数控机床刀具发展趋势及现状

数控机床刀具发展趋势及现状内容摘要：

工零件材料软、硬状况，设计专用刃倾角、前角等。 ● 扩 (锪 )孔刀： 图 5 扩 (锪 )孔刀 多刃、配置各种数控工具柄及模块式可调微型刀夹的结构形式是目前扩 (锪 )孔刀具发展方向。 数控铣刀类： 整体式立铣刀：硬质合金立铣刀侧刃采用大螺旋升角 (≤ 62176。 )结构，立铣刀头部的过中心端刃往往呈弧线 (或螺旋中心刃 )形、负刃倾角，增加切削 刃长度，提高了切削平稳性、工件表精度及刀具寿命。 适应数控高速、平稳三维空间铣削加工技术的要求。 机夹式立铣刀：由各类机夹立铣刀的由可转位刀片 (往往设有三维断屑槽形 )组合而成的侧齿、端齿与过中心刃端齿 (均为短切削刃 )，可满足数控高速、平稳三维空间铣削加工技术要求。 数控铣刀均已采计算机辅助设计、切削摸拟仿真及数控加工技术成形制造。 图 6 机夹式立铣刀 机夹式数控面铣刀：刀体趋向于用轻质高强度铝、镁合金制造，切削刃采用大前角、 负刃倾角，可转位刀片 (几何形状多种 )带有三维断屑槽形。 ５ 图 7 机夹式数控 面铣刀 数控铣刀、专用复合孔加工刀具均应用了高速迴转体动平衡及安全夹固技术，一些高速迴转刀体上还应用空气动力学原理，利用旋风冷切削刃，在干式切削加工时降低切削刃的温度，提高刀具寿命。 车刀、切槽、切断类型 车刀发展了集车端面、外园、仿形、切槽、切断、倒角加工的一刀多功能车削刀具，刀片夹紧方式采用镶嵌式弹性刀体、切削力自位固定的结构，十分适用和新颖。 拉削刀具类： 图 8 拉削刀具类 在现代数控加工技术的支持下，研发出各种专用外轮廓精密成形、组合拉刀及车 拉组合成形拉削刀具，配以专用数控机床。 使汽车部分工件批产效率成几十倍提高，而且产品质量、精度十分稳定。 其它刀具： 汽车、摩托车专用的小模数渐开线外齿轮、花键轴零部件批产工艺采用滚压、搓挤无屑加工工艺技术，研发出专用刀具及特种数控机床，使特定的工件批产效率提高几十倍，而且质量、精度十分稳定。 一方面，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 ” 老概念。 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。 近年来，数控刀具的科技成果主要体现在研发一刀多切削功能、提高其刀刃切削性能方面，适应高速 (超高速 )、硬质 (含耐热、难加工 )、干式、精细 (超精 )切削及高效率数控机加工切削技术要求。 随着零件毛坯制造技术进步，零件毛坯几何尺寸及切削余量控制较为精确，数控刀具新结构、新品种的研发主要集中在轻、中负荷切削范围内，并以专用孔 ６ 加工、拉削、滚 (挤、碾压 )压、铣削及车削等五 类刀具的变革较为活跃，配套研发其相应刀片断屑槽形。 现在 数控机床刀具 为 满足高速、高效、硬质精密机加工技术要求 ， 在材料方面也是日益开发适合现代加工系统的刀具材料。 例如 在超硬材料领域主要有如下的几种类型： 金刚石 (钎焊聚晶、单晶 )各类刀具已迅速应用于高硬度、高强度、难加工有色金 (合金 )及有色金属 非金属复合材料零部件的高速、高效、干 (湿 )式机械切削加工行业中。 其概况分述如下：汽车、摩托车行业：聚晶、人造单晶金刚石面铣刀、镗刀、车刀、铰刀、复合 (组合 )孔加工等数控刀具等正大量应用于高强度、高硬度 SiAl 合金零部 件自动生产线上；竹木地板、傢具行业：聚晶、 CVD 厚膜沉积金刚石 (复合片 )立铣刀、三面刃成形铣刀、面铣刀等类刀具正大量应用于高硬度复合竹木地板、傢具及门窗„等零部件自动生产线上； 航空、航天、汽车及电子信息技术行业：金刚石 CVD 薄膜涂层数控刀具 (以整体 WCo 类硬质合金刀具为主 )多应用于铣削、车削、钻削、铰削及锪削加工高强度铝合金 (铸、锻 )、纤维 金属层板、碳纤维热塑性复合材料、镁合金、石墨、陶瓷„等零部件，满足高速、高寿命、干式机加工技术要求。 各厂商正不断地改进金刚石涂层工艺技术，提高金刚石薄膜与刀具基体的结合牢度和致密度；精细 (超精 )机加工技术领域：单晶天然、人造金刚石刀具应用于各种精密仪器透镜、反射镜、计算机磁盘、复印机 (录像机 )磁鼓„等工件的精细 (超精、纳米级 )车削加工；单晶金 刚石刀具还被应用于眼科角膜手术精细切割和印刷制板精细雕刻„等行业。 各厂商正在不断改进金刚石各类刀具的刃磨工艺技术、刃磨精度及刃磨效率。 表面改性涂层材料主要有： TiN、 TiCN、 TiALN、 ALTiN、 Al2O CrN、 ZrC、 MoS WS2„等，采用计算机控制 PVD、 PCVD、 CVD 涂层工艺技术，将上述涂层材料用于对立铣刀、铰刀、钻头、复合 (组合 )孔加工刀具、齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、成形拉 (推 )刀及各种机夹可转位刀片的表面改性涂层处理 (基体为高速钢、 WCo 类硬质合金、 Ti 基类金属陶瓷 )，满足高速、高 寿命切削加工高强度、高硬度铸铁 (钢。