪的历史，硬质合金则已有半个世纪。但二者均研制出许多新品种，其性能不断提高，在机械加工中发挥着重要作用。近年来，随着数控加工技术的迅猛发展以及数控机床的普遍使用，要实现高效率、高稳定性、长寿

7、命加工。超硬刀具的应用也日渐普及起来，同时引入了许多先进的切削加工概念，如高速切削、硬态加工、高稳定性加工、以车代磨、干式切削等。超硬刀具已成为现代切削加工中不可缺少的重要手段。　　（一）超硬刀具　　超硬刀具主要包括金刚石刀具和立方氮化硼刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合(PCBN)刀具占主导地位。（1）PCD金属切削刀具PCD金属切削刀具可利用PCD材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。此类刀具从结构上主要可分为焊接式PCD刀具和可转位式P

8、CD刀片。近年来焊接式PCD刀具中发展较快的品种是带标准刀柄的PCD刀具，如带柄PCD铣刀、PCD镗刀、PCD铰刀等，刀柄型式主要为圆柱柄、锥柄和HS