講解數控刀具的發展？

發布日期：2018-08-02 作者：admin 點擊：

講解（jiě）數控刀具的發（fā）展？

刀具的發展在人類進步的曆史（shǐ）上占有重要的地（dì）位。中國早在公元前28～前20世紀，就已出現黃銅錐和紫銅的錐、鑽、刀等銅質刀具。戰國後期(公元前三世紀)，由於掌握了（le）滲碳技術，製成了銅（tóng）質刀具。當時（shí）的（de）鑽頭和鋸，與現代的扁鑽和鋸已有些相似之處。

然而，刀具（jù）的快速發展是在18世紀後期，伴隨蒸汽機等機器的發展而來的。1783年，法國的勒內首先製出（chū）銑刀。1792年，英（yīng）國的莫茲利製出絲錐和板牙。有關麻花鑽的發明最早的文（wén）獻記載是在1822年，但直到1864年才作為商品生產。

那時的刀具是用整體高碳工具鋼製造的，許（xǔ）用的切削速度約為5米/分。1868年，英國（guó）的穆舍特製成（chéng）含鎢的合金工具鋼。1898年，美國的泰勒和（hé）．懷特發明高速鋼。1923年，德國的施勒特（tè）爾發明硬質合金。

在采用合金工具鋼時，刀具的切削速度提高到約8米/分，采用高速鋼時，又提高兩倍以上，到采用硬質合金時（shí），又比用高速（sù）鋼提高兩倍以上，切削加工出的（de）工件表麵質量和尺寸精度也大大提高。

由於高（gāo）速鋼和硬質合金的價格比（bǐ）較昂貴，刀具出現焊接和機械（xiè）夾固式結構。1949～1950年間,美國開始在車刀（dāo）上采（cǎi）用可轉位刀片，不久即應用在銑刀和（hé）其他刀具（jù）上。1938年，德國德古薩公司取得關（guān）於陶瓷刀具（jù）的zhuanli。1972年，美國通用電氣公司生產了聚晶人造金剛石和（hé）聚晶立方氮化硼刀片。這些（xiē）非金屬（shǔ）刀具材（cái）料可使刀具以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用（yòng）化學氣相沉積法，生產碳化鈦塗層硬質合（hé）金刀片的zhuanli。1972年，美國的邦沙和拉（lā）古蘭發展了物理氣相沉積法，在硬質合金或高速鋼刀具表麵塗覆碳化鈦或氮化鈦（tài）硬（yìng）質層（céng）。表麵塗層方法把基體材料的高（gāo）強度和韌性（xìng），與表層的高硬度和（hé）耐磨性結合起來，從而使這種複合材料具有更（gèng）好（hǎo）的切削性能（néng）。

刀具按工件加工表麵（miàn）的形（xíng）式可分為五類。加工各種外表麵的刀具，包括（kuò）車刀（dāo）、刨刀、銑刀、外表麵拉刀和銼刀等（děng）；孔加工（gōng）刀具，包（bāo）括鑽頭、擴孔鑽（zuàn）、鏜刀（dāo）、鉸刀和內（nèi）表麵拉刀等；螺紋加工工具，包括（kuò）絲錐、板牙（yá）、自動開合螺紋切頭、螺紋（wén）車刀和螺紋銑刀等；齒輪加工刀具（jù），包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等；切斷刀具，包括（kuò）鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸（jù）片銑刀等等。此外，還有組合刀（dāo）具。

按切削運動方式和（hé）相應的刀刃形狀，刀具又可（kě）分為三類。通用刀具，如車刀、刨刀、銑刀(不包括成（chéng）形的車刀（dāo）、成形刨刀和成形銑刀)、鏜刀、鑽頭、擴孔鑽、鉸刀和鋸等；成形刀具，這類刀具的刀刃具有與被加工工件斷麵（miàn）相同或接近相同的形狀，如成形車刀、成形刨刀、成形銑刀、拉刀、圓（yuán）錐鉸刀和各種螺紋加工刀具等；展成刀具（jù）是用展成法加工齒輪的齒麵（miàn）或類似的工件，如（rú）滾刀（dāo）、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪刨刀和錐齒輪銑刀盤等（děng）。

各（gè）種刀具的結構都由（yóu）裝夾部分和工作部分組成。整體（tǐ）結構刀具的裝夾部分和工作部分（fèn）都做（zuò）在刀體上；鑲齒結構刀具的工作部分(刀齒或刀片（piàn）)則鑲裝在刀體上（shàng）。

刀具的裝夾部分有帶孔和帶柄兩類。帶孔刀具依（yī）靠內孔（kǒng）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（rú）圓柱形銑刀、套式麵（miàn）銑刀等（děng）。

帶柄的刀具通常有矩形柄、圓柱柄和圓錐柄（bǐng）三種。車刀、刨（páo）刀等一般為矩形柄；圓錐柄靠錐度承受軸向推（tuī）力，並借助（zhù）摩擦力傳遞扭矩；圓柱柄一般適用（yòng）於較小的麻花鑽、立銑刀等刀具，切削時借助夾緊時所（suǒ）產生（shēng）的（de）摩擦力傳遞扭轉力矩。很多帶柄的刀具的柄部用低合金鋼（gāng）製成，而工作部分則（zé）用高速（sù）鋼把兩部分對焊而成。

刀具（jù）的工作部分就是產生（shēng）和處（chù）理切屑的部分，包括刀刃、使切（qiē）屑斷碎或卷攏（lǒng）的結構、排屑或容儲切屑的空間、切削液的通道等結（jié）構要素。有的刀（dāo）具的工作部分就是切削部分，如車刀、刨刀、鏜刀和銑刀等；有的（de）刀具的工作部分則包含切削部分和校（xiào）準部分，如鑽頭、擴孔鑽、鉸刀、內（nèi）表麵拉刀和絲錐等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校準部分的作用是修（xiū）光已切削的加工表麵和（hé）引導刀具（jù）。

刀具工作（zuò）部（bù）分的結（jié）構有（yǒu）整體式、焊接式和機械（xiè）夾固式三（sān）種。整體結構是在刀體（tǐ）上做出（chū）切削刃；焊接結構是把刀片釺焊到鋼的刀體上；機械夾固結構又有兩種，一種是把刀片夾固在刀體上，另一種是把釺焊好的（de）刀頭夾固在刀體上。硬質（zhì）合金刀具一般（bān）製成焊接結構或機械夾（jiá）固結構；瓷刀具都采用機（jī）械夾固結構。

刀具（jù）切削部分的幾何（hé）參數對切削效率的高低和加工質（zhì）量（liàng）的好壞有很大影響。增大前角，可減小前刀麵擠壓（yā）切削層時的塑性變形，減小切屑流（liú）經前麵的摩（mó）擦阻力，從而減小（xiǎo）切削（xuē）力和切削（xuē）熱。但增大前角，同時會降（jiàng）低切削刃的強度（dù），減小刀頭的（de）散熱體積。

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

製造刀（dāo）具的材料（liào）必須具有很高的（de）高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強度、衝擊韌性和化學惰性，良好的工藝性(切削加（jiā）工、鍛造和熱處理等)，並（bìng）不易（yì）變形（xíng）。

通常當材料硬度高時，耐磨性（xìng）也高；抗（kàng）彎強度高時，衝擊韌性也高。但材料硬度越高，其抗彎（wān）強度和衝擊韌性就越低。高速鋼因具有很高（gāo）的抗彎強度和衝擊韌性，以及良好的可加（jiā）工（gōng）性，現代仍是應用（yòng）最廣的刀具（jù）材料（liào），其次是硬質合金。

聚晶立（lì）方氮化硼適用於切削高硬（yìng）度淬硬鋼和硬鑄鐵（tiě）等；聚晶金剛石適用於切削不含鐵的金屬，及合金、塑料（liào）和玻璃鋼等；碳（tàn）素工（gōng）具鋼和合金工具鋼現（xiàn）在隻用作銼刀、板牙（yá）和絲錐等工具。

硬質合金可轉位刀片現（xiàn）在都已用化學氣相（xiàng）沉積法塗覆碳化鈦（tài）、氮化（huà）鈦、氧化鋁硬層或複合（hé）硬層。正在發展的（de）物理氣（qì）相沉積法不僅可用（yòng）於（yú）硬質合金刀具，也可（kě）用於高速鋼刀具，如鑽頭、滾（gǔn）刀、絲錐和（hé）銑刀等（děng）。硬（yìng）質塗層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障（zhàng）壁，使刀（dāo）具在（zài）切（qiē）削時的磨損速度減慢（màn），塗層刀片的壽命與不塗層的（de）相比大約提（tí）高（gāo）1～3倍以上（shàng）。

由於在高溫、高壓、高速下，和在腐蝕性流（liú）體介質中工作的零件，其應用的（de）難加工（gōng）材料越來越多，切削加（jiā）工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應這種情況，刀具的發展（zhǎn）方向將是發展和應用新的刀具材料；進一步發展刀具的氣相沉積塗層技術，在高韌性高（gāo）強（qiáng）度的基體上沉積更（gèng）高硬度的塗（tú）層，更好地解（jiě）決刀具材料硬度與強度間的矛盾；進一步發展可轉位刀具的結構；提高刀具的製造精度，減小產品質量（liàng）的差別，並使（shǐ）刀具（jù）的使用實現最佳化。

刀具材料大致分如下幾類：高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼以及聚晶金剛石。

這裏主要提下陶瓷，陶瓷用於切削刀具的時間比硬質合金早（zǎo），但由於（yú）其（qí）脆性（xìng），發展很慢。但自上（shàng）世紀70年代以後，還是得到了比（bǐ）較快的發展。陶瓷（cí）刀具材料（liào）主（zhǔ）要有兩大係，即氧化鋁係和氮化矽係。陶瓷作為刀具，具有成本低、硬度高、耐高溫（wēn）性能好等優點，有很好（hǎo）的前景。